Способ автоматического регулирования криогенной гелиевой системы Советский патент 1982 года по МПК F25B9/00 

Изобретение относится к автоматическому регулированию технологическими процессами криогенных систем и может быть, использовано в криогенных гелиевых системах. Известен способ регулирования гелие-; вой холодильной установки стабилизации давления на входе в установку, стабилизации уровня жидких криогентов в криогенны емкостях, стабилизации уровня температур .прямого потока на входе в детандер измене нием производительности детандера l . Недостатком известного способа регулирования является потеря части холодепроизводительности и, такям образом, сн№ жение экономичности криогенной гелиевой системы. Цель изобретения - повышение экономичности работы гелиевой системы. Указанная цель достигается тем, что отключают контур стабилизации температуры, измеряют расход прямого потока гелия на входе в установку стабилизируют расход прямого потока гелия. на входе в установку изменением производительности детандера при выходе температуры прямого потока гелия на входе в детандер из заданного диапазона .отклк чают контур стабилизации расхода и включают контур стабилизации температуры, а при достижении детандером максимальной производительности стабилизацию температуры производят дросселированием части прямого потока гелия. На чертеже представлена принципиальная схема криогенной гелиевой cticTeMbi, реализующей предлагаемый способ. Криогенная гелиевая система содержит регенеративные теплообменники 1-4 азот- ную ванну 5, гелиевую ванну 6, детандер 7, дроссельный вентиль 8, регулирующие вентили 9-11, датчик 12 расхода, датчик 13 температуры, датчик 14 давления датчики 15 и 16 уровня, регуляторы 17-22, логическое устройство 23, объект 24 охлаждения. Система работает .следующим образом. Сжатый гелий по линии прямого потока проходит черездатчик 12 расхода, теплообменники 1-4, азотную ванну 5, детандер 7, гелиевую ван,ну 6 и направляется в объект 24 охлаждения. Охлаж дение прямого потока осуществляется в теплообменниках 2-4 обратным потоком часть прямого потока охлаждается парами азота в теплообменнике 1, далее прямой поток охлаждается в ванне 5 с жидКИМ азотом, в детандере 7 за счет расши рения гелия, в гелиевой ванне - 6 жидким гелием. В режиме охлаждения система работает с избыточным обратным потоком. Автоматическое регулирование режимом работы криогенной гелиевой системы осуществляется с помощью системы датчиков, регуляторов и исполнительных механизмов. В охлаждения объекта 24 сигнал от датчика 12 расхода поступает на регулятор 17, который выдает сигнал на исполнительный механизм изменения производительности детандера 7, стабилизируя таким образом минимально допустимый по условиям охлаждения объекта расход прямого потока. Уровень жидкого азота в ванне 5 стабилизируется регулятором 20 посредством изменения расхода жидкого азота через вентиль 1О. Аналогично построена стабилизация уро ня жидкого гелия в ванне б посредством датчика 16, регулятора 21 и регулирующего вентиля 11. При изменении тепловой нагрузки в объекте 24 происходит изменение температуры и давления охлаждения, величины испарения жидкого гелия в ванне 6, величины обратного потока гелия, параметров (давлений, температур, расходов) в установке. Так , при увеличении нагрузки в объекте 24 происходит активное испарение жидкого гелия в ванне 6 и увеличе ние обратного потока, что приводит к понижению температур во всех точках установки. При выходе температуры перед детандером из заданного диапазона на регулятор 17 через логическое устройство 23 поступает сигнал с датчика 13 температуры и контур регулирования, состоящий из датчика 12 расхода, регулятора 17 и детандера 7, отключается, включает ся контур стабилизации температуры перед детандером, состоящий из датчика 13 температуры, регулятора 18, детандера 7 При этом будет увеличиваться прямой поток гелия до тех пор, пока не будет уста овлена заданная температура перед детандером 7 и снята тепловая нагрузка в объекте 24. Если же тепловая нагрузка продолжает увеличиваться и преы 1шает реглаентное .значение, а дальнейшее увеличение производительности детандера невозможно, то тогда от датчика 13 температ -ры через логическое устройство 23 поотупает сигнал на регулятор 19 и дополнительно включается контур стабилизации температуры, состоящий из датчика 13 температуры, регулятора 19 дроссельного вентиля 8. При уменьщении тепловой нагрузки регулирование режима работы криогенной системы осуществляется в обратном порядке. Экономическая эффективность предлагаемого способа, выраженная в снижении удельных затрат на производство холода, составляет ЗО%, что при холодопроизводительности системы 2100 Вт создает годовуюэкономию порядка 20 тыс. руб. Формула изобретения Способ автоматического регулирова ия криогенной гелиевой системьт оборудованной детандером, путем стабилизации да&ления на входе в установку, стабилизации уровня жидких криогентов в криогенных емкостях, стабилизации уровня температуры прямого потока гелия на входе в детандер изменением производительности Детандера, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности работы гелиевой системы, отключают контур стабилизации температуры, измеряют расход прямого потока гелия на входе в установку изменением производительности детандера, при выходе температуры прямого потока гелия на входе в детандер из заданного диапазона отключают контур стаб№изации расхода и включают контур стабилизации температуры, а при достижении детандером максимальной про.из,водительности стабилизацию температуры производят дросселированием части прямого потока гелия. Источники информации принятые во внимание при экспертизе IStoee А,р. А {8ех1ЪЕе тиб чригрозе heP/ium re{ri6eratof.-Proceedin65 of .the Second 3nternat opoiB Clrijo, En. Conf. .United, ,l68,p-36,