Способ автоматического регулирова-ния криогенной гелиевой системы

Способ автоматического регулирова-ния криогенной гелиевой системы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИ(: НИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советсник

Социалистических, РеспуВпик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЗЬСТЕУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2105.79 (2! ) 2769626/2З-06 с присоединением заявки ¹ (53)м кй 3

F 25 В 9/00

С 05 0 23/20

Гасударственный коиитет

СССР

llo Аелви язвбретеняй я вткрытий (23) Приоритет

Опубликовано 070481. Бюллетень ЙР 13 (53) УДК 621.574 (088. 8) Дата опубликования описания 17. 04 . 81 (72) Авторь| изобретения. И.К. Буткевич, С .И.Веремчук, В.Ф.Роман (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

КРИОГЕННОЙ ГЕЛИЕВОЙ СИСТЕИК

Изобретение относится к области автоматического регулирования технологическими процессами криогенных систем и может быть использовано при криостатировании различных охлаждаеьых объектов.

Известен способ автоматического регулирования криогенной гелиевой системы, основанный на стабилизации давления криогента на входе в уста" новку изменением расхода криогента, подаваемого в установку, и регулирования температуры на входе в объект охлаждения путем отвода части холодного потока криогента на другой температурный уровень (1).

Недостатком способа является потеря части холодопроизводительности. В известном способе криогенная система работает на максимальной холодопроизводительности. Прн уменьшении нагрузки в объекте охлаждения излишки низкотемпературного холода полезно не используются и выводятся на более высокий температурный уровень,.что приводит к потере части холодопроиэводительности системз, нарушению режима работы высокотемпературной части системы и таким образом к снижению эффективной работы криогенной си стемы. Удельные затраты на производство,холода в известном способе автоматического регулирования до-. статочно высоки.

Яеньшими удельными .энергоэатратами обладае другой известный сно» соб автоматического регулирования криогенной гелиевой,систеьва, содер" жащей криогенную установку с детан. дерной ступенью предварительного охлаждения, подключенную к охлаждаемому объекту, путем изменения расходов гелия через объект по тем15 пературе гелия на выходе из него и через детандерную ступень (2 .

Н достатком этого способа является его низкая экономичность иэ-за нарушения оптимальных соотношений

20 рабочих параметров -установки при работе ее на режимах, отличаюцихся от номинального. .Целью данного изобретения является повышение эффективности.

Цель достигается тем, что дополнительно измеряют расходы гелия на выходе из объекта и расход детандерногрэ потока, определяют величину отйошения этих .расходов, cpas30 нивают с эаданной величиной и изме819525 нение расхода детандерного потока осуществляют в зависимости от величины отклонения, корректируя его по температуре на выходе из объекта, причем изменение расхода гелия через объект производят на его входе.

Иа чертеже изображена схема системы, реализующей описываемый способ.

Система содержит компрессор 1, подключенный посредством прямого потока 2, проходящего через тепло" обменники 3-7 к охлаждаемому объекту

8. Охлаждаемый объект.8 подключен к всасу компрессора 1 посредством линии обратного потока 9. Криогенная установка содержит ступень 10 предварительного охлаждения с детандером 11.

На части 12 прямого потока 2, направляемой в охлаждаемое устройство 8 установлено расширительное устройство 13. С линией 9 обратного потока перед входом в компрессор 1 соединен газголдер 14 . Температура гелия на выходе из охлаждаемого объекта измеряется датчиком 15 температуры, подключенным к.регулятору 16, которйй управляет исполнительным.механизмом расширительного устройства 13. На линии 9 обратного потока установлен датчик 17 расхода.

На ступени предварительного охлаждения установлен датчик расхода 18, подключенный к регулятору 19. На линии прямого потока 2 установлен датчик 20 давления с регулятором

21„ подключенным к вентилю 22. Система также содержит регулятор 23, подключенный к датчику температуры

15 и детандеру. 11.

Работает система следующим образом.

Гелий сжимают в компрессоре 1 и направляют в прямой поток 2, который через теплообменники 3-7 поступает на охлаждение в:объект 8.

Поток 2 в каждом теплообменнике охлаждают обратным потоком 9.

Часть прямого потока 10 отбирают на детандер 11 и после расширения возвращают в обратный поток 9.

Другую часть прямого потока 12 направляют в объект охлаждения 8. После расширительного устройство 13 поток 12 расширяется до давления в объекте 8 охлаждения. Из объекта

8 охлаждения поток гелия направляют в обратный поток 9. Для стабилизации давления всасывания компрессора 1 используется газгольдер 14.

АвтоматичеСкое регулирование режимом работы криогенной гелиевой системы осуществляется с помощью системы датчиков, регуляторов и исполнительных механизмов. При увели" чении (уменьшении) нагрузки в объек.те 8 охлаждения повышается (понижается) температура на выходе иэ объекта 8, что приводит к повышению (понижению) температур и давлений во всех узлах криогенной системы.

Температура потока гелия на выходе из объекта 8 является определяющей для большинства объектов, как максимально допустимая температура.

В процессе регулирования сигнал от датчика 15 температуры поступает на регулятор 16, который управляет исполнительным механизмом расширительного устройства 13. Увеличением (уменьшением) производительности расширительного устройства 13 обеспе" чивается увеличение (уменьшение) потока гелия, подаваемого в объект

8 охлаждения, добиваясь при этом поддержания заданной температуры и необходимой холодопроизводительности.

В этом случае увеличивается (умень2Q шается) обратный поток 9. Сигналы от датчика 17 расхода обратного потока 9 и датчика 18 расхода детакдерного потока поступают на регулятор

19, а с него, в зависимости от соотнснаения потоков, поступает на устройство для регулирования производительности детандера 11 (не показано)..

Если отношение потоков больше заданного, то уменьшают расход детандер3© ного потока, а если меньше, то увеличивают расход детандерного потока

С изменением потока криоагента, подаваемого в объект 8 охлаждения и детандерного потока, изменяется давление на входе в установку. Стабилизация его осуществляется изменением расхода прямого потока 2 по сигналу от датчика 20 давления регулятором.

21, который выдает сигнал на исполнительный механизм вентиля 22.

Поддержание заданного соотношения детандерного потока и потока ге-. лия, возвращаемого от объекта охлаждения, обеспечивает оптимальную

45 работу криогенной системы.

Для устойчивой работы системы автоматического регулирования величину расхода детандерного потока корректируют по температуре криоагента на выходе из объекта охлаждения.

При этом сигнал от датчиКа 15 температуры поступает на регулятор 23, а с него на устройство регулирования производительности детандера 11.

Такое схемное решение способа. автоматического регулирования при пропорционально-интегральном законе управления регулирующих устройств обеспечивает снижение удельных энерd0 гоэатрат на 25% при заданной холодопроиэводительности, что по предварительным расчетам даст годовую экономию 3,5 тыс. руб, на оцну установку холодопроизводнтельностью

65 200 ватт.

819525

Формула изобретения

Составитель Ю.Килимник

Редактор Т.Глазова Техред "A. Ач

Корректор Н.Вабинец 1

Заказ 1358/14 . Тираж..566 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Способ автоматического регули- . рования криогенной гелиевой системы, содержашей криогенную установку с детандерной ступенью предварительного охлаждения, подключенную к охлаждаемому объекту, путем изменения расходов гелия через объект по температуре гелия на выходе из него. и через детандерную ступень, о т л ич а ю tq и и с я тем, что, с .елью повышения эффективности, дополнительно измеряют. расходы гелия на выходе из объекта и расход детандерного потока, определяют величину отношения этих расходов, сравнивают с заданной величиной и изменение расхода детандерного потока осуществляют в зависимости от величины отклонения, корректируя его по температуре на выходе из объекта, причем изменение расхода гелия через объект производят на его входе.

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. А.P.Stol1. AflexlÛ е multi.purpose helium refrigerator. Рго

ceedings of the Second internatii0 опа1 Cryogenics En ineering Conference".

Brighfon, United Kingdom, 1968, р. 36.

2. ХМ-.6. Криогенное и кислородное машиностроение. -Криогенные гелиевые системы. Обзорная инФормация.

ЦИНТИХимНефтемаш, N., 1978, с. 54.