Способ автоматического управления криогенной гелиевой системой

 

О П И С А Н И Е <1Ц953387

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистическик

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Запвлено 26.09.80 (2l ) 2986874/23-06 с присоединением заявки № (5I)M, Кл.

Р 25. В 49/00

Гооударстаеииый комитет

СССР (23) Приоритет по делам иэобретеиий и открытий (53) УДК 621.57-55 {088.8) ОпУбликовано 23.08.82. Бюллетень № 31

Дата опубликования опксания 25.08 82

И. К. Буткевич, И. А. Гольман, B. М. Марков, В. Ф. маняшин и В. И. Сухов

1 . :;

1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СПОСОБ АВТСМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

КРИОГЕННОЙ ГЕЛИЕВОЙ СИСТЕМОЙ

Изобретение относится к области автоматического управления технологическими процессами криогенных систем и может быть использовано в криогенных гелиевых системах.

Известен способ автоматического управления криогенной гелиевой системой с детандером ступенью предварительного охлаждения путем изменения расхода гелия на входе в объект охлаждения fl 3 1о

Недостатком такого способа является потеря части холода при неоптимальном переводе установки с одного режима на другой. При обслуживании современных объектов охлаждения такие переходы

15 могут быть частыми и длительными, поэтому удельные энергозатраты в известном способе автоматического регулирования высоки.

Пелью изобретения является сниже- 2о ние удельных энергозатрат на производство холода при переводе криогенной гелиевой системы с одного режима работы на другой.

Эта цель достигается тем, что измеряют температуры на входе и выходе детандерной . ступени предварительного охлаждения, сравнивают их с заданными величинами температур, и изменение расхода гелия s îõëàæäàåìûé объект ведут в зависимости от величины отклонения, по которому так же дополнительно изменяют расход гелия на входе в систему.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы автоматического упра-вления криогенной гелиевой системой; на фиг. 2 - график оптимального перевода криогенной гелиевой системы с одного режима работы на другой, на котором представлена траектория движения в фазовых координатах.

Способ - осуществляется следующим образом.

Криоагент сжимают в компрессоре 1 и направляют в прямой поток 2, который через теплообменники 3-7 направляют на охлаждение объекта 8. Поток 2 в каждом теплообменнике охлаждается

9533

0 и11и с?1 «0 и О»

1 . 1 ) и11и а0 «()и О» 2 2. .?. где Х, (X„,Х )—

Х (Х,,Х)т16 Т11 начальное состояние; конечное состояние; показания датчиков 16 и 17 соответственно.

3 обратным потоком 9. Часть прямого потока 10 отбирают на детандер 11 и после расширения возвращают в обратный поток 9. После расширительного устройства 12 оставшаяся часть прямого потока расширяется до давления в объекте

8 охлаждения. Из объекта 8 охлаждения поток криогента направляют в обратный поток 9. Для стабилизации давления всасывания компрессора 1 используется газгольдер 13.

Автоматическое оптимальное управление переводом криогенной гелиевой системы (КГС) с режима на режим осуществляют с помощью системы датчиков, управляющего вычислительного комплекса (УВК) 14 и исполнительных механизмов (ИМ) 15.

Измеряют температуру прямого потока криоагента на входе датчиком 16 и 20 обратного потока на,выходе датчика 11 детандерного теплообменника,6 и в зависимости от их значений изменяют расходы гелия на входе в установку и в объект 8 охлаждения (соответственно 64 и Q ).

Для обеспечения оптимального по быстродействию перевода КГС с режима на режим (при управлении с помощью изменения G„H ?„ 30 в соответствии с известным принципом максимума Понтрягина реализуется одно из четырех возможных значений расходов 6 1 и Qд оба уменьшены до минимума; оба увеличины до максимума; („„= G 1, (,?

- и" ?" и наоборот. Минимально и максимально возможные расходы гелия определены из эксплуатационных свойств КГС z из соображений техники безопасности.

При этом управление может быть непостоянным, и расходы могут изменяться с максимальных на минимальные и наоборот.

Анализ СОСТОЯниЯ КГС и выдачу командд на включение и переключение управлений производит УВК в соответствии с разработанной логикой.

Ниже приводится пример логики оптимального перевода КГС.

Обозначим Х„=T ; Х =Т„,Q =0; 6 =Ц

2. 1? 1

87

Каждая точка на фазовой плоскости характеризуется двумя этими температурами, и, следовательно, ей соответствует определенное состояние КГС.

Требуется перевести КГС из состояния, определяемого точкой X, в состояние, определяемое точкой Х . Для определент ности примем точку Х за начало коордит нат. По известным методикам можно найти три линии переключения, три траектории оптимального по быстродействию движения, ведущие в точку Х . т

Для КГУ их вид показан на фиг. 2.

Здесь могут быть три варианта работы: — если Хо лежит справа от линий переключений 1 и 11, то 0 = 0®""

1 И1с6

0 = 0 и?1и до переключения и 1.? =U 1 2 после переключения; — если Хо лежит слева от линий переключений 1 и II, то 0 = 0 "и, (32 = (1 з"??o переключения и

= 0 и1и, 0,2 = 0 с » после переключе1 ния. — если Хр лежит между линиями переключения П и Ш, то 01 = 0, "с "; — 0 и1 " до переключения и U

=0 йи. 0 = 0""и после переключен и

Ъ соответствии с этой логикой УВК выдает команды на ИМ. Как только рассогласование между текущими и заранее заданными характеризующими. новый режим работы КГС, температурами Т16 и

Т17 будет меньше определенного значения (а это означает, что КГС работает в.новом искомом режиме), УКВ прекратит дальнейший перевод и перейдет на работу по стабилизации нового режима.

Система автоматического управления

КГС обеспечивает оптимальную ее работу во время переходов. Система обеспечивает снижение удельных энергозатрат, сокращение времени непроизводительной работы КГС.

Формула изобретения

Способ автоматического управления криогенной гелиевой системой с детандерной ступенью предварительного охлаждения путем изменения расхода гелия на входе в объект охлаждения, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью снижения удельных затрат энергии при переводе системы с одного режима на другой, измеряют температуры на входе и выходе детандерной ступени предварительного охлаждения, сравнивают их

5 953387 6 заданными величинами температур, и из- Источники информации, менение расхода гелия в охлаждаемый . принятые во внимание при экспертизе объект ведут в зависимости от величины отклонения, по которому так же допол- 1. Авторское свидетельство СССР нительно изменяют расход гелия на входе s N 819525, кл. F 25 В 9/00, в систему. 1 979.

953387

Составитель В. Мартынов

Редактор В. Данко Техред N.Tenep Корректор Н. Король

Заказ 6251/64 Тираж 543 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