用于调整低温制冷设备的方法及相应设备技术

本发明专利技术涉及一种用于调整低温制冷设备(100)的方法，该设备包括多个并联安排以便冷却单一应用(1)的制冷器/液化器(L/R)，该方法包括实时计算对于所有制冷器/液化器(L/R)的至少一个运行参数的动态平均值的步骤，该设备根据相对于所述动态平均值该参数的瞬时值之间的差值实时控制用于控制至少一个制冷器/液化器(L/R)的工作气体流的至少一个阀(4，5，6，7，8，9，10，11)，以便使这些不同的制冷器/液化器(L/R)的所述运行参数的所述瞬时值朝向所述动态平均值收敛。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种用于调整低温制冷设备的方法并且涉及相应的设备。本专利技术更具体地涉及一种用于调整低温制冷设备的方法，该设备包括若干并联安排以便冷却同一种应用的制冷器/液化器，每个制冷器/液化器包括用于工作气体的工作回路，该工作回路配备有至少一个用于控制工作气体流的阀，这些并联的制冷器/液化器使用相同种类的工作气体，例如纯气态氦，每个制冷器/液化器包括工作气体压缩站、冷箱，该冷箱旨在将离开该压缩站的工作气体流冷却到至少接近其液化温度的低温温度，将由这些制冷器/液化器的每一个对应冷箱冷却的所述工作气体流混合并且然后置于与该应用热交换的关系以便给予其制冷量，然后将已经与该应用交换热的冷工作气体分成若干返回流，将这些返回流分别分配通过这些对应的压缩站。本专利技术涉及所谓的“大型”制冷设备，这些制冷设备采用若干并联的制冷器/液化器以便冷却同一用户应用。“制冷器/液化器”表示一种装置，该装置使工作气体(例如氦气)经受功的热力学循环(压缩/膨胀)，该热力学循环使该工作流体达到低温温度(例如，在氦气的情况下几度K)，并且在适当时液化这种工作气体。此类设备的一个非限制性实例描述于申请号FR2980564A1中。据说这些制冷循环(其产生冷量)在每个制冷器的位置处“闭合”。这意味着进入制冷器/液化器的冷箱的工作气体流大部分从这个相同的冷箱中重现。相比之下，据说该工作气体流在有待被冷却的应用的位置处“打开”，这意味着来自这些不同的制冷器/液化器的气体在其中混合。由这些制冷器/液化器供应的工作气体流因此被合并用于冷却该应用、然后通过分配系统分别地返回到每个制冷器。此类设备的制冷器的调整总体上涉及手动地定位该工作回路(来自并且到有待冷却的应用)的控制阀。当该设备包括非常多的接口时并且当需要被冷却的热负荷随时间的推移改变时，合适的调整变得更困难。这是因为这些阀的静态调整可能是不适合的，如果该系统的流速和/或压力改变。该应用的波动的热负荷确实产生通过这些压缩机的流速的波动。如果这不进行校正，某些制冷器/液化器将比其他的制冷器/液化器收复更多的工作气体和冷量。因此，某些制冷器/液化器可能偏离其正常运行点。这些制冷器/液化器的某些部件可能因此在其极限下使用(压缩机、涡轮机等)，而其他制冷器/液化器将未被充分使用。该设备的总的冷功率和其效率将因此降低。对每个制冷器/液化器提供用于控制和调整独立的流的系统可能导致总体不稳定的系统，其中这些负荷和流速将在这些制冷器/液化器之间不一致地分布。此外，氦气的特定特征(作为温度的函数极大地改变的密度)导致其中这些制冷器之间的不平衡被放大的现象。在这些制冷器之间的氦气流速的分布总体上经由常见的氦气进料压力以及返回到压力源(压缩机)的回路的阻力(压降)进行。当一个制冷器/液化器接收相对而言更多的来自该应用的冷气体时，返回回路的平均温度下降并且该回路的压降因此降低。确切地，该气体的密度可能比该气体通过该回路的速度更迅速地改变。这种回路中压降的下降导致接受到关注的回路中的冷气体的流速的相对增加并且因此导致在该设备内的发散。本专利技术的目的是减轻现有技术的在此以上提及的缺点的全部或一些。为此，根据本专利技术、在其他方面根据以上前序部分中其给出的同属定义的方法基本上特征在于该方法包括以下步骤：对于每个制冷器/液化器，同时测量来自以下项的至少同一个运行参数的瞬时值：返回到压缩站的被称为工作气体的“返回”流的流速，已经离开该压缩站、循环通过冷箱的被称为工作气体的“向外”流的流速，一方面该工作气体的向外流与另一方面该工作气体的返回流之间的工作气体的温度差异，两个流都位于该冷箱中在同一个温度范围内，该方法包括实时计算对于所有制冷器/液化器的该至少一个运行参数的动态平均值的步骤，该设备作为在相对于所述动态平均值该参数的瞬时值之间的差异的函数进行至少一个制冷器/液化器的该至少一个工作气体流量控制阀的实时控制，以便引起这些不同的制冷器/液化器的所述运行参数的所述瞬时值朝向此动态平均值收敛。此具体特征允许动态地调整该设备以便自动地对制冷器参数(温度，压力，流速，水平等)的变化做出反应。此调整使得有可能尽可能接近地到达预定的最佳运行(预先计算的)，其中这些不同的制冷器/液化器相同地运行(回路中的工作气体的相同流速/压力/温度)。为了满足此要求，该方法比较了指示制冷器的运行的动态参数之一并且将其与这同一个参数跨越所有其他制冷器的平均值进行比较。该方法的控制作用利用该参数的值的这种差异以便修改在每个制冷器上存在的对该参数具有影响的调节器的设定值。这然后还修改这些参数的平均值并且因此该设定值也是更新的。这是一种控制系统，该控制系统可以被看作是与“动态”的设定值“级联”，这引起每个参数跨越不同的制冷器朝向此参数的平均值收敛。此外，本专利技术的实施例可以包括以下特征中的一项或若干项：-这些制冷器/液化器是相同的，该设备作为相对于所述动态平均值该参数的瞬时值之间的差异的函数进行该至少一个制冷器/液化器的该至少一个工作气体流量控制阀的实时控制，以便引起这些不同的制冷器/液化器的所述运行参数的所述瞬时值朝向确定的相同值收敛，-这些制冷器/液化器是相同的，该设备作为相对于所述动态平均值该参数的瞬时值之间的差异的函数进行至少一个制冷器/液化器的该至少一个工作气体流量控制阀的实时控制，以便立刻引起朝向压缩站返回的工作气体的返回流的流速的所述瞬时值朝向确定的相同流量值收敛，以便引起在冷箱中的工作气体的向外流与朝向压缩站返回的工作气体的返回流之间的工作气体的温度差异朝向确定的相同温度差值收敛并且以便引起在每个冷箱的出口处的冷却的工作气体流的流速朝向确定的相同流速值收敛，-每个制冷器/液化器的压缩站包括串联安排在工作回路上并且分别命名为“低压压缩器”和“中压压缩器”的两个压缩器，用于选择性地绕过该低压压缩器、包括至少一个可变开口的受控的旁通阀的旁通回路，该方法包括对于每个制冷器/液化器，同时测量以下运行参数，该运行参数由朝向压缩站返回的工作气体的返回流的流速的瞬时值组成，该方法包括实时计算对于所有制冷器/液化器的该运行参数的动态平均值的步骤，该设备作为在关注的制冷器/液化器的该运行参数的瞬时值之间的差异的函数进行每个旁通阀的打开/关闭的实时控制，以便引起这些不同的制冷器/液化器的所述运行参数的所述瞬时值朝向此动态平均值收敛，-该方法包括对于每个制冷器/液化器，同时测量在冷箱中在相同温度水平下的一方面该返回流与另一方面该向外流之间的工作气体的温度差，每个旁通阀的控制作为在对于关注的制冷器/液化器的所述温度差与对于所有制冷器/液化器计算的所述温度差的平均值之间的偏差的函数进行校正，当对于关注的制冷器/液化器的温度差相对于所述温度差的平均值就绝对值而言增加时，减小每个旁通阀的打开/关闭，-在压缩站的出口，每个制冷器/液化器包括可变开口的受控的出口阀，该方法包括对于每个制冷器/液化器，同时测量以下运行参数，该运行参数由工作气体的出口流的流速的瞬时值组成，该方法包括实时计算对于所有制冷器/液化器的该运行参数的动态平均值的步骤，该设备作为关注的制冷器/液化器的该运行参数的瞬时值之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于调整低温制冷设备(100)的方法，该设备包括若干并联安排以便冷却同一种应用(1)的制冷器/液化器(L/R)，每个制冷器/液化器(L/R)包括用于工作气体的工作回路，该工作回路配备有至少一个用于控制工作气体流的阀(4，5，6，7，8，9，10，11)，这些并联的制冷器/液化器(L/R)使用相同种类的工作气体，例如纯气态氦，每个制冷器/液化器包括工作气体压缩站(2)、冷箱(3)，该冷箱旨在将离开该压缩站(2)的工作气体流(30)冷却到至少接近其液化温度的低温温度，将由这些制冷器/液化器(L/R)的每一个对应冷箱(3)冷却的所述工作气体流(30)混合并且然后置于与该应用(1)热交换的关系以便给予其制冷量，然后将已经与该应用交换的冷工作气体分成若干返回流(31)，将这些返回流分别分配通过这些对应的压缩站(2)，该方法包括以下步骤，对于每个制冷器/液化器(L/R)，同时测量来自以下项的至少同一个运行参数的瞬时值：返回到该压缩站(2)的被称为工作气体的“返回”流(31)的流速，已经离开该压缩站(2)、循环通过该冷箱(3)的被称为工作气体的“向外”流(30，32)的流速，在一方面该工作气体的向外流(32)与另一方面该工作气体的返回流(31)之间的工作气体的温度差，两个流都位于该冷箱(3)中在同一个温度范围内，并且其特征在于，该方法包括实时计算对于所有制冷器/液化器(L/R)的该至少一个运行参数的动态平均值的步骤，该设备作为相对于所述动态平均值该参数的瞬时值之间的差异的函数进行至少一个制冷器/液化器(L/R)的该至少一个工作气体流量控制阀(4，5，6，7，8，9，10，11)的实时控制，以便引起这些不同的制冷器/液化器(R/L)的所述运行参数的所述瞬时值朝向此动态平均值收敛。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.23 FR 14571001.一种用于调整低温制冷设备(100)的方法，该设备包括若干并联安排以便冷却同一种应用(1)的制冷器/液化器(L/R)，每个制冷器/液化器(L/R)包括用于工作气体的工作回路，该工作回路配备有至少一个用于控制工作气体流的阀(4，5，6，7，8，9，10，11)，这些并联的制冷器/液化器(L/R)使用相同种类的工作气体，例如纯气态氦，每个制冷器/液化器包括工作气体压缩站(2)、冷箱(3)，该冷箱旨在将离开该压缩站(2)的工作气体流(30)冷却到至少接近其液化温度的低温温度，将由这些制冷器/液化器(L/R)的每一个对应冷箱(3)冷却的所述工作气体流(30)混合并且然后置于与该应用(1)热交换的关系以便给予其制冷量，然后将已经与该应用交换的冷工作气体分成若干返回流(31)，将这些返回流分别分配通过这些对应的压缩站(2)，该方法包括以下步骤，对于每个制冷器/液化器(L/R)，同时测量来自以下项的至少同一个运行参数的瞬时值：返回到该压缩站(2)的被称为工作气体的“返回”流(31)的流速，已经离开该压缩站(2)、循环通过该冷箱(3)的被称为工作气体的“向外”流(30，32)的流速，在一方面该工作气体的向外流(32)与另一方面该工作气体的返回流(31)之间的工作气体的温度差，两个流都位于该冷箱(3)中在同一个温度范围内，并且其特征在于，该方法包括实时计算对于所有制冷器/液化器(L/R)的该至少一个运行参数的动态平均值的步骤，该设备作为相对于所述动态平均值该参数的瞬时值之间的差异的函数进行至少一个制冷器/液化器(L/R)的该至少一个工作气体流量控制阀(4，5，6，7，8，9，10，11)的实时控制，以便引起这些不同的制冷器/液化器(R/L)的所述运行参数的所述瞬时值朝向此动态平均值收敛。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，这些制冷器/液化器(L/R)是相同的，并且其特征在于，该设备作为相对于所述动态平均值该参数的瞬时值之间的差异的函数进行至少一个制冷器/液化器(L/R)的该至少一个工作气体流量控制阀(4，5，6，7，8，9，10，11)的实时控制，以便引起这些不同的制冷器/液化器(R/L)的所述运行参数的所述瞬时值朝向确定的相同值收敛。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，这些制冷器/液化器(L/R)是相同的，该设备作为相对于所述动态平均值该参数的瞬时值之间的差异的函数进行至少一个制冷器/液化器(L/R)的该至少一个工作气体流量控制阀(4，5，6，7，8，9，10，11)的实时控制，以便立刻引起朝向该压缩站(2)返回的工作气体的返回流(31)的流速的所述瞬时值朝向确定的相同流量值收敛，以便引起在该冷箱(3)中的工作气体的向外流(320)与朝向该压缩站(2)返回的工作气体的返回流(31)之间的工作气体的温度差朝向确定的相同温度差值收敛并且以便引起在每个冷箱(3)的出口处的冷却的工作气体流(30)的流速朝向确定的相同流速值收敛。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，每个制冷器/液化器的压缩站(2)包括串联安排在该工作回路上并且分别命名为“低压压缩器”(12)和“中压压缩器”(12)的两个压缩器(12，22)，用于选择性地绕过该低压压缩器(12)、包括至少一个可变开口的受控的旁通阀(4)的旁通回路(14)，该方法包括对于每个制冷器/液化器(L/R)，同时测量(13)以下运行参数，该运行参数由朝向该压缩站(2)返回的工作气体的返回流(31)的流速的瞬时值组成，该方法包括实时计算对于所有制冷器/液化器(L/R)的该运行参数的动态平均值的步骤，该设备作为在关注的制冷器/液化器的该运行参数的瞬时值之间的差异的函数进行每个旁通阀(14)的打开/关闭的实时控制，以便引起这些不同的制冷器/液化器(R/L)的所述运行参数的所述瞬时值朝向此动态平均值收敛。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该方法包括对于每个制冷器/液化器(L/R)，同时测量(15)在冷箱(3)中在相同温度水平下的一方面该返回流(31)与另一方面该向外流(32)之间的工作气体的温度差(DT＝T31-T32)，并且其特征在于，每个旁通阀(14)的控制作为在对于关注的制冷器/液化器(L/R)的所述温度差(DT＝T31-T32)与对于所有制冷器/液化器(L/R)计算的所述温度差(DT＝T31-T32)的平均值之间的偏差的函数进行校正，当对于关注的制冷器/液化器(L/R)的温度差(DT＝T31-T32)相对于所述温度差的平均值就绝对值而言增加时，减小每个旁通阀(14)的打开/关闭。6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在该压缩站(2)的出口处，每个制冷器/液化器(L/R)包括可变开口的受控的出口阀(11)，该方法包括对于每个制冷器/液化器(L/R)，同时测量(16)以下运行参数，该运行参数由工作气体的出口流(30)的流速的瞬时值组成，该方法包括实时计算对于所有制冷器/液化器(L/R)的该运行参数的动态平均值的步骤，该设备作为在关注的制冷器/液化器的该运行参数的瞬时值之间的差异的函数进行每个出口阀(11)的打开/关闭的实时控制，以便引起这些不同的制冷器/液化器(R/L)的所述运行参数的所述瞬时值朝向此动态平均值收敛。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，每个出口阀(11)根据在所述阀(11)的出口处测量(17)的压力设定值(18)进行控制，该设备进行每个出口阀(11)的打开/关闭的实时控制以便当在关注的制冷器/液化器的压缩站(2)的出口处的气体流(30)的流速的瞬时值大于所述动态平均值时，降低该压力设定值，反之亦然。8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，该工作回路包括，在每个制冷器/液化器的冷箱(3)中，主管道(19)和次级管道(23)，该主管道包括浸入液化工作气体的低温贮槽(21)中的工作气体冷却交换器(20)，该次级管道形成在该低温贮槽(21)...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮埃尔·巴嘉奥克斯，让马克·本哈特，辛迪·德斯奇尔德，大卫·格里约，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR