一种超低温冷压缩机性能试验系统技术方案

一种超低温冷压缩机性能试验系统，包括第一储罐、过冷池、控压装置、负压换热器、节流阀、第二储罐、待测冷压缩机单元、负压加热器、压缩组件、液化装置和第三储罐，其中，第一储罐、过冷池、负压换热器、节流阀、第二储罐和待测冷压缩机单元设于冷箱内。上述试验系统，通过设置冷箱将待测冷压缩机单元测试平台与氦液化装置分离开来，且通过设置第三储罐起液氦缓冲作用，使得待测冷压缩机单元测试系统与制冷系统各自相对独立，提高测试过程中的稳定性与可靠性。此外，通过在第一储罐出口设置过冷池，提供一定过冷度的液氦，保证待测冷压缩机单元在低温下的入口温度测试范围，为待测冷压缩机单元的设计工况及变工况测试提供可行的解决方案。

A performance test system for cryogenic compressor

The performance test system of a super low temperature cold compressor, comprising a first tank, cooling tank, pressure control device, vacuum heat exchanger, throttle valve, second tanks to be tested and the cold compressor unit, vacuum heater, compression assembly, liquefaction device and third tanks, the first tank, cold pool, vacuum heat exchanger second, throttle valve, tank to be measured and the cold compressor unit is arranged in the cold box. The test system, by setting the cold box of the tested cold compressor unit test platform and helium liquefaction device separated, and buffer by setting third liquid helium storage tank, the measured cooling compressor unit testing system and refrigeration system independently, improve the stability and reliability of test process. In addition, the outlet of subcooled pool in the first tank, provide a certain undercooling temperature of liquid helium, ensure entrance test range to be measured cold compressor unit at low temperature, and provides the feasible solution for the design condition of cold compressor unit to be measured and tested under variable conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种超低温冷压缩机性能试验系统
本专利技术涉及制冷设备
，尤其涉及一种超低温冷压缩机性能试验系统。
技术介绍
近年来，随着我国大科学装置的建立，为其提供冷源的关键制冷设备-超流氦系统的研究和开发增强。为了保证大科学装置在非设计工况，极端运行条件下的安全性，则必须界定整个超流氦低温系统的安全工作范围。作为低温系统核心运动部件-低温压缩机，需要对其进行低温性能测试，以检测其是否能满足性能要求及相关质量标准，为开发研制出稳定运行、高效的低温压缩机(组)以及为进一步的优化设计提供基础参考数据。如果采用氦气进行冷压缩机的常温测试，由于密度的差异，导致冷压缩机的流量非常小，难以运行。因此，为了测试超流氦系统中低温压缩机(组)的工作范围，必须设法对低温压缩机在超流氦温区下进行充分的实验研究，建立低温压缩机性能试验系统必不可少。基于上述描述，目前已有冷压缩机测试是将其接入4.5K制冷系统直接测试，一方面与4.5K制冷系统耦合在一起，增大集中调试难度。另外一方面，缺乏压缩机的入口状态参数调节手段，局限于测试额定入口温度下的冷压缩机性能参数。
技术实现思路
鉴于此，有必要提供一种测试环境稳定性、可靠性，满足冷压缩机变工况运行的性能要求的超低温冷压缩机性能试验系统。一种超低温冷压缩机性能试验系统，包括第一储罐、过冷池、控压装置、负压换热器、节流阀、第二储罐、待测冷压缩机单元、负压加热器、压缩组件、液化装置和第三储罐，其中，所述第一储罐、所述过冷池、所述负压换热器、所述节流阀、所述第二储罐和所述待测冷压缩机单元设于冷箱内，所述过冷池包括外壳和设于所述外壳内的换热器；所述第一储罐的出口和所述过冷池内的所述换热器的入口连通，所述过冷池内的所述换热器的出口与所述负压换热器的高压侧入口连通，所述负压换热器的高压侧出口与所述节流阀的入口连通，所述节流阀的出口和所述第二储罐的入口连通，所述第二储罐的出口和所述负压换热器的低压侧入口连通，所述负压换热器的低压侧出口和所述待测冷压缩机单元的入口连通，所述待测冷压缩机单元的出口和所述负压加热器的入口连通，所述负压加热器的出口和所述压缩组件的入口连通，所述压缩组件的出口和所述液化装置的入口连通，所述液化装置的出口和所述第三储罐的入口连通，所述第三储罐的出口和所述第一储罐的入口连通，所述第三储罐的出口还和所述过冷池的外壳的第一入口连通，所述控压装置和所述过冷池的外壳的第二入口连通，所述控压装置为负压装置或正压装置。在一个实施例中，所述压缩组件包括真空泵和压缩机，所述负压加热器的出口和所述真空泵的入口连通，所述真空泵的出口和所述压缩机的入口连通，所述压缩机的出口和所述液化装置的入口连通。在一个实施例中，还包括回收气囊，所述压缩机的出口还和所述回收气囊的入口连通。在一个实施例中，还包括流量计，所述负压加热器的出口和所述流量计的入口连通，所述流量计的出口和所述压缩组件的入口连通。在一个实施例中，所述冷箱为真空冷箱，所述冷箱内设有液氮冷屏。在一个实施例中，还包括旁通阀，所述旁通阀和所述待测冷压缩机单元并联设置。在一个实施例中，所述待测冷压缩机单元的入口还设有阀门。在一个实施例中，所述第二储罐还设有模拟负载加热器。在一个实施例中，所述第一储罐为储存4.5K液氦的储罐，所述第二储罐为储存2K超流氦的储罐，所述第三储罐为储存4.5K液氦的储罐。上述超低温冷压缩机性能试验系统，通过设置冷箱将待测冷压缩机单元测试平台与氦液化装置分离开来，使得待测冷压缩机单元测试平台控制方便，在不对已有的制冷系统进行改造的情况下，提供低温环境，提高测试过程中的稳定性与可靠性。通过设置第三储罐起液氦缓冲作用，使得待测冷压缩机单元测试系统与制冷系统各自相对独立，防止相互干扰，保证待测冷压缩机单元测试环境稳定性、可靠性。此外，在待测冷压缩机单元测试过程中需要首先通过液氦的节流产生超流氦，由于管道及设备的阻力会导致液氦部分气化，导致待测冷压缩机单元入口的状态参数发生变化，不能保证完整的测试工况范围。因此，上述超低温冷压缩机性能试验系统进一步通过在第一储罐出口设置过冷池，并控制过冷池的过冷度，提供一定过冷度的液氦，一方面保证了设计工况下待测冷压缩机单元的入口温度，另一方面还能够在偏离待测冷压缩机单元入口温度的情况下，测试待测冷压缩机单元的性能参数变化，满足待测冷压缩机单元变工况运行的性能要求。附图说明图1为一实施方式的超低温冷压缩机性能试验系统的结构示意图；图2为实施例1的超低温冷压缩机性能试验系统的结构示意图；图3为实施例2的超低温冷压缩机性能试验系统的结构示意图；图4为实施例2中负压换热器的参数的计算方法流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示，一实施方式的超低温冷压缩机性能试验系统100，包括第一储罐10、过冷池20、控压装置22、负压换热器30、节流阀40、第二储罐50、待测冷压缩机单元60、负压加热器70、压缩组件、液化装置90和第三储罐95。其中，第一储罐10、过冷池20、负压换热器30、节流阀40、第二储罐50和待测冷压缩机单元60设于冷箱96内，过冷池20包括外壳(图未标)和设于外壳内的换热器(图未标)。第一储罐10的出口和过冷池20内的换热器的入口连通，过冷池20内的换热器的出口与负压换热器30的高压侧入口连通，负压换热器30的高压侧出口与节流阀40的入口连通，节流阀40的出口和第二储罐50的入口连通，第二储罐50的出口和负压换热器30的低压侧入口连通，负压换热器30的低压侧出口和待测冷压缩机单元60的入口连通。负压换热器30用于完成液氦的过冷以及氦蒸汽的冷量回收。待测冷压缩机单元60的出口和负压加热器70的入口连通，负压加热器70的出口和压缩组件的入口连通，压缩组件的出口和液化装置90的入口连通，液化装置90的出口和第三储罐95的入口连通，第三储罐95的出口和第一储罐10的入口连通，第三储罐95的出口还和过冷池20的外壳的第一入口连通，控压装置22和过冷池20的外壳的第二入口连通，控压装置22为负压装置或正压装置。控压装置22用于控制过冷池20内的压力，通过过冷池20内换热器内部流体的饱和压力与过冷池20外壳内流体的压力差异，实现其蒸发温度的差异，控制负压换热器30的高压入口侧温度，从而影响待测冷压缩机单元60的入口的温度变化。在如图2所示的实施例中，控压装置22为设置起跳压力为大气压的安全阀或者泄压阀等，不需要采用负压系统直接控制过冷池20的压力为大气压。在图3所示的实施例中，控压装置22为负压装置，控压装置22用于控制过冷池20的外壳内为负压。可以理解，负压装置可以为负压真空泵组装置。在如图1所示的实施方式中，压缩组件包括真空泵82和压缩机84。压缩机84可以为螺杆压缩机。负压加热器70的出口和真空泵82的入口连通，真空泵82的出口和压缩机84的入口连通，压缩机84的出口和液化装置90的入口连通。在如图1所示的实施方式中，超低温冷压缩机性能试验系统100还包括回收气囊86，压缩机84的出口还和回收气囊86的入口连通。在如图1所示的实施方式中，超低温冷压缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超低温冷压缩机性能试验系统，其特征在于，包括第一储罐、过冷池、控压装置、负压换热器、节流阀、第二储罐、待测冷压缩机单元、负压加热器、压缩组件、液化装置和第三储罐，其中，所述第一储罐、所述过冷池、所述负压换热器、所述节流阀、所述第二储罐和所述待测冷压缩机单元设于冷箱内，所述过冷池包括外壳和设于所述外壳内的换热器；所述第一储罐的出口和所述过冷池内的所述换热器的入口连通，所述过冷池内的所述换热器的出口与所述负压换热器的高压侧入口连通，所述负压换热器的高压侧出口与所述节流阀的入口连通，所述节流阀的出口和所述第二储罐的入口连通，所述第二储罐的出口和所述负压换热器的低压侧入口连通，所述负压换热器的低压侧出口和所述待测冷压缩机单元的入口连通，所述待测冷压缩机单元的出口和所述负压加热器的入口连通，所述负压加热器的出口和所述压缩组件的入口连通，所述压缩组件的出口和所述液化装置的入口连通，所述液化装置的出口和所述第三储罐的入口连通，所述第三储罐的出口和所述第一储罐的入口连通，所述第三储罐的出口还和所述过冷池的外壳的第一入口连通，所述控压装置和所述过冷池的外壳的第二入口连通，所述控压装置为负压装置或正压装置。...

【技术特征摘要】
1.一种超低温冷压缩机性能试验系统，其特征在于，包括第一储罐、过冷池、控压装置、负压换热器、节流阀、第二储罐、待测冷压缩机单元、负压加热器、压缩组件、液化装置和第三储罐，其中，所述第一储罐、所述过冷池、所述负压换热器、所述节流阀、所述第二储罐和所述待测冷压缩机单元设于冷箱内，所述过冷池包括外壳和设于所述外壳内的换热器；所述第一储罐的出口和所述过冷池内的所述换热器的入口连通，所述过冷池内的所述换热器的出口与所述负压换热器的高压侧入口连通，所述负压换热器的高压侧出口与所述节流阀的入口连通，所述节流阀的出口和所述第二储罐的入口连通，所述第二储罐的出口和所述负压换热器的低压侧入口连通，所述负压换热器的低压侧出口和所述待测冷压缩机单元的入口连通，所述待测冷压缩机单元的出口和所述负压加热器的入口连通，所述负压加热器的出口和所述压缩组件的入口连通，所述压缩组件的出口和所述液化装置的入口连通，所述液化装置的出口和所述第三储罐的入口连通，所述第三储罐的出口和所述第一储罐的入口连通，所述第三储罐的出口还和所述过冷池的外壳的第一入口连通，所述控压装置和所述过冷池的外壳的第二入口连通，所述控压装置为负压装置或正压装置。2.如权利要求1所述的超低温冷压缩机性能试验...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍继浩，吕翠，董欣勃，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11