一种质子重离子加速器冷却水动态能耗控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及电气自动化和能源控制领域，公开了一种质子重离子加速器冷却水动态能耗控制系统，包括：在质子重离子加速器的低能段、中能段、高能段的配电设备中设置电流传感器，实时探测各部分的运行电流值；通过监测质子重离子设备的各部分动态电流及冷却水出水温度，控制自然换热模块及冷源设备的水泵、风机、冷冻机的启动和停止，实现用电能耗优化；同时，充分利用自然环境的冷却能力，根据质子重离子加速器状态变化及环境温度变化设定冷源模块及自然换热模块的水泵、风机、冷冻机设备的动态运行规则，在充分满足质子重离子加速器换热需要的同时，实现能源的充分利用，减少浪费。费。费。

【技术实现步骤摘要】
一种质子重离子加速器冷却水动态能耗控制系统


[0001]本技术涉及电气自动化和能源控制领域，特别涉及一种质子重离子加速器冷却水动态能耗控制系统。

技术介绍

[0002]质子重离子加速器是应用于肿瘤放射治疗的大型医用装置。质子重离子加速器设备及其配套设施均属于高能耗设备，以上海市质子重离子医院为例，仅质子重离子加速器及其冷却水系统，年电能消耗约1000万度。因此，有效的能源管理意义重大。然而，为满足质子重离子加速器的全年24小时正常运行，冷却水系统常年处于满负载运行状态，在质子重离子加速器处于待机或停机状态时，冷却水系统满负载运行必然造成了用电的浪费。冷却水系统与质子重离子加速器存在一些连锁信号，如果仅依靠操作人员的手动操作来控制冷却水系统设备的启动停止实现节能，又会造成质子重离子加速器的安全运行风险。所以，研究设计一套质子重离子加速器冷却水动态用电能耗控制系统，实现设备的自动启停控制，对于能耗优化十分必要。
[0003]当前技术存在的主要问题包括：当前，为满足质子重离子加速器的运行，冷却水系统全年24小时处于满负荷运行状态。然而，在加速器待机或停机时，因发热量较低时，冷却水系统存在用电能耗的浪费。此外，当前没有一套完善的用电监测和能耗优化的控制的方式，对于能耗的控制，仅依靠工程师和操作人员的经验进行设备的操作，存在设备安全运行风险。例如，加速器突然增加负载而操作人员没有能够及时做出有效的应对，造成加速器热量不能正常带走，极有可能造成加速器设备的损坏。

技术实现思路

[0004]本技术要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种质子重离子加速器冷却水动态能耗控制系统，通过实时监测质子重离子加速器各部分配电设备的电流动态变化和各部分冷却水的出水温度，判断质子重离子加速器的运行状态及发热状态。同时，充分利用自然环境的冷却能力，根据质子重离子加速器状态变化及环境温度变化设定冷源模块及自然换热模块的水泵、风机、冷冻机设备的动态运行规则，在充分满足质子重离子加速器换热需要的同时，实现能源的充分利用，减少浪费。
[0005]为了解决上述技术问题，本技术提供了如下的技术方案：
[0006]本技术提供一种质子重离子加速器冷却水动态能耗控制系统，包括：在质子重离子加速器的低能段、中能段、高能段的配电设备中设置电流传感器，实时探测各部分的运行电流值；其中，低能段的电流传感器用于探测射频设备、离子源设备、直线加速器设备的运行状态、中能段电流传感器用于探测同步加速器设备的运行状态、高能段电流传感器用于探测高能段设备的运行状态；在质子重离子加速器的射频冷却水、离子源冷却水、直线加速器冷却水、同步加速器冷却水、高能段冷却水的回水端设置水温传感器，通过水温传感器探测质子重离子加速器各部分的负载变护状态；在室外设置环境温度传感器，用于实时
探测环境温度变化；这些电流传感器、水温度传感器及环境温度传感器作为质子重离子加速器冷却水动态能耗控制系统的输入信号；自然换热模块由安装于室外的密闭式冷却塔及其循环水泵、风机、喷淋泵及温度传感器构成；冷源系统由冷冻机、开放式冷却塔及风机，冷却水泵和冷冻水泵构成。
[0007]作为本技术的一种优选技术方案，根据实验分析质子重离子加速器在运行和停机状态的配电电流变化和冷却水回水温度变化，设置运行和停机两种状态变化时的临界电流值和回水温度值；根据实验分析自然换热模块在各种环境温度变化状态下的自然换热能力，设置自然换热模块换热的环境临界温度值。
[0008]作为本技术的一种优选技术方案，当所有电流传感器的电流值和温度传感器的温度值均低于临界值时，系统默认即将进入停机状态，主控制系统启动定时器，倒计时600秒，如果600秒后所有电流传感器的电流值和温度传感器的温度值均依然低于临界值时，启动冷却水的节能模式，依次关闭冷冻机、冷源冷冻水泵和冷源冷却水泵，并将自然换热模块的三台水泵改为两台水泵运行；如果探测到任意一个电流传感器的电流值和温度传感器的温度值高于临界值时，系统默认即将进入运行状态，依次启动冷源冷冻水泵、冷源冷却水泵、和冷冻机，自然换热模块恢复三台泵运行。
[0009]作为本技术的一种优选技术方案，在自然换热模块设置水温度传感器，实时探测自然换热循环水的水温；根据实验分析，设定四级梯度的温度值；例如，四段温度所包含的三个临界值分别为24℃、24.5℃和25℃，当自然换热循环水温度传感器探测的温度值小于24℃时，闭式冷却塔的风机和喷淋泵全部停止；当自然换热循环水温度传感器探测的温度值在24℃和24.5℃之间时，闭式冷却塔的风机和喷淋泵运行一套；当自然换热循环水温度传感器探测的温度值在24.5℃和25℃之间时，闭式冷却塔的风机和喷淋泵运行两套；当自然换热循环水温度传感器探测的温度值大于25℃时，闭式冷却塔的风机和喷淋泵全部运行；通过四段温度控制来优化闭式冷却塔风机和喷淋泵的运行，实现能耗优化；三个临界温度值的设定以满足实际需要为准，可根据具体情况变化，如果有三台以上的风机或喷淋水泵，可以扩大梯度个数；也可以根据实际需要减少梯度个数。
[0010]作为本技术的一种优选技术方案，在冷源冷却水设置水温度传感器，实时探测冷源冷却水的水温；根据实验分析，设定四级梯度的温度值；例如，这四段温度所包含的三个临界值分别为30℃、31℃和32℃，当冷源冷却水温度传感器所探测到的温度值小于30℃时，全部风机停止；当冷源冷却水温度传感器所探测到的温度值在30℃与31℃之间时，开启一台风机；当冷源冷却水温度传感器所探测到的温度值在31℃与32℃之间时，开启两台风机；当冷源冷却水温度传感器所探测到的温度值大于32℃时，全部风机运行；通过四段温度控制来优化开式冷却塔风机的运行，实现能耗优化；三个临界温度值的设定以满足实际需要为准，可根据具体情况变化，如果有三台以上的风机或喷淋水泵，可以扩大梯度个数；也可以根据实际需要减少梯度个数。
[0011]作为本技术的一种优选技术方案，当环境温度传感器所探测到的环境温度大于临界温度时，主控制器启动1200秒定时，当超过1200秒，环境温度传感器所探测到的环境温度依然大于临界温度时，启动环境高温模式，关闭闭式冷却塔进水阀门，闭式冷却塔旁通阀门处于全开状态；同时，所有闭式冷却塔的风机和喷淋泵停止运行；当环境温度传感器所探测到的环境温度第于临界温度时，自然换热模块恢复；通过这一方法，避免因环境温度过
高而造成的自然换热模块从外界环境吸热而造成能源浪费。
[0012]与现有技术相比，本技术的有益效果如下：
[0013]通过实时监测质子重离子加速器各部分配电设备的电流动态变化和各部分冷却水的出水温度，判断质子重离子加速器的运行状态及发热状态；同时，充分利用自然环境的冷却能力，根据质子重离子加速器状态变化及环境温度变化设定冷源模块及自然换热模块的水泵、风机、冷冻机设备的动态运行规则，在充分满足质子重离子加速器换热需要的同时，实现能源的充分利用，减少浪费。
附图说明
[0014]附图用来提供对本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种质子重离子加速器冷却水动态能耗控制系统，其特征在于，包括：在质子重离子加速器的低能段、中能段、高能段的配电设备中设置电流传感器，实时探测各部分的运行电流值；其中，低能段的电流传感器用于探测射频设备、离子源设备、直线加速器设备的运行状态、中能段电流传感器用于探测同步加速器设备的运行状态、高能段电流传感器用于探测高能段设备的运行状态；在质子重离子加速器的射频冷却水、离子源冷却水、直线加速器冷却水、同步加速器冷却水、高能段冷却水的回水端设置水温传感器，通过水温传感器探测质子重离子加速器各部分的负载变护状态；在室外设置环境温度传感器，用于实时探测环境温度变化；这些电流传感器、水温度传感器及环境温度传感器作为质子重离子加速器冷却水动态能耗控制系统的输入信号；自然换热模块由安装于室外的密闭式冷却塔及其循环水泵、风机、喷淋泵及温度传感器构成；冷源系统由冷冻机、开放式冷却塔及风机，冷却水泵和冷冻水泵构成。2.根据权利要求1所述的一种质子重离子加速器冷却水动态能耗控制系统，其特征在于，根据实验分析质子重离子加速器在运行和停机状态的配电电流变化和冷却水回水温度变化，设置运行和停机两种状态变化时的临界电流值和回水温度值；根据实验分析自然换热模块在环境温度变化状态下的自然换热能力，设置自然换热模块换热的环境临界温度值。3.根据权利要求2所述的一种质子重离子加速器冷却水动态能耗控制系统，其特征在于，当所有电流传感器的电流值和温度传感器的温度值均低于临界值时，系统默认即将进入停机状态，主控制系统启动定时器，倒计时600秒，如果600秒后所有电流传感器的电流值和温度传感器的温度值均依然低于临界值时，启动冷却水的节能模式，依次关闭冷冻机、冷源冷冻水泵和冷源冷却水泵，并将自然换热模块的三台水泵改为两台水泵运行；如果探测到任意一个电流传感器的电流值和温度传感器的温度值高于临界值时，系统默认即将进入运行状态，依次启动冷源冷冻水泵、冷源冷却水泵、和冷冻机，自然换热模块恢复三台泵运行。4.根据权利要求1所述的一种质子重离子加速器冷却水动态能耗控制系统，其特征在于，在自然换热模块设置水温度传感器，实时探测自然换热循环水的水温；根据实验分析，设定四级梯度的温度值；例如，四段温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李万宏，朱春杰，王岚，肖瑞，
申请(专利权)人：上海市质子重离子医院有限公司，
类型：新型
国别省市：