一种氦制冷机的控制系统和控制方法技术方案

本申请提供了一种氦制冷机的控制系统和控制方法，所述控制系统包括：控制装置和氦制冷机，所述氦制冷机包括：氦气压缩机、氦气缓冲罐和透平膨胀机；所述控制装置用于控制所述氦气压缩机产生高压氦气，并将所述高压氦气从所述氦气压缩机的出气口输送给所述氦气压缩机的进气口；将所述高压氦气从所述氦气压缩机的出气口通过氦制冷机内部的高低压氦气流通回路输送给所述氦气压缩机的进气口；将所述氦气压缩机产生的高压氦气输送给所述透平膨胀机；将所述冷氦气输送给负载端，以使负载端利用所述冷氦气制冷。通过所述控制系统和控制方法，通过对氦制冷机的自动控制，从而解决氦制冷机的制冷效果不好，以及不能实现快速响应的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种氦制冷机的控制系统和控制方法


[0001]本申请涉及制冷机控制
，尤其是涉及一种氦制冷机的控制系统和控制方法。

技术介绍

[0002]随着我国科学技术和国民经济的不断发展，大型低温制冷技术在超导加速器、核聚变装置、超导强磁场、超导电力设备、宇宙深低温环境模拟、反应堆冷中子源CNS、散列中子源SNS、超导磁悬浮等领域有着广泛应用。大型低温制冷机是大科学工程、航空航天、新能源等高技术产业的核心技术设备。
[0003]目前，市面上存在的制冷机一般为液氮制冷机，极少数制冷机为氦制冷机，然而，市面上存在的极少数氦制冷机一般需要人工手动控制以实现氦制冷机的制冷功能，例如，通过操作员手动调节进气阀门的开度来控制进气量，但是这种手动控制方式控制精度难以达到要求，导致氦制冷机存在制冷效果不好的问题，同时，这种手动控制方式导致上下游工序不能够做到有序衔接，不能实现与其它功能模块统一协调的工作，导致氦制冷机不能实现快速响应。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种氦制冷机的控制系统和控制方法，通过对氦制冷机的自动控制，从而解决氦制冷机的制冷效果不好，以及不能实现快速响应的问题。第一方面，本申请实施例提供了一种氦制冷机的控制系统，所述控制系统包括：控制装置和氦制冷机，所述氦制冷机包括：氦气压缩机、氦气缓冲罐和透平膨胀机；所述控制装置用于控制所述氦气压缩机产生高压氦气，并将所述高压氦气从所述氦气压缩机的出气口输送给所述氦气压缩机的进气口，以及将所述高压氦气输送给所述氦气缓冲罐或者从所述氦气缓冲罐接收氦气，以使所述氦气压缩机达到供气稳定状态；所述控制装置用于控制所述氦气压缩机在所述氦气压缩机达到供气稳定状态时，将所述高压氦气从所述氦气压缩机的出气口通过氦制冷机内部的高低压氦气流通回路输送给所述氦气压缩机的进气口，直至所述氦制冷机达到进气稳定状态；所述控制装置用于控制所述氦气压缩机在所述氦制冷机达到进气稳定状态时，停止将高压氦气输送给所述氦制冷机内部的高低压氦气流通回路，并将所述氦气压缩机产生的高压氦气输送给所述透平膨胀机，以使所述透平膨胀机基于接收到的高压氦气膨胀制冷生成冷氦气；所述控制装置用于在控制所述透平膨胀机生成冷氦气之后，将所述冷氦气输送给负载端，以使负载端利用所述冷氦气制冷。
[0005]可选地，所述氦气压缩机的出气口与所述氦气压缩机的进气口通过第一管路连接，从所述第一管路上引出第一连通点和第二连通点，所述第一管路上的第一连通点通过第二管路与所述氦气缓冲罐连接，所述第一管路上的第二连通点通过第三管路与所述氦气
缓冲罐连接；所述第一管路上设置有低压调节阀，所述第二管路上设置有高压卸载阀，所述第三管路上设置有高压加载阀；所述控制装置用于通过以下方式使所述氦气压缩机达到供气稳定状态：根据所述氦气压缩机的进气口的压力，控制所述低压调节阀的开度和所述氦气压缩机的转速，以控制所述高压氦气从所述氦气压缩机的出气口通过第一管路输送给所述氦气压缩机的进气口的流通状态，以使所述氦气压缩机的进气口的压力达到预设的氦气压缩机的进气口的压力；根据所述氦气压缩机的出气口的压力，控制所述高压卸载阀和高压加载阀的开闭状态，以将所述高压氦气输送给所述氦气缓冲罐或者从所述氦气缓冲罐接收氦气，以使所述氦气压缩机的出气口的压力达到预设的氦气压缩机的出气口的压力。
[0006]可选地，所述控制装置用于通过以下方式使所述氦气压缩机的进气口的压力达到预设的氦气压缩机的进气口的压力：根据所述氦气压缩机的进气口的压力，利用反馈控制方式控制所述低压调节阀的开度，以控制所述高压氦气从所述氦气压缩机的出气口通过第一管路输送给所述氦气压缩机的进气口的流通状态，以使所述氦气压缩机的进气口的压力达到预设的氦气压缩机的进气口的压力；其中，在检测到所述低压调节阀的开度在预设开度下限值以下时，控制所述氦气压缩机的转速提升，以使所述氦气压缩机的进气口的压力达到预设的氦气压缩机的进气口的压力；其中，在检测到所述低压调节阀的开度在预设开度上限值以上时，控制所述氦气压缩机的转速降低，以使所述氦气压缩机的进气口的压力达到预设的氦气压缩机的进气口的压力。
[0007]可选地，所述控制装置在用于使所述氦气压缩机的出气口的压力达到预设的氦气压缩机的出气口的压力时，包括：当所述氦气压缩机的出气口的压力大于预设的氦气压缩机的出气口的压力，控制所述高压卸载阀打开，同时控制所述高压加载阀关闭，控制所述氦气压缩机的出气口将所述高压氦气通过第二管路输送给所述氦气缓冲罐进行缓冲，以使所述氦气压缩机的出气口的压力达到预设的氦气压缩机的出气口的压力；当所述氦气压缩机的出气口的压力小于预设的氦气压缩机的出气口的压力，控制所述高压加载阀打开，同时控制所述高压卸载阀关闭，以控制所述氦气压缩机的进气口从第三管路接收所述氦气缓冲罐输送的低压氦气，以使所述氦气压缩机出气口的压力达到预设的氦气压缩机出气口的压力。
[0008]可选地，从所述第一管路上引出第三连通点和第四连通点；所述第一管路上的第三连通点通过第四管路连接到所述第一管路上的第四连通点；所述第四管路上设置有高压进气阀、透平旁通阀、降温旁通阀和低压回气阀；所述控制装置用于通过以下方式使所述氦制冷机达到进气稳定状态：在所述氦气压缩机达到供气稳定状态时，依次控制所述低压回气阀、所述高压进气阀、所述降温旁通阀和所述透平旁通阀的开闭状态，以将所述高压氦气从所述氦气压缩
机的出气口通过氦制冷机内部的高低压氦气流通回路输送给所述氦气压缩机的进气口，以使所述氦制冷机达到进气稳定状态。
[0009]可选地，所述控制装置具体通过以下方式使所述氦制冷机达到进气稳定状态：在所述氦气压缩机达到供气稳定状态时，控制所述低压回气阀开启；在所述低压回气阀开启之后，控制所述高压进气阀按照第一预设速率打开到第一预设开度；在所述高压进气阀的两侧达到气体压力稳定状态时，控制所述高压进气阀按照第二预设速率打开到第二预设开度；其中，所述第二预设开度大于所述第一预设开度，所述第二预设速率大于所述第一预设速率；在所述高压进气阀的两侧达到气体压力稳定状态后，控制所述降温旁通阀打开到降温旁通阀对应的开度，并在所述降温旁通阀打开到降温旁通阀对应的开度后，根据所述透平膨胀机的制冷出气口的压力控制所述降温旁通阀的开度，以使所述透平膨胀机的制冷出气口的压力达到预设的透平膨胀机的制冷出气口的压力；在所述降温旁通阀打开到所述降温旁通阀对应的开度时，控制所述透平旁通阀打开，以将所述高压氦气从所述氦气压缩机的出气口通过氦制冷机内部的高低压氦气流通回路输送给所述氦气压缩机的进气口，直至所述氦制冷机达到进气稳定状态。
[0010]可选地，从所述第四管路上引出第五连通点、第六连通点、第七连通点、第八连通点，所述第四管路上的第五连通点通过第五管路连接到所述透平膨胀机的轴承气进气口，所述透平膨胀机的轴承气出气口通过第六管路连接到所述第四管路上的第六连通点，所述第四管路上的第七连通点通过第七管路连接到所述透平膨胀机的制冷气进气口，所述透平膨胀机的制冷出气口通过第八管路连接到所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氦制冷机的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：控制装置和氦制冷机，所述氦制冷机包括：氦气压缩机、氦气缓冲罐和透平膨胀机；所述控制装置用于控制所述氦气压缩机产生高压氦气，并将所述高压氦气从所述氦气压缩机的出气口输送给所述氦气压缩机的进气口，以及将所述高压氦气输送给所述氦气缓冲罐或者从所述氦气缓冲罐接收氦气，以使所述氦气压缩机达到供气稳定状态；所述控制装置用于控制所述氦气压缩机在所述氦气压缩机达到供气稳定状态时，将所述高压氦气从所述氦气压缩机的出气口通过氦制冷机内部的高低压氦气流通回路输送给所述氦气压缩机的进气口，直至所述氦制冷机达到进气稳定状态；所述控制装置用于控制所述氦气压缩机在所述氦制冷机达到进气稳定状态时，停止将高压氦气输送给所述氦制冷机内部的高低压氦气流通回路，并将所述氦气压缩机产生的高压氦气输送给所述透平膨胀机，以使所述透平膨胀机基于接收到的高压氦气膨胀制冷生成冷氦气；所述控制装置用于在控制所述透平膨胀机生成冷氦气之后，将所述冷氦气输送给负载端，以使负载端利用所述冷氦气制冷。2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述氦气压缩机的出气口与所述氦气压缩机的进气口通过第一管路连接，从所述第一管路上引出第一连通点和第二连通点，所述第一管路上的第一连通点通过第二管路与所述氦气缓冲罐连接，所述第一管路上的第二连通点通过第三管路与所述氦气缓冲罐连接；所述第一管路上设置有低压调节阀，所述第二管路上设置有高压卸载阀，所述第三管路上设置有高压加载阀；所述控制装置用于通过以下方式使所述氦气压缩机达到供气稳定状态：根据所述氦气压缩机的进气口的压力，控制所述低压调节阀的开度和所述氦气压缩机的转速，以控制所述高压氦气从所述氦气压缩机的出气口通过第一管路输送给所述氦气压缩机的进气口的流通状态，以使所述氦气压缩机的进气口的压力达到预设的氦气压缩机的进气口的压力；根据所述氦气压缩机的出气口的压力，控制所述高压卸载阀和高压加载阀的开闭状态，以将所述高压氦气输送给所述氦气缓冲罐或者从所述氦气缓冲罐接收氦气，以使所述氦气压缩机的出气口的压力达到预设的氦气压缩机的出气口的压力。3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述控制装置用于通过以下方式使所述氦气压缩机的进气口的压力达到预设的氦气压缩机的进气口的压力：根据所述氦气压缩机的进气口的压力，利用反馈控制方式控制所述低压调节阀的开度，以控制所述高压氦气从所述氦气压缩机的出气口通过第一管路输送给所述氦气压缩机的进气口的流通状态，以使所述氦气压缩机的进气口的压力达到预设的氦气压缩机的进气口的压力；其中，在检测到所述低压调节阀的开度在预设开度下限值以下时，控制所述氦气压缩机的转速提升，以使所述氦气压缩机的进气口的压力达到预设的氦气压缩机的进气口的压力；其中，在检测到所述低压调节阀的开度在预设开度上限值以上时，控制所述氦气压缩机的转速降低，以使所述氦气压缩机的进气口的压力达到预设的氦气压缩机的进气口的压
力。4.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述控制装置在用于使所述氦气压缩机的出气口的压力达到预设的氦气压缩机的出气口的压力时，包括：当所述氦气压缩机的出气口的压力大于预设的氦气压缩机的出气口的压力，控制所述高压卸载阀打开，同时控制所述高压加载阀关闭，控制所述氦气压缩机的出气口将所述高压氦气通过第二管路输送给所述氦气缓冲罐进行缓冲，以使所述氦气压缩机的出气口的压力达到预设的氦气压缩机的出气口的压力；当所述氦气压缩机的出气口的压力小于预设的氦气压缩机的出气口的压力，控制所述高压加载阀打开，同时控制所述高压卸载阀关闭，以控制所述氦气压缩机的进气口从第三管路接收所述氦气缓冲罐输送的低压氦气，以使所述氦气压缩机的出气口的压力达到预设的氦气压缩机的出气口的压力。5.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，从所述第一管路上引出第三连通点和第四连通点；所述第一管路上的第三连通点通过第四管路连接到所述第一管路上的第四连通点；所述第四管路上设置有高压进气阀、透平旁通阀、降温旁通阀和低压回气阀；所述控制装置用于通过以下方式使所述氦制冷机达到进气稳定状态：在所述氦气压缩机达到供气稳定状态时，依次控制所述低压回气阀、所述高压进气阀、所述降温旁通阀和所述透平旁通阀的开闭状态，以将所述高压氦气从所述氦气压缩机的出气口通过氦制冷机内部的高低压氦气流通回路输送给所述氦气压缩机的进气口，以使所述氦制冷机达到进气稳定状态。6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述控制装置具体通过以下方式使所述氦制冷机达到进气稳定状态：在所述氦气压缩机达到供气稳定状态时...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈宪洋，
申请(专利权)人：北京中科富海低温科技有限公司，
类型：发明
国别省市：