Способ автоматического управления криогенной гелиевой системой

О П И С А Н И Е 1 ц 953387ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскииСоциалистическикРеспублик(23) Приоритет по делам иэобретеиий и открытий(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ КРИОГЕННОЙ ГЕЛИЕВОЙ СИСТЕМОЙ 1Изобретение относится к области автоматического управления технологическими процессами криогенных систем и может быть использовано в криогенных гелиевьк системах.5Известен способ автоматического управления криогенной гелиевой системой с детандером ступенью предварительного охлаждения путем изменения расхода гелия на входе в объект охлаждения Х )Недостатком такого способа является потеря части холода при неоптимальном переводе установки с одного режима на другой. При обслуживании современных объектов охлаждения такие переходы15 могут быть частыми и длительными, поэтому удельные энергозатраты в известном способе автоматического регулирования высоки.Целью изобретения является сниже 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 вохлаждаемый 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 управления 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 охлаждается3 9533 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 Я охлаждения поток криогента направляют в обратный поток 9, Для стабилизации давления всасывания компрессора 1 используется 10 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 25 и 6).Для обеспечения оптимального по быстродействию перевода КГС с режима на режим (при управлении с помощью изменения 5 и 6 ф30в соответствии с известным принципом максимума Понтрягина реализуется одно из четырех возможных значений расходов 6,1 и Ядоба уменьшены до минимума; оба увеличины до максимумами С = 6 "щ" 6.2. = - щи наоборот. Минимально и максимально возможные расходы гелия определены из эксплуатационных свойств КГС и 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 команд 4 на включение и переключение управлений производит УВК в соответствии с разработанной логикой.Ниже приводится пример логики оптимального перевода КГС .Обозначим( 1 1(- " =12 Ог2. 4187Каждая точка на фазовой плоскости характеризуется двумя этими температурами, и, следовательно, ей соответствует определенное состояние КГС.Требуется перевести КГС из состояния, определяемого точкой Х , в состояние, определяемое точкой Х . Для определентности примем точку Х за начало коордитнат. По известным методикам можно найти три линии переключения, три траектории оптимального по быстродействию движения, ведущие в точку Х .тДля КГУ их вид показан на фиг. 2. Здесь могут быть три варианта работы:- если Хо лежит справа от линий переключений 1 и 11, то О = О щф О = О щ до переключения и 11 =О0. г. 2 после переключения;- если Хо лежит слева от линий переключений 1 и 11, то О, = О.О О 2 = Ощдо переключения й = О , О = О С 1" после переключения.- если Хр лежит между линиями переключения П и Ш, то О 4 = О,фс"; О,1 = О "ф" до переключения и О= :Оюи,О,= Ов 1 и после переключеныЪ соответствии с этой логикой УВК выдает команды на ИМ. Как только рассогласование между текущими и заранее заданными характеризующими новый режим работы КГС, температурами Т 16 и Т 17 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 изобретенияСпособ автоматического управления криогенной гелиевой системой с детандерной ступенью предварительного охлаждения путем изменения расхода гелиявр1 . 1О ф О с ОфОЯ. 2. 2. ) где Х(Х,Х,) - Х (ХХ )начальное состояние;конечное состояние;показания датчиков 16и 17 соответственно. на входе в объект охлаждения, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюснижения удельных затрат энергии припереводе системы с одного режима надругой, измеряют температуры на входеи выходе детандерной ступени предварительного охлаждения, сравнивают их5 953387 6заданными величинами температур, и из- Источники информации,менение расхода гелия в охлаждаемый, принятые во внимание при экспертизеобъект ведут в зависимости от величиныотклонения, по которому так же допол. Авторское свидетельство СССРкительно изменяют расход гелия на входе З 3 Ф 819525, кл. Р 25 В 9/00,в систему. 1 979.953387 иг нов В. Данко Ре 543 Подписи рственного комитета СССР бретений и открытий а, Ж, Раушская наб., д аз 6251/6 4/5 л. Проектная,Составитель В, Техред М,Тепер 4 ТиражВНИИПИ Гостпо делам из113035, Мос Филиал ППП "Патент", г. У ектор Н. Корол