[發明專利]一種超低溫冷壓縮機性能試驗系統

在審

• 申請號: 201711171502.0
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN107905992A
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 伍繼浩;呂翠;董欣勃
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: F04B51/00
• 分類號: F04B51/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙)44316
• 代理人: 趙勍毅

技術領域

本發明涉及制冷設備技術領域，尤其涉及一種超低溫冷壓縮機性能試驗系統。

背景技術

近年來，隨著我國大科學裝置的建立，為其提供冷源的關鍵制冷設備-超流氦系統的研究和開發增強。為了保證大科學裝置在非設計工況，極端運行條件下的安全性，則必須界定整個超流氦低溫系統的安全工作范圍。作為低溫系統核心運動部件-低溫壓縮機，需要對其進行低溫性能測試，以檢測其是否能滿足性能要求及相關質量標準，為開發研制出穩定運行、高效的低溫壓縮機(組)以及為進一步的優化設計提供基礎參考數據。如果采用氦氣進行冷壓縮機的常溫測試，由于密度的差異，導致冷壓縮機的流量非常小，難以運行。因此，為了測試超流氦系統中低溫壓縮機(組)的工作范圍，必須設法對低溫壓縮機在超流氦溫區下進行充分的實驗研究，建立低溫壓縮機性能試驗系統必不可少。

基于上述描述，目前已有冷壓縮機測試是將其接入4.5K制冷系統直接測試，一方面與4.5K制冷系統耦合在一起，增大集中調試難度。另外一方面，缺乏壓縮機的入口狀態參數調節手段，局限于測試額定入口溫度下的冷壓縮機性能參數。

發明內容

鑒于此，有必要提供一種測試環境穩定性、可靠性，滿足冷壓縮機變工況運行的性能要求的超低溫冷壓縮機性能試驗系統。

一種超低溫冷壓縮機性能試驗系統，包括第一儲罐、過冷池、控壓裝置、負壓換熱器、節流閥、第二儲罐、待測冷壓縮機單元、負壓加熱器、壓縮組件、液化裝置和第三儲罐，其中，所述第一儲罐、所述過冷池、所述負壓換熱器、所述節流閥、所述第二儲罐和所述待測冷壓縮機單元設于冷箱內，所述過冷池包括外殼和設于所述外殼內的換熱器；

所述第一儲罐的出口和所述過冷池內的所述換熱器的入口連通，所述過冷池內的所述換熱器的出口與所述負壓換熱器的高壓側入口連通，所述負壓換熱器的高壓側出口與所述節流閥的入口連通，所述節流閥的出口和所述第二儲罐的入口連通，所述第二儲罐的出口和所述負壓換熱器的低壓側入口連通，所述負壓換熱器的低壓側出口和所述待測冷壓縮機單元的入口連通，所述待測冷壓縮機單元的出口和所述負壓加熱器的入口連通，所述負壓加熱器的出口和所述壓縮組件的入口連通，所述壓縮組件的出口和所述液化裝置的入口連通，所述液化裝置的出口和所述第三儲罐的入口連通，所述第三儲罐的出口和所述第一儲罐的入口連通，所述第三儲罐的出口還和所述過冷池的外殼的第一入口連通，所述控壓裝置和所述過冷池的外殼的第二入口連通，所述控壓裝置為負壓裝置或正壓裝置。

在一個實施例中，所述壓縮組件包括真空泵和壓縮機，所述負壓加熱器的出口和所述真空泵的入口連通，所述真空泵的出口和所述壓縮機的入口連通，所述壓縮機的出口和所述液化裝置的入口連通。

在一個實施例中，還包括回收氣囊，所述壓縮機的出口還和所述回收氣囊的入口連通。

在一個實施例中，還包括流量計，所述負壓加熱器的出口和所述流量計的入口連通，所述流量計的出口和所述壓縮組件的入口連通。

在一個實施例中，所述冷箱為真空冷箱，所述冷箱內設有液氮冷屏。

在一個實施例中，還包括旁通閥，所述旁通閥和所述待測冷壓縮機單元并聯設置。

在一個實施例中，所述待測冷壓縮機單元的入口還設有閥門。

在一個實施例中，所述第二儲罐還設有模擬負載加熱器。

在一個實施例中，所述第一儲罐為儲存4.5K液氦的儲罐，所述第二儲罐為儲存2K超流氦的儲罐，所述第三儲罐為儲存4.5K液氦的儲罐。

上述超低溫冷壓縮機性能試驗系統，通過設置冷箱將待測冷壓縮機單元測試平臺與氦液化裝置分離開來，使得待測冷壓縮機單元測試平臺控制方便，在不對已有的制冷系統進行改造的情況下，提供低溫環境，提高測試過程中的穩定性與可靠性。通過設置第三儲罐起液氦緩沖作用，使得待測冷壓縮機單元測試系統與制冷系統各自相對獨立，防止相互干擾，保證待測冷壓縮機單元測試環境穩定性、可靠性。此外，在待測冷壓縮機單元測試過程中需要首先通過液氦的節流產生超流氦，由于管道及設備的阻力會導致液氦部分氣化，導致待測冷壓縮機單元入口的狀態參數發生變化，不能保證完整的測試工況范圍。因此，上述超低溫冷壓縮機性能試驗系統進一步通過在第一儲罐出口設置過冷池，并控制過冷池的過冷度，提供一定過冷度的液氦，一方面保證了設計工況下待測冷壓縮機單元的入口溫度，另一方面還能夠在偏離待測冷壓縮機單元入口溫度的情況下，測試待測冷壓縮機單元的性能參數變化，滿足待測冷壓縮機單元變工況運行的性能要求。

附圖說明