[發明專利]一種氦制冷機的控制系統和控制方法

有效

• 申請號: 202310286845.0
• 申請日: 2023-03-23
• 公開（公告）號: CN115993014B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 沈憲洋
• 申請（專利權）人: 北京中科富海低溫科技有限公司
• 主分類號: F25B9/00
• 分類號: F25B9/00;F25B49/02
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 于彬

1.一種氦制冷機的控制系統，其特征在于，所述控制系統包括：控制裝置和氦制冷機，所述氦制冷機包括：氦氣壓縮機、氦氣緩沖罐和透平膨脹機；

所述控制裝置用于控制所述氦氣壓縮機產生高壓氦氣，并將所述高壓氦氣從所述氦氣壓縮機的出氣口輸送給所述氦氣壓縮機的進氣口，以及將所述高壓氦氣輸送給所述氦氣緩沖罐或者從所述氦氣緩沖罐接收氦氣，以使所述氦氣壓縮機達到供氣穩定狀態；

所述控制裝置用于控制所述氦氣壓縮機在所述氦氣壓縮機達到供氣穩定狀態時，將所述高壓氦氣從所述氦氣壓縮機的出氣口通過氦制冷機內部的高低壓氦氣流通回路輸送給所述氦氣壓縮機的進氣口，直至所述氦制冷機達到進氣穩定狀態；

所述控制裝置用于控制所述氦氣壓縮機在所述氦制冷機達到進氣穩定狀態時，停止將高壓氦氣輸送給所述氦制冷機內部的高低壓氦氣流通回路，并將所述氦氣壓縮機產生的高壓氦氣輸送給所述透平膨脹機，以使所述透平膨脹機基于接收到的高壓氦氣膨脹制冷生成冷氦氣；

所述控制裝置用于在控制所述透平膨脹機生成冷氦氣之后，將所述冷氦氣輸送給負載端，以使負載端利用所述冷氦氣制冷；

所述氦氣壓縮機的出氣口與所述氦氣壓縮機的進氣口通過第一管路連接，從所述第一管路上引出第一連通點和第二連通點，所述第一管路上的第一連通點通過第二管路與所述氦氣緩沖罐連接，所述第一管路上的第二連通點通過第三管路與所述氦氣緩沖罐連接；

所述第一管路上設置有低壓調節閥，所述第二管路上設置有高壓卸載閥，所述第三管路上設置有高壓加載閥；

所述控制裝置用于通過以下方式使所述氦氣壓縮機達到供氣穩定狀態：

根據所述氦氣壓縮機的進氣口的壓力，控制所述低壓調節閥的開度和所述氦氣壓縮機的轉速，以控制所述高壓氦氣從所述氦氣壓縮機的出氣口通過第一管路輸送給所述氦氣壓縮機的進氣口的流通狀態，以使所述氦氣壓縮機的進氣口的壓力達到預設的氦氣壓縮機的進氣口的壓力；

根據所述氦氣壓縮機的出氣口的壓力，控制所述高壓卸載閥和高壓加載閥的開閉狀態，以將所述高壓氦氣輸送給所述氦氣緩沖罐或者從所述氦氣緩沖罐接收氦氣，以使所述氦氣壓縮機的出氣口的壓力達到預設的氦氣壓縮機的出氣口的壓力；

從所述第一管路上引出第三連通點和第四連通點；所述第一管路上的第三連通點通過第四管路連接到所述第一管路上的第四連通點；

所述第四管路上設置有高壓進氣閥、透平旁通閥、降溫旁通閥和低壓回氣閥；

所述控制裝置用于通過以下方式使所述氦制冷機達到進氣穩定狀態：

在所述氦氣壓縮機達到供氣穩定狀態時，依次控制所述低壓回氣閥、所述高壓進氣閥、所述降溫旁通閥和所述透平旁通閥的開閉狀態，以將所述高壓氦氣從所述氦氣壓縮機的出氣口通過氦制冷機內部的高低壓氦氣流通回路輸送給所述氦氣壓縮機的進氣口，以使所述氦制冷機達到進氣穩定狀態；

所述控制裝置具體通過以下方式使所述氦制冷機達到進氣穩定狀態：

在所述氦氣壓縮機達到供氣穩定狀態時，控制所述低壓回氣閥開啟；

在所述低壓回氣閥開啟之后，控制所述高壓進氣閥按照第一預設速率打開到第一預設開度；在所述高壓進氣閥的兩側達到氣體壓力穩定狀態時，控制所述高壓進氣閥按照第二預設速率打開到第二預設開度；其中，所述第二預設開度大于所述第一預設開度，所述第二預設速率大于所述第一預設速率；

在所述高壓進氣閥的兩側達到氣體壓力穩定狀態后，控制所述降溫旁通閥打開到降溫旁通閥對應的開度，并在所述降溫旁通閥打開到降溫旁通閥對應的開度后，根據所述透平膨脹機的制冷出氣口的壓力控制所述降溫旁通閥的開度，以使所述透平膨脹機的制冷出氣口的壓力達到預設的透平膨脹機的制冷出氣口的壓力；

在所述降溫旁通閥打開到所述降溫旁通閥對應的開度時，控制所述透平旁通閥打開，以將所述高壓氦氣從所述氦氣壓縮機的出氣口通過氦制冷機內部的高低壓氦氣流通回路輸送給所述氦氣壓縮機的進氣口，直至所述氦制冷機達到進氣穩定狀態。