大型氦低温制冷系统研究进展

低温超导技术在基础科学研究中的广泛应用,极大地带动了低温工程的发展.大型强子对撞机(LHC)、国际热核聚变实验堆(ITER)、先进实验超导托卡马克(EAST)、北京正负电子对撞机重大改造项目(BEPC-Ⅱ)所配套的大型氦低温系统,分别作为国际与国内最大的低温装置,代表了当今低温技术的最高水平.介绍了这4个典型低温系统的流程、性能指标以及运行情况,以及其它具有代表性的氦低温系统及其应用.     

氦低温系统螺杆压缩机组运行分析及节能优化

主要分析了EAST全超导托卡马克可控核聚变装置低温系统的喷油螺杆压缩机组,对其运行状况做了一些分析研究,并分析导致压机等温效率偏低的原因;最后提出一些节能优化措施,改善螺杆压缩机组的运行状况.     

超流氦低温系统发展及涡轮冷压缩机的应用

2 K下大型氦低温系统已采用离心式涡轮冷压缩机在低温低压下对饱和液氦槽减压操作,以获得超流氦或过冷氦.介绍了2K温度级超流氦制冷机发展情况和涡轮冷压缩机在氦制冷系统中的应用,以及中国科学院等离子体物理研究所EAST超导托卡马克氦低温制冷机中过冷氦的制取过程.     

大型氦低温系统中的杂质净化

EAST是一个全超导的托卡马克核聚变实验装置,磁体采用超临界氦迫流冷却.磁体在降温过程中对氦气的纯度有很高的要求,净化系统是整个低温系统的重要环节之一,以防各种杂质气体在低温下凝结固化威胁低温系统的稳定可靠运行.理论分析了氦气纯化的基本原理及固定床吸附器的吸附机理,对低温纯化器的运行进行了阐述,并介绍了杂质成分检测系统,以对净化效果进行评估,实验得知氦气净化系统能满足低温系统氦气高纯度的要求.     

周期性冲击对大型超导核聚变低温系统氦透平膨胀机影响研究

超导核聚变装置磁体会因"交流损耗"而产生大量的热,迫使磁体内通道压力升高,导致与之直接相连的氦透平膨胀机的运行稳定性与运行效率受到严重影响,从而影响超导核聚变实验。详细分析超导核聚变装置用低温氦透平膨胀机受周期性冲击的机理与不可回避性,并用提高氦透平膨胀机本身性能、改善制动调节与氦透平膨胀机出口压力调节的反馈控制思想,得出一些提高氦透平膨胀机稳定性、降低冲击的方法。高效气体轴承与优化的转子结构可以有效提高氦透平膨胀机本身的抗干扰能力;快速响应制动功率,使之与负载匹配,可有效改善外界干扰程度;氦透平膨胀机出口压力快速调节,可降低氦透平膨胀机进出口参数,降低影响。     

氦低温系统中油过滤技术研究

说明了低温系统螺杆压缩机使用润滑油的作用，分析指出对于氦气进行油过滤的重大意义，并详细介绍了氦低温系统中油的过滤系统。通过研究油分离的原理及方法，对各过滤环节进行深入研究，为低温系统长期稳定、安全、可靠地运行奠定基础。     

EAST低温系统大型压缩机组自动控制的实现

针对EAST低温系统大型串并联螺杆压缩机组控制中存在的压力调节长时间滞后、能量滑阀动作具有不确定性、控制模型难于建立等难点,采用专家规则与数字增量式PID算法相集合的复合控制方法,将复杂的多变量耦合控制回路分解为特定条件下的单变量回路,结合顺序控制逻辑分析,实现了压缩机组的全自动控制。经过EAST降温实验验证,该策略取得了良好的控制效果,满足低温系统的运行要求。详细描述了该控制系统各个执行机构的控制原理和压缩机的控制过程。     

配置多台螺杆压缩机的冷水机组节能分析

本文通过对一台冷水机组配置多台螺杆压缩机与配置1台螺杆压缩机的能耗进行对比分,阐述了配置多台螺杆压缩机的冷水机组的节能效果。     

EAST氦低温系统透平故障分析

针对EAST氯低温系统的俄制氮透平膨胀机运行过程中出现的故障,从透平流道与轴承支撑两方面进行了分析,提出了氯透平膨胀机在启动过程中可能出现的问题及相应的解决方法,并专门针对出现故障的透平2,分析了导致其出现故障的原因.     

低温驱动沸石-水吸附式制冷机的性能研究

本文研究的合成沸石-水吸附式制冷机采用FAMZ01沸石作为吸附剂,吸附床选择翅片涂抹式吸附床,通过实验研究该制冷机的制冷功率、制冷性能系数(COP)随热源温度、冷冻水进口温度的变化规律。结果表明,该吸附式制冷机在55℃的热源下就可以稳定输出制冷量,并在驱动热源为65℃左右展现其较佳的性能。     

液氦温区大型低温制冷系统的可靠性评估

针对改进Claude循环的大型氦低温制冷系统,以制冷量不足为顶事件建立了故障树模型。利用结构法对故障树模型进行定性分析,分析得到系统的最小割集为18个。利用来自不同数据库的部件失效率对故障树模型进行定量计算,得到了不同的结果,并分析其原因。对各部件的关键重要度进行了计算,以衡量各个部件对系统发生故障的贡献程度。并通过增加系统冗余部件和提高关键部件可靠度等措施,为提高系统可靠性找到了有效的解决途径。     

高能同步辐射光源(HEPS)氦低温传输系统模拟与计算

使用EcosimPro商业软件和关联式编程两种方法,对HEPS氦低温传输系统进行了模拟和计算,研究了管道内径和管道粗糙度对管道压降的影响。结果表明流动压降随着管道内径的增大而减小,但降低的幅度越来越小,当管道直径从30.8 mm提高至56.8 mm,压降仅降低了约510 Pa;流动压降随粗糙度的增加而增加,但管径越大压降增加越小,当管径为30.8 mm时,选用电抛光管压降下降了954 Pa;管道的漏热量和降温复温时间随管径的增大而提升。通过计算分析最终选择主干来流管道公称直径为DN25,内径为30.8 mm的普通金属管,分支来流管道公称直径为DN10,内径为14.6 mm的普通金属管,主干回流管道公称直径为DN50,内径为56.8 mm的普通金属管,分支回气管道公称直径为DN20,内径为23.8 mm的普通金属管,满足工程需求。     

不同冷源方式下空调系统CEC的研究

利用空调系统能耗系数（CEC）分析不同冷源方式下空调系统的能耗,对不同地区酒店分别采用普通螺杆式冷水机组＋燃气热水炉和地源热泵机组作为冷源方式的空调系统能耗水平进行计算,结果表明,采用地源热泵机组为冷源的空调系统更节能,地理位置对CEC也有影响。