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.     

EAST低温复杂数据采集与处理系统设计

针对EAST(experhmental advanced superCondlucting tokamak)大型氦低温系统中深低温温度及氦流质量流量等非标准信号的采集处理复杂,不能被标准采集设备直接识别的难点,提出了以高精度数字表与采集卡相结合的数据采集方案,开发了基于多进程和多线程的复杂数据采集处理系统,并通过OPC协议实现本系统与EAST低温控制系统的集成.实验表明,该系统运行稳定可靠,测量计算满足实验需求,具有设备成本低,处理能力强,可扩展性好的优点.     

一类冷热氦气混合过程的双变量解耦控制

为保证安全性与快速性,大型超导磁体预冷过程中需要通过冷热氦气混合来严格控制温差与压降.大型氦低温系统中这一冷热氦气混合过程具有双变量强耦合、非线性以及迟延等难控特性.为实现其自动控制,通过过程的动态特性、系统关联以及控制逻辑分析,设计了分阶段的解耦控制方案.根据相对增益计算,得出弱耦合阶段的变量匹配控制方案;强耦合阶段采用非线性乘法解耦器、不同频率的采样调节器、带有死区的非线性PID控制算法及增益调度进行解耦控制.该方案在DCS中易于实现,可用于超导磁体的降温与回温控制.实际运行结果表明,解耦后系统有较好的稳定性与鲁棒性,温差控制及时且超调量小,在确保冷却装置安全的同时又保证了降温速率,很好地满足了降温实验需求.     

基于DCS的EAST低温系统预冷过程自动控制

为避免热应力对EAST托卡马克装置的损坏,超导磁体与冷屏的300-80 K预冷过程需要严格控制降温温差;同时低温系统还需提供合适的流量与压降,以保证各冷质部件同步快速降温.通过低温控制流程分析,明确了预冷控制回路与控制需求,设计了预冷操作模式及其顺序控制流程.针对预冷过程中温差-压降耦合问题,设计了分阶段的解耦控制方案...