氦液化及回收装置控制系统的应用研究

摘要

目前，液氦已成为中国计量科学研究院开展高精密科研工作的必备条件，这些高精度实验的进行依赖于高品质的液氦供给和高稳定性的氦气回收系统，氦气纯度的微小变化、氦气回收系统细微的压力波动以及各个实验进行中相互的干扰都可能影响整个实验的成败，一个实验室的氦气末端泄露会影响其他实验室的实验正常开展，一个实验室的氦气系统压力波动会影响其他实验室的实验正常进行，本课题的研究将解决这些直接影响高精度计量实验进行中遇到的问题，对重大量子物理为基础的国际前沿研究领域的顺利进行提供必要的科研保障。
　　本文以原瑞士林德公司的一套中型氦液化装置为基础，结合该装置的运行特点及特殊实验需求，通过详细论证，设计和改进了该套氦气回收装置的控制系统，使得该装置具有压力监测调节和纯度分析功能。通过设在氦气回收末端的低温传感器传输的氦气压力信号，PLC发出指令，控制真空泵的启停，来达到调节氦气缓冲罐及回收管道压力的目的，上位机软件可自动监测、储存和实时分析压力及纯度数值。保证计量超低温科研实验回收氦气使用的稳定性和可靠性。其自动回收氦气在95％以上，设计的技术指标为氦气回气系统的压力波动在（0.1±0.01）Mpa以内。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 本论文的研究目标

1．3 本论文的研究内容

1．4 本论文的研究价值

第二章 氦液化装置的控制实现

2．1 氦液化系统国内外发展现状

2．1．1 国外氦液化系统的发展现状

2．1．2 国内氦液化系统的发展现状

2．2 氦气液化装置的硬件实现

2．2．1 氦气液化装置系统构成

2．2．2 氦液化装置的工作原理

2．2．3 电气控制系统

2．2．4 远程控制和操作系统

第三章 氦气回收装置的控制实现

3．2 总体设计

3．2．1 技术路线分析

3．2．2 气路设计及整体布置

3．2．3 电路设计

3．2．4 PLC控制系统详细设计

3．2．5 系统实现的技术与算法

第四章 氦气回收装置试验数据处理及分析

4．1 控制结果分析

4．2 测试数据分析

本章小结

结论

参考文献

附录

致谢

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