CN104219865A - 一种回旋加速器循环水冷却系统及其高稳定度实现方法 - Google Patents

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李振国
吴隆成
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Abstract

本发明涉及一种回旋加速器循环水冷却系统及其高稳定度实现方法，该方法首先确定运行时循环水温度的设定值，然后将用于冷却循环水的封闭式水塔和若干台制冷压缩机分成多个冷却等级，确定每个冷却等级的开启或停止的温度与所述设定值之间的关系，根据水温感受器监测到的循环水的温度，确定当前温度点各级冷却设备的开启或停止，使循环水的温度始终稳定在限定范围内。本发明可以减少回旋加速器调试时间，为大功率敏感部件的稳定运行提供了保障。

Description

一种回旋加速器循环水冷却系统及其高稳定度实现方法
技术领域
本发明属于回旋加速器系统设计技术，具体涉及一种回旋加速器循环水冷却系统及其高稳定度实现方法。
背景技术
100MeV回旋加速器结构复杂，需要建立一套完善的循环水冷却系统满足其特殊要求，为加速器设备长期、稳定运行打下基础。
通常，循环水冷系统采用单一的冷却模式：例如对于大功率采用水塔冷却，小功率采用制冷机冷却；100MeV回旋加速器冷却水系统功率大，对冷却水有严格的技术要求；同时，有些地区冬、夏季气温变化大(温差约40℃～50℃)，单一冷却模式很难满足回旋加速器的严格要求。
100MeV回旋加速器总发热功率在450～500kW，设备结构和技术要求复杂，不但高电压设备对水质要求高(≤0.5μs/cm)，而且高精度磁场(10-5量级)和高品质高频谐振腔(Q～9000)等，对冷却水的长期稳定度都有严格要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种性能更加完善的回旋加速器循环水冷却系统及其高稳定度实现方法，满足回旋加速器不同设备的特殊要求。
本发明的技术方案如下：一种回旋加速器循环水冷却系统，包括用于冷却循环水的封闭式水塔和若干台制冷压缩机，封闭式水塔设有排风扇和喷淋水泵，所述的封闭式水塔和若干台制冷压缩机被分成多级冷却设备，根据水温感受器监测到的循环水的温度，开启或停止各级冷却设备。
如上所述的回旋加速器循环水冷却系统的高稳定度实现方法，首先确定运行时循环水温度的设定值，然后将用于冷却循环水的封闭式水塔和若干台制冷压缩机分成多个冷却等级，确定每个冷却等级的开启或停止的温度与所述设定值之间的关系，根据水温感受器监测到的循环水的温度，确定当前温度点各级冷却设备的开启或停止，使循环水的温度始终稳定在限定范围内。
进一步，如上所述的回旋加速器循环水冷却系统的高稳定度实现方法，其中，所述的运行时循环水温度的设定值在20℃～30℃范围内选取。
本发明的有益效果如下：通常大功率的循环水系统的稳定度只能达到±1℃，本发明通过对系统和控制流程的设计，将大功率水冷系统的稳定度提高到±0.3℃，所创建的方法有达到±0.1℃的潜力。此循环水冷系统投入运行，可以减少回旋加速器调试时间，为大功率敏感部件的稳定运行提供了保障；可保障加速器长期稳定工作、减少故障、提高加速器的利用效率；此方法可以直接推广到其它大功率的水冷系统。
附图说明
图1为具体实施方式中100MeV回旋加速器循环水冷却系统控制方式示意图；
图2为循环水冷却系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本实施例以100MeV回旋加速器循环水的冷却系统为例，介绍其系统组成和控制方法。100MeV回旋加速器循环水的冷却系统包括：一个大型封闭式水塔和10台制冷压缩机，见图2中二次循环部分，大型封闭式水塔的可控设备是排风扇和用于水塔喷淋的水泵，排风扇和喷淋的启动可以大大提高水塔的冷却效果。10台制冷压缩机(标号为AB、CD、EF、GH、IJ)分成5组，每组被用于不同的冷却等级。
本发明中封闭式水塔与制冷压缩机配合使用：前者充分利用环境、水蒸发吸热等自然资源(冬季效果更为明显)，后者用于极端环境(炎热的夏季)、大功率负载条件下水温的精细调节，两者相辅相成。
本发明所提供的回旋加速器循环水冷却系统的高稳定度实现方法，首先确定运行时循环水温度的设定值，然后将用于冷却循环水的封闭式水塔和若干台制冷压缩机分成多个冷却等级，确定每个冷却等级的开启或停止的温度与所述设定值之间的关系，根据水温感受器监测到的循环水的温度，确定当前温度点各级冷却设备的开启或停止，使循环水的温度始终稳定在限定范围内。
本实施例的具体控制方式如图1所示，图1中的SV为水机运行时的循环水温度设定值，可在20℃～30℃范围内任意选择。粗竖线上标明了循环水的实测温度，横线上方+表示高于设定值，下方-表示低于设定值。将冷却手段分成6个等级，具体如下：①水塔风机、水泵，②压缩机A、B，③压缩机C、D，④压缩机E、F，⑤压缩机G、H，⑥压缩机I、J，并分别确定了在什么温度点启动或停止各级冷却设备。
只要温度设定值(SV)给定，在设计的热负载范围内(本机为450～500kW)，水机系统通过PLC控制程序，会自动按图1所示的温度点开启或停止各级冷却设备，保持循环水稳定在±0.3℃范围内，长期运行稳定可靠。本实施例中具体控制方式见图1，当水温低于设定值SV时，先不开启任何冷却设备；当水温达到设定值SV时，水塔的水泵和风机开始工作，如水温开始下降，则直到低于设定值0.6℃时，停止水塔的水泵和风机；如果在开启水塔的水泵和风机后，水温继续上升，则在水温高于设定值0.1℃时，开启压缩机A、B，如水温开始下降，则直到低于设定值0.5℃时，停止压缩机A、B；如果在开启压缩机A、B后，水温继续上升，则在水温高于设定值0.2℃时，开启压缩机C、D……根据图示，依次类推，实现冷却系统的高稳定度控制。
水温感受器置于循环水冷却系统水泵的入口，通过温度显示仪表可以在适当范围内设定工作温度值(例如，设定值SV＝25℃)。循环水冷系统的PLC控制器依照此设定值和实测值相比较，自动执行相应的控制流程，使循环水的温度始终稳定在限定范围之内，以满足加速器(或其他大型功率设备)稳定运行的需求。
这种稳定方法，既充分利用了自然环境，节电效果明显，可以实现精细调节，与常规方式比较，一方面延长了水温的波动周期，另一方面大大减少了水温的波动幅值，从而使循环水的温度稳定在≤±0.3℃的范围之内。如果将冷却手段进一步细化，比如说分成12级，循环水的温度稳定度可以提升到±0.1℃。这种高稳定的方法，基本不需要过多经费的支出，却能大大提升水冷机组的技术等级，因此极具推广价值。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种回旋加速器循环水冷却系统，其特征在于：包括用于冷却循环水的封闭式水塔和若干台制冷压缩机，封闭式水塔设有排风扇和喷淋水泵，所述的封闭式水塔和若干台制冷压缩机被分成多级冷却设备，根据水温感受器监测到的循环水的温度，开启或停止各级冷却设备。
2.一种权利要求1所述的回旋加速器循环水冷却系统的高稳定度实现方法，其特征在于：首先确定运行时循环水温度的设定值，然后将用于冷却循环水的封闭式水塔和若干台制冷压缩机分成多个冷却等级，确定每个冷却等级的开启或停止的温度与所述设定值之间的关系，根据水温感受器监测到的循环水的温度，确定当前温度点各级冷却设备的开启或停止，使循环水的温度始终稳定在限定范围内。
3.如权利要求2所述的回旋加速器循环水冷却系统的高稳定度实现方法，其特征在于：所述的运行时循环水温度的设定值在20℃～30℃范围内选取。
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