CN106523903A - 等离子体破裂防护专用高压气体自动补给及气量测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种等离子体破裂防护专用高压气体自动补给及气量测量系统，包括一个大容量的高压储气罐B1，一个小容量的高压储气罐B2，四个高压手动球阀V1、V2、V3、V4，一个高压减压阀V5和一个高压电磁阀V6以及板卡及预设在板卡中的控制程序。本发明可以实时并精确地给出快速充气阀每次的出气量，并可以反馈控制高压电磁阀V6的关断，以保护压差传感器G1和维持高压储气罐B2中的气压，它与涡流驱动高压充气阀配套使用，可以很方便的在EAST上进行定量的等离子体破裂防护充气实验研究。

Description

等离子体破裂防护专用高压气体自动补给及气量测量系统
技术领域
本发明涉及托卡马克核聚变装置用高压充气阀气体自动补给及气量精确测量技术领域，尤其涉及一种等离子体破裂防护专用高压气体自动补给及气量测量系统。
背景技术
在托卡马克放电试验中，由于等离子体控制、磁流体不稳定性、杂质、高能逃逸粒子等原因，使得等离子体的破裂难以避免。特别是在实现托卡马克聚变堆稳态运行的主要研究内容——维持稳态高参数等离子体的放电中，等离子体破裂放电会导致严重的破坏作用，如第一壁大的热负载，强的机械应力，大的逃逸电流等，甚至对偏虑器靶板、第一壁部件甚至装置造成严重损伤。虽然现有托卡马克放电的不同参数的运行极限已经有了深入的研究，并且可以控制托卡马克在“安全运行”区域而避免破裂发生，但是总有一些破裂难以避免，因此，为在高参数条件下避免或减小破裂对大装置造成的危害，开展等离子体破裂缓解的研究是很有必要而且是很重要的，也是当前托卡马卡等离子体物理研究的重点之一。
实验研究发现，在破裂发生前如果能迅速的（几个毫秒以内）向等离子体内部注入一定量的高压杂质气体（主要为惰性气体），则可以把等离子体破裂的危害性降低到最低的程度以起到保护装置安全的效果。
靠涡流驱动的高压快速充气阀（专利号：201110090285）已经在EAST装置上研发成功且已经成功的应用于等离子体破裂防护实验研究工作，并取得了很好的缓解效果。为了更好了满足在EAST装置上开展高压气体注入缓解等离子体破裂实验研究，我们又成功研发了该套高压气体自动补给及气量精确测量系统，该系统可以通过控制程序实时并精确地给出快速充气阀每次的出气量，并可以实时反馈控制高压电磁阀关断，以保护压差传感器和维持快速充气阀腔体内部的气压稳定。该系统的成功研发极大地方便了在EAST托卡马克装置上开展定量的高压气体注入缓解等离子体破裂实验研究。
EAST作为在世界上第一个类ITER的全超导偏滤器装置，在其上进行定量的高压气体注入缓解等离子体破裂实验研究，也可以为ITER聚变装置提供实验基础及数据参考与积累。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种等离子体破裂防护专用高压气体自动补给及气量测量系统。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种等离子体破裂防护专用高压气体自动补给及气量测量系统，包括有：
高压储气罐B1和高压储气罐B2，高压储气罐B1的容量大于高压储气罐B2的容量；
四个高压手动球阀V1、V2、V3、V4，其中高压手动球阀V1一端与高压储气罐B1的出气口相连通；高压手动球阀V2的一端与高压储气罐B2连通；高压手动球阀V3及V4的一端通过三通与外部的快速充气阀腔体相连通，高压手动球阀V3的另外一端与高压储气罐B2连通，高压手动球阀V4的另外一端为抽气口，用来对整个系统进行真空抽气；
一个高压减压阀V5，用于调节工作气压，进气端与高压手动球阀V1的另外一端相连通；
一个高压电磁阀V6，一端与高压减压阀V5的出气端相连通，其另外一端与高压储气罐B2相连通；
压差传感器G1，用来测量高压减压阀V5的出气端压力与高压储气罐B2之间的气体压力差,其一测量端与高压减压阀V5的出气端相连通，另外一测量端与高压储气罐B2相连通；
压力传感器G2，与高压储气罐B2连接，用于测量高压储气罐B2内压力；
所述的高压电磁阀V6、压差传感器G1、高压手动球阀V2三者并联连接，其一合路端连接高压减压阀V5的出气端，另一合路端连接到高压储气罐B2；
板卡及预设在板卡中的控制程序，其中板卡分别与高压电磁阀V6、压差传感器G1、压力传感器G2连接，实现对高压电磁阀V6的远程控制、对高压储气罐B2内部气体压力的实时监测、对高压储气罐B2与高压减压阀V5的出气端压力差的实时监测。
所述的控制程序实时给出外部快速充气阀每次的出气量，并实时反馈控制高压电磁阀V6的关断，以保护压差传感器G1和维持高压储气罐B2中的气压稳定。
本发明的优点是：本发明可以实时并精确地给出快速充气阀每次的出气量，并可以反馈控制高压电磁阀V6的关断，以保护压差传感器G1和维持高压储气罐B2中的气压，它与涡流驱动高压充气阀配套使用，可以很方便的在EAST上进行定量的等离子体破裂防护充气实验研究。EAST作为在世界上第一个类ITER的全超导偏滤器装置，在其上进行高压气体注入缓解等离子体破裂实验研究，也可以为ITER聚变装置提供实验基础及数据参考与积累。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种等离子体破裂防护专用高压气体自动补给及气量测量系统，包括有：
高压储气罐B1和高压储气罐B2，高压储气罐B1的容量大于高压储气罐B2的容量；
四个高压手动球阀V1、V2、V3、V4，其中高压手动球阀V1一端与高压储气罐B1的出气口相连通；高压手动球阀V2的一端与高压储气罐B2连通；高压手动球阀V3及V4的一端通过三通与外部的快速充气阀腔体相连通，高压手动球阀V3的另外一端与高压储气罐B2连通，高压手动球阀V4的另外一端为抽气口，用来对整个系统进行真空抽气；
一个高压减压阀V5，用于调节工作气压，进气端与高压手动球阀V1的另外一端相连通；
一个高压电磁阀V6，一端与高压减压阀V5的出气端相连通，其另外一端与高压储气罐B2相连通；
压差传感器G1，用来测量高压减压阀V5的出气端压力与高压储气罐B2之间的气体压力差,其一测量端与高压减压阀V5的出气端相连通，另外一测量端与高压储气罐B2相连通；
压力传感器G2，与高压储气罐B2连接，用于测量高压储气罐B2内压力；
所述的高压电磁阀V6、压差传感器G1、高压手动球阀V2三者并联连接，其一合路端连接高压减压阀V5的出气端，另一合路端连接到高压储气罐B2；
板卡及预设在板卡中的控制程序，其中板卡分别与高压电磁阀V6、压差传感器G1、压力传感器G2连接，实现对高压电磁阀V6的远程控制、对高压储气罐B2内部气体压力的实时监测、对高压储气罐B2与高压减压阀V5的出气端压力差的实时监测。
所述的控制程序实时给出外部快速充气阀每次的出气量，并实时反馈控制高压电磁阀V6的关断，以保护压差传感器G1和维持高压储气罐B2中的气压稳定。
本发明包括（1）一个8L的高压储气罐B1；（2）一个500mL的高压储气罐B2; (3)1个压差传感器G1; (4)一个压力传感器G2,(5) 四个高压手动球阀V1,V2,V3,V4; (6) 一个高压电磁阀V6；(7)一个高压减压阀V5；(8)板卡及控制程序等部分组成。8L的高压储气罐B1注满200大气压左右的高压惰性气体，,其通过高压手动球阀V1与高压减压阀V5的进气端连接；高压电磁阀V6、压差传感器G1、高压手动球阀V2三者并联连接，其一合路端连接高压减压阀V5的出气端，另一合路端连接到高压储气罐B2，高压储气罐B2通过高压手动球阀V3与外部的高压快速充气阀的腔体相连接；高压手动球阀V4一端通过三通连接在高压手动球阀V3与外部的高压快速充气阀之间，高压手动球阀V4的另外一端为抽气口；板卡及控制程序分别与高压电磁阀V6、压差传感器G1、压力传感器G2连接，实现对高压电磁阀V6的远程控制、对高压储气罐B2内部气体压力的实时监测、对高压储气罐B2与高压减压阀V5的出口压力差的实时监测；控制程序可以实时并精确地给出外部的高压快速充气阀每次的出气量，并可以反馈控制高压电磁阀V6关断，以保护压差传感器G1和维持高压储气罐B2中的气压稳定。
以下结合附图对本发明作进一步的说明：
该套系统在使用之前要对系统进行抽真空处理，以保证气体的纯度，在抽真空之前要把关掉高压手动球阀V1，同时把高压手动球阀V2，V3、V4和高压减压阀V5打开，然后用真空泵通过高压手动球阀V4的出气口对整个系统进行抽真空处理，当达到较好的真空时，关闭高压手动球阀V4,再关闭高压减压阀V5，然后打开高压手动球阀V1，接着慢慢调节高压减压阀V5,使减压气压达到目标气压，此时可以通过压力传感器G2来观察系统内部的压力, 待内部压力稳定到目标气压时关闭高压手动球阀V2，此时压差传感器G1的读数应在零附近且稳定，如果数值慢慢增加，则应对系统进行检漏，检查并解决漏点。
当外接的高压快速充气阀工作时，就会向外喷出一定量的气体，快速充气阀及高压储气罐B2内部的气压就会降低，此时压差传感器的示数就会增加，该值即为压差传感器G1两端的压差P，由于事先已经标定了高压储气罐、快速充气阀及相连管道的容积为V, 因此通过气量计算公式Q＝PV就可以很简单的计算出快速充气阀每次的出气量，该数值在控制程序界面上实时的显示。控制程序里还设置了保护压差传感器G1的保护开关，当压差传感器G1两端的压差大于所设置的安全阈值时，控制程序就会打开高压电磁阀V6，高压气体就会从高压减压阀V5出气端通过高压电磁阀V6进入高压储气罐B2，从而使压差传感器G1两端的压差恢复为0以保护压差传感器G1，同时向高压储气罐B2中补气，以保持其内部压力的稳定。

Claims (2)

1.一种等离子体破裂防护专用高压气体自动补给及气量测量系统，其特征在于：包括有：
高压储气罐B1和高压储气罐B2，高压储气罐B1的容量大于高压储气罐B2的容量；
四个高压手动球阀V1、V2、V3、V4，其中高压手动球阀V1一端与高压储气罐B1的出气口相连通；高压手动球阀V2的一端与高压储气罐B2连通；高压手动球阀V3及V4的一端通过三通与外部的快速充气阀腔体相连通，高压手动球阀V3的另外一端与高压储气罐B2连通，高压手动球阀V4的另外一端为抽气口，用来对整个系统进行真空抽气；
一个高压减压阀V5，用于调节工作气压，进气端与高压手动球阀V1的另外一端相连通；
一个高压电磁阀V6，一端与高压减压阀V5的出气端相连通，其另外一端与高压储气罐B2相连通；
压差传感器G1，用来测量高压减压阀V5的出气端压力与高压储气罐B2之间的气体压力差,其一测量端与高压减压阀V5的出气端相连通，另外一测量端与高压储气罐B2相连通；
压力传感器G2，与高压储气罐B2连接，用于测量高压储气罐B2内压力；
所述的高压电磁阀V6、压差传感器G1、高压手动球阀V2三者并联连接，其一合路端连接高压减压阀V5的出气端，另一合路端连接到高压储气罐B2；
板卡及预设在板卡中的控制程序，其中板卡分别与高压电磁阀V6、压差传感器G1、压力传感器G2连接，实现对高压电磁阀V6的远程控制、对高压储气罐B2内部气体压力的实时监测、对高压储气罐B2与高压减压阀V5的出气端压力差的实时监测。
2.根据权利要求1所述的等离子体破裂防护专用高压气体自动补给及气量测量系统，其特征在于：所述的控制程序实时给出外部快速充气阀每次的出气量，并实时反馈控制高压电磁阀V6的关断，以保护压差传感器G1和维持高压储气罐B2中的气压稳定。
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