CN113108520B - 液氮传输温度控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液氮传输温度控制系统及方法，该系统应用于液氮制冷技术，包括：测温组件、控制组件及流量调节阀；控制组件分别与测温组件及流量调节阀连接；所述控制组件用于接收管道温度，当检测到管道温度大于第一温度时，向流量调节阀发送第一控制信号，以使流量调节阀的阀门开度增大，可以降低传输管道的温度；当检测到管道温度小于第二温度时，向流量调节阀发送第二控制信号，以使流量调节阀的阀门开度减小，升高传输管道的温度，如此，形成闭环反馈调节系统，以使液氮输出的温度稳定在第一温度与第二温度之间，提升液氮的使用效率。

Description

液氮传输温度控制系统及方法

技术领域

本发明涉及液氮制冷技术领域，特别涉及一种液氮传输温度控制系统及方法。

背景技术

利用液氮做为制冷工质已非常广泛，在常压下，液氮的温度为-196℃，1L液氮可以膨胀至696L(21℃)的纯氮气。因此在液氮使用过程中由于其气化剧烈，一般为气液两相并存，气相的存在导致其传输状态不稳定，难以控制，主要体现在管道中阻力会因为气相占比变化而变化，流体流速不稳定，无法恒定在一个确定的范围，固定压力下，随着传输管道温度的降低，管道中产生的气体减少，流动阻力降低，液氮流动速度会越来越快，正常使用时液氮消耗量增长很快，液氮浪费，并不能稳定在合适的区间，降低压力来减少液氮输出时，由于液氮流速降低(单位时间通过的液氮量减少)，会导致管道内换热产生的氮气量增加，影响输出液氮的稳定性，固定压力和过冷时降压等单一手段无法稳定控制液氮流量和输出温度；因为气液两相结构的比例差别出现波动、不稳定，降低压力会导致输出端的温度难以将输出温度控制在一个恒定的范围。由此可见液氮在使用过程多是利用过量的液氮，保持-196℃的单一冷却温度，液氮在传输管道的温度波动大，液氮的流量可控程度不够精细，利用率不高。

因此，现有技术有待进一步改进，使液氮制冷系统在较大的范围内进行温度控制和提高液氮的使用效率。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种液氮传输温度控制系统及方法。

在其中一个实施例中，一种液氮传输温度控制系统，应用于液氮制冷技术，该系统包括：测温组件、控制组件及流量调节阀；

所述控制组件分别与所述测温组件及所述流量调节阀连接；

所述测温组件用于实时测量传输管道的温度，所测量的温度记为管道温度；

所述控制组件用于接收所述管道温度，并检测所述管道温度是否大于第一温度，以及所述管道温度是否小于第二温度，其中，所述第一温度大于所述第二温度；当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，向所述流量调节阀发送第一控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度增大；当检测到所述管道温度小于所述第二温度时，向所述流量调节阀发送第二控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度减小。

在其中一个实施例中，所述控制组件用于当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，向所述流量调节阀发送所述第一控制信号，以使所述流量调节阀处于打开状态，此时所述流量调节阀的阀门开度达到最大；当检测到所述管道温度小于第二温度时，向所述流量调节阀发送所述第二控制信号，以使所述流量调节阀处于关闭状态，此时所述流量调节阀的阀门开度达到最小。

在其中一个实施例中，所述控制组件用于当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，向所述流量调节阀发送所述第一控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度逐渐增大；当检测到所述管道温度小于所述第二温度时，向所述流量调节阀发送所述第二控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度逐渐减小。

在其中一个实施例中，所述控制组件用于当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，向所述流量调节阀发送所述第一控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度调节至最大；当检测到所述管道温度小于所述第二温度时，向所述流量调节阀发送所述第二控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度逐渐减小。

在其中一个实施例中，所述控制模块用于在调节流量调节阀的过程中，逐渐减小所述第一温度；和/或，逐渐增大所述第二温度，直至所述第一温度与所述第二温度的差值达到预设阈值。

在其中一个实施例中，所述流量调节阀为低温比例调节阀。

在其中一个实施例中，所述测温组件包括第一测温元件及第二测温元件，所述第一测温元件设置于所述传输管道的输出端，所述第二测温元件设置于所述流量控制阀处；所述第一测温元件所测量的温度记为第一管道温度，所述第二测温元件所测量的温度记为第二管道温度；

所述控制组件用于接收所述第一管道温度及所述第二管道温度，并且检测所述第一管道温度是否大于所述第一温度；以及检测所述第二管道温度是否小于所述第二温度。

在其中一个实施例中，所述测温组件为测温热偶。

在其中一个实施例中，所述控制组件用于当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，间隔第一响应时间后，向所述流量调节阀发送第一控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度增大；当检测到所述管道温度小于所述第二温度时，间隔第二预设时间后，向所述流量调节阀发送第二控制信号。

在其中一个实施例中，一种液氮传输温度控制方法，应用于上述任一实施例中所述的液氮传输温度控制系统，所述方法包括：

获取传输管道的温度，记为管道温度；

检测所述管道温度是否大于第一温度，以及检测所述管道温度是否小于第二温度，其中，所述第一温度大于所述第二温度；

当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，向所述流量调节阀发送第一控制信号，以使流量调节阀的阀门开度增大；

当检测到所述管道温度小于所述第二温度时，向所述流量调节阀发送第二控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度减小。

上述液氮传输温度控制系统及方法，通过设置控制组件、测温组件及流量调节阀，当控制组件检测到管道温度大于第一温度时，向流量调节阀发送第一控制信号，以使流量调节阀的阀门开度增大，随着流量调节阀的阀门开度增大，液氮在传输管道的流量随着增大，降低传输管道的温度，即降低液氮的输出温度；当控制组件检测到管道温度小于第二温度时，向流量调节阀发送第二控制信号，以使流量调节阀的阀门开度减小，随着流量调节阀的阀门开度减小，液氮在传输管道的流量随之减小，升高传输管道的温度，即升高液氮的输出温度，形成闭环反馈调节系统，以使得液氮在传输管道传输的过程中温度稳定在第一温度和第二温度之间，提升液氮的使用效率。

附图说明

图1为一个实施例中液氮传输温度控制系统的结构框图；

图2为一个实施例中液氮传输温度控制系统的逻辑控制图；

图3为另一个实施例中液氮传输温度控制系统的结构框图；

图4为又一个实施例中液氮传输温度控制系统的结构框图；

图5为一个实施例中液氮输出温度曲线示意图；

图6为另一实施例中液氮输出温度曲线示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在其中一个实施例中，一种液氮传输温度控制系统，应用于液氮制冷技术，该系统包括：测温组件、控制组件及流量调节阀；

所述控制组件分别与所述测温组件及所述流量调节阀连接；

所述测温组件用于实时测量传输管道的温度，所测量的温度记为管道温度；

所述控制组件用于接收所述管道温度，并检测所述管道温度是否大于第一温度，以及所述管道温度是否小于第二温度，其中，所述第一温度大于所述第二温度；当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，向所述流量调节阀发送第一控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度增大；当检测到所述管道温度小于所述第二温度时，向所述流量调节阀发送第二控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度减小。

上述液氮传输温度控制系统，通过设置控制组件、测温组件及流量调节阀，当控制组件检测到管道温度大于第一温度时，向流量调节阀发送第一控制信号，以使流量调节阀的阀门开度增大，随着流量调节阀的阀门开度增大，液氮在传输管道的流量随着增大，降低传输管道的温度，即降低液氮的输出温度；当控制组件检测到管道温度小于第二温度时，向流量调节阀发送第二控制信号，以使流量调节阀的阀门开度减小，随着流量调节阀的阀门开度减小，液氮在传输管道的流量随之减小，升高传输管道的温度，即升高液氮的输出温度，形成闭环反馈调节系统，以使得液氮在传输管道传输的过程中温度稳定在第一温度和第二温度之间，提升液氮的使用效率。

请参阅图1和图3，在其中一个实施例中，一种液氮传输温度控制系统10，应用于液氮制冷技术，该系统包括：测温组件100、控制组件200及流量调节阀300；

所述控制组件200分别与所述测温组件100及所述流量调节阀300连接；

所述测温组件100用于实时测量传输管道的温度，所测量的温度记为管道温度；

所述控制组件200用于接收所述管道温度，并检测所述管道温度是否大于第一温度，以及所述管道温度是否小于第二温度，其中，所述第一温度大于所述第二温度；当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，向所述流量调节阀300发送第一控制信号，以使所述流量调节阀300的阀门开度增大；当检测到所述管道温度小于所述第二温度时，向所述流量调节阀300发送第二控制信号，以使所述流量调节阀300的阀门开度减小。

具体的，测温组件能够测量液氮的温度，例如能够测量-196℃左右的温度，测温组件用于在液氮制冷时才实时测量传输管道的温度，对于液氮冷却技术，是利用液氮低温特性通过热传导以实现制冷。一般的，将液氮存储至液氮罐中，通过开启或关闭流量调节阀，以控制液氮从液氮罐流动至传输管道中，进而将液氮输出，传输到外界。

具体的，控制组件用于调节流量调节阀的阀门开度，例如控制组件用于向流量调节阀发出控制信号，以调节流量调节阀的阀门开度。又例如，该控制信号为PWM(Pulsewidth modulation，脉冲宽度调制)信号，通过调节PWM信号，以调节流量调节阀的阀门开度。当流量调节阀的阀门开度发生改变时，则液氮在传输管道的流量也随之改变，其中，流量是指单位时间内流过传输管道的液氮的体积。液氮在传输管道的流量发生改变，会影响传输管道的温度，例如，当流量调节阀的阀门开度增大，会使液氮的流量增大，从而降低液氮在传输管道的温度；当流量调节阀的阀门开度减小，会使液氮的流量减小，从而升高液氮在传输管道的温度。本实施例中，增大流量调节阀的阀门开度，以及减小流量调节阀的阀门开度中的“增大”“减小”是相对量，相对于当前状态，增大阀门开度或减小阀门开度。具体的调节方式可以是按一定比例增大或减小阀门开度，也可以是直接关闭或直接开启流量调节阀的阀门。

具体的，第一温度可以称为开启温度，第二温度可以称为关闭温度，当管道温度大于开启温度，增大流量传输阀的阀门开度，当管道温度小于关闭温度时，减小流量传输阀的阀门开度。本申请提供的液氮传输温度控制系统中，在需要使用液氮制冷时，流量调节阀的阀门开启，液氮在一个流量下输出，在不同的压力、时间时液氮的输出有一个确定的温度，当管道温度高于第一温度时，控制组件会输出第一控制信号，以使流量调节阀的阀门开度增大，进而使液氮输出增加，管道的温度开始下降，当管道温度降低到低于第二温度时，则控制组件会输出第二控制信号，以使流量调节阀的阀门开度减小，进而使液氮输出减小，这时管道的温度会开始上升，一直上升到管道温度高于第一温度时，则控制组件重新调整让液氮输出增加，以上可以形成一个闭环调节达到所需要的稳定温控范围，控制逻辑图如图2所示。通过修改过程中的第一温度、第二温度等参数值，可以得到想要的温控区间，从而可以提升液氮的使用效率，实际测试中，在维持输出温度-196℃-190℃范围的情况下，液氮消耗量降低40％-50％

上述液氮传输温度控制系统，通过设置控制组件、测温组件及流量调节阀，当控制组件检测到管道温度大于第一温度时，向流量调节阀发送第一控制信号，以使流量调节阀的阀门开度增大，随着流量调节阀的阀门开度增大，液氮在传输管道的流量随着增大，可以降低传输管道的温度，即降低液氮的输出温度；当控制组件检测到管道温度小于第二温度时，向流量调节阀发送第二控制信号，以使流量调节阀的阀门开度减小，随着流量调节阀的阀门开度减小，液氮在传输管道的流量随之减小，可以升高传输管道的温度，即升高液氮的输出温度，形成温度-流量-温度闭环反馈调节系统，以使得液氮在传输管道传输的过程中温度稳定在第一温度和第二温度之间，提升液氮的使用效率。

在其中一个实施例中，所述控制组件用于当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，向所述流量调节阀发送所述第一控制信号，以使所述流量调节阀处于打开状态，此时所述流量调节阀的阀门开度达到最大；当检测到所述管道温度小于第二温度时，向所述流量调节阀发送所述第二控制信号，以使所述流量调节阀处于关闭状态，此时所述流量调节阀的阀门开度达到最小。

具体的，所述流量调节阀具有打开状态和关闭状态，当流量调节阀处于打开状态时，液氮可以通过流量调节阀的阀门传输到传输管道上，以输出液氮，且液氮以最大的排量输出，此时管道的温度会下降。当流量调节阀处于关闭状态时，液氮无法从流量调节阀传输至传输管道，由于传输管道没有液氮输出，传输管道的温度会随之上升。如此，通过当所述控制组件检测到所述管道温度大于所述第一温度时，向所述流量调节阀发送所述第一控制信号，以使所述流量调节阀处于打开状态；当检测到所述管道温度小于第二温度时，向所述流量调节阀发送所述第二控制信号，以使所述流量调节阀处于关闭状态的调节方式，可以将液氮输出温度介于第一温度与第二温度之间，得到一个稳定的温度范围，温度范围内控制模拟曲线如图5所示，采用本实施例中的调控方式，可以提升液氮使用效率。此外，本实施例适用于只有打开状态和闭合状态的流量调节阀。在其中一个实施例中，所述流量调节阀为低温电磁阀。具体的低温电磁阀本质上属于开关阀，通过开关控制液氮开关，其可以通过程序调节开关时间和延迟时间，以适应不同情况，达到不同的控制精度和准确度的要求。

在其中一个实施例中，所述控制组件用于当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，向所述流量调节阀发送所述第一控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度逐渐增大；当检测到所述管道温度小于所述第二温度时，向所述流量调节阀发送所述第二控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度逐渐减小。具体的，该流量调节阀的阀门开度是可以按比例进行调节的，例如流量调节阀完全打开时，开关量设置为1，流量调节阀关闭时，开关量设置为0，流量调节阀的阀门开度可以从0～1进行调节，例如，阀门开度可以调节0.2、0.5、0.7等等。阀门开度的调节会使得液氮通过传输管道的流量随之改变。当管道温度大于第一温度时，通过逐渐增大流量调节阀的阀门开度，以逐渐增大液氮在传输管道的流量，进而使得温度逐渐减小，直至所述管道温度小于第二温度；当管道温度小于第二温度时，通过逐渐减小流量调节阀的阀门开度，以逐渐减小液氮在传输管道的流量，进而使得管道温度逐渐增加，直至所述管道温度大于第一温度。如此，形成闭环反馈调节方式，使管道温度介于第一温度与第二温度直接，由于液氮流量是逐渐增大或减小的，则管道温度逐渐变化，以避免管道温度发生突变，从而可以提升传输管道温度控制的稳定性。

在其中一个实施例中，所述控制组件用于当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，向所述流量调节阀发送所述第一控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度调节至最大；当检测到所述管道温度小于所述第二温度时，向所述流量调节阀发送所述第二控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度逐渐减小。

具体的，本实施例中，当管道温度高于第一温度时，则说明液氮输出温度过高，因此通过将流量调节阀的阀门开大调节至最大，以使液氮的输出量达到最大，以快速降低传输管道的温度，而管道温度降低至第二温度时，通过逐渐减小阀门开度的方式，可以逐渐升高传输管道的温度，如此，通过这种调节方式可以更好地保证液氮输出的温度小于第一温度，以尽量减少液氮输出温度过高的情况，适用于对冷却有最高温度要求的液氮冷却系统中。

在其中一个实施例中，所述控制模块用于在调节流量调节阀的过程中，逐渐减小所述第一温度，和/或，逐渐增大所述第二温度，直至所述第一温度与所述第二温度的差值达到预设阈值。具体的，本申请所提供的液氮传输温度控制系统是用于将液氮输出温度控制在第一温度和第二温度之间。因此，在调节的过程中，通过逐渐减小第一温度，和/或逐渐增大第二温度，且保证第一温度大于第二温度，能够缩小第一温度与第二温度的温差，减小液氮输出温度的波动范围，进一步提升液氮的使用效率，达到精细控制。在其中一个实施例中，所述预设阈值为3℃～40℃。

在其中一个实施例中，所述流量调节阀为低温比例调节阀。具体的，低温比例调节阀属于节流阀的一种，其调节方式是在机械节流阀的基础上，根据控制组件发送的控制信号进一步调节阀门开度，即调节传输管道的开度，通过对连续流量的控制达到对输出温度的控制。采用低温比例调节阀可以实现对液氮流量的精细控制。本实施例中，所述控制信号可以为PWM信号。

在其中一个实施例中，所述测温组件包括第一测温元件及第二测温元件，所述第一测温元件设置于所述传输管道的输出端，所述第二测温元件设置于所述流量控制阀处；所述第一测温元件所测量的温度记为第一管道温度，所述第二测温元件所测量的温度记为第二管道温度；

所述控制组件用于接收所述第一管道温度及所述第二管道温度，并且检测所述第一管道温度是否大于所述第一温度；以及检测所述第二管道温度是否小于所述第二温度。

具体的，液氮罐在使用时，液氮从流量控制阀输出传输到传输管道的输出端，以将液氮排向外界或者回收装置，因此传输管道的输出端的温度会比流量控制阀的温度高，通过将第一测温元件设置于传输管道的输出端，能够更准确地监测液氮的输出温度，控制组件用于检测第一管道温度是否大于第一温度，以更好地控制液氮的输出温度在第一温度以内；同理，第二测温元件设置于流量控制阀处，即设置于流量控制阀与传输管道连接的一端，可以更好地监测液氮在传输管道的最低温度。如此，能够更好地保证液氮输出的温度在预设范围内。即将第一测温元件与第二测温元件设置于不同位置相较于只在一个点设置测温元件，能够更好地确保液氮在传输管道内的温度控制在第一温度与第二温度之间，进一步提升使用的可靠性。本实施例中，第一测温元件也可以设置于传输管道的关键测量点中。在其中一个实施例中，所述液氮传输温度控制系统还包括输出喷头，所述输出喷头与传输管道的输出端(即输出口)连接。

需说明的是，对于不复杂的液氮冷却系统，可以只设置一个测温点，对传输管道一个关键点位置的温度进行测量。

在其中一个实施例中，所述测温组件为测温热偶。在其中一个实施例中，所述测温热偶为T型热电偶。在其中一个实施例中，所述测温热偶为K型热电偶。当然，测温元件也可以采用其他能够测量低温的测温装置。具体的，测温热偶具有响应速度快，可适配尺寸小的特点，因此，通过设置测温热偶实时监测液氮温度。

在其中一个实施例中，所述测温组件包括测温热偶、温度变送器及结构件，所述温度变送器分别与所述测温热偶及所述控制组件连接，所述结构件用于将所述测温热偶固定在所述传输管道上。温度变送器主要用于将测温热偶所测的信号转换为系统可用的信号；结构件是为了将测温热偶接入系统所需要的连接和固定的机械结构件，其中测温点包括但不限于外露式结构或铠装，具体结构可根据不同系统选用不通的原料和结构，但其使用功能是确定的。

在其中一个实施例中，所述控制组件用于当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，间隔第一响应时间后，向所述流量调节阀发送第一控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度增大；当检测到所述管道温度小于所述第二温度时，间隔第二预设时间后，向所述流量调节阀发送第二控制信号。在一实施例中，所述第一响应时间与所述第二响应时间相等。在其中一个实施例中，所述第一响应时间及所述第二响应时间可以根据系统输出的温度曲线进行调整。具体的，响应时间是指管道温度到达第一温度或第二温度时，设置的流量控制的响应时间，即间隔响应时间在进行流量调节阀的阀门开度的调节，可以使调节的过程更加稳定，不同系统调节时的响应时间可通过调节时温度曲线的稳定性进行设定。

在其中一个实施例中，所述控制组件为处理器，例如CPU(central processingunit，中央处理器)或MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)。在其中一个实施例中，所述控制组件包括包含处理器、数字量控制单元和模拟量采集单元，用于实现温度-流量的程序控制。

在其中一个实施例中，所述液氮传输温度控制系统，还包括压力传感器，所述压力传感器设置于所述流量调节阀与所述传输管道的输出端之间，所述压力传感器与所述控制组件电连接，所述压力传感器用于检测所述传输管道内液氮的压力值；所述控制组件用于根据所述压力值，执行预警动作。进一步地，在其中一个实施例中，所述压力传感器用于检测在各时段所述流量调节阀的开度调节至最大时，所述传输管道内液氮的压力值，记为各时段的压力值；所述控制组件用于检测各时段的压力值的差值是否在预设范围内，当检测到各时段的压力值差值超过预设范围，则控制所述流量调节阀关闭，并输出指示信号。进一步的，在其中一个实施例中，所述液氮传输温度控制系统还包括指示装置，所述指示装置与所述控制组件电连接，所述指示装置用于接收所述指示信号，并根据所述指示信号进行指示。具体的，在流量调节阀的阀门开度调节至最大时，压力传感器进行液氮压力检测，正常情况下，各时段所测量的压力值是一致或大致相等的，当检测到各时段压力值差异过大时，则说明液氮的流量存在异常，需进行检修。需说明的是，本实施例中的压力传感器设置于所述传输管道内，相较于将压力传感器设置于设置在液氮罐，能够更为准确监控液氮传输的情况。在其中一个实施例中，所述控制组件用于检测各时段的压力值与预设值的差值是否在预设范围内，当检测到各时段的压力值与预设值的差值超过预设范围，输出指示信号。在其中一个实施例中，所述指示装置可以是蜂鸣器或者指示灯。

以下是一具体实施例，一种液氮传输温度控制系统，应用于液氮制冷技术，该系统包括：测温组件、控制组件及流量调节阀；

所述控制组件分别与所述测温组件及所述流量调节阀连接；

所述测温组件用于实时测量传输管道的温度，所测量的温度记为管道温度；

所述控制组件用于接收所述管道温度，并检测所述管道温度是否大于第一温度，以及所述管道温度是否小于第二温度，其中，所述第一温度大于所述第二温度；当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，间隔第一响应时间后，向所述流量调节阀发送第一控制信号，以使所述流量调节阀处于打开状态，此时所述流量调节阀的阀门开度达到最大；当检测到所述管道温度小于所述第二温度时，间隔第二响应时间后，向所述流量调节阀发送第二控制信号，以使所述流量调节阀处于关闭状态，此时所述流量调节阀的阀门开度达到最小，所述流量调节阀为低温电磁阀。

所述测温组件包括测温热偶、温度变送器及结构件，所述温度变送器分别与所述测温热偶及所述控制组件连接，所述结构件用于将所述测温热偶固定在所述传输管道上。温度变送器用于将测温热偶所测的信号转换为控制组件可用的信号。

如图4所示，以一套液氮冷却系统为例，主管道出口TProbeA为输出的工作温度，将上述液氮传输温度控制系统放在副管道，通过调节副管道的液氮传输状态，来保证主管道输出温度稳定在一个确定的范围内。以副管道的测温区域的温度定义第一温度和第二温度，控制组件包括CPU、模拟量采集单元及数字量控制单元，测温热电偶选用T型热电偶，T型热电偶测量液氮温度准确度高，温度变送器将T型热电偶输出的电压信号转换为电流信号，传输给控制组件中的模拟量采集单元：模拟量采集单元采集到电流信号，即温度信号，转化为数字信号，发送给控制组件的控制单元，按照程序设定由数字量控制单元发出指令，调节低温电磁阀的开关。该调节方式可以选用PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)进行编程和控制，机械节流阀选用针阀用来调节通路的初始状态，设定温度-流量调节的基础环境，针阀调节完成后，理论上不对该部分做调整，低温电磁阀在接受到数字量控制单元发出的相应指令后执行关闭和开启的动作。

当管道温度小于第二温度时，间隔响应时间后，控制低温电磁阀关闭，则液氮被关闭，T型热电偶处的输出温度将会升高；当管道温度大于第一温度时，间隔相应时间后，控制低温电磁阀开启，则液氮开始输出，T型热电偶处的输出温度将会降低。本实施例仅以低温电磁阀开启和关闭来进行0/1的调节，设定第二温度为＝-190℃、T开启第一温度为＝-186℃进行温度-流量反馈调节，通过设定响应时间和主管道的压力得到的反馈曲线如图5所示。本实施例中，第二温度用T_关闭表示，第一温度用T_开启表示。

以下是另一具体实施例，一种液氮传输温度控制系统，应用于液氮制冷技术，该系统包括：测温组件、控制组件及流量调节阀；

所述控制组件分别与所述测温组件及所述流量调节阀连接；

所述测温组件用于实时测量传输管道的温度，所测量的温度记为管道温度；

所述控制组件用于接收所述管道温度，并检测所述管道温度是否大于第一温度，以及所述管道温度是否小于第二温度，其中，所述第一温度大于所述第二温度；当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，间隔第一响应时间后，向所述流量调节阀发送第一控制信号，以使所述流量调节阀处于打开状态，此时所述流量调节阀的阀门开度达到最大；当检测到所述管道温度小于所述第二温度时，间隔第二响应时间后，向所述流量调节阀发送第二控制信号，以使所述流量调节阀处于关闭状态，此时所述流量调节阀的阀门开度达到最小，所述流量调节阀为低温电磁阀。

所述测温组件包括测温热偶、温度变送器及结构件，所述温度变送器分别与所述测温热偶及所述控制组件连接，所述结构件用于将所述测温热偶固定在所述传输管道上。温度变送器用于将测温热偶所测的信号转换为控制组件可用的信号。

以一套液氮冷却系统为例，主管道出口TProbe为输出的工作温度，将上述液氮温度控制系统放在主管道，通过调节主管道的液氮传输状态，来保证主管道输出温度稳定在一个确定的范围内。以管道前端作为测温区域，测温热电偶选用T型热电偶，T型热电偶测量液氮温度准确度高，温度变送器将T型热电偶输出的电压信号转换为电流信号，传输给控制组件中的模拟量采集单元：模拟量采集单元采集到电流信号，即温度信号，转化为数字信号，发送给控制组件的控制单元，按照程序设定由控制组件中的数字量控制单元发出指令，调节低温电磁阀的开关。低温比例调节阀在接收到控制组件的数字量控制单元发出的相应指令后执行开度调节的动作。

当管道温度大于第一温度时，控制低温比例调节阀保持最大流量的输出。

当管道温度小于第二温度时，低温比例调节阀按照相应的温度不断减少阀门的开度，以调节液氮的输出量，减慢温度下降的速度至温度达到第一温度。

开始时液氮系统温度波动较大，降温时，测温区域的管道温度会出现低于第二温度情况，在这个情况下，低温比例调节阀会逐渐继续不断减小开度至温度高于第二温度，当温度高于第二温度的(1+5％)时，低温比例调节阀则增大开度。

当测温区域的管道温度进入第二温度～第一温度之间波动时，则将第二温度进行提高，第一温度同样进行降低，向Tprobe的设定温度趋近，直至Tprobe的温度波动小于±2.5％。上述系统得到的反馈曲线如图6所示，可以通过反馈控制将输出温度稳定在所需要的温度范围，而不仅仅是液氮的气化温度(-196℃)。

在其中一个实施例中，一种液氮传输温度控制方法，应用于上述任一实施例中所述的液氮传输温度控制系统，所述方法包括：

获取传输管道的温度，记为管道温度；

检测所述管道温度是否大于第一温度，以及检测所述管道温度是否小于第二温度，其中，所述第一温度大于所述第二温度；

当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，向所述流量调节阀发送第一控制信号，以使流量调节阀的阀门开度增大；

当检测到所述管道温度小于所述第二温度时，向所述流量调节阀发送第二控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度减小。

上述液氮传输温度控制方法，当检测到管道温度大于第一温度时，向流量调节阀发送第一控制信号，以使流量调节阀的阀门开度增大，随着流量调节阀的阀门开度增大，液氮在传输管道的流量随着增大，可以降低传输管道的温度，即降低液氮的输出温度；当检测到管道温度小于第二温度时，向流量调节阀发送第二控制信号，以使流量调节阀的阀门开度减小，随着流量调节阀的阀门开度减小，液氮在传输管道的流量随之减小，可以升高传输管道的温度，即升高液氮的输出温度，形成温度-流量-温度闭环反馈调节系统，以使得液氮在传输管道传输的过程中温度稳定在第一温度和第二温度之间，提升液氮的使用效率。

在其中一个实施例中，所述当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，向所述流量调节阀发送第一控制信号，以使流量调节阀的阀门开度增大的步骤，包括当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，向所述流量调节阀发送所述第一控制信号，以使所述流量调节阀处于打开状态，此时所述流量调节阀的阀门开度达到最大。

在其中一个实施例中，所述当检测到所述管道温度小于所述第二温度时，向所述流量调节阀发送第二控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度减小的步骤，包括：

当检测到所述管道温度小于第二温度时，向所述流量调节阀发送所述第二控制信号，以使所述流量调节阀处于关闭状态，此时所述流量调节阀的阀门开度达到最小。

在其中一个实施例中，所述液氮传输温度控制方法还包括：

逐渐减小所述第一温度；和/或，逐渐增大所述第二温度，直至所述第一温度与所述第二温度的差值达到预设阈值。

在其中一个实施例中，所述液氮传输温度控制方法包括上述任一实施例中所述液氮传输温度控制系统中控制组件的工作步骤。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种液氮传输温度控制系统，应用于液氮制冷技术，其特征在于，包括：测温组件、控制组件及流量调节阀；

所述控制组件分别与所述测温组件及所述流量调节阀连接；

所述测温组件用于实时测量传输管道的温度，所测量的温度记为管道温度，其中，所述测温组件包括第一测温元件及第二测温元件，所述第一测温元件设置于所述传输管道的输出端，所述第二测温元件设置于所述流量调节阀处；所述第一测温元件所测量的温度记为第一管道温度，所述第二测温元件所测量的温度记为第二管道温度；

所述控制组件用于接收所述管道温度，并检测所述管道温度是否大于第一温度，以及所述管道温度是否小于第二温度，其中，所述第一温度大于所述第二温度；当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，向所述流量调节阀发送第一控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度增大；当检测到所述管道温度小于所述第二温度时，向所述流量调节阀发送第二控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度减小，其中，所述控制组件用于接收所述第一管道温度及所述第二管道温度，并且检测所述第一管道温度是否大于所述第一温度；以及检测所述第二管道温度是否小于所述第二温度；其中，所述控制组件用于当检测到所述第一管道温度大于所述第一温度时，间隔第一响应时间后，向所述流量调节阀发送第一控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度增大；当检测到所述第二管道温度小于所述第二温度时，间隔第二预设时间后，向所述流量调节阀发送第二控制信号；

其中，当管道温度从低于第二温度的温度升高至高于第二温度的设定倍数时，控制所述流量调节阀的阀门开度增大，当管道温度进入所述第二温度至所述第一温度之间波动时，逐渐减小所述第一温度；和/或，逐渐增大所述第二温度，直至所述第一温度和所述第二温度的差值达到预设阈值。

2.根据权利要求1所述的液氮传输温度控制系统，其特征在于，所述控制组件用于当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，向所述流量调节阀发送所述第一控制信号，以使所述流量调节阀处于打开状态，此时所述流量调节阀的阀门开度达到最大；当检测到所述管道温度小于第二温度时，向所述流量调节阀发送所述第二控制信号，以使所述流量调节阀处于关闭状态，此时所述流量调节阀的阀门开度达到最小。

3.根据权利要求1所述的液氮传输温度控制系统，其特征在于，所述控制组件用于当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，向所述流量调节阀发送所述第一控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度逐渐增大；当检测到所述管道温度小于所述第二温度时，向所述流量调节阀发送所述第二控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度逐渐减小。

4.根据权利要求1所述的液氮传输温度控制系统，其特征在于，所述控制组件用于当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，向所述流量调节阀发送所述第一控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度调节至最大；当检测到所述管道温度小于所述第二温度时，向所述流量调节阀发送所述第二控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度逐渐减小。

5.根据权利要求4所述的液氮传输温度控制系统，其特征在于，所述流量调节阀为低温比例调节阀。

6.根据权利要求1所述的液氮传输温度控制系统，其特征在于，所述测温组件为测温热偶。

7.一种液氮传输温度控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至6中任一项所述的液氮传输温度控制系统，所述方法包括：

获取传输管道的温度，记为管道温度；

检测所述管道温度是否大于第一温度，以及检测所述管道温度是否小于第二温度，其中，所述第一温度大于所述第二温度；

当检测到所述管道温度大于所述第一温度时，向所述流量调节阀发送第一控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度增大；

当检测到所述管道温度小于所述第二温度时，向所述流量调节阀发送第二控制信号，以使所述流量调节阀的阀门开度减小。

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