CN115097881A - 一种率定平台快速降温系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种率定平台快速降温系统及其控制方法，涉及安全防护技术领域，包括模拟舱以及分别与模拟舱相连的快速降温子系统和主控计算机；快速降温子系统包括进水池、降温盘管、进水管道、排水管道、排水池、水泵和温度监测控制模块，进水池通过进水管道与模拟舱连通，降温盘管设置于进水池的底部，模拟舱通过排水管道与降温盘管连通，水泵设置于进水管道且与主控计算机通信连接，温度监测控制模块与主控计算机通信连接，进水池与排水池之间设置有隔板，降温盘管的一端穿过隔板与排水池连通，降温盘管的另一端与排水管道连通；本发明通过计算机统一调控，将实时监控、快速降温处理合二为一，全方位保障了深地原位保真取芯平台的长期稳定运行。

Description

一种率定平台快速降温系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及安全防护技术领域，具体而言，涉及一种率定平台快速降温系统及其控制方法。

背景技术

随着浅部资源逐渐枯竭，向深部要资源、要空间已成为人类发展的必然态势。但深地环境复杂，地质灾害频发且难以预测，同时尚缺乏适用于复杂环境下深部能源与地下工程的变革性理论与技术，这都导致了深部资源开发和空间利用难度高、安全性无法保证。因此，实现在深部原位环境下开展岩石物理力学行为的测试与分析、探明不同赋存深度原位环境下岩石物理力学行为差异性规律就显得至关重要。

深部资源开发和空间利用面临着异于浅部的“高应力、高地温、高渗透压”环境，其最高温和最高压可以达到100℃与100MPa以上。为此，设计研制了一套深部原位取芯模拟测试率定平台，可模拟出高应力、高温、高渗透压的深地原位环境。在深部岩石原位保真取芯过程中，设备各管路和模拟舱内部均处于高温高压环境，为保障深部原位保真取芯率定平台的长期运行和内部高温高压环境的稳定性，安全防护措施和实时监测管理必不可少。而目前，高温度环境下大型设备的温度监控快速降温系统和安全防控系统都无法完全满足深部原位保真取芯率定平台的使用，因此，急需一种率定平台快速降温系统及其控制方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种率定平台快速降温系统及其控制方法，其能够对高温高压等特殊环境下的装置安全监测系统进行开发与革新，保障了设备的长期稳定使用。

本发明的技术方案为：

第一方面，本申请提供一种率定平台快速降温系统，其包括模拟舱以及分别与模拟舱相连的快速降温子系统和主控计算机；上述快速降温子系统包括进水池、降温盘管、进水管道、排水管道、排水池、水泵和温度监测控制模块，上述进水池通过上述进水管道与上述模拟舱连通，上述降温盘管设置于上述进水池的底部，上述模拟舱通过上述排水管道与上述降温盘管连通，上述水泵设置于上述进水管道且与上述主控计算机通信连接，上述温度监测控制模块与上述主控计算机通信连接，上述进水池与上述排水池之间设置有隔板，上述降温盘管的一端穿过上述隔板与上述排水池连通，上述降温盘管的另一端与上述排水管道连通。

进一步地，上述进水管道的末端分岔设置有第一进水管和第二进水管，上述第一进水管和上述第二进水管均与上述模拟舱连接，上述第一进水管设置有高频电加热器。

进一步地，上述第一进水管、上述第二进水管、上述进水管道以及上述排水管道上均设置有伺服阀。

进一步地，上述第一进水管设置有第一安全阀，上述第二进水管设置有第二安全阀，上述排水管道设置有第三安全阀，上述第一安全阀和上述第三安全阀呈常开状态，上述第二安全阀呈常闭状态。

进一步地，上述第一进水管上包裹有保温材料。

进一步地，温度监测控制模块包括报警器和多个温度传感器，上述报警器和上述温度传感器均与上述主控计算机通信连接，上述温度传感器设置于上述进水管道、上述排水管道以及上述模拟舱的内部，上述报警器设置有温度触警阈值。

进一步地，上述温度监测控制模块还包括温度监测电路，上述温度监测电路包括比较器U1、比较器U2、光耦合器OP1、光耦合器OP2及指示模块；上述比较器U1的反相输入端与热敏电阻R1的电压取样端连接，上述比较器U1的正相输入端与基准电源连接，上述比较器U1的输出端与上述光耦合器OP1的第一输入端连接，上述光耦合器OP1的第二输入端接地，上述比较器U2的反相输入端与热敏电阻R2的电压取样端连接，上述比较器U2的正相输入端与基准电源连接，上述比较器U2的输出端与上述光耦合器OP2的第一输入端连接，上述光耦合器OP2的第二输入端接地，上述光耦合器OP1的第一输出端连接电源，上述光耦合器OP1的第二输出端与上述光耦合器OP2的第一输出端连接，上述光耦合器OP2的第二输出端与上述指示模块连接。

第二方面，本申请提供一种率定平台快速降温控制方法，采用上述第一方面任一项的一种率定平台快速降温系统，包括以下步骤：

S1、通过温度监测控制模块实时监测模拟舱以及各管道中的温度以获取温度数据；

S2、设定温度触警阈值，并实时判断温度数据是否超过温度触警阈值；在温度数据超过温度触警阈值时，温度监测控制模块将发送异常信号到主控计算机；

S3、主控计算机收到异常信号后暂停第一进水管的高频电加热器并立即关闭第一安全阀，同时开启第二安全阀将进水池中经过降温盘管降温并过滤之后的冷却水输入管道进行降温以完成快速降温控制。

相对于现有技术，本发明的至少具有如下优点或有益效果：

(1)本发明一种率定平台快速降温系统及其控制方法，通过快速降温系统做到了对异常温度的快速处理，系统由计算机统一调控，做到了高度的自动化，将实时监控、快速处理合二为一，从多角度全方位保障了深地原位保真取芯平台的稳定运行；

(2)本发明利用温度传感器与计算机联动实现实时监测预警，全方位保障了设备的长期稳定运行；

(3)本发明提高了率定平台安全监控系统的应用范围，可适用于对特殊条件高温度设备如高温高压反应釜、特殊环境力学测试仪器等；

(4)本发明通过温度监测控制模块设置温度监测电路，可通过传感器实时监测系统的温度，从而在温度异常时通过报警器立即发出报警，由计算机统一调控，做到对异常温度的快速处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的一种率定平台快速降温系统的结构示意图；

图2为温度监测电路的结构示意图；

图3为一种率定平台快速降温控制方法的结构性示意框图。

图标：1、模拟舱；2、主控计算机；3、进水池；4、降温盘管；5、进水管道；5-1、第一进水管；5-2、第二进水管；6、排水管道；7、排水池；8、水泵；9、隔板；10、高频电加热器；11、伺服阀；12-1、第一安全阀；12-2、第二安全阀；12-3、第三安全阀。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。

实施例

请参阅图1，图1所示为本申请实施例提供的一种率定平台快速降温系统及其控制方法的示意性结构框图。

本申请提供一种率定平台快速降温系统，其包括模拟舱1以及分别与模拟舱1相连的快速降温子系统和主控计算机2；快速降温子系统包括进水池3、降温盘管4、进水管道5、排水管道6、排水池7、水泵8和温度监测控制模块，进水池3通过进水管道5与模拟舱1连通，降温盘管4设置于进水池3的底部，模拟舱1通过排水管道6与降温盘管4连通，水泵8设置于进水管道5且与主控计算机2通信连接，温度监测控制模块与主控计算机2通信连接，进水池3与排水池7之间设置有隔板9，降温盘管4的一端穿过隔板9与排水池7连通，降温盘管4的另一端与排水管道6连通。

作为一种优选的实施方式，进水管道5的末端分岔设置有第一进水管5-1和第二进水管5-2，第一进水管5-1和第二进水管5-2均与模拟舱1连接，第一进水管5-1设置有高频电加热器10。

作为一种优选的实施方式，第一进水管5-1、第二进水管5-2、进水管道5以及排水管道6上均设置有伺服阀11。

作为一种优选的实施方式，第一进水管5-1设置有第一安全阀12-1，第二进水管5-2设置有第二安全阀12-2，排水管道6设置有第三安全阀12-3，第一安全阀12-1和第三安全阀12-3呈常开状态，第二安全阀12-2呈常闭状态。

作为一种优选的实施方式，第一进水管5-1上包裹有保温材料。

作为一种优选的实施方式，温度监测控制模块包括报警器和多个温度传感器，报警器和温度传感器均与主控计算机2通信连接，温度传感器设置于进水管道5、排水管道6以及模拟舱1的内部，报警器设置有温度触警阈值。

作为一种优选的实施方式，温度监测控制模块还包括温度监测电路，如图2所示为温度监测电路的结构示意图，温度监测电路包括比较器U1、比较器U2、光耦合器OP1、光耦合器OP2及指示模块；比较器U1的反相输入端与热敏电阻R1的电压取样端连接，比较器U1的正相输入端与基准电源连接，比较器U1的输出端与光耦合器OP1的第一输入端连接，光耦合器OP1的第二输入端接地，比较器U2的反相输入端与热敏电阻R2的电压取样端连接，比较器U2的正相输入端与基准电源连接，比较器U2的输出端与光耦合器OP2的第一输入端连接，光耦合器OP2的第二输入端接地，光耦合器OP1的第一输出端连接电源，光耦合器OP1的第二输出端与光耦合器OP2的第一输出端连接，光耦合器OP2的第二输出端与指示模块连接。

工作原理如下：

进水池3主要作为降温和供水池，在取芯时，常温常压的水从进水池3中流出到进水管道5，先经伺服阀11调节流量，然后供入清水泵8(本实施例中清水泵8的压力为150MPa，出水速度40升每分钟)，加压至142MPa左右，经伺服阀11调节流量进入第一进水管5-1的高频电加热器11(本实施例采用232KW的高频电加热器10)加热至150℃后，通过第一安全阀12-1流入模拟舱1内驱动取芯器取芯，驱动后的高温污水经过滤后从排水管道6排出，经伺服阀11调节后通过降温盘管4进行降温和过滤处理到排水池7，再通过隔板9进行过滤后进入进水池3，循环回池中的高温污水在经过降温盘管4时可将进水池3中的清水加热，重复利用一部分热量；当设备运行过程中系统的温度传感器检测到管路中的异常温度，将会把信号传递给主控计算机2，经过主控计算机2处理后将暂停管道中高频电加热器10的加热，并立即关闭第一安全阀12-1，同时开启第二安全阀12-2将进水池中经过降温盘管4降温并过滤之后的冷却水输入管道进行降温以完成快速降温控制，然后进水池3中的常温水流入管道中，同时可外接常温水管以进行辅助降温控制与进水池3中的水汇合后依次经清水泵8、伺服阀11供入系统中，从而快速降低系统内的温度。

第二方面，如图3，图3所示为一种率定平台快速降温控制方法的结构性示意框图，本申请提供的一种率定平台快速降温控制方法，采用第一方面任一项的一种率定平台快速降温系统，包括以下步骤：

S1、通过温度监测控制模块实时监测模拟舱以及各管道中的温度以获取温度数据；

S2、设定温度触警阈值，并实时判断温度数据是否超过温度触警阈值，在温度数据超过温度触警阈值时，温度监测控制模块将发送异常信号到主控计算机；

S3、主控计算机收到异常信号后暂停第一进水管的高频电加热器并立即关闭第一安全阀，同时开启第二安全阀将进水池中经过降温盘管降温并过滤之后的冷却水输入管道进行降温以完成快速降温控制。

本发明一种率定平台快速降温控制方法，温度监测控制模块实时监测模拟舱以及各管道中的温度，再通过设定温度触警阈值实时判断温度数据是否超过温度触警阈值，在温度数据超过温度触警阈值时进行相应控制，以实现舱体内的温度实时监控，并对异常温度进行快速降温处理。

可以理解，图中所示的结构仅为示意，一种率定平台快速降温系统及其控制方法还可包括比图中所示更多或者更少的组件，或者具有与图中所示不同的配置。图中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统或方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

综上所述，本申请实施例提供的一种率定平台快速降温系统及其控制方法，通过快速降温系统做到了对异常温度的快速处理，系统由计算机统一调控，通过温度传感器与计算机联动实现实时监测预警，做到了高度的自动化，将实时监控、快速处理合二为一，全方位保障了设备的长期稳定运行，从多角度保障了深地原位保真取芯平台的稳定运行。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种率定平台快速降温系统，其特征在于，包括模拟舱(1)以及分别与模拟舱(1)相连的快速降温子系统和主控计算机(2)；所述快速降温子系统包括进水池(3)、降温盘管(4)、进水管道(5)、排水管道(6)、排水池(7)、水泵(8)和温度监测控制模块，所述进水池(3)通过所述进水管道(5)与所述模拟舱(1)连通，所述降温盘管(4)设置于所述进水池(3)的底部，所述模拟舱(1)通过所述排水管道(6)与所述降温盘管(4)连通，所述水泵(8)设置于所述进水管道(5)且与所述主控计算机(2)通信连接，所述温度监测控制模块与所述主控计算机(2)通信连接，所述进水池(3)与所述排水池(7)之间设置有隔板(9)，所述降温盘管(4)的一端穿过所述隔板(9)与所述排水池(7)连通，所述降温盘管的另一端与所述排水管道(6)连通。

2.如权利要求1所述的一种率定平台快速降温系统，其特征在于，所述进水管道(5)的末端分岔设置有第一进水管(5-1)和第二进水管(5-2)，所述第一进水管(5-1)和所述第二进水管(5-2)均与所述模拟舱(1)连接，所述第一进水管(5-1)设置有高频电加热器(10)。

3.如权利要求2所述的一种率定平台快速降温系统，其特征在于，所述第一进水管(5-1)、所述第二进水管(5-2)、所述进水管道(5)以及所述排水管道(6)上均设置有伺服阀(11)。

4.如权利要求2所述的一种率定平台快速降温系统，其特征在于，所述第一进水管(5-1)设置有第一安全阀(12-1)，所述第二进水管(5-2)设置有第二安全阀(12-2)，所述排水管道(6)上设置有第三安全阀(12-3)，所述第一安全阀(12-1)和所述第三安全阀(12-3)呈常开状态，所述第二安全阀(12-2)呈常闭状态。

5.如权利要求2所述的一种率定平台快速降温系统，其特征在于，所述第一进水管(5-1)上包裹有保温材料。

6.如权利要求1所述的一种率定平台快速降温系统，其特征在于，所述温度监测控制模块包括报警器和多个温度传感器，所述报警器和所述温度传感器均与所述主控计算机(2)通信连接，所述温度传感器设置于所述进水管道(5)、所述排水管道(6)以及所述模拟舱(1)的内部，所述报警器设置有温度触警阈值。

7.如权利要求1所述的一种率定平台快速降温系统，其特征在于，所述温度监测控制模块还包括温度监测电路，所述温度监测电路包括比较器U1、比较器U2、光耦合器OP1、光耦合器OP2及指示模块；所述比较器U1的反相输入端与热敏电阻R1的电压取样端连接，所述比较器U1的正相输入端与基准电源连接，所述比较器U1的输出端与所述光耦合器OP1的第一输入端连接，所述光耦合器OP1的第二输入端接地，所述比较器U2的反相输入端与热敏电阻R2的电压取样端连接，所述比较器U2的正相输入端与基准电源连接，所述比较器U2的输出端与所述光耦合器OP2的第一输入端连接，所述光耦合器OP2的第二输入端接地，所述光耦合器OP1的第一输出端连接电源，所述光耦合器OP1的第二输出端与所述光耦合器OP2的第一输出端连接，所述光耦合器OP2的第二输出端与所述指示模块连接。

8.一种率定平台快速降温控制方法，其特征在于，采用权利要求1～7任一项所述的一种率定平台快速降温系统，包括以下步骤：

S1、通过温度监测控制模块实时监测模拟舱以及各管道中的温度以获取温度数据；

S2、设定温度触警阈值，并实时判断温度数据是否超过温度触警阈值；在温度数据超过温度触警阈值时，温度监测控制模块将发送异常信号到主控计算机；

S3、主控计算机收到异常信号后暂停第一进水管的高频电加热器并立即关闭第一安全阀，同时开启第二安全阀将进水池中经过降温盘管降温并过滤之后的冷却水输入管道进行降温以完成快速降温控制。

Images