CN202561440U

CN202561440U - 一种用于液氮输送系统的控制装置

Info

Publication number: CN202561440U
Application number: CN2012201311926U
Authority: CN
Inventors: 苏东; 熊方; 朱卫华; 杨建萍; 杨东
Original assignee: Shanghai Institute of Applied Physics of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Applied Physics of CAS
Priority date: 2012-03-31
Filing date: 2012-03-31
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2022-03-31

Abstract

本实用新型涉及一种用于液氮输送系统的控制装置，所述液氮输送系统包括液氮储罐、与该液氮储罐连通的进液管、排气管、出液管以及至少一根与所述出液管连通的输送支路，所述装置包括：设置在所述进液管上的电控阀门；设置在所述输送支路上的温度传感器；设置在所述输送支路末端的低温电磁阀；设置在所述排气管上的气动放气阀；与所述液氮储罐连通的测量口管；设置在所述测量口管内的绝压变送器；设置在所述测量口管内并伸入液氮储罐的液位计和加热棒；以及氮相分离控制器。本实用新型实现了对液氮储罐的液氮压力、液位的检测和控制，以及对液氮环路的输液终端的温度检测和输液控制，从而有效确保了整个系统能够稳定、正常地运行。

Description

一种用于液氮输送系统的控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于液氮输送系统的控制装置。

背景技术

目前，用于上海同步光源实验大厅的液氮输送系统，环路管线长度接近600米，在环路管线上预留了20个线站液氮支线接口，一期共引出7条线站液氮支线，支线长度接近400米，如此规模的液氮输送系统在国内光源装置中还没有先例。

在这种液氮输送系统的设计中，通常要求系统工作压力可调，液氮储罐的液位可调，整个系统要实现低温液氮正常的环路传输及自动补液功能。同时，为了提高液氮在环路管路中的传输效率，系统在设计时尽量使得与环路相接的各线站液氮支线管路中的液氮流量相同，并且应考虑实验大厅环路液氮管路末端装设预冷装置，使得整个环路管路都处在液氮低温状态。另外，为了能以较短的时间向线站用户终端输送液氮，缩短液氮循环机组的补液时间，系统在设计时还在4条插入件线站液氮支线上增加了末端预冷装置。应

由此可见，要实现以上设计功能，整套液氮输送系统的控制装置是运行正常的保证。因此，在国内没有先例的情况下，为实现系统的控制目标，迫切需要研发一种控制装置以满足上述设计要求。

实用新型内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型旨在提供一种用于液氮输送系统的控制装置，以实现液氮输送系统的自动控制，从而满足了整个光源实验大厅对液氮的需求。

本实用新型所述的一种用于液氮输送系统的控制装置，所述液氮输送系统包括液氮储罐、与该液氮储罐连通的进液管、排气管、出液管以及至少一根与所述出液管连通的输送支路，所述装置包括：

设置在所述进液管上的电控阀门；

设置在所述输送支路上的温度传感器；

设置在所述输送支路末端的低温电磁阀；

设置在所述排气管上的气动放气阀；

与所述液氮储罐连通的测量口管；

设置在所述测量口管内的绝压变送器；

设置在所述测量口管内并伸入液氮储罐的液位计和加热棒；以及

氮相分离控制器，其一方面与所述电控阀门以及液位计连接，根据所述液位计测得的液氮储罐内的液位，控制所述电控阀门的开关，一方面与所述温度传感器以及低温电磁阀连接，根据所述温度传感器测得的输送支路内的温度，控制所述低温电磁阀的开关，另一方面与所述气动放气阀、绝压变送器以及加热棒连接，根据所述绝压变送器测得的液氮储罐内的压力，控制所述气动放气阀以及加热棒的开关。

在上述的用于液氮输送系统的控制装置中，所述氮相分离控制器包括：

控制柜；以及

设置在所述控制柜内、分别与所述电控阀门、温度传感器、低温电磁阀、气动放气阀、绝压变送器、液位计以及加热棒电连接的中央控制模块。

在上述的用于液氮输送系统的控制装置中，所述氮相分离控制器还包括设置在所述控制柜外表面、与所述中央控制模块连接的液位数显模块。

在上述的用于液氮输送系统的控制装置中，所述氮相分离控制器还包括至少一个设置在所述控制柜外表面、与所述中央控制模块连接的温度数显模块。

在上述的用于液氮输送系统的控制装置中，所述氮相分离控制器还包括设置在所述控制柜外表面、与所述中央控制模块连接的压力数显模块。

在上述的用于液氮输送系统的控制装置中，所述氮相分离控制器还包括设置在所述控制柜外表面、与所述中央控制模块连接的触摸屏。

在上述的用于液氮输送系统的控制装置中，所述氮相分离控制器还包括至少一个设置在所述控制柜外表面、与所述中央控制模块连接的按钮。

在上述的用于液氮输送系统的控制装置中，所述氮相分离控制器还包括设置在所述控制柜外表面、与所述中央控制模块连接的报警灯。

由于采用了上述的技术解决方案，本实用新型通过氮相分离控制器，并配合电控阀门、温度传感器、低温电磁阀、气动放气阀、绝压变送器、液位计以及加热棒，实现了对液氮储罐的液氮压力、液位的检测和控制，以及对液氮环路的输液终端，即出液管的输送支路的温度检测和输液控制，从而有效确保整个液氮输送系统都处在接近液氮低温的状态，使得整个系统能够稳定、正常地运行。另外，本实用新型还通过在氮相分离控制器的控制柜上设置若干数显模块以及触摸屏等，从而可以使系统的所有参数如：压力、液位、温度等都被直观地显示出来，便于操作人员实时监控液氮输送系统。

附图说明

图1是本实用新型一种用于液氮输送系统的控制装置在液氮输送系统中的安装示意图；

图2是本实用新型一种用于液氮输送系统的控制装置中氮相分离控制器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本实用新型的较佳实施例，并予以详细描述。

如图1、图2所示，液氮输送系统包括液氮储罐1、与该液氮储罐1连通的进液管16、排气管17、出液管18以及至少一根与出液管18连通的输送支路19，且输送支路19和排气管17均连通至总回气管(图中未示)，在本实施例中，包括两条输送支路19。

本实用新型，即一种用于液氮输送系统的控制装置，包括：设置在进液管16上的电控阀门3、设置在输送支路19上的温度传感器4、设置在输送支路19末端的低温电磁阀5、设置在排气管17上的气动放气阀7、与液氮储罐1连通的测量口管2、设置在测量口管2内的绝压变送器(图中未示)、设置在测量口管2内并伸入液氮储罐2的液位计21和加热棒22，以及氮相分离控制器9。

具体来说，氮相分离控制器9包括控制柜90、设置在控制柜90内、通过连接器芯座10引出的控制信号线分别与电控阀门3、温度传感器4、低温电磁阀5、气动放气阀7、绝压变送器、液位计21以及加热棒22电连接的中央控制模块(图中未示)，以及设置在控制柜90外表面、与中央控制模块连接的液位数显模块11、至少一个温度数显模块14(在本实施例中，包括两个温度数显模块14)、压力数显模块12、触摸屏13、至少一个按钮15和报警灯20，其中：

中央控制模块一方面根据液位计21测得的液氮储罐1内液氮的液位，控制电控阀门3的开关，一方面根据温度传感器4测得的输送支路19内的温度，控制低温电磁阀5的开关，另一方面根据绝压变送器测得的液氮储罐1内氮气的压力，控制气动放气阀7以及加热棒22的开关；

液位数显模块11、温度数显模块14和压力数显模块12分别用于显示液氮储罐1内液氮的液位值、每根输送支路19内的温度值以及液氮储罐1内氮气的压力值；

触摸屏13作为使用者和系统的沟通工具，可用于实时显示液氮输送系统的各个参数，也可以便于使用者在触摸屏13上直接实现对系统中各动作机构，即阀门等设备的控制；

按钮15也可便于使用者直接对系统中各阀门设备进行控制。

报警灯20用于在液氮输送系统的各个参数超过设定值时进行声光报警。

以本实施例为例，本实用新型的工作原理如下：

首先，说明氮相分离控制器9对实验大厅液氮输送系统，环路600米管线的温度控制。通过触摸屏13在控制柜90的两个温度数显模块14上分别设定两个输送支路19末端的预冷温度和动作温度范围(例如：设末端的预冷温度为-135℃，动作温度范围为-130℃～-140℃)，当温度传感器4测量到输送支路19末端内的温度高于-130℃时，控制柜90内的中央控制模块通过控制信号线打开低温电磁阀5，使得输送支路19内产生压差，输送支路19内的液氮和冷氮气流向输送支路19上的小型蒸发器6，经该小型蒸发器6蒸发成氮气后，通过不锈钢回气管道排出到总回气管；同时，出液管18的入口不断有新的液氮流入；当温度传感器4测量到输送支路19末端内的温度低于-140℃时，控制柜90内的中央控制模块通过控制信号线关闭低温电磁阀5，使得输送支路19内失去压差，其中的液氮停止流动；直到再次输送支路19末端内的温度高于-130℃。如此循环往复保证输送支路19末端内的温度在设定的范围内；从而也就保证了输送支路19内液氮和冷氮气的比例，使得整个管路系统都处在接近液氮低温的状态，满足了大厅液氮输送系统的对温度稳定性的要求。

其次，说明氮相分离控制器9对液氮储罐1内液位和压力的控制。本实施例中，液氮储罐1的设计压力为0.8MPa，工作压力从0.08MPa起，到设计压力的95％为止可调，现实际压力范围是0.35-0.38MPa；液氮储罐1内液位范围是0.4-0.8米，当液氮储罐1的测量口管2内绝压变送器检测液氮储罐1内压力低于0.35MPa时，控制柜90内的中央控制模块通过控制信号线控制测量口管2内加热棒22开启，使液氮汽化直到压力0.37MPa时加热棒22关闭；当液氮储罐1的测量口管2内绝压变送器检测压力高于0.38MPa时，控制柜90内的中央控制模块通过控制信号线控制气动放气阀门7开启，使液氮储罐1内的冷氮气经过排气管17到大型蒸发器8加热后排到总回气管，直到液氮储罐1内压力低于0.35MPa时关闭气动放气阀门7；如此循环往复使液氮储罐1内的压力在0.35-0.38MPa范围内波动。

另外，当液氮储罐1的测量口管2内液位计21检测到液氮储罐1内液位低于0.4米时，控制柜90内的中央控制模块通过控制信号线控制测控制电控阀门3开启，进液管16开始进液，直到测量口管2内液位计21检测到液氮储罐1内液位达到0.8米时，控制柜90内的中央控制模块通过控制信号线控制测控制控制电控阀门3关闭；如此循环往复使液氮储罐1内的液位在0.4-0.8米范围内波动。如果测量口管2内液位计21检测到液氮储罐1内液位低于0.2米或高于0.9时，控制柜90内的中央控制模块通过控制信号线控制报警灯9进行声光报警，直到液氮储罐1内的液位达到正常状态为止。

本实施例中，中央控制模块可以选择CPU224CN产品(具有14输入/10输出)或EM231CN模块(具有4路模拟量输入)；触摸屏13可以选择西门子公司的TP177型产品；绝压变送器可以采用四川中阳公司的量程为1MPa的产品，并配合采用四川中阳公司的压力数显模块11；液位计21可以采用四川中阳公司的量程为1m的差压式液位仪；低温电磁阀5可以采用ASCO公司的产品；温度显示模块14可以采用日本神港公司的通用控制仪表。

综上所述，本实用新型能有效实现对液氮储罐的液位、压力和对液氮输送管路内温度的控制，从而确保液氮输送系统运行稳定、供液正常、取液便捷，并基本实现了无人操作。

以上所述的，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的范围，本实用新型的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本实用新型申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本实用新型专利的权利要求保护范围。本实用新型未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims

1.一种用于液氮输送系统的控制装置，所述液氮输送系统包括液氮储罐、与该液氮储罐连通的进液管、排气管、出液管以及至少一根与所述出液管连通的输送支路，其特征在于，所述装置包括：

设置在所述进液管上的电控阀门；

设置在所述输送支路上的温度传感器；

设置在所述输送支路末端的低温电磁阀；

设置在所述排气管上的气动放气阀；

与所述液氮储罐连通的测量口管；

设置在所述测量口管内的绝压变送器；

2.根据权利要求1所述的用于液氮输送系统的控制装置，其特征在于，所述氮相分离控制器包括：

控制柜；以及

3.根据权利要求2所述的用于液氮输送系统的控制装置，其特征在于，所述氮相分离控制器还包括设置在所述控制柜外表面、与所述中央控制模块连接的液位数显模块。

4.根据权利要求2所述的用于液氮输送系统的控制装置，其特征在于，所述氮相分离控制器还包括至少一个设置在所述控制柜外表面、与所述中央控制模块连接的温度数显模块。

5.根据权利要求2所述的用于液氮输送系统的控制装置，其特征在于，所述氮相分离控制器还包括设置在所述控制柜外表面、与所述中央控制模块连接的压力数显模块。

6.根据权利要求2-5中任意一项所述的用于液氮输送系统的控制装置，其特征在于，所述氮相分离控制器还包括设置在所述控制柜外表面、与所述中央控制模块连接的触摸屏。

7.根据权利要求6所述的用于液氮输送系统的控制装置，其特征在于，所述氮相分离控制器还包括至少一个设置在所述控制柜外表面、与所述中央控制模块连接的按钮。

8.根据权利要求7所述的用于液氮输送系统的控制装置，其特征在于，所述氮相分离控制器还包括设置在所述控制柜外表面、与所述中央控制模块连接的报警灯。