2023.09.01
Solution de contrôle de pression d'hélium liquide de haute précision dans un système de test supraconducteur à basse température
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PLUS DE DÉTAILS
1.Aperçu du projet
Divers composants supraconducteurs tels que les aimants supraconducteurs et les cavités supraconductrices doivent être testés dans un système de test supraconducteur à basse température avant l'installation. Afin que les composants supraconducteurs atteignent un environnement à basse température, les composants testés doivent être immergés dans de l'hélium liquide.
Dans le milieu, un Dewar à basse température est utilisé pour contenir le milieu hélium liquide. Pendant tout le processus de test, les exigences en matière de pression d'hélium liquide dans le système de test à basse température sont extrêmement élevées, c'est-à-dire que la pression d'hélium (pression absolue) au sommet du Dewar doit avoir une excellente stabilité. Sinon, le test sera instable et les résultats du test seront affectés par une erreur.
À l’heure actuelle, de nombreux systèmes de test supraconducteurs à basse température existants rencontrent de sérieux problèmes tels qu’un contrôle instable de la pression de l’hélium liquide. Certains clients ont proposé des exigences de mise à niveau technique correspondantes.
Deux première et deuxième soupapes de surpression de calibres différents sont utilisées pour ajuster grossièrement et finement la pression de l'hélium liquide, mais la pression de l'hélium liquide dans cette méthode de réglage ne peut être contrôlée que dans la plage de 1,2 à 1,6 bar correspondant à la température. changement d'hélium liquide dans la plage de 4,39 à 4,74 °C, entraînant une fluctuation de température de 0,35 °C.
À l'heure actuelle, le client propose d'essayer de contrôler les fluctuations de température dans une plage de stabilité de 0,1 ℃ ou plus, afin d'améliorer la précision des tests de performances des composants supraconducteurs.
Le système de test vertical à basse température pour aimants supraconducteurs à champ élevé a une plage de contrôle de pression de 1 à 1,3 bar. Bien qu'un réchauffeur d'hélium liquide soit utilisé pour modifier la pression de l'hélium liquide dans le système, en raison de la vanne de régulation de pression, la précision du réglage n'est pas suffisante, et finalement la précision du contrôle de pression est bien inférieure aux exigences du test, et le client a également mis transmettre les exigences techniques de transformation.
Compte tenu du problème de précision insuffisante du contrôle de la pression de l'hélium liquide dans les deux systèmes de test supraconducteurs à basse température typiques ci-dessus, cet article proposera des solutions correspondantes. La solution adoptera deux moyens techniques de contrôle direct de la pression et de contrôle du débit et des vannes de commande numérique, combinés à un contrôleur de pression à vide PID de très haute précision et à un capteur de pression, ce qui peut grandement améliorer la précision du contrôle de pression de l'hélium liquide, et finalement réduire la pression supraconductrice à basse température. erreur de test de performances.
2. Solutions
(1) Méthode de régulation directe de la pression
Dans le système de test supraconducteur à basse température, les facteurs qui provoquent l’évaporation de l’hélium liquide ne sont pas contrôlables. Le système de test ne peut être maintenu stable qu’en ajustant la pression de l’hélium gazeux au-dessus de l’hélium liquide.
Par conséquent, afin d'obtenir un contrôle de pression au-dessus de l'hélium liquide, la solution utilise un procédé de régulation de pression directe, c'est-à-dire qu'une soupape de régulation de pression à commande numérique est utilisée pour remplacer les première et seconde soupapes de surpression. Cette vanne de régulation de pression, ce contrôleur PID de haute précision et ce capteur de pression forment une boucle de contrôle en boucle fermée pour obtenir une décompression automatique et un contrôle de pression de haute précision.
Régulateur de pression proportionnel de KAOLU est une vanne de régulation de pression positive et de réduction de pression, qui peut répondre exactement aux besoins de contrôle de pression micro-positive des systèmes de test supraconducteurs à basse température. La pression d'entraînement fournie par la source d'hélium et le réducteur de pression permet un contrôle de pression de haute précision à la sortie de la vanne de régulation tout en maintenant également de très faibles fuites de gaz pour économiser l'hélium.
En outre,Régulateur de pression proportionnel de KAOLUa une précision de contrôle élevée et peut être combiné avec un capteur de pression de haute précision et un contrôleur de pression sous vide PID. Il peut contrôler la pression de l'hélium liquide à un niveau de haute précision de 0,1 %.
(2) Méthode de régulation du débit
Dans le système de test à basse température et ultra-basse, l’une des différences est qu’il dispose d’un réchauffeur d’hélium liquide. C'est-à-dire que la boucle de contrôle composée du réchauffeur d'hélium liquide et de la vanne de régulation de pression peut contrôler différentes pressions d'hélium liquide. Cela permet de contrôler différentes températures d’hélium liquide. Afin d’obtenir un contrôle précis des différentes pressions d’hélium liquide, la solution utilise ici une méthode de régulation de débit.
Régulateur de pression proportionnel de KAOLU, un contrôleur PID de haute précision à double canal, un capteur de pression et un réchauffeur d'hélium liquide forment une boucle de contrôle en boucle fermée, qui peut être configurée à volonté. Valeur fixe pour un contrôle de pression de haute précision. La vanne à pointeau électrique est une vanne de régulation de micro-débit à commande numérique qui peut ajuster automatiquement l'ouverture de la vanne à pointeau via un contrôleur de pression PID, et l'hélium sortant peut être dirigé vers l'airbag de récupération d'hélium.
Régulateur de pression proportionnel de KAOLUa également une précision de contrôle élevée et est combiné avec un capteur de pression de haute précision et un contrôleur de pression sous vide PID. Il peut également contrôler la pression de l'hélium liquide à un niveau de haute précision de 0,1 %.
3.Conclusion
Grâce aux moyens techniques de la solution ci-dessus, le contrôle précis de la pression de l'hélium liquide dans le système de test ultra-basse température peut être atteint, et la précision du contrôle peut atteindre jusqu'à ± 0,1 %. Calculée sur la base de la pression absolue, lorsque la pression de vapeur saturée est de 1,2 bar, la température de l'hélium liquide est de 4,4 K.
Par conséquent, si la précision du contrôle de la pression est de ± 0,1 %, la plage de fluctuation de la pression de l'hélium liquide est de ± 1,2 mBar (équivalent à la pression absolue ± 120 Pa) et la plage de fluctuation de la température de l'hélium liquide correspondante est de 4,4 mK, c'est-à-dire la plage de fluctuation contrôlée de la température de l'hélium liquide. La température de l'hélium liquide est de 4,4 ± 0,0044K.
On peut voir que grâce à la solution décrite dans cet article, uniquement en adoptant des contrôleurs de pression à vide et des capteurs de pression PID à faible coût de niveau industriel, combinés à des vannes de régulation de pression à commande numérique etRégulateur de pression proportionnel de KAOLU, une pression d'hélium liquide de haute précision peut être atteinte. La précision du contrôle de la température peut atteindre le niveau mK, ce qui peut répondre pleinement aux besoins de la plupart des systèmes de test supraconducteurs à basse température.
Plus d'informations surRégulateur de pression proportionnel de KAOLU, veuillez visiter notre site Web!
Divers composants supraconducteurs tels que les aimants supraconducteurs et les cavités supraconductrices doivent être testés dans un système de test supraconducteur à basse température avant l'installation. Afin que les composants supraconducteurs atteignent un environnement à basse température, les composants testés doivent être immergés dans de l'hélium liquide.
Dans le milieu, un Dewar à basse température est utilisé pour contenir le milieu hélium liquide. Pendant tout le processus de test, les exigences en matière de pression d'hélium liquide dans le système de test à basse température sont extrêmement élevées, c'est-à-dire que la pression d'hélium (pression absolue) au sommet du Dewar doit avoir une excellente stabilité. Sinon, le test sera instable et les résultats du test seront affectés par une erreur.
À l’heure actuelle, de nombreux systèmes de test supraconducteurs à basse température existants rencontrent de sérieux problèmes tels qu’un contrôle instable de la pression de l’hélium liquide. Certains clients ont proposé des exigences de mise à niveau technique correspondantes.
Deux première et deuxième soupapes de surpression de calibres différents sont utilisées pour ajuster grossièrement et finement la pression de l'hélium liquide, mais la pression de l'hélium liquide dans cette méthode de réglage ne peut être contrôlée que dans la plage de 1,2 à 1,6 bar correspondant à la température. changement d'hélium liquide dans la plage de 4,39 à 4,74 °C, entraînant une fluctuation de température de 0,35 °C.
À l'heure actuelle, le client propose d'essayer de contrôler les fluctuations de température dans une plage de stabilité de 0,1 ℃ ou plus, afin d'améliorer la précision des tests de performances des composants supraconducteurs.
Le système de test vertical à basse température pour aimants supraconducteurs à champ élevé a une plage de contrôle de pression de 1 à 1,3 bar. Bien qu'un réchauffeur d'hélium liquide soit utilisé pour modifier la pression de l'hélium liquide dans le système, en raison de la vanne de régulation de pression, la précision du réglage n'est pas suffisante, et finalement la précision du contrôle de pression est bien inférieure aux exigences du test, et le client a également mis transmettre les exigences techniques de transformation.
Compte tenu du problème de précision insuffisante du contrôle de la pression de l'hélium liquide dans les deux systèmes de test supraconducteurs à basse température typiques ci-dessus, cet article proposera des solutions correspondantes. La solution adoptera deux moyens techniques de contrôle direct de la pression et de contrôle du débit et des vannes de commande numérique, combinés à un contrôleur de pression à vide PID de très haute précision et à un capteur de pression, ce qui peut grandement améliorer la précision du contrôle de pression de l'hélium liquide, et finalement réduire la pression supraconductrice à basse température. erreur de test de performances.
2. Solutions
(1) Méthode de régulation directe de la pression
Dans le système de test supraconducteur à basse température, les facteurs qui provoquent l’évaporation de l’hélium liquide ne sont pas contrôlables. Le système de test ne peut être maintenu stable qu’en ajustant la pression de l’hélium gazeux au-dessus de l’hélium liquide.
Par conséquent, afin d'obtenir un contrôle de pression au-dessus de l'hélium liquide, la solution utilise un procédé de régulation de pression directe, c'est-à-dire qu'une soupape de régulation de pression à commande numérique est utilisée pour remplacer les première et seconde soupapes de surpression. Cette vanne de régulation de pression, ce contrôleur PID de haute précision et ce capteur de pression forment une boucle de contrôle en boucle fermée pour obtenir une décompression automatique et un contrôle de pression de haute précision.
Régulateur de pression proportionnel de KAOLU est une vanne de régulation de pression positive et de réduction de pression, qui peut répondre exactement aux besoins de contrôle de pression micro-positive des systèmes de test supraconducteurs à basse température. La pression d'entraînement fournie par la source d'hélium et le réducteur de pression permet un contrôle de pression de haute précision à la sortie de la vanne de régulation tout en maintenant également de très faibles fuites de gaz pour économiser l'hélium.
En outre,Régulateur de pression proportionnel de KAOLUa une précision de contrôle élevée et peut être combiné avec un capteur de pression de haute précision et un contrôleur de pression sous vide PID. Il peut contrôler la pression de l'hélium liquide à un niveau de haute précision de 0,1 %.
(2) Méthode de régulation du débit
Dans le système de test à basse température et ultra-basse, l’une des différences est qu’il dispose d’un réchauffeur d’hélium liquide. C'est-à-dire que la boucle de contrôle composée du réchauffeur d'hélium liquide et de la vanne de régulation de pression peut contrôler différentes pressions d'hélium liquide. Cela permet de contrôler différentes températures d’hélium liquide. Afin d’obtenir un contrôle précis des différentes pressions d’hélium liquide, la solution utilise ici une méthode de régulation de débit.
Régulateur de pression proportionnel de KAOLU, un contrôleur PID de haute précision à double canal, un capteur de pression et un réchauffeur d'hélium liquide forment une boucle de contrôle en boucle fermée, qui peut être configurée à volonté. Valeur fixe pour un contrôle de pression de haute précision. La vanne à pointeau électrique est une vanne de régulation de micro-débit à commande numérique qui peut ajuster automatiquement l'ouverture de la vanne à pointeau via un contrôleur de pression PID, et l'hélium sortant peut être dirigé vers l'airbag de récupération d'hélium.
Régulateur de pression proportionnel de KAOLUa également une précision de contrôle élevée et est combiné avec un capteur de pression de haute précision et un contrôleur de pression sous vide PID. Il peut également contrôler la pression de l'hélium liquide à un niveau de haute précision de 0,1 %.
3.Conclusion
Grâce aux moyens techniques de la solution ci-dessus, le contrôle précis de la pression de l'hélium liquide dans le système de test ultra-basse température peut être atteint, et la précision du contrôle peut atteindre jusqu'à ± 0,1 %. Calculée sur la base de la pression absolue, lorsque la pression de vapeur saturée est de 1,2 bar, la température de l'hélium liquide est de 4,4 K.
Par conséquent, si la précision du contrôle de la pression est de ± 0,1 %, la plage de fluctuation de la pression de l'hélium liquide est de ± 1,2 mBar (équivalent à la pression absolue ± 120 Pa) et la plage de fluctuation de la température de l'hélium liquide correspondante est de 4,4 mK, c'est-à-dire la plage de fluctuation contrôlée de la température de l'hélium liquide. La température de l'hélium liquide est de 4,4 ± 0,0044K.
On peut voir que grâce à la solution décrite dans cet article, uniquement en adoptant des contrôleurs de pression à vide et des capteurs de pression PID à faible coût de niveau industriel, combinés à des vannes de régulation de pression à commande numérique etRégulateur de pression proportionnel de KAOLU, une pression d'hélium liquide de haute précision peut être atteinte. La précision du contrôle de la température peut atteindre le niveau mK, ce qui peut répondre pleinement aux besoins de la plupart des systèmes de test supraconducteurs à basse température.
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