本發(fā)明涉及一種重離子加速器冷量補(bǔ)償?shù)暮銣乩鋮s水系統(tǒng)，屬于加速器用冷卻。

背景技術(shù)：

1、重離子加速器是實現(xiàn)重離子加速的裝置，可加速從質(zhì)子到鈾離子的各種帶電粒子，是重離子物理及其交叉學(xué)科重要的科研平臺。實驗終端上精密的物理實驗對實驗條件的穩(wěn)定性提出了很高的要求。

2、冷卻水系統(tǒng)作為重離子加速器諸系統(tǒng)中一個重要的子系統(tǒng)，在重離子加速器裝置穩(wěn)定可靠的運(yùn)行過程中有著非常重要的作用。由于重離子加速器裝置運(yùn)行過程時，主要的發(fā)熱元件會產(chǎn)生熱量，而這些熱量需要循環(huán)冷卻水帶走，所以重離子加速器冷卻水的水溫恒定是加速器各類設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的重要條件。在重離子加速器裝置上做物理實驗時，冷卻水水溫的變化會影響加速器裝置的離子束的穩(wěn)定，達(dá)不到精密物理實驗所要求的束流品，從而影響到物理實驗的結(jié)果，由于不同的物理實驗需要的離子種類和能量的不同，重離子加速器裝置的設(shè)備發(fā)熱量也有明顯的不同，所以要求的冷量也不同。參考冷卻塔的在晝夜和季節(jié)冷卻能力的不同，冷卻水的溫度也有明顯的變化。

3、現(xiàn)有的重離子加速器冷卻水系統(tǒng)采用的是開放式冷卻塔冷卻二次軟化水，再經(jīng)過板式換熱器和一次去離子水換熱，一次去離子水溫度降低后進(jìn)入緩沖水箱，循環(huán)水泵將水箱內(nèi)的一次去離子水送至重離子加速器裝置的各設(shè)備，對設(shè)備進(jìn)行冷卻降溫。當(dāng)前技術(shù)主要問題如下：

4、在不同的季節(jié)，由于環(huán)境溫度和濕度的差異，開放式冷卻塔的冷卻能力也不同，所以在夏季時，開放式冷卻塔很難滿足重離子加速器的冷量要求，導(dǎo)致冷卻水溫度太高。在冬季時，環(huán)境溫度太低，開放式冷卻塔出水溫度太低，使重離子加速器的一次去離子水的溫度比夏季大大的降低。開放式冷卻塔使得重離子加速器的冷卻水無法恒定，也就無法滿足實驗終端上精密的物理實驗的要求。

5、現(xiàn)有的開放式冷卻塔只采用簡單的風(fēng)機(jī)開關(guān)控制，不能有效削除冷卻水溫度隨季節(jié)和晝夜環(huán)境變化產(chǎn)生的峰值，而導(dǎo)致第一去離子水溫度變化較大。

6、重離子加速器裝置由回旋加速器、大型分離扇回旋加速器、蘭州放射性束流線、冷卻儲存環(huán)、直線加速器等各類加速器組成。在運(yùn)行過程中，各類加速器開機(jī)狀態(tài)不確定，以及外界天氣的變化，造成總發(fā)熱量變化很大。導(dǎo)致第一去離子水的溫度變化較大。

7、由于重離子加速器的水冷系統(tǒng)較為龐大，也以常溫磁鐵為主，建設(shè)過程中沒有考慮冷卻水恒溫的要求，使現(xiàn)在有的工藝和控制手段也很難適用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供重離子加速器冷量補(bǔ)償?shù)暮銣乩鋮s水系統(tǒng)，其參考不同物理實驗，如離子加速器各系統(tǒng)在設(shè)備的功率及發(fā)熱量，晝夜季節(jié)變化，和冷卻塔的冷卻效果等，對當(dāng)前重離子加速器的冷卻水系統(tǒng)加以改造，以解決重離子加速器冷卻水系統(tǒng)的冷量和控制精度的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了以下技術(shù)方案：一種重離子加速器冷量補(bǔ)償?shù)暮銣乩鋮s水系統(tǒng)，包括：第一分水器、開放式水箱、第一換熱器、第一冷卻塔、第二換熱器、冷水機(jī)組和第二分水器；經(jīng)過加速器各系統(tǒng)的去離子水進(jìn)入所述開放式水箱，所述開放式水箱流出的去離子水一部分進(jìn)入第一換熱器，另一部分經(jīng)過溫度和壓力檢測后進(jìn)入所述第一分水器；所述第一冷卻塔流出的水部分進(jìn)入所述第二換熱器、第一換熱器，所述第一冷卻塔流出的另一部分水直接進(jìn)入第一換熱器；所述第二換熱器流出的去離子水進(jìn)入冷水機(jī)組進(jìn)行冷卻；經(jīng)過所述冷水機(jī)組的去離子水依次經(jīng)過第二分水器、第二換熱器。

3、進(jìn)一步，所述恒溫冷卻水系統(tǒng)還包括一次循環(huán)水泵和拋光混床；所述一次循環(huán)水泵和拋光混床設(shè)置在所述開放式水箱和第一換熱器之間，所述開放式水箱流出的去離子水通過所述一次循環(huán)水泵進(jìn)入所述拋光混床，經(jīng)過所述拋光混床的去離子水流回到所述開放式水箱。

4、進(jìn)一步，所述開放式水箱連接補(bǔ)水裝置，用于對所述開放式水箱進(jìn)行補(bǔ)水，所述開放式水箱中設(shè)置投入式液位計，用于對所述開放式水箱的液位進(jìn)行檢測。

5、進(jìn)一步，所述一次循環(huán)水泵和所述第一換熱器之間設(shè)置分流式三通調(diào)節(jié)閥；所述分流式三通調(diào)節(jié)閥的第一接口連接一次循環(huán)水泵，第二接口連接第一換熱器，第三接口通過管路連通所述第一換熱器和第一分水器之間的管路。

6、進(jìn)一步，所述第一換熱器與第一分水器之間，在所述第一分水器入口附近設(shè)置第一溫度傳感器和第一壓力傳感器；所述第二換熱器和第一換熱器之間，在所述第一換熱器入口附近設(shè)置第二溫度傳感器和第二壓力傳感器。

7、進(jìn)一步，所述第一冷卻塔的輸出端設(shè)置外水水池，所述第一冷卻塔流出的去離子水進(jìn)入外水水池；所述冷水機(jī)組的輸出端設(shè)置閉式水箱，經(jīng)過所述冷水機(jī)組的去離子水進(jìn)入所述閉式水箱，所述閉式水箱通過補(bǔ)水定壓裝置補(bǔ)充去離子水。

8、進(jìn)一步，所述外水水池和第二換熱器之間設(shè)置二次循環(huán)水泵，所述閉式水箱和第二分水器之間設(shè)置冷凍水泵，所述第二換熱器與第一換熱器之間設(shè)置變頻控制泵。

9、進(jìn)一步，對于第一溫度傳感器，設(shè)定溫度控制目標(biāo)為21-23℃，通過pid控制器控制分流式三通調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)實現(xiàn)；對于第二溫度傳感器，當(dāng)溫度值上升到預(yù)設(shè)值時，通過啟動pid控制器調(diào)節(jié)變頻控制泵的頻率實現(xiàn)第二溫度傳感器的目標(biāo)設(shè)定值，以維持實際出水溫度在17.5℃~19℃之間。

10、進(jìn)一步，所述冷水機(jī)組包括去離子水管路和冷卻液循環(huán)管路，所述冷卻液循環(huán)管路包括第二冷卻塔和冷卻水泵，所述去離子水管路通入待冷卻的去離子水，與冷卻水泵流入冷水機(jī)組中與離子水管路平行的管路，與離子水管路進(jìn)行熱交換。

11、進(jìn)一步，經(jīng)過加速器各系統(tǒng)的去離子水經(jīng)過第一集水器進(jìn)入所述開放式水箱，第二換熱器流出的去離子水通過第二集水器進(jìn)入冷水機(jī)組。

12、本發(fā)明的技術(shù)方案至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：

13、1、本發(fā)明通過分流式三通閥精確調(diào)節(jié)進(jìn)入第一分水器的去離子水的溫度，在第一冷卻塔的冷量不足的時候，可以將冷水機(jī)組的冷量通過第二換熱器繼續(xù)使第一換熱器的外水溫度降低。通過冷量的補(bǔ)償，有效滿足了不同季節(jié)和不同物理實驗中冷量要求，實現(xiàn)去離子水溫度調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。

14、2、通過第二換熱器后設(shè)置變頻控制泵，可以動態(tài)調(diào)節(jié)增減恒溫水所需的冷量。實現(xiàn)節(jié)能的目的。

15、3、本發(fā)明參考不同物理實驗，如離子加速器各系統(tǒng)在設(shè)備的功率及發(fā)熱量、晝夜季節(jié)變化及冷卻塔的冷卻效果等因素，對當(dāng)前重離子加速器的冷卻水系統(tǒng)加以改造，以解決重離子加速器冷卻水系統(tǒng)的溫度控制的精度和穩(wěn)定性問題。

技術(shù)特征：

1.一種重離子加速器冷量補(bǔ)償?shù)暮銣乩鋮s水系統(tǒng)，其特征在于，包括：第一分水器、開放式水箱、第一換熱器、第一冷卻塔、第二換熱器、冷水機(jī)組和第二分水器；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種重離子加速器冷量補(bǔ)償?shù)暮銣乩鋮s水系統(tǒng)，其特征在于，所述開放式水箱連接補(bǔ)水裝置，用于對所述開放式水箱進(jìn)行補(bǔ)水，所述開放式水箱中設(shè)置投入式液位計，用于對所述開放式水箱的液位進(jìn)行檢測。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種重離子加速器冷量補(bǔ)償?shù)暮銣乩鋮s水系統(tǒng)其特征在于，所述一次循環(huán)水泵和所述第一換熱器之間設(shè)置分流式三通調(diào)節(jié)閥；所述分流式三通調(diào)節(jié)閥的第一接口連接一次循環(huán)水泵，第二接口連接第一換熱器，第三接口通過管路連通所述第一換熱器和第一分水器之間的管路。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種重離子加速器冷量補(bǔ)償?shù)暮銣乩鋮s水系統(tǒng)，其特征在于，所述第一換熱器與第一分水器之間，在所述第一分水器入口附近設(shè)置第一溫度傳感器和第一壓力傳感器；所述第二換熱器和第一換熱器之間，在所述第一換熱器入口附近設(shè)置第二溫度傳感器和第二壓力傳感器。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種重離子加速器冷量補(bǔ)償?shù)暮銣乩鋮s水系統(tǒng)，其特征在于，所述第一冷卻塔的輸出端設(shè)置外水水池，所述第一冷卻塔流出的去離子水進(jìn)入外水水池；所述冷水機(jī)組的輸出端設(shè)置閉式水箱，經(jīng)過所述冷水機(jī)組的去離子水進(jìn)入所述閉式水箱，所述閉式水箱通過補(bǔ)水定壓裝置補(bǔ)充去離子水。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種重離子加速器冷量補(bǔ)償?shù)暮銣乩鋮s水系統(tǒng)，其特征在于，所述外水水池和第二換熱器之間設(shè)置二次循環(huán)水泵，所述閉式水箱和第二分水器之間設(shè)置冷凍水泵，所述第二換熱器與第一換熱器之間設(shè)置變頻控制泵。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種重離子加速器冷量補(bǔ)償?shù)暮銣乩鋮s水系統(tǒng)，其特征在于，對于第一溫度傳感器，設(shè)定溫度控制目標(biāo)為21-23℃，通過pid控制器控制分流式三通調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)實現(xiàn)；對于第二溫度傳感器，當(dāng)溫度值上升到預(yù)設(shè)值時，通過啟動pid控制器調(diào)節(jié)變頻控制泵的頻率實現(xiàn)第二溫度傳感器的目標(biāo)設(shè)定值，以維持實際出水溫度在17.5℃-19℃之間。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種重離子加速器冷量補(bǔ)償?shù)暮銣乩鋮s水系統(tǒng)，其特征在于，所述冷水機(jī)組包括去離子水管路和冷卻液循環(huán)管路，所述去離子水管路通入待冷卻的去離子水，所述冷卻液循環(huán)管路包括第二冷卻塔和冷卻水泵，與去離子水進(jìn)行熱交換后的冷卻液經(jīng)過第二冷卻塔進(jìn)行冷卻，并經(jīng)過所述冷卻水泵流入冷水機(jī)組中與去離子水管路平行的管路，與去離子水管路進(jìn)行熱交換。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種重離子加速器冷量補(bǔ)償?shù)暮銣乩鋮s水系統(tǒng)，其特征在于，經(jīng)過加速器各系統(tǒng)的去離子水經(jīng)過第一集水器進(jìn)入所述開放式水箱，第二換熱器流出的去離子水通過第二集水器進(jìn)入冷水機(jī)組。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種重離子加速器冷量補(bǔ)償?shù)暮銣乩鋮s水系統(tǒng)，包括：經(jīng)過加速器各系統(tǒng)的去離子水進(jìn)入開放式水箱，開放式水箱流出的去離子水進(jìn)入第一換熱器，第一換熱器流出的去離子水一部分進(jìn)入第一冷卻塔，另一部分經(jīng)過溫度和壓力檢測后進(jìn)入第一分水器，第一冷卻塔流出的去離子水進(jìn)入第二換熱器，第二換熱器流出的去離子水進(jìn)入冷水機(jī)組進(jìn)行冷卻，經(jīng)過冷水機(jī)組的去離子水依次經(jīng)過第二分水器、第二換熱器和第一換熱器，進(jìn)入第一分水器。其參考不同物理實驗，如離子加速器各系統(tǒng)在設(shè)備的功率及發(fā)熱量，晝夜季節(jié)變化，和冷卻塔的冷卻效果等，對當(dāng)前重離子加速器的冷卻水系統(tǒng)加以改造，以解決重離子加速器冷卻水系統(tǒng)的冷量和控制精度的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇雅龍,朱鐵明,許俊凱,李亞光,陳瑋,張斌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院近代物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23