液氮制冷系统、液氮流量控制方法及相关设备与流程

    专利2025-11-26  4


    本发明涉及低温贮存,特别是一种液氮制冷系统、液氮流量控制方法、电子设备及可读存储介质。


    背景技术:

    1、液氮制冷广泛应用在工业生产中,如在氢液化生产流程,氢气需要先通过液氮换热将温度降至液氮温区,再通过其他途径将温度降至液氢温区。

    2、目前常用的液氮制冷流程如图1所示,换热器3中包括第一管路1和第二管路2,第一管路1为液氮通路,第二管路2为待预冷介质通路。在换热器3中,第一管路1中的液氮与第二管路2中的待预冷介质进行热量交换,以将待预冷介质的温度降低至液氮温区。在此热量交换的过程中,第一管路1的液氮升温产生的氮气通过第一管路1的出口放空至大气中。第一管路1的入口通过管道直接连接至液氮储罐,液氮储罐的出口阀门根据经验手动调节至一定开度后,持续向第一管路1中供应液氮,与待冷却介质进行换热。

    3、但是,在液氮制冷的过程中,液氮储罐的出口阀门的开度并不考虑介质换热情况,无法根据现场情况进行液氮储罐动态流量调整。

    4、有鉴于此,特提出本发明。


    技术实现思路

    1、本发明要解决的技术问题在于至少克服现有技术的部分不足,提供一种液氮制冷系统,通过在液氮加注管路和液氮虹吸管路上分别设置调节阀,并根据液氮虹吸罐的液氮液位和液氮虹吸管路的液氮温度形成对两个调节阀的开度进行控制的pid控制信号,可以根据待预冷介质实际工况动态调整液氮储罐对液氮虹吸罐的加注流量以及液氮虹吸罐对换热管路的供氮流量,既避免了液氮浪费,同时保证了换热稳定性和可靠性。

    2、为解决上述技术问题,本发明采用技术方案的基本构思是:

    3、一种液氮制冷系统,包括液氮虹吸罐、换热器、液氮储罐和控制单元;

    4、所述换热器包括具有热量交换的第一换热管路和第二换热管路,所述液氮虹吸罐的出口通过液氮虹吸管路与所述第一换热管路连接,以向所述第一换热管路中供入液氮,所述第二换热管路配置为使待冷却介质流过;

    5、所述液氮虹吸罐的入口通过液氮加注管路连接至所述液氮储罐,所述液氮加注管路上设置有第一调节阀,所述液氮虹吸管路上设置有第二调节阀;

    6、所述控制单元根据所述液氮虹吸罐的液氮液位和所述液氮虹吸管路的液氮温度形成对所述第一调节阀和所述第二调节阀的开度进行控制的pid控制信号。

    7、在一些实施方式中,所述液氮虹吸罐设置有排空管路,所述第一换热管路的出口连接至所述排空管路。

    8、在一些实施方式中,所述液氮虹吸罐上设置有用于向所述控制单元传输所述液氮液位的液位检测单元;

    9、所述液氮虹吸管路上设置有用于向所述控制单元传输所述液氮温度的温度检测单元。

    10、一种液氮流量控制方法,应用于根据上述的液氮制冷系统,包括:

    11、收集所述液氮虹吸罐中的液氮液位以及所述液氮虹吸管路中的液氮温度;以及

    12、根据所述液氮液位和所述液氮温度形成对所述第一调节阀和所述第二调节阀的开度进行控制的pid控制信号。

    13、在一些实施方式中,根据所述液氮液位和所述液氮温度形成对所述第一调节阀和所述第二调节阀的开度进行控制的pid控制信号的步骤包括:

    14、确定所述液氮液位未超过预设的液位阈值,且所述液氮温度超过预设的温度阈值时,根据所述液氮温度形成对所述第一调节阀的开度进行控制的pid控制信号,根据所述液氮液位形成对所述第二调节阀的开度进行控制的pid控制信号。

    15、在一些实施方式中,根据所述液氮液位和所述液氮温度形成对所述第一调节阀和所述第二调节阀的开度进行控制的pid控制信号的步骤包括:

    16、确定所述液氮液位低于预设的液位阈值,且所述液氮温度低于预设的温度阈值时,根据所述液氮温度形成对所述第一调节阀和对所述第二调节阀的开度进行控制的pid控制信号。

    17、在一些实施方式中,根据所述液氮液位和所述液氮温度形成对所述第一调节阀和所述第二调节阀的开度进行控制的pid控制信号的步骤包括:

    18、确定所述液氮液位超过预设的液位阈值,且所述液氮温度低于预设的温度阈值时,根据所述液氮液位形成对所述第一调节阀的开度进行控制的pid控制信号,根据所述液氮温度形成对所述第二调节阀的开度进行控制的pid控制信号。

    19、在一些实施方式中,液氮流量控制方法还包括:

    20、确定所述液氮液位超过预设的液位阈值,且所述液氮温度超过预设的温度阈值时,发出故障提醒信号。

    21、本发明还提供一种电子设备,包括:

    22、处理器;

    23、存储器,所述存储器中存储有被配置为由所述处理器执行的计算机程序,所述处理器在执行所述计算机程序时实现如上述的液氮流量控制方法。

    24、本发明还提供一种可读存储介质,可读存储介质上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现根据上述的液氮流量控制方法。

    25、采用上述技术方案后,本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

    26、本发明通过在液氮加注管路和液氮虹吸管路上分别设置调节阀,并根据液氮虹吸罐的液氮液位和液氮虹吸管路的液氮温度形成对两个调节阀的开度进行控制的pid控制信号,可以根据待预冷介质实际工况动态调整液氮储罐对液氮虹吸罐的加注流量以及液氮虹吸罐对换热管路的供氮流量,既避免了液氮浪费,同时保证了换热稳定性和可靠性。



    技术特征:

    1.一种液氮制冷系统,其特征在于,包括液氮虹吸罐、换热器、液氮储罐和控制单元;

    2.根据权利要求1所述的液氮制冷系统,其特征在于,

    3.根据权利要求1所述的液氮制冷系统,其特征在于,

    4.一种液氮流量控制方法,应用于根据权利要求1至3中任一项所述的液氮制冷系统,其特征在于,包括:

    5.根据权利要求4所述的液氮流量控制方法,其特征在于,

    6.根据权利要求4所述的液氮流量控制方法,其特征在于,

    7.根据权利要求4所述的液氮流量控制方法,其特征在于,

    8.根据权利要求4所述的液氮流量控制方法,其特征在于,还包括:

    9.一种电子设备,其特征在于,包括:

    10.一种可读存储介质,其特征在于,可读存储介质上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求4至8中任一所述的液氮流量控制方法。


    技术总结
    本发明涉及低温贮存技术领域。本发明提供一种液氮制冷系统、液氮流量控制方法及相关设备。液氮制冷系统包括液氮虹吸罐、换热器、液氮储罐和控制单元;所述换热器包括具有热量交换的第一换热管路和第二换热管路,所述液氮虹吸罐的出口通过液氮虹吸管路与所述第一换热管路连接,以向所述第一换热管路中供入液氮,所述第二换热管路配置为使待冷却介质流过;所述液氮虹吸罐的入口通过液氮加注管路连接至所述液氮储罐,所述液氮加注管路上设置有第一调节阀,所述液氮虹吸管路上设置有第二调节阀;所述控制单元根据所述液氮虹吸罐的液氮液位和所述液氮虹吸管路的液氮温度形成对所述第一调节阀和所述第二调节阀的开度进行控制的PID控制信号。

    技术研发人员:韩卫济,张震,许健,苏嘉南,王凯,杨申音,李士军,余炳延,王嘉炜,张振扬,边治上,黄磊,秦可欣,严艾彤,海跃
    受保护的技术使用者:航天氢能科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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