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摘要HEPS主儲(chǔ)存環(huán)首期采用5臺(tái)166.6MHz超導(dǎo)腔低溫恒溫器模組和2臺(tái)499.8MHz超導(dǎo)腔低溫恒溫器模組,超導(dǎo)腔采用液氦浸泡冷卻方式,對氦池內(nèi)液氦壓力和液位的穩(wěn)定性要求較高。

  【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】2024年01月28日,中國科學(xué)院高能物理研究所在北京懷柔“高能同步輻射光源(HEPS)”項(xiàng)目現(xiàn)場,對葛銳研究員率領(lǐng)的項(xiàng)目組負(fù)責(zé)的HEPS低溫氦制冷機(jī)和氮循環(huán)制冷機(jī)進(jìn)行最終驗(yàn)收。驗(yàn)收專家組由來自上海科技大學(xué)、中國科學(xué)院近代物理研究所、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、浙江光電子研究院和中國科學(xué)院高能物理研究所的8位專家組成。專家組審議通過了HEPS低溫氦制冷機(jī)、氮循環(huán)制冷機(jī)及附件的測試大綱,聽取了驗(yàn)收測試報(bào)告,現(xiàn)場見證了低溫制冷量的測試結(jié)果,并進(jìn)行了質(zhì)詢、討論。專家組一致認(rèn)為,HEPS低溫氦制冷機(jī)和自主研制的氮循環(huán)制冷機(jī)的驗(yàn)收測試方案合理,測試結(jié)果達(dá)到合同驗(yàn)收指標(biāo),同意HEPS低溫氦制冷機(jī)、氮循環(huán)制冷機(jī)通過最終驗(yàn)收。
 
  HEPS主儲(chǔ)存環(huán)首期采用5臺(tái)166.6MHz超導(dǎo)腔低溫恒溫器模組和2臺(tái)499.8MHz超導(dǎo)腔低溫恒溫器模組,超導(dǎo)腔采用液氦浸泡冷卻方式,對氦池內(nèi)液氦壓力和液位的穩(wěn)定性要求較高。此外,HEPS作為第四代同步輻射光源對防微振動(dòng)要求極高,因此帶有振動(dòng)和噪聲的低溫氦制冷機(jī)壓縮機(jī)組、氦氣回收和純化系統(tǒng)均放置在環(huán)外低溫廳,而液氦冷箱,液氦杜瓦,低溫分配閥箱等低溫設(shè)備要盡可能靠近超導(dǎo)腔低溫恒溫,致使低溫系統(tǒng)傳輸管線距離長達(dá)500多米,如何選取合適的低溫冷卻方案和傳輸管線管徑,減少冷量損失、克服長距離的低溫流體傳輸分配帶來的大阻力具有較大難點(diǎn)。
 
  為此,葛銳研究員率領(lǐng)的項(xiàng)目組歷經(jīng)3~4年,進(jìn)行HEPS低溫系統(tǒng)詳細(xì)的流程設(shè)計(jì)計(jì)算、低溫設(shè)備布局優(yōu)化和非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)優(yōu)化等工作,并為超導(dǎo)腔長期穩(wěn)定可靠的液氦低溫環(huán)境需求而配備了一套低溫氦制冷機(jī)。經(jīng)過性能測試,在有液氮預(yù)冷的情況下,低溫氦制冷機(jī)的制冷量為2066W@4.5K+214.5L/h(合同驗(yàn)收指標(biāo):2000W@4.5K+150L/h);在有液氮預(yù)冷的情況下,液化模式下低溫氦制冷機(jī)的液化率為917L/h(合同驗(yàn)收指標(biāo):800L/h),測試指標(biāo)均達(dá)到并大幅超過了合同驗(yàn)收測試指標(biāo);HEPS低溫氦制冷機(jī)壓縮機(jī)組低壓側(cè)的壓力穩(wěn)定性可以達(dá)到±1.50mbara,這對于保障超導(dǎo)腔低溫恒溫器的工作壓力穩(wěn)定有很重要的意義!
 
  為了降低外購槽車液氮輸運(yùn)對HEPS儲(chǔ)存環(huán)地基振動(dòng)的影響,提升超導(dǎo)腔低溫恒溫器模組的氮低溫冷量的利用效率,滿足低溫氦制冷機(jī)的液氮冷量需求。HEPS低溫系統(tǒng)聯(lián)合杭州杭氧低溫液化設(shè)備有限公司,自主研制了一套氮循環(huán)制冷機(jī)。在多年的技術(shù)攻關(guān)中,項(xiàng)目組成員敢于創(chuàng)新,采用增壓式透平膨脹機(jī)技術(shù),降低了氮循環(huán)制冷機(jī)的能耗,克服了長距離高品質(zhì)液氮輸送和整機(jī)自動(dòng)控制等技術(shù)難點(diǎn),在滿足制冷量要求的基礎(chǔ),進(jìn)行分單元設(shè)計(jì),以確保氮循環(huán)制冷機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性。經(jīng)過測試,氮循環(huán)制冷機(jī)的制冷能力可以達(dá)到7.4kW@83K+100Nm^3/h(合同驗(yàn)收指標(biāo):7kW@90K+85Nm^3/h),可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)降溫、積液、復(fù)溫和停機(jī)等運(yùn)行操作,自動(dòng)化程度高,并實(shí)現(xiàn)整機(jī)和主要部件國產(chǎn)化。
 
  歷時(shí)3~4年時(shí)間,低溫氦制冷機(jī)、氮循環(huán)制冷機(jī)圓滿完成各項(xiàng)測試任務(wù)離不開項(xiàng)目組成員的不懈努力,感謝指揮部、加速器部領(lǐng)導(dǎo)們的指導(dǎo),感謝通用設(shè)施部、工程辦、安環(huán)辦等部門的大力支持!高能同步輻射光源低溫氦制冷機(jī)、氮循環(huán)制冷機(jī)通過最終驗(yàn)收對整個(gè)低溫系統(tǒng)的建設(shè)調(diào)試奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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