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我们红外显微镜配接的冷热台,它的液氮冷却系统LNP94电源不亮, 是LINCAM的.大家遇到这种情况吗?怎样解决?谢谢啦
液氮制冷恒温系统设备的能耗管理与优化是提升系统效率和降低企业运营成本的重要环节。随着各行业对冷却需求的增加,液氮作为一种高效的冷却介质,其能耗管理显得尤为重要。通过多种方法和策略,可以有效地降低液氮制冷系统的能耗,进而提高整体运行效率。 液氮的蒸发潜热可达到199 kJ/kg,这一特性使其在制冷过程中具有极高的能量转换效率。但液氮制冷系统的能耗往往受到多个因素的影响,包括设备选型、运行参数、维护水平等。通过精准控制这些变量,可以显著降低能耗。 设备选型与运行参数 在选择液氮制冷设备时,应考虑其冷却能力与实际需求的匹配。对于需要保持-196℃的实验室冷却需求,选择功率为1 kW的冷却机组,其能耗约为2.5 kWh/日。这一数值可以通过分析负荷曲线来进一步调整。例如,在峰值负载期间,冷却机组可能会频繁开关,导致能耗增加。通过合理安排工作时间,避免高峰期运行,可以减少不必要的能耗。 保温材料的选择也至关重要。使用优质的绝热材料可以降低热损失,确保液氮在系统内的热交换效率。例如,采用聚氨酯泡沫作为绝热层,其导热系数仅为0.02 W/mK,相比于传统材料,能将热损失降低约30%。若液氮在使用过程中保温性能提升后,其蒸发量可减少20%,相应地降低了液氮的消耗。 监控与数据分析 实时监控液氮制冷系统的运行状态至关重要。通过安装流量计和温度传感器,可以实时获取液氮的流量和温度数据。以流量计为例,若系统中流量为100 L/h,而液氮的密度约为0.807 kg/L,则系统每小时消耗液氮约为80.7 kg。定期分析这些数据,可以发现潜在的能耗异常,并及时采取措施。 例如,若发现某一段时间内液氮的消耗量异常增高,可以检查系统是否存在泄漏或者设备故障。通过定期维护保养,确保系统的正常运转,可以将设备故障造成的能耗增加减少到最低。同时,利用数据分析工具,建立能耗模型,对比不同时间段的能耗数据,发现规律并制定相应策略。 合理的液氮使用计划 针对液氮的使用,制定合理的使用计划是降低能耗的重要方式。通过分析冷却需求的实际波动情况,可以安排液氮的使用时间。例如,对于周期性实验室测试,若每周五进行,那可以选择在周四晚上进行提前制冷,避免周五早上的高峰能耗。这样的时间安排可以使得液氮的使用更加高效。 在具体实施过程中,可以考虑引入额外的冷却设施。例如,采用风冷或水冷辅助系统,平衡液氮的使用负荷,以降低液氮的消耗量。若液氮冷却系统的负荷为80%,而辅助冷却设施的负荷为20%,则液氮的使用量可以减少15%至25%。这种灵活的冷却组合可以有效降低单一冷却方式所带来的能耗压力。 https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2024/10/202410181054581949_9330_1074762_3.jpg!w690x349.jpg 员工培训与意识提升 员工对液氮制冷系统的正确使用和维护知识的理解,也直接影响能耗水平。定期组织培训,提高员工对液氮特性及相关操作规范的认知,可以减少人为造成的能耗浪费。通过实际操作演练,让员工了解如何正确调节液氮的流量和温度,例如:在维持相同冷却效果的前提下,适度调高设定温度,可以显著降低液氮的使用量。 此外,鼓励员工提出节能建议,形成良好的节能文化,可以在不知不觉中提高系统的能效。设立月度节能奖项,奖励在能耗管理和节约过程中表现突出的团队和个人,将进一步激励全员参与。 液氮制冷恒温系统的能耗管理涉及多个方面,包括设备选型、运行参数的调整、实时监控、合理使用计划及员工培训等。通过综合运用这些方法,能够显著降低能耗,为企业带来可观的经济效益。
[size=16px][color=#339999][b]摘要:在液氮低温冷却控制系统中,目前大多数都采用自增压液氮罐作为低温源,但存在的问题是罐内压力无法精密调节、喷射液氮温度和流量不稳定、冷却温度无法准确控制以及冷却温度范围较窄等问题。为此本文提出了液氮罐内电加热压力调节解决方案,可很好的规避自增压液氮罐方式存在的问题,可实现宽泛区间内的低温温度和降温速度的精密控制。结合可编程分程PID控制器和石英灯加热器,更是能很好的实现高低温冷热交变温度的准确控制。[/b][/color][/size][align=center][size=16px][color=#339999][b]--------------------------------------------------------------[/b][/color][/size][/align][size=16px][color=#339999][b][/b][/color][/size][size=18px][color=#339999][b]1. 问题的提出[/b][/color][/size][size=16px] 在很多高等级工件和军用部件中需要进行温度疲劳试验,以降低采用了新材料、新结构及新工艺所带来了温度疲劳风险和提高安全性。温度疲劳试验是包含一些列升温过程和降温过程的温度交变过程,升温过程一般采用石英灯管阵列作为发热元件,降温过程一般采用强制冷却装置。[/size][size=16px] 在石英灯非接触加热过程中,灯管阵列中每根灯管的间距,距试验件的高度都经过精确计算,因此升温过程中试验件的升温速率和各区域的温度场均匀性都能得到保证。相对于升温过程,对于喷射液氮这种最常用的强制冷却方式,现有控制手段的不准确性使得试验件的降温速率和温度均匀性很难得到保证。比较典型的液氮喷射冷却系统如图1所示。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=液氮流量调节式温度交变控制系统,600,371]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/08/202308301118499926_3198_3221506_3.jpg!w690x427.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图1 液氮流量调节式温度交变控制系统[/b][/color][/size][/align][size=16px] 在图1所示的温度交变控制系统中,石英灯管阵列作为加热器为工件提供加热,来着自增压液氮罐的喷射液氮为工件提供冷却,液氮喷射流量由液氮调节阀进行控制。具体温度交变试验中,分程式PID控制器采集工件温度分别控制加热器加热功率和液氮喷射流量,使工件温度按照设定的升降温曲线进行变化,但这种冷却系统存在以下问题:[/size][size=16px] (1)自增压液氮罐是通过向液氮罐内导入室温大气使得罐内液氮汽化后的罐内压力增大来驱动液氮排出,很难实现微小液氮气体或液体的排出,因此自增压液氮罐常被用来直接灌注液氮,无法进行较精细的冷却温度控制。[/size][size=16px] (2)在室温大气进行液氮罐后,汽化液氮使得罐内压力增大但无法控制,虽然出于安全考虑采用了安全阀,但罐内压力的不稳定使得所排出的液氮温度自身也不稳定。[/size][size=16px] (3)液氮罐的进气采用手动调节阀进行控制,所以排出液氮的流量和温度基本无法控制,因此无法满足不同冷却温度和冷却速度对液氮流量的精细化调节和快速响应要求。[/size][size=16px] (4)尽管在液氮排出管路中采用了液氮调节阀来改变液氮喷射流量,但这种对温度严重不稳定流体进行流量调节的方式,很难做到冷却温度的准确控制,且液氮调节阀的流量调节精细度也十分有限。虽然可以通过加热器进行一些辅助调节,但液氮流体的温度和压力不稳定是无法进行冷却温度精密控制的主要原因。[/size][size=16px] (5)自增压液氮罐的液氮喷射冷却方式作为一种液氮流量调节,往往会因为液氮调节阀开度的变化使得液氮罐在大部分时间内其内部压力向较高方向变化。由于有安全阀进行放气,这往往会造成很多液氮的无效损失。[/size][size=16px] (6)由于在液氮管路中增加了液氮调节阀,调节阀一方面破坏了液氮管路的整体隔热防护,另一方面还需要对调节阀本身进行低温隔热防护。液氮在排出管路上的冷量损失以及受环境温度不稳定的影响,也是较难实现低温精密控制的因素之一。[/size][size=16px] 为了解决冷热温度交变过程中液氮强制冷却存在的上述问题,本文提出了一种采用液氮罐内直接电加热方式的液氮喷射流量调节解决方案,通过液氮罐内压力的精密控制,快速和精密调节液氮喷射流量,由此可很好地实现冷却温度和冷却速度的精密控制。[/size][b][size=18px][color=#339999]2. 解决方案[/color][/size][/b][size=16px] 解决方案所涉及的液氮电加热调压式温度交变控制系统如图2所示,即在密闭液氮罐内直接放置一个电加热器,通过改变此电加热器的加热功率来调节液氮罐内的压力。由于加热功率可以非常精确的进行控制,这使得液氮罐内的压力也可以实现准确调节,因此这种低温介质受控排出的方式可以进行较宽泛的低温区间进行冷却,既可以排出液氮气体,也可以排出液滴和流体,且响应速度快。[/size][align=center][size=16px][color=#339999][b][img=液氮电加热调压式温度交变控制系统,590,322]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/08/202308301119254117_5512_3221506_3.jpg!w690x377.jpg[/img][/b][/color][/size][/align][align=center][size=16px][color=#339999][b]图2 液氮压力调节式温度交变控制系统[/b][/color][/size][/align][size=16px] 解决方案中的另一个关键是采用了可编程的分程式PID控制器,即根据温度范围可自动进行加热和制冷控制。控制器具有编程功能,便于周期性的温度交变控制程序的设定。[/size][size=18px][color=#339999][b]3. 总结[/b][/color][/size][size=16px] 综上所述,采用液氮罐内电加热压力调节解决方案,可完全消除目前采用自增压液氮罐存在的罐内压力无法精密调节、喷射液氮温度和流量不稳定和冷却温度无法准确控制等问题,可很好的实现宽泛区间的低温温度精密控制。结合可编程分程PID控制器,可很好的实现高低温冷热交变温度的准确控制。[/size][size=16px][/size][align=center][size=16px][b][color=#339999]~~~~~~~~~~~~~~~[/color][/b][/size][/align]