一種同步加速器多級串級調(diào)溫冷卻水系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大型醫(yī)用加速器設(shè)備的輔助系統(tǒng)，具體涉及一種同步加速器多級串級調(diào)溫冷卻水系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]冷卻水系統(tǒng)作為大型醫(yī)用加速器設(shè)備的一個重要輔助系統(tǒng)，在加速器系統(tǒng)運行過程中起著非常重要的作用。由于醫(yī)用加速器是一套精密的系統(tǒng)化的設(shè)備，任何一個微小的環(huán)節(jié)不能達到要求，其運行就會受到非常大的影響，從而影響其引出射線的效果，進而影響腫瘤病人的治療質(zhì)量。冷卻水作為整個加速器系統(tǒng)熱量平衡的載體，關(guān)系到系統(tǒng)運行的各個方面，如果其運行不穩(wěn)定，必然會造成諸多不良后果。
[0003]同步加速器是實現(xiàn)粒子多圈加速的裝置，其能量可選擇。在運行過程中，因為其能量變化大，從幾十兆電子伏特到幾百兆電子伏特，而且能量變化在幾秒至十幾秒的時間內(nèi)完成，從而導致冷卻水系統(tǒng)溫度出現(xiàn)劇烈的波動，當前技術(shù)主要問題如下:
I)現(xiàn)有的同步加速器冷卻水系統(tǒng)普遍采用的是單閉環(huán)控制，使用常規(guī)PID控制器控制，對同步加速器負載變化產(chǎn)生的冷卻水的溫度變化的控制普遍存在滯后性。
[0004]2)現(xiàn)有的同步加速器冷卻水系統(tǒng)不能有效削除冷卻水隨加速器負載變化產(chǎn)生的峰值，從而導致溫度控制精度不高。
[0005]3)系統(tǒng)管路設(shè)計、安裝沒有充分考慮負載的峰值效應(yīng)，即使有比較好的控制手法也很難適用。
[0006]4)每一層循環(huán)水溫度控制精度均太低，出現(xiàn)溫度抖動。
[0007]參考西門子質(zhì)子和重離子同步加速器系統(tǒng)運行過程中所產(chǎn)生的熱量變化，所出現(xiàn)的負載峰值變化效應(yīng)，結(jié)合當前系統(tǒng)設(shè)計中的不足之處，需采用一套新的設(shè)計方案，以達到同步加速器冷卻水的控制精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種同步加速器多級串級調(diào)溫冷卻水系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種同步加速器多級串級調(diào)溫冷卻水系統(tǒng)，包括第一層循環(huán)水路、第二層循環(huán)水路、第三層循環(huán)水路及第四層循環(huán)水路；所述第一層循環(huán)水路的循環(huán)水流穿過同步加速器內(nèi)部，所述第一層循環(huán)水路設(shè)置有一次循環(huán)水泵、第二加熱器、溫度傳感器及壓力傳感器；所述第二層循環(huán)水路設(shè)置有二次循環(huán)水泵、密閉式冷卻塔、第一電加熱器、溫度傳感器及壓力傳感器；所述第三層循環(huán)水路設(shè)置有三次循環(huán)水泵、溫度傳感器及壓力傳感器；所述第四層循環(huán)水路設(shè)置有四次循環(huán)水泵、開放式冷卻塔、溫度傳感器及壓力傳感器；所述第一層循環(huán)水路通過第二換熱器、第三換熱器與所述第二層循環(huán)水路換熱，所述第一層循環(huán)水路通過第一換熱器與所述第三層循環(huán)水路換熱，所述第二層循環(huán)水路通過第四換熱器與所述第三層循環(huán)水路換熱，所述第三層循環(huán)水路通過冷凍機與所述第四層循環(huán)水路換熱。
[0010]整個系統(tǒng)采用四層循環(huán)水路。第一層循環(huán)水路為同步加速器內(nèi)循環(huán)水系統(tǒng)；第二層循環(huán)水路為通過密閉式冷卻塔冷卻的系統(tǒng)；第三層循環(huán)水路為冷凍機的低溫冷凍水系統(tǒng)；第四層循環(huán)水路為提供冷凍機冷凝器換熱的開放式冷卻塔系統(tǒng)。第一層循環(huán)水路、第二層循環(huán)水路、第三層循環(huán)水路之間交叉換熱。
[0011]在所述第一層循環(huán)水路中，所述同步加速器的出水口、所述第一換熱器、所述第二換熱器、所述第三換熱器、所述第二電加熱器及所述同步加速器的進水口通過管路依次連接，所述第一換熱器的出水口管路上的監(jiān)測點設(shè)置有第五溫度傳感器，所述第二換熱器的出水口管路上的監(jiān)測點設(shè)置有第六溫度傳感器，所述第三換熱器的出水口管路上的監(jiān)測點設(shè)置有第七溫度傳感器，所述第二電加熱器的出水口管路上的監(jiān)測點設(shè)置有第一溫度傳感器，所述同步加速器的進水口管路上的監(jiān)測點設(shè)置有第一壓力傳感器和第二溫度傳感器，所述同步加速器的出水口管路上的監(jiān)測點設(shè)置有第二壓力傳感器和第三溫度傳感器。
[0012]所述同步加速器的出水口與所述一次循環(huán)水泵的進水口之間還通過管路連接有閉式水箱，所述閉式水箱與所述一次循環(huán)水泵之間的管路連接有補水定壓裝置，所述閉式水箱的出水口管路上的監(jiān)測點設(shè)置有第三壓力傳感器和第四溫度傳感器。
[0013]所述一次循環(huán)水泵的進水口與所述一次循環(huán)水泵的出水口之間通過管路連接在線拋光混床。
[0014]針對第一層循環(huán)水路的溫度控制目標值26°C，采用三個換熱器串聯(lián)換熱的方式(即三級串聯(lián)溫度調(diào)節(jié))，使用三級串接PID控制器控制。第一換熱器實現(xiàn)大負載狀態(tài)時的快速降溫，對于第五溫度傳感器，設(shè)定溫度控制目標為28°C。通過PID控制器調(diào)節(jié)第一三通閥實現(xiàn)。第二換熱器實現(xiàn)普通負載的削峰，對于第六溫度傳感器，設(shè)定溫度控制目標值為
26.5°C，通過PID控制器調(diào)節(jié)第二三通閥實現(xiàn)。第三換熱器實現(xiàn)精確控制，對于第七溫度傳感器，設(shè)定溫度控制目標值為26°C，通過PID控制器調(diào)節(jié)第三三通閥實現(xiàn)。第二電加熱器實現(xiàn)超調(diào)時的溫度控制，即如果前側(cè)調(diào)節(jié)過量導致溫度過低時，實現(xiàn)加熱，使第一溫度傳感器保持26 °C。
[0015]在所述第二層循環(huán)水路中，所述第四換熱器的出水口、所述密閉式冷卻塔、所述二次循環(huán)泵、所述第一電加熱器的進水口從前到后通過管路依次連接，所述第四換熱器的出水口與所述二次循環(huán)泵的進水口之間通過管路連接有第六兩通控制閥，所述第一電加熱器的出水口、第一分流閥、所述第二換熱器、第二三通控制閥、所述第四換熱器的進水口通過管路依次連接，所述第一分流閥的出水口還通過管路與所述第二三通控制閥的另一入口連接，所述第一電加熱器的出水口、第二分流閥、所述第三換熱器、第三三通控制閥、所述第四換熱器的進水口通過管路依次連接，所述第二分流閥的出水口還通過管路與所述第三三通控制閥的另一入口連接。
[0016]所述第四換熱器的出水口管路上的監(jiān)測點設(shè)置有第五壓力傳感器及第十二溫度傳感器，所述二次循環(huán)泵的進水口管路上的監(jiān)測點設(shè)置有第九溫度傳感器，所述第一電加熱器的進水口管路上的監(jiān)測點設(shè)置有第四壓力傳感器，所述第一電加熱器的出水口管路上的監(jiān)測點設(shè)置有第八溫度傳感器。
[0017]對于第二層循環(huán)水路換熱需要的水流量，通過第二分流閥、第一分流閥固定分流。第二層循環(huán)水路溫度控制采用兩級串接控制，針對溫度取樣點設(shè)置的第八溫度傳感器、第九溫度傳感器和第十二溫度傳感器，均設(shè)定控制目標為22°C ο針對第十二溫度傳感器，使用冷凍水實現(xiàn)冷卻，通過PID控制器調(diào)節(jié)第四兩通閥實現(xiàn)；針對第九溫度傳感器，通過PID控制器調(diào)節(jié)第六兩通閥實現(xiàn)冷卻塔自然冷卻流量的調(diào)整。在第二層循環(huán)水路增加第一電加熱器，實現(xiàn)環(huán)境溫度過低時的二次水溫度調(diào)節(jié)。
[0018]在所述第三層循環(huán)水路中，所述冷凍機的出水口、所述三次循環(huán)泵、第三分流閥、所述第四換熱器、第四兩通控制閥通過管路依次連接，所述第三分流閥的出水口與所述第四兩通控制閥的出水口之間通過管路連接有第五兩通控制閥，所述三次循環(huán)水泵的出水口、第四分流閥、所述第一換熱器、第一三通控制閥、所述冷凍機的進水口通過管路依次連接，所述第四分流閥與所述第一換熱器之間的管路與所述第一三通控制閥的另一入口通過管路連接。
[0019]所述冷凍機的出水口