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粒子加速器中的智能电气阀门定位器

时间:2006-12-05 16:58:22返回列表


大型强子对撞机(LHC)是新一代加速器的代表,为了达到所需力场,该加速器中的磁体必须采用液氦进行冷却。大型强子对撞机配备有总计1,382 个采用Sipart PS2专用型阀门定位器进行控制的低温阀门,该阀门定位器将将冷冻液氦分配到大型强子对撞机蓄能器回路单独磁体上的整个回路中。

在位于法国与瑞士边界线的欧洲粒子物理研究所研究,在一条位于地下约110米处、延伸长度超过54里的隧道中。该加速器可达到超过以前试验能级范围内的能级。为了达到这一目的,大型强子对撞机应通过超导磁体进行工作,该超导磁体必须采用液氦冷却~约2K的温度下。

在此种低的温度下,管道、阀门和管接头等的材质必须采用特殊的耐低温材料。以前从未建造过如此巨大规模的超导系统,而冷却剂供给系统反过来成为大型强子对撞机项目的挑战之一。

对机械和电气系统的要求

在蓄能器回路的整个长度上,液氦回路中的流量分配通过一套采用专用低温阀门(例如,为低温条件应用专门开发的阀门)的控制系统进行调节。这些低温阀门必须采取高,以便这些阀门在遭受到温度梯度时不会发生冻结。低温阀门采用气动执行机构进行操纵,执行机构的位置通过源自Sipart PS2 系列的电气阀门定位器进行调节。

由于偏转效应与真空管中加速粒子的碰撞所引起的同步加速器辐射,蓄能器回路附近处辐射载荷非常高,使得在此区域中无法使用高度集成的电子器件。高能辐射量子可能造成蓄能器部件和微处理器部件中的微细结构被破坏。由于此种原因,必须开发出“分离型”Sipart PS2智能阀门定位器,所有阀门定位器中的高度集成电子器件将安装在距蓄能器回路有一定距离的隧道专门防辐射段(凹室)中。原机箱中阀门定位器气动输出段和大型耐辐射位置测量部件,将按照通常气动执行机构进行安装。

为了确保信号从凹室无故障传输~现场设备中,必须进行一次仿真测试,此项测试在实验室条件下进行,并采用重达数吨的电缆盘(例如,稍后放置到隧道中的电缆)。处理器面板与回路中现场阀门定位器之间的距离约为两里。

Sipart PS2型智能电气阀门定位器机箱内部配有一种专门开发的模块,该模块配备有适合线形范围远程传输的干扰抑制部件,该模块可确保气动输出级定位指令的传递和定位数值的反馈。阀门定位器通过Profibus PA 标准总线连接到主控制系统中。



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