复合式高低温冷热消融系统及其控制方法与流程

本发明涉及消融，特别地涉及一种复合式高低温冷热消融系统及其控制方法。

背景技术：

1、复合式高低温冷热消融系统一般可以包括工质储存罐、连接管路和消融针，在复合式高低温冷热消融系统经过预冷之后，工质储存罐中的工质可以通过连接管路输送至消融针，消融针可以执行消融操作。由于连接管路中连通的消融针的数量以及消融针的直径会影响消融针中工质的流量，继而影响工质的温度，使得预冷和消融操作所需的时间、工质的消耗量以及消融操作的效果完全不同。

技术实现思路

1、本发明提供一种复合式高低温冷热消融系统及其控制方法，能够在各种消融针的组合方式下，均以最节省工质的消耗量的方式实现快速降温的目的。

2、根据本发明的第一个方面，本发明提供一种复合式高低温冷热消融系统，包括工质储存罐、相分离阀、连接管路、消融针以及控制器，所述连接管路用于与所述工质储存罐、所述相分离阀以及所述消融针连接，所述控制器分别与所述工质储存罐、所述相分离阀和所述消融针相连；

3、其中，所述控制器构造为根据所述连接管路中连通的所述消融针的数量以及所述连接管路中连通的所述消融针的直径调节所述工质储存罐的压力。

4、在一个实施方式中，所述控制器构造为当所述连接管路中连通的所述消融针的数量为1且所述消融针的直径≥ d1时；或者当所述连接管路中连通的所述消融针的数量≥2且所述消融针的直径≥ d2时，所述控制器控制所述工质储存罐上的增压阀和/或放气阀，从而将所述工质储存罐的压力调节为 p1。

5、在一个实施方式中，所述控制器构造为当所述工质储存罐的压力小于 p1-δ p2时，控制器控制所述增压阀完全打开并控制所述放气阀完全关闭；当所述工质储存罐的压力在 p1-δ p2至 p1+δ p2之间时，控制器控制所述增压阀逐渐关闭；当所述工质储存罐的压力大于 p1+δ p2时，控制器控制所述放气阀逐渐打开；当所述工质储存罐的压力小于 p1-δ p1时，控制器控制所述放气阀完全关闭，从而将工质储存罐的压力调节为 p1；

6、其中，δ p1＜δ p2。

7、在一个实施方式中，所述控制器构造为当所述连接管路中连通的所述消融针的数量为1且所述消融针的直径在 d2和 d1之间时，或者当所述连接管路中连通的所述消融针的数量≥2且所述消融针的直径＜ d2时，所述控制器控制所述工质储存罐上的增压阀和/或放气阀，从而将所述工质储存罐的压力调节为 p2；

8、其中， p1＜ p2。

9、在一个实施方式中，所述控制器构造为当所述工质储存罐的压力小于 p2-δ p2时，控制器控制所述增压阀完全打开并控制所述放气阀完全关闭；当所述工质储存罐的压力在 p2-δ p2至 p2+δ p2之间时，控制器控制所述增压阀逐渐关闭；当所述工质储存罐的压力大于 p2-δ p2时，控制器控制所述放气阀逐渐打开；当所述工质储存罐的压力小于 p2-δ p1时，控制器控制所述放气阀完全关闭，从而将工质储存罐的压力调节为 p2；

10、其中，δ p1＜δ p2。

11、在一个实施方式中，所述控制器构造为当所述连接管路中连通的所述消融针的数量为1且所述消融针的直径在＜ d2时，所述控制器将所述工质储存罐的压力调节为 p3；

12、其中，当所述工质储存罐的压力小于 p3-2δ p2时，控制所述增压阀完全打开并控制所述放气阀完全关闭；当所述工质储存罐的压力在 p3-3δ p2至 p3-δ p2之间时，控制器控制所述增压阀逐渐关闭；当所述工质储存罐的压力大于 p3-δ p2时，控制器控制所述放气阀逐渐打开；当所述工质储存罐的压力小于 p3-δ p3时，控制器控制所述放气阀完全关闭，从而将工质储存罐的压力调节为 p2；

13、其中， p1＜ p2＜ p3；δ p1＜δ p2＜δ p3。

14、在一个实施方式中，所述控制器构造为，当所述连接管路中连通的所述消融针的数量为0时，所述控制器控制所述工质储存罐上的增压阀和/或放气阀，从而将所述工质储存罐的压力从 p3调节为 p1-δ p2；

15、其中，当所述工质储存罐的压力小于 p1-2δ p2时，控制所述增压阀完全打开并控制所述放气阀完全关闭；当所述工质储存罐的压力在 p1-2δ p2至 p1之间时，控制器控制所述增压阀逐渐关闭；当所述工质储存罐的压力大于 p1时，控制器控制所述放气阀逐渐打开；当所述工质储存罐的压力小于 p1-δ p3时，控制器控制所述放气阀完全关闭，从而将工质储存罐的压力调节为 p1-δ p2；

16、其中，δ p1＜δ p2＜δ p3＜ p1＜ p3。

17、在一个实施方式中， p1为650kpa， p2为850kpa， p3为1000kpa；δ p1为5kpa~30kpa，δ p2为10kpa~50kpa，δ p3为30kpa~ 80kpa。

18、根据本发明的第二个方面，本发明提供一种复合式高低温冷热消融系统，包括工质储存罐、相分离阀、连接管路、消融针以及控制器，所述连接管路用于与所述工质储存罐、所述相分离阀以及所述消融针连接，所述控制器分别与所述工质储存罐、所述相分离阀和所述消融针相连；

19、其中，所述控制器构造为根据所述连接管路中连通的所述消融针的数量以及所述连接管路中连通的所述消融针的直径调节所述相分离阀的开度使得所述相分离阀保持在目标温度。

20、在一个实施方式中，所述控制器构造为当所述连接管路中连通的所述消融针的数量为1且所述消融针的直径＜ d2时，所述控制器调节所述相分离阀的开度以将相分离阀保持在目标温度，所述相分离阀的目标温度为 t1至 t2；

21、其中，当所述相分离阀的当前温度≥ t2时，所述控制器将所述相分离阀的开度调节为100%；

22、当 t1≤所述相分离阀的当前温度＜ t2时，所述控制器将所述相分离阀的开度调节为 k1；

23、当所述相分离阀的当前温度＜ t1时，所述控制器将所述相分离阀的开度调节为0%，其中， t1＜ t2；

24、其中， k1满足以下表达式：

25、

26、 k为常数，其取值范围为1≤ k≤1.2。

27、在一个实施方式中，当所述连接管路中连通的所述消融针的数量为≥2且所述消融针的直径＜ d2时，所述控制器调节所述相分离阀的开度以将相分离阀保持在目标温度，所述相分离阀的目标温度为 t2至 t3；

28、其中，当所述相分离阀的当前温度≥ t3时，所述控制器将所述相分离阀的开度调节为100%；

29、当 t2≤所述相分离阀的当前温度＜ t3时，所述控制器将所述相分离阀的开度调节为 k2；

30、当所述相分离阀的当前温度＜ t2时，所述控制器将所述相分离阀的开度调节为0%，其中， t2＜ t3；

31、其中， k2满足以下表达式：

32、

33、 k为常数，其取值范围为1≤ k≤1.2；

34、在一个实施方式中，所述控制器构造为当所述连接管路中连通的所述消融针的数量为0时，或者当所述连接管路中连通的所述消融针的数量为≥1且所述消融针的直径≥ d2时，所述控制器调节所述相分离阀的开度以将相分离阀保持在目标温度，所述相分离阀的目标温度为 t3至 t4；

35、其中，当所述相分离阀的当前温度≥ t5时，所述控制器将所述相分离阀的开度调节为100%；

36、当 t4≤所述相分离阀的当前温度＜ t5时，所述控制器将所述相分离阀的开度调节为 k3，

37、当 t3≤所述相分离阀的当前温度＜ t4时，所述控制器将所述相分离阀的开度调节为 k4，其中， k4＞ k3；

38、当所述相分离阀的当前温度≤ t3时，所述控制器将所述相分离阀的开度调节为0%，其中， t3＜ t4＜ t5

39、其中， k为常数，其取值范围为1≤ k≤1.2。

40、在一个实施方式中， k3和 k4分别满足以下表达式：

41、；

42、。

43、在一个实施方式中， t1为-15℃， t2为-10℃。

44、在一个实施方式中， t3为-5℃， t4为0℃， t5为10℃。

45、根据本发明的第三个方面，本发明提供一种复合式高低温冷热消融的控制方法，所述控制方法应用于上述的复合式高低温冷热消融系统，所述控制方法包括以下步骤：

46、100：判断连接管路中连通的消融针的数量是否为0，若是，则执行步骤200，若否，则执行步骤300；

47、200：将工质储存罐的压力从 p3调节为 p1-δ p2，并将相分离阀保持在目标温度 t3至 t4；

48、300：判断连接管路中连通的消融针的数量是否为1，若是，则执行步骤400，若否，则执行步骤500；

49、400：判断连接管路中连通的消融针的直径是否≥ d1，若是，则将工质储存罐压力调节为 p1，并将相分离阀保持在目标温度 t3至 t4，若否，则执行步骤401；

50、401：判断连接管路中连通的消融针的直径是否在 d2和 d1之间，若是，则将工质储存罐压力调节为 p2，并将相分离阀保持在目标温度 t3至 t4，若否，则执行步骤402；

51、402：判断连接管路中连通的消融针的直径是否＜ d2，若是，则将工质储存罐压力调节为 p3，并将相分离阀保持在目标温度 t1至 t2；

52、500：判断连接管路中连通的消融针的直径是否≥ d2，若是，则将工质储存罐压力调节为 p1，并将相分离阀保持在目标温度 t3至 t4，若否，则执行步骤501；

53、501：判断连接管路中连通的消融针的直径是否＜ d2，若是，则将工质储存罐压力调节为 p2，并将相分离阀保持在目标温度 t2至 t3；

54、其中，δ p2＜ p1＜ p2＜ p3； t1＜ t2＜ t3＜ t4。

55、与现有技术相比，本发明的优点在于，控制器根据连接管路中连通的消融针的数量以及直径调节工质储存罐的压力，和/或调节相分离阀的开度使得相分离阀保持在目标温度，从而能够在各种消融针的组合方式下，均以最节省工质的消耗量的方式实现快速降温的目的。