基于PLC的BESⅢ束流管冷却系统自动监控系统的设计

　　新一代的北京正负电子对撞机(Beijing E—lectron Positron Collider II，简称BEPCⅡ[1])及其探测器——北京谱仪(Bejing SpectrometerII，简称BESll[2])正在建造中。束流管位于BESI]I子探测器——漂移室(DC)的内筒里，正负电子经加速聚焦后在束流管中进行对撞，同时产生大量的热作用于束流管内壁，引起束流管外壁温度的升高，过高的温度或温度波动均会影响IX;的正常工作，物理实验要求束流管外壁温度控制精度为20土2℃，因此必须有安全可靠的束流管冷却系统对束流管进行冷却。为了保证BESⅢ的安全可靠运行，同时为了提高BESII束流管冷却系统的控制精度，必须开发BESⅢ束流管冷却系统的自动监控系统，负责BESII束流管冷却系统的安全可靠运行。

　　1 BESⅢ束流管冷却系统工作流程

　　束流管由一个中心铍管和两个外延铜管三部分焊接而成，每一部分均为具有冷却腔的夹层结构，冷却介质从夹层冷却腔中流过实现对柬流管的冷却，其中中心铍管的冷却介质为1号电火花油，称之为一次循环冷却油，外延铜管的冷却介质为去离子水，称之为一次循环冷却水，对一次循环冷却水(或油)进行冷却的水称之为二次循环冷却水。相应的，BES Ill束流管冷却系统由一次循环冷却系统和二次循环冷却系统组成。如图l所示的一次循环冷却系统可以分为一次循环冷却油系统和一次循环冷却水系统，分别对中心铍管和左右铜管进行冷却。冷却过程中，从束流管流出的温度较高的一次循环冷却油(或水)进入到油箱(或水箱)，经换热器与二次循环冷却水进行热交换，成为温度较低的一次循环冷却油(或水)，进人束流管的中心铍管(或外延铜管)，带走束流管中的热量，流回油箱(或水箱)。

 　　正负电子对撞过程中，作用于束流管内壁的热功率会随着束流管聚焦磁铁的安装精度、束流控制精度和束流性质的不同而改变，模拟计算表明，作用于束流管内壁的热功率小于750Wc。BESⅢ束流管冷却系统设计中，采用冷却介质定流量的方案，但热载荷的不稳定必然会引起束流管外壁温度的波动，从而影响BESⅢ的正常物理实验。为了解决这个问题，在一次循环冷却系统的油箱和水箱中分别放置电加热器，对束流管内壁热功率的波动进行补偿，在最大热载荷下，确定冷却介质的流量值并固定不变，当热载荷变小时，采用PIE)控制电加热器的输出功率使油箱和水箱的温度恒定，在换热条件不变的条件下，保证束流管冷却液入口温度的稳定，减小束流管外壁温度的波动幅度。

　　图2为二次循环冷却水系统工作流程图，二次循环冷却水经换热器对一次循环冷却系统中的1号电火花油和去离子水进行冷却。为了保证BEPCII的连续正常工作，BESⅢ束流管冷却系统中的所有动力部件均采用冗余设计，互为备份。