粒子加速器中的智能電氣閥門(mén)定位器

大型強子對撞機（LHC）是新一代加速器的代表，為了達到所需力場(chǎng)，該加速器中的磁體必須采用液氦進(jìn)行冷卻。大型強子對撞機配備有總計1,382 個(gè)采用Sipart PS2專(zhuān)用型閥門(mén)定位器進(jìn)行控制的低溫閥門(mén)，該閥門(mén)定位器將將冷凍液氦分配到大型強子對撞機蓄能器回路單獨磁體上的整個(gè)回路中。

在位于法國與瑞士邊界線(xiàn)的歐洲粒子物理研究所研究，在一條位于地下約110米處、延伸長(cháng)度超過(guò)54里的隧道中。該加速器可達到超過(guò)以前試驗能級范圍內的能級。為了達到這一目的，大型強子對撞機應通過(guò)超導磁體進(jìn)行工作，該超導磁體必須采用液氦冷卻~約2K的溫度下。

在此種低的溫度下，管道、閥門(mén)和管接頭等的材質(zhì)必須采用特殊的耐低溫材料。以前從未建造過(guò)如此巨大規模的超導系統，而冷卻劑供給系統反過(guò)來(lái)成為大型強子對撞機項目的挑戰之一。

對機械和電氣系統的要求

在蓄能器回路的整個(gè)長(cháng)度上，液氦回路中的流量分配通過(guò)一套采用專(zhuān)用低溫閥門(mén)（例如，為低溫條件應用專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的閥門(mén)）的控制系統進(jìn)行調節。這些低溫閥門(mén)必須采取高，以便這些閥門(mén)在遭受到溫度梯度時(shí)不會(huì )發(fā)生凍結。低溫閥門(mén)采用氣動(dòng)執行機構進(jìn)行操縱，執行機構的位置通過(guò)源自Sipart PS2 系列的電氣閥門(mén)定位器進(jìn)行調節。

由于偏轉效應與真空管中加速粒子的碰撞所引起的同步加速器輻射，蓄能器回路附近處輻射載荷非常高，使得在此區域中無(wú)法使用高度集成的電子器件。高能輻射量子可能造成蓄能器部件和微處理器部件中的微細結構被破壞。由于此種原因，必須開(kāi)發(fā)出“分離型”Sipart PS2智能閥門(mén)定位器，所有閥門(mén)定位器中的高度集成電子器件將安裝在距蓄能器回路有一定距離的隧道專(zhuān)門(mén)防輻射段（凹室）中。原機箱中閥門(mén)定位器氣動(dòng)輸出段和大型耐輻射位置測量部件，將按照通常氣動(dòng)執行機構進(jìn)行安裝。

為了確保信號從凹室無(wú)故障傳輸~現場(chǎng)設備中，必須進(jìn)行一次仿真測試，此項測試在實(shí)驗室條件下進(jìn)行，并采用重達數噸的電纜盤(pán)（例如，稍后放置到隧道中的電纜）。處理器面板與回路中現場(chǎng)閥門(mén)定位器之間的距離約為兩里。

Sipart PS2型智能電氣閥門(mén)定位器機箱內部配有一種專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的模塊，該模塊配備有適合線(xiàn)形范圍遠程傳輸的干擾抑制部件，該模塊可確保氣動(dòng)輸出級定位指令的傳遞和定位數值的反饋。閥門(mén)定位器通過(guò)Profibus PA 標準總線(xiàn)連接到主控制系統中。