[实用新型]一种超导磁悬浮车辆车载杜瓦液氮自动补给系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及高温超导磁悬浮技术，特别涉及一种超导磁悬浮车辆车载杜瓦液氮自动补给系统。

背景技术

与以电磁吸力和电磁斥力为基础的电磁悬浮(EMS)和电动悬浮(EDS)技术相比，高温超导磁悬浮技术依靠高温超导体块材与外部磁场之间的磁通钉扎作用实现无源自稳定悬浮。高温超导磁悬浮技术通过将超导块材浸泡在液氮中，使其温度降低进入超导状态，进入超导态的超导块材与外磁场作用可达到稳定悬浮。该技术无需主动控制，且结构简单，因此已经成为实用磁悬浮技术的理想选择之一。

西南交通大学于2000年研制成功世界首辆载人高温超导磁悬浮实验车，此后开展的大量针对悬浮、导向和驱动方面的研究工作大大推进了高温超导磁悬浮列车的实用化发展。在实际应用中，必须保证超导体浸没在液氮里面，才能避免发生失超现象。高温超导体失超将导致列车失去悬浮力，和轨道发生摩擦甚至脱轨。所以，必须保证车载杜瓦内液氮液位高于一定的安全阈值。由于液氮属于低温液体，蒸发损耗较大，在列车运行过程中，需要实时监控液氮液位以及及时补充液氮。然而，传统的人工加注液氮的方式在实际运用中费时费力，因此，有必要使用一种快速自动液氮补给装置对车载杜瓦进行及时的液氮补给。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种超导磁悬浮车辆车载杜瓦液氮自动补给系统，从而可以实现车载杜瓦液氮液位的实时控制以及液氮的全自动灌装，有助于节约时间、节省人力、进行更高效的运行操作。

本实用新型的技术方案具体是这样实现的：

一种超导磁悬浮车辆车载杜瓦液氮自动补给系统，该系统包括：至少两个传感器、控制器、自增压式液氮储存罐、主电磁阀、多个次级电磁阀和排气阀门；

所述传感器分别设置在灌注液氮的容器内的顶部和底部，用于测量温度；

所述控制器与分别与各个传感器、主电磁阀、各个次级电磁阀和排气阀门连接；所述自增压式液氮储存罐与所述主电磁阀连接；所述主电磁阀还与各个次级电磁阀和排气阀门连接；各个次级电磁阀分别与对应的灌注液氮的容器连接；

所述控制器，用于接收设置在灌注液氮的容器内的顶部的传感器测量得到当前的温度数据，并根据接收到的温度数据实时计算得到容器内的当前液面高度；当容器内的当前液面高度低于预设的安全阈值时，对输送液氮的管道进行预冷，关闭连接到各个容器的次电磁阀，打开主电磁阀和输送液氮的管道末端的排气阀门，从自增压式液氮储存罐中输入预设数量的液氮，将蒸发形成的氮气从排气阀门排出；预冷结束后，关闭排气阀门，打开次电磁阀，开始进入灌装阶段，将液氮从自增压式液氮储存罐中灌入容器内；当容器内的当前液面高度高于预设的灌装阈值时，停止液氮的灌装，关闭次电磁阀，打开排气阀门，通以一定气流使管道内液氮回流至自增压式液氮储存罐内，最后关闭主电磁阀。

较佳的，所述控制器中进一步包括：液面高度估计模块和液氮灌装控制模块；

所述液面高度估计模块，用于接收设置在灌注液氮的容器内的顶部的传感器测量得到当前的温度数据，并根据接收到的温度数据实时计算得到容器内的当前液面高度；

所述液氮灌装控制模块，用于当容器内的当前液面高度低于预设的安全阈值时，对输送液氮的管道进行预冷，关闭连接到各个容器的次电磁阀，打开主电磁阀和输送液氮的管道末端的排气阀门，从自增压式液氮储存罐中输入预设数量的液氮，将蒸发形成的氮气从排气阀门排出；预冷结束后，关闭排气阀门，打开次电磁阀，开始进入灌装阶段，将液氮从自增压式液氮储存罐中灌入容器内；当容器内的当前液面高度高于预设的灌装阈值时，停止液氮的灌装，关闭次电磁阀，打开排气阀门，通以一定气流使管道内液氮回流至自增压式液氮储存罐内，最后关闭主电磁阀。

较佳的，所述液面高度估计模块还进一步包括：模型生成子模块、计算子模块和修正子模块；

所述模型生成子模块，用于预先根据实际的实验测量数据建立状态空间模型，并生成包括一组分布特征满足液位先验概率分布的粒子的粒子集；

所述计算子模块，用于根据所述状态空间模型、粒子集和当前的温度数据，计算得到当前液面高度的估计值；

所述修正子模块，用于通过粒子滤波算法对计算得到的当前液面高度的估计值进行修正，得到修正后的当前液面高度。

较佳的，所述传感器为铂电阻温度传感器。