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Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung für die Vorwärmeeinrichtung bei zu ver- schweissenden Rohrabschnitten einer Rohrleitung.
Fernwärmerohre bzw. Rohre zum Transport von Medien mit Temperaturen deutlich abweichend von der Temperatur der Umgebung bieten Probleme, die von den verschiedenen Temperaturen zu verschiedenen Zeiten verursacht werden. Zur Beherrschung der unterschiedlichen Längsdehnungen der Rohrleitungen stehen verschiedene Verlegesysteme in Anwendung. Nach herkömmlichen Methoden werden die Rohre auf Gleitstützen in Kanälen verlegt, wobei in gewissen Abständen Ausgleichsbögen zur Aufnahme der Längenunterschiede eingebaut sind. Eine andere Methode sieht, vor allem bei niedrigen Betriebsdrucken, stopfbuchsenartige Verbindungen vor, die ein achsiales Gegeneinanderbewegen der Rohrabschnitte gewährleisten sollen, was aber zuweilen nicht störungsfrei funktioniert.
Eine weitere Methode sieht Wellrohrkompensatoren vor, die eine gute Führung der durch den Wellrohrkompensator verbundenen Rohrabschnittsenden erfordert.
Die jüngste Verlegemethode arbeitet mit vorgeheizten Rohrfeldern, deren Vorheiztemperatur etwa in die Mitte zwischen dem kalten und dem betriebswarmen Zustand gelegt wird, so dass einmal Zug-, einmal Druckspannungen in zulässiger Grösse auftreten. Beim anschliessenden Einsanden - diese Methode ist mit grossem Abstand die billigste - übernimmt der Reibungsschluss zwischen Rohrmantel und der Bettung die Kräfte, so dass das Rohr stabil bleibt.
Das Vorheizen wird mit Warmwasser, Warmluft oder elektrisch-konduktiv vorgenommen. Bei sehr langen Rohrfeldern ergeben sich Gefahrenmomente beim Verbinden von zwei vorgeheizten Abschnitten. Geringste Temperaturänderungen, wie sie örtlich durch atmosphärische Luftströmungen, Wechsel in der Sonneneinstrahlung, durch den Temperaturgang der Luft eintreten, bewirken Längs- änderungen der Rohre bzw. Änderungen des zur Schweissverbindung vorgesehenen Spaltes zwischen den Rohren. Ist die Schweissnaht einmal begonnen, so kann der anfangs im Vergleich zum Rohrquerschnitt sehr kleine Querschnitt der Heftpunkte nur geringe Kräfte aufnehmen, bei Auftreten von Zugspannungen würde die Heftung oder die begonnene Wurzelnaht reissen.
Eine Temperaturerfassung am Rohr ist, da sie nicht lückenlos über die ganze Feldlänge ausgedehnt werden kann, Störungen aber örtlich auftreten, zur Konstanthaltung des mechanischen Spannungszustandes ungeeignet.
Aus der DE-OS 1615236 ist eine Anordnung zur Erzeugung eines konstanten Stromes bekannt, die bei zu verschweissenden Rohrabschnitten einer Rohrleitung einsetzbar ist. Aber auch mit dieser Anordnung ist ein baustellengerechtes Verschweissen von Rohrleitungen nicht möglich.
Darüber hinaus sind aus dem Siemens-Fachbuch "Messen in der Prozesstechnik" von R. Büscher u. a., S. 233 bis 238, Prozesssteuerungen mit Dehnmessstreifen bekannt. Mit diesen Prozesssteuerungen ist aber ein Verschweissen der Rohrleitungen auch nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein problemloses Verschweissen ermöglicht und eine Änderung des Schweissspaltes ausschliesst bzw. sofort korrigiert und die auch baustellengerecht ist.
Die erfindungsgemässe Steuerungseinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rohrabschnittsende bei der Schweissstelle mindestens ein Dehnmessstreifen als mechanisch-elektrischer Messgeber angeordnet ist und dass die vom Dehnmessstreifen abgegebenen Messsignale einer Regeleinrichtung für die Vorwärmeeinrichtung zugeführt sind.
Mit der Erfindung ist es erstmals möglich, Rohrleitungen, deren Feldlänge bis 600 m betragen können, einwandfrei miteinander zu Verschweissen. Solange sich die Rohrenden frei bewegen können, ist keine genaue Einhaltung des Heizstromes notwendig. Sobald aber mit den Anschluss- -Schweissarbeiten begonnen wird, darf keine Lagenänderung mehr stattfinden. Die Zentrierklammern können nur geringe Kräfte übertragen, wodurch beim Überschweissen die begonnene Naht reissen würde.
Mit der erfindungsgemässen Steuerungseinrichtung ist es möglich, den Schweissspalt exakt zu halten. Die Messsignale, der Dehnmessstreifen beeinflussen die Regeleinrichtung, die wieder den Heizstrom regelt, derart, dass der Schweissspalt konstant bleibt.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist zur Kompensation der Temperatur-Einflüsse ein weiterer Dehnmessstreifen vorgesehen. Ein Erfassen des Temperaturzustandes für exakte Anschlussschweissarbeiten kann manchmal zuwenig sein. Die Umgebungsbedingungen wie Sonneneinstrahlung
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usw. können Ungleichförmigkeiten eintreten lassen. Eine Kompensation der Umwelt-Temperaturein- flüsse ist ein gravierender Vorteil.
Mit der Erfindung ist es möglich, die Störgrösse selbst, die Kraft im Rohr, zur Anzeige zu bringen bzw. in den Regelkreis einzuführen. Es entsteht ein geschlossener Regelkreis, in welchem der Heizstrom für die Erwärmung in seiner Grösse vom mechanischen Spannungszustand im Rohrstrang abhängt. Es ist durch die Erfindung also gewährleistet, dass die Schweissnähte von äusseren Spannungen weitestgehend frei gehalten werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. An Hand dieses Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert.
In der Zeichnung ist das Rohrfeld--1--bereits verlegt und eingesandet. Das Rohrfeld --2-wird elektro-konduktiv vorgespannt. Die elektro-konduktive Vorspannung erfolgt über die Kontaktarmaturen --3--. An einem Ende wird das Rohrfeld --2-- mit einem Kurzschlussbügel --8-- ver-
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--2-- bestehtfen --4-- angeordnet. Der vorbereitete Schweissspalt zwischen den zu verbindenden Rohrfeldern 2--darf sich während des Schweissvorganges nicht mehr ändern.
Die Signale des Dehnmessstreifens --4-- werden über eine Regeleinrichtung--5--, die auch eine Anzeige aufweisen kann, direkt dem Heizgenerator --6-- zugeführt, die Signale des Dehnmessstreifens --4-- beeinflussen also direkt den Strom des Heizgenerators --6--, wodurch sich der Schweissspalt nicht mehr ändert.
PATENTANSPRÜCHE : l. Steuerungseinrichtung für die Vorwärmeeinrichtung bei zu verschweissenden Rohrabschnitten einer Rohrleitung, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Rohrabschnittsende bei der Schweissstelle mindestens ein Dehnmessstreifen (4) als mechanisch-elektrischer Messgeber angeordnet ist und dass die vom Dehnmessstreifen abgegebenen Messsignale einer Regeleinrichtung (5) für die Vorwärmeeinrichtung zugeführt sind.
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The invention relates to a control device for the preheating device in the case of pipe sections of a pipe to be welded.
District heating pipes or pipes for the transport of media with temperatures significantly different from the temperature of the environment offer problems that are caused by the different temperatures at different times. Various installation systems are used to control the different longitudinal expansions of the pipelines. According to conventional methods, the pipes are laid on slide supports in channels, with compensation arches being installed at certain intervals to accommodate the differences in length. Another method, especially at low operating pressures, provides gland-like connections which are intended to ensure that the pipe sections move axially against one another, but this sometimes does not work properly.
Another method provides corrugated pipe compensators, which requires good guidance of the pipe section ends connected by the corrugated pipe compensator.
The most recent installation method works with preheated pipe fields, the preheating temperature of which is set approximately in the middle between the cold and the warm condition, so that tensile and compressive stresses of a permissible size occur. During subsequent sanding - this method is by far the cheapest - the frictional connection between the pipe jacket and the bedding takes over the forces so that the pipe remains stable.
The preheating is carried out with hot water, warm air or electrically conductive. In the case of very long pipe fields, there are moments of danger when connecting two preheated sections. The slightest changes in temperature, such as those that occur locally due to atmospheric air currents, changes in solar radiation, or the temperature response of the air, cause longitudinal changes in the pipes or changes in the gap provided for the welded connection between the pipes. Once the weld seam has begun, the cross-section of the tack points, which is initially very small compared to the pipe cross-section, can only absorb small forces. If tensile stresses occur, the tack or the started root seam would tear.
Temperature detection on the pipe is unsuitable for keeping the mechanical stress state constant since it cannot be extended across the entire length of the field without interruption, but faults occur locally.
From DE-OS 1615236 an arrangement for generating a constant current is known which can be used for pipe sections of a pipeline to be welded. But even with this arrangement it is not possible to weld pipelines in accordance with the construction site.
In addition, from the Siemens specialist book "Measuring in Process Technology" by R. Büscher u. a., pp. 233 to 238, process controls with strain gauges known. With these process controls it is also not possible to weld the pipelines.
The object of the invention is to provide a device of the type mentioned at the outset which enables problem-free welding and which excludes or immediately corrects a change in the welding gap and which is also suitable for the construction site.
The control device according to the invention is characterized in that at least one strain gauge as a mechanical-electrical measuring transducer is arranged on the pipe section end at the welding point and that the measurement signals emitted by the strain gauge are fed to a control device for the preheating device.
With the invention, it is possible for the first time to weld pipes with a field length of up to 600 m perfectly together. As long as the pipe ends can move freely, exact compliance with the heating current is not necessary. However, as soon as the connection welding work is started, the position may no longer be changed. The centering clamps can only transmit small forces, which would tear the seam that was started when welding over.
With the control device according to the invention, it is possible to keep the welding gap exactly. The measurement signals and the strain gauge influence the control device, which regulates the heating current again, in such a way that the welding gap remains constant.
According to one embodiment of the invention, a further strain gauge is provided to compensate for the temperature influences. Recording the temperature status for exact connection welding work can sometimes be too little. The environmental conditions such as sun exposure
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etc. can cause irregularities. Compensation for environmental temperature influences is a major advantage.
With the invention it is possible to display the disturbance variable itself, the force in the tube, or to introduce it into the control loop. The result is a closed control loop in which the size of the heating current for heating depends on the mechanical tension in the pipe string. It is thus ensured by the invention that the weld seams are kept largely free of external stresses.
In the drawing, an embodiment of the invention is shown. On the basis of this embodiment, the invention will be explained in more detail.
In the drawing, the pipe field - 1 - has already been laid and sanded in. The pipe field --2 - is electro-conductively biased. The electro-conductive pre-tension takes place via the contact fittings --3--. At one end the pipe section --2-- is connected with a shorting bar --8--
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--2-- consist of --4-- arranged. The prepared welding gap between the pipe fields 2 to be connected - may no longer change during the welding process.
The signals of the strain gauge --4-- are fed directly to the heating generator --6-- via a control device - 5--, which can also have a display, so the signals of the strain gauge --4-- directly influence the current of the heating generator --6--, which means that the welding gap no longer changes.
PATENT CLAIMS: l. Control device for the preheating device in the case of pipe sections of a pipeline to be welded, characterized in that at least one strain gauge (4) is arranged as a mechanical-electrical measuring transmitter at the pipe section end at the welding point and that the measurement signals emitted by the strain gauge are fed to a control device (5) for the preheating device are.