CN103747552B - 系泊链生产线棒料加热控温系统 - Google Patents
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Abstract
系泊链生产线棒料加热控温系统，包括中频电气控制系统、预热装置、升温装置，所述的预热装置与升温装置设置成相互垂直，预热装置和升温装置机械机构的动作、棒料的预热、升温都由中频电气控制系统完成。本发明涉及到系泊链生产领域，特别是涉及到一种系泊链生产线棒料加热控温系统，它采用中频电气控制系统和加热装置二者相结合的方案，满足了系泊链生产要求，节约了材料和电能，提高了产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及到系泊链生产领域，特别是涉及到一种系泊链生产线棒料加热控温系统。
背景技术
系泊链是海洋工程装置在海洋中系泊的重要部件，关系到海洋石油工程装置及人员财产的安全。系泊链具有高强度、强韧性、耐腐蚀、抗疲劳的技术特征。系泊链在生产前和生产过程中都必须对棒料（系泊链的原材料）和由棒料制成的系泊链每一单环产品进行多次无损检测，棒料和每一环产品表面都不能有任何烧伤、裂纹，包括目测不可见裂纹缺陷。美国、挪威等世界各国船级社和美国石油协会API2F产品规范对系泊链各项指标都有相关要求。而棒料加热是系泊链生产过程中的一个重要工序，棒料的加热温度根据棒料直径大小，通常设定在850℃-950℃之间，具体某一规格的棒料温度必须控制在设定温度的±30℃范围内。系泊链原材料对温度较敏感，如不按要求控制温度，将会造成棒料表面过热烧伤、产生裂纹，以及导致棒料的机械性能发生不可逆变化，使系泊链的强度、韧性、耐腐蚀性、抗疲劳性等指标偏离，最终导致产品报废。目前，用于系泊链生产的棒料加热系统一般采用以可控硅为核心元件的中频加热系统加热，且棒料的进料方式是采用连续进料的形式，即棒料连续排成一条直线，以首尾相接的方式连续进入中频感应线圈加热，一边进料一边加热。这种传统的加热方法在加热控温时受到进料速度和加热功率两个因数的影响。只有在进料速度和加热功率稳定的情况下，加热温度能够得到有效控制。但在实际生产过程中，棒料加热只是系泊链生产的一个环节，棒料加热工序必须配合其它生产环节，根据其它生产环节的需求提供加热好的棒料。配合时，需及时调整进料速度和加热功率，但二者很难兼顾。棒料的加热温度很容易超差，造成浪费材料及电能，严重时，造成产品报废。这样，产品就需重新按工艺流程生产，从而造成巨大经济损失并严重影响生产交货周期。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种系泊链生产线棒料加热控温系统，它能解决现有棒料加热系统所存在的温度超差、浪费材料等问题。
本发明的目的是这样实现的：系泊链生产线棒料加热控温系统，包括中频电气控制系统、预热装置、升温装置，其特征在于：所述的预热装置与升温装置设置成相互垂直，预热装置和升温装置机械机构的动作、棒料的预热、升温都由中频电气控制系统完成。
本发明所述的中频电气控制系统，由三相交流、整流单元、滤波单元、逆变单元、阻抗匹配单元、谐振及感应加热单元、触摸屏人机交互界面、PLC和DSP控制器组成；所述的三相交流依次与整流单元、滤波单元连接；所述的滤波单元一条线路依次与逆变单元、阻抗匹配单元、谐振及感应加热单元连接，另一条线路依次与PLC和DSP控制器、触摸屏人机交互界面连接。
本发明所述的滤波单元内设置有电感线圈L1与电容C1。
本发明所述的谐振及感应加热单元内设置有电感线圈L2、电容C2、电压频率传感器与电流传感器；所述的谐振及感应加热单元外设置有红外测温仪，它们分别将频率信号、电压信号、电流信号、棒料温度信号检测传送给PLC-DSP控制器。
本发明所述的触摸屏人机交互界面与PLC和DSP控制器交互通讯。
本发明所述的逆变单元的核心元件采用的是绝缘栅双极型晶体管。
本发明所述的预热装置的料架中央设置有提升装置，提升装置一端的料架上设置有左右挡板，左右挡板内放置有棒料并由卡丁卡紧；所述的提升装置另一端的料架上设置有中频感应加热器A，中频感应加热器A上设置有红外测温仪A；所述的提升装置的上方设置有顶出气缸，顶出气缸上设置有推料爪。
本发明所述的预热装置选择预热温度为600℃或设定温度，且保温时间为5-10分钟。
本发明所述的升温装置的接料架上设置有中频感应加热器B，中频感应加热器B上设置有红外测温仪B，中频感应加热器B下方的接料架上设置有推料减速机，推料减速机带动主动链轮转动，主动链轮通过链条A连接两从动链轮；所述的链条A上设置有推杆；所述的中频感应加热器B另一端的接料架上设置有输料减速机，输料减速机通过链轮链条B连接，带动输料辊转动，将棒料输出。
本发明采用中频电气控制系统和加热装置二者相结合的方案，满足了系泊链生产线棒料加热控温的相关要求，达到了节约材料、电能和提高产品质量的目的。
附图说明
图1为本发明中频电气控制系统原理图；
图2为本发明加热方案中的预热装置主视图；
图3为本发明加热方案中的升温装置主视图；
图4为预热装置和升温装置俯视位置关系图；
图中：1、三相交流；2、整流单元；3、滤波单元；4、逆变单元；5、阻抗匹配单元；6、谐振及感应加热单元；6-1、红外测温仪；6-2、电压频率传感器；6-3、电流传感器；7、触摸屏人机交互界面；8、PLC和DSP控制器；9、料架；10、左右挡板；11、棒料；12、卡丁；13、提升装置；14、顶出气缸；15、推料爪；16、中频感应加热器A，17、红外测温仪A；18、链条A；19、推杆；20、接料架；21、挡料板；22、推料减速机；23、中频感应加热器B；24、红外测温仪B；25、输料辊；26、输料减速机；27、链条B。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
参照附图，系泊链生产线棒料加热控温系统，包括中频电气控制系统、预热装置、升温装置，其特征在于：所述的预热装置与升温装置设置成相互垂直，预热装置和升温装置机械机构的动作、棒料的预热、升温都由中频电气控制系统完成。所述的中频电气控制系统，由三相交流1、整流单元2、滤波单元3、逆变单元4、阻抗匹配单元5、谐振及感应加热单元6、触摸屏人机交互界面7、PLC和DSP控制器8组成；所述的三相交流1依次与整流单元2、滤波单元3连接；所述的滤波单元3一条线路依次与逆变单元4、阻抗匹配单元5、谐振及感应加热单元6连接，另一条线路依次与PLC和DSP控制器8、触摸屏人机交互界面7连接。所述的系泊链生产线棒料加热控温系统，其特征在于：所述的滤波单元3内设置有电感线圈L1与电容C1。所述的谐振及感应加热单元6内设置有电感线圈L2、电容C2、电压频率传感器6-2与电流传感器6-3；所述的谐振及感应加热单元6外设置有红外测温仪6-1，它们分别将频率反馈信号、电压信号、电流信号、棒料温度信号检测传送给PLC-DSP控制器8。所述的触摸屏人机交互界面7与PLC和DSP控制器8交互通讯。所述的触摸屏人机交互界面7与PLC和DSP控制器8交互通讯。所述的逆变单元4的核心元件采用的是绝缘栅双极型晶体管。所述的预热装置的料架9中央设置有提升装置13，提升装置13一端的料架9上设置有左右挡板10，左右挡板10内放置有棒料11并由卡丁12卡紧；所述的提升装置13另一端的料架9上设置有中频感应加热器A16，中频感应加热器A16上设置有红外测温仪A17；所述的提升装置13的上方设置有顶出气缸14，顶出气缸14上设置有推料爪15。所述的预热装置选择预热温度为600℃或设定温度，且保温时间为5-10分钟。所述的升温装置的接料架20上设置有中频感应加热器B23，中频感应加热器B23上设置有红外测温仪B24，中频感应加热器B23下方的接料架20上设置有推料减速机22，推料减速机22带动主动链轮转动，主动链轮通过链条A18连接两从动链轮；所述的链条A18上设置有推杆19；所述的中频感应加热器B23另一端的接料架20上设置有输料减速机26，输料减速机26通过链轮链条B27连接，带动输料辊25转动，将棒料输出。
具体实施时，采用中频电气控制系统和加热装置二者相结合的方案，它们必须组合才能完成整个过程。中频电气控制系统是系泊链生产线棒料加热控温系统重要的组成部分。各个单元如图1所示连接，整流单元将输入的380V/AC、50HZ交流电整流变成直流电，再由滤波单元进一步滤波，使整流后的电压波形更平滑，达到约510V，同时直流电压信号送入PLC和DSP控制器。滤波后的直流电送入逆变单元，逆变单元将直流电变换为700V、频率500—1000HZ的可调交流中频电压，电压的大小和频率受控于PLC-DSP控制器，改变电压的大小和频率可控制加热功率，控制加热功率即可控制加热温度。PLC-DSP控制器控制加热功率大小的依据则是根据反馈的直流电压信号、谐振感应加热单元传送的频率反馈信号、电压信号、电流信号、棒料温度信号、触摸屏人机交互界面设定的温度进行运算处理所得。逆变单元逆变后的中频电压、电流进行阻抗匹配，使中频电气控制系统发挥出最大效能。阻抗匹配单元再将中频电压和电流送入谐振及感应加热单元。谐振及感应加热单元内的电容C2与电感线圈L2组成谐振电路，最终电能通过电感线圈L2的电磁感应作用，将电感线圈L2中的棒料进行加热，达到加热控温的目的。谐振及感应加热单元的电压、频率、电流、红外测温仪将实时的中频电压、频率、电流、棒料温度信号检测传送给PLC和DSP控制器。触摸屏人机交互界面的作用是与PLC和DSP控制器交互通讯，设定棒料加热温度，显示实际棒料温度。
棒料的加热分两段进行，中频电气控制系统控制分别由预热装置和升温装置执行。棒料加热时，先将棒料排列放置在料架上，由于卡丁的作用，棒料不会自由滚动，当提升装置转动时可将棒料提升，提升到位后，由顶出气缸带动推料爪将棒料推入中频感应加热器A，上述动作可循环进行。其中，中频感应加热器由中频感应加热线圈和耐火材料组成。进入中频感应加热器A的棒料由中频电气控制系统预热，当中频感应加热器A外的红外测温仪A实时检测到棒料温度接近600℃或设定的温度时，则中频电气控制系统自动调整功率对棒料进行保温，且保温时间为5-10分钟。当图1中中频感应加热器A内存满棒料后，推料爪继续将棒料依次推入，则棒料改变运动方向，依次进入图2中接料架上，推料减速机转动后带动链条和推杆，将棒料依次推入中频感应加热器B，上述动作可循环进行。其中，中频感应加热器B每次只加热一根，不像以往的装置连续进行。棒料进入后由中频电气控制系统对其快速升温，棒料的加热温度一般设定在850℃-950℃之间，当中频感应加热器B外的红外测温仪B实时检测到棒料温度接近设定温度时，则中频电气控制系统自动调整功率对棒料进行保温，且保温时间为5-10分钟，温度控制在设定的温度±30℃范围内。当下道工序需要加热好的棒料时，由推杆推动接料架上的棒料将中频感应加热器B内的棒料顶出，输料减速机转动带动链条，使输料辊转动，将棒料送至下一工位。
Claims (1)
1.系泊链生产线棒料加热控温系统，包括中频电气控制系统、预热装置、升温装置，其特征在于：所述的预热装置与升温装置设置成相互垂直，预热装置和升温装置机械机构的动作、棒料的预热、升温都由中频电气控制系统完成；所述的中频电气控制系统，由三相交流(1)、整流单元(2)、滤波单元(3)、逆变单元(4)、阻抗匹配单元(5)、谐振及感应加热单元(6)、触摸屏人机交互界面(7)、PLC和DSP控制器(8)组成；所述的三相交流(1)依次与整流单元(2)、滤波单元(3)连接；所述的滤波单元(3)一条线路依次与逆变单元(4)、阻抗匹配单元(5)、谐振及感应加热单元(6)连接，另一条线路依次与PLC和DSP控制器(8)、触摸屏人机交互界面(7)连接；所述的滤波单元(3)内设置有电感线圈L1与电容C1；所述的谐振及感应加热单元(6)内设置有电感线圈L2、电容C2、电压频率传感器(6-2)与电流传感器(6-3)；所述的谐振及感应加热单元(6)外设置有红外测温仪(6-1)，它们分别将频率信号、电压信号、电流信号、棒料温度信号检测传送给PLC-DSP控制器(8)；所述的触摸屏人机交互界面(7)与PLC和DSP控制器(8)交互通讯；所述的逆变单元(4)的核心元件采用的是绝缘栅双极型晶体管；所述的预热装置的料架(9)中央设置有提升装置(13)，提升装置(13)一端的料架(9)上设置有左右挡板(10)，左右挡板(10)内放置有棒料(11)并由卡丁(12)卡紧；所述的提升装置(13)另一端的料架(9)上设置有中频感应加热器A(16)，中频感应加热器A(16)上设置有红外测温仪A(17)；所述的提升装置(13)的上方设置有顶出气缸(14)，顶出气缸(14)上设置有推料爪(15)；所述的预热装置选择预热温度为600℃或设定温度，且保温时间为5-10分钟；所述的升温装置的接料架(20)上设置有中频感应加热器B(23)，中频感应加热器B(23)上设置有红外测温仪B(24)，中频感应加热器B(23)下方的接料架(20)上设置有推料减速机(22)，推料减速机(22)带动主动链轮转动，主动链轮通过链条A(18)连接两从动链轮；所述的链条A(18)上设置有推杆(19)；所述的中频感应加热器B(23)另一端的接料架(20)上设置有输料减速机(26)，输料减速机(26)通过链轮链条B(27)连接，带动输料辊(25)转动，将棒料输出。
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