CN104259831B - 玻璃钢管箍连接的定扭矩控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的玻璃钢管箍连接的定扭矩控制装置，是由三相异步电动机、摆线针轮减速器、主传动轴、相位差扭矩传感器、玻璃钢管箍卡具构成，三相异步电动机通过摆线针轮减速器输出轴的驱轮与主传动轴上的传动轮传动连接，主传动轴通过前联轴器连接了相位差扭矩传感器，相位差扭矩传感器的后端通过后联轴器和外球面轴承轴连接了玻璃钢管箍卡具；相位差扭矩传感器和转速传感器的采集信号传入相位差扭矩仪经定向扭矩控制器和矢量变频器操控三相异步电动机。本发明的玻璃钢管箍连接的定扭矩控制装置，可按由玻璃钢管道刚性、管箍刚度螺纹强度及螺纹密封性等参数计算得到的最佳连接扭矩值进行玻璃钢管道的连接，具有连接扭矩任意设定及连接扭矩准确可靠的特点。

Description

玻璃钢管箍连接的定扭矩控制装置
技术领域
本发明涉及一种玻璃钢管道和管箍连接的控制装置，尤其涉及到一种玻璃钢管箍连接的定扭矩控制装置。
背景技术
由于高压玻璃钢管道具有耐腐蚀性能好、使用寿命长的特点，因而在石油、石化等领域获得了广泛应用，在高压玻璃钢管道的所有连接方式中，管箍连接方式由于可承受较高的管道内压力等级因此是高压玻璃钢管道常用的一种连接方式，常用的连接作业方法是由人工采用柔性带扳手进行手工连接，由于这种人工连接方式对管箍拧紧连接程度无扭矩计量故造成工人劳动强度高、生产效率低。同时由于管箍的手紧程度无计量也易造成管箍连接过扭矩、即管箍开裂，或管箍连接欠扭矩、即管箍渗漏现象，严重影响了高压玻璃钢管道制品的产品质量并增加了产品废品率。
发明内容
本发明的玻璃钢管箍连接的定扭矩控制装置的目的就是为了克服上述问题，提供一种能够适用于不同种类（环氧/酸酐、环氧/胺类）、不同规格（DN40-DN300）的对双阳螺纹高压玻璃钢管道制品进行管箍定扭矩值自动连接的装置。
本发明的玻璃钢管箍连接的定扭矩控制装置，由三相异步电动机、摆线针轮减速器、主传动轴、相位差扭矩传感器、玻璃钢管箍卡具构成，所述的三相异步电动机通过摆线针轮减速器输出轴的驱动轮与主传动轴上的传动轮传动连接，主传动轴的一端装有转速传感器、另一端通过前联轴器连接了相位差扭矩传感器，相位差扭矩传感器的后端通过后联轴器和外球面轴承轴连接了玻璃钢管箍卡具；相位差扭矩传感器和转速传感器的采集信号传入相位差扭矩仪，经定向扭矩控制器和矢量变频器操控三相异步电动机。
作为本发明的进一步改进，玻璃钢管箍卡具座于圆柱导轨的底座上。
本发明的玻璃钢管箍连接的定扭矩控制装置，能够适用于对不同种类（酸酐、胺类）、不同型号（DN40-DN300）的双阳螺纹高压玻璃钢管道制品，进行管箍连接扭矩值设定和精确定扭矩值自动连接，可按由玻璃钢管道刚性、管箍刚度螺纹强度及螺纹密封性等参数计算得到的最佳连接扭矩值进行玻璃钢管道的连接，具有连接扭矩任意设定及连接扭矩准确可靠的特点，该装置可大幅度提高高压玻璃钢管道产品连接的生产效率和产品连接紧密度的一致性，极大地满足了高压玻璃钢管道生产制造企业对管线螺纹连接紧密度的要求。
附图说明
附图1为本发明的玻璃钢管箍连接的定扭矩控制装置的结构图；
附图2为本发明的玻璃钢管箍连接的定扭矩控制装置的控制部分连接图。
具体实施方式
下面结合附图1和附图2对本发明的玻璃钢管箍连接的定扭矩控制装置，作进一步说明：
本发明的玻璃钢管箍连接的定扭矩控制装置，包括机械部分和控制部分；
所述机械部分是由三相异步电动机1、摆线针轮减速器2、主传动轴3、相位差扭矩传感器4、玻璃钢管箍卡具5、圆柱导轨的滑动底座、前联轴器9、后联轴器9、带座外球面球轴承Ⅰ11及带座外球面球轴承Ⅱ16构成。所述的三相异步电动机1通过摆线针轮减速器2输出轴的驱动轮6与主传动轴3上的传动轮7传动连接，传动轮7两侧的主传动轴3上有带座外球面球轴承Ⅰ11；主传动轴3的一端装有转速传感器12、另一端通过前联轴器8连接了相位差扭矩传感器4，相位差扭矩传感器4的后端通过后联轴器9和外球面轴承轴10连接了玻璃钢管箍卡具5，玻璃钢管箍卡具5座于圆柱导轨的滑动底座上。外球面轴承轴10上有带座外球面球轴承Ⅱ16。
控制部分结构如图2所示，包括矢量变频器15、相位差扭矩仪13、转速传感器12和定向扭矩控制器14构成。相位差扭矩传感器4输出的相位差扭矩信号和转速传感器12的采集信号传入相位差扭矩仪13，经定向扭矩控制器14和操控三相异步电动机1。转速传感器12为光电编码器转速传感器。
本发明的玻璃钢管箍连接的定扭矩控制装置，是通过检测和控制管箍连接扭矩值而实现连接扭矩精确控制的，控制部分通过低压电气控制回路控制启动高性能矢量变频器并驱动三相异步电动机旋转，经减速后通过主传动轴带动管箍旋转，圆柱导轨滑动底座带动管箍前移实现玻璃钢管道和管箍的无拉应力旋入连接，相位差扭矩传感器将采集的管道扭入扭矩送入相位差扭矩仪中，主传动轴转速也通过光电编码器转速传感器采集后送入相位差扭矩仪中，相位差扭矩仪运算后得到的扭矩值通过RS-232串行通信接口传送给定向扭矩控制器，定向扭矩控制器根据实际连接扭矩值和设定的连接扭矩值给出4-20mA控制电流信号，用于控制高性能矢量变频器的输出频率，进而控制三相异步电动机的转速，从而达到控制高压玻璃钢管箍拧入高压玻璃钢管道螺纹速度的目的，单片机定扭矩控制器给出的控制信号将随着管箍拧入转矩的增加而不断的降低变频器频率信号，当连接扭矩达到设定扭矩值时给出电机停止运行指令，达到精确控制管箍连接扭矩值的目的，避免了主轴高速旋转而造成的连接扭矩超程现象。
装置为了在不同的管箍旋入速度下获得相同的连接扭矩控制精度故对相位差扭矩传感器采用了多零点调零技术，由于相位差传感器的初始相位角会随转速变化而变化，即存在较大的转速特性误差，为减小转速误差，相位差式扭矩仪将管箍拧入转速分为了10个区间段，对每个区间段分别进行调零处理并将该零点值存入扭矩仪中，工作时将根据实际管箍拧入转速，分别使用对应段的零点值即曲线拟合校正转速特性误差技术，达到了提高连接管箍扭矩控制精度的目的。
该玻璃钢管箍连接的定扭矩控制装置的工作过程如下：
1、进行高压玻璃钢管箍和管道连接操作前首先根据待加工管箍的工作速度将主传动轴3转速分为了10个区间段，对每个区间段分别进行调零处理并将该零点值存入相位差扭矩仪13中；
2、再将根据玻璃钢管道刚性、管箍刚度螺纹强度及螺纹密封性等参数计算得到的最佳连接扭矩值设定输入到定向扭矩控制器14中；
3、进行高压玻璃钢管箍和管道连接操作时，将待加工玻璃钢管箍放入玻璃钢管箍卡具5中并锁紧，将待连接玻璃钢管道放置于支撑台架上并旋入管箍，同时使用柔性带钳固定住待连接管道，启动矢量变频器15开始自动连接操作，圆柱导轨的滑动底座带动管箍前移实现玻璃钢管道和管箍的无拉应力旋入连接，定向扭矩控制器14根据从相位差扭矩仪13读取的实际连接扭矩值和设定的连接扭矩值并根据其差值的大小递减改变矢量变频器15的转速即管箍拧入管道螺纹速度，当连接扭矩达到设定扭矩值时三相异步电动机1停止运行，完成一个管箍定扭矩连接过程。
本装置可以通过更换不同规格的与联轴器法兰联接的玻璃钢管箍卡具5工装，以满足不同规格和型号的高压玻璃钢管箍连接要求。

Claims (2)

1.玻璃钢管箍连接的定扭矩控制装置，由三相异步电动机（1）、摆线针轮减速器（2）、主传动轴（3）、相位差扭矩传感器（4）、玻璃钢管箍卡具（5）构成，其特征在于三相异步电动机（1）通过摆线针轮减速器（2）输出轴的驱动轮（6）与主传动轴（3）上的传动轮（7）传动连接，主传动轴（3）的一端装有转速传感器（12）、另一端通过前联轴器（8）连接了相位差扭矩传感器（4），相位差扭矩传感器（4）的后端通过后联轴器（9）和外球面轴承轴（10）连接了玻璃钢管箍卡具（5）；相位差扭矩传感器（4）和转速传感器（12）的采集信号传入相位差扭矩仪（13），经定向扭矩控制器（14）和矢量变频器（15）操控三相异步电动机（1）。
2.如权利要求1所述的玻璃钢管箍连接的定扭矩控制装置，其特征在于玻璃钢管箍卡具（5）座于圆柱导轨的底座上。
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