CN105499854B - 用于压力容器筒体纵缝焊接的温度监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于压力容器筒体纵缝焊接的温度监控系统，至少四个所述测温探头等间距吸附在距离筒体坡口50mm且靠近焊机的一侧，并分别通过变送器连接终端采集和控制设备，终端采集和控制设备通过三相固态继电器连接焊机电源。本发明的测温探头通过磁铁直接吸附于筒体，不但便于安装，也避免了由于筒体表面附着有焊剂所导致测温不准确的情况；终端采集和控制设备的实时显示功能和信号灯提醒功能，保证了现场工作人员的合理操作，提高了生产效率；整个系统借助于无线网络，及时准确的记录和保存了压力容器筒体纵缝焊接过程中预热、层间及后热的温度信息和时间信息，为焊接质量的一致性和可追溯性提供了依据，对整个制造行业的数字化生产起到了极大的推动作用。

Description

用于压力容器筒体纵缝焊接的温度监控系统

技术领域

本发明涉及一种温度监控系统，特别是涉及一种用于压力容器筒体纵缝焊接的温度监控系统。

背景技术

压力容器是在能源工业、科研和石油化学工业等国民经济各个部门常用的重要设备，一般由筒体、封头、法兰、密封元件、开孔、接管、支座等构成，筒体是最重要的元件，制造其最关键的工序是焊接。由于筒体的工况复杂，且出现事故后果严重，因此，在焊接过程进行质量控制是非常重要的。

筒体纵缝在焊接之前，为了降低焊接应力，提高焊接接头的抗裂性，要对整个筒体或者距纵缝中心两侧各大于200mm的区域进行预热，当预热温度达到工艺要求时，才能进行焊接。否则温度太低，裂纹发生率增大。温度太高，一方面恶化了劳动条件，另一方面在局部预热的条件下，由于产生附加应力，反而会加剧冷裂纹的产生。焊接时，层间温度也要控制在工艺要求范围内，层间温度过高会引起热影响区晶粒粗大，使焊缝强度及低温冲击韧性下降。如果低于预热温度则可能在焊接过程中产生裂纹。焊接后，为防止急冷过程中产生延迟裂纹，需要进行后热处理，保温时间为2小时。

因此，在整个压力容器筒体纵缝焊接过程中对预热温度、层间温度和后热温度的监控是非常重要的，它是保证焊缝质量，提高企业生产率，满足压力容器使用要求的必要手段。传统的温度监控系统，是每隔一段时间人工测量被焊筒体纵缝的温度，测量时间不但不连续，不能实时监控筒体纵缝的温度变化，并且容易导致温度过高或过低，工作效率较低，对焊缝质量的一致性无法保证。现有的温度监控系统，采用红外技术实现在线测量，虽然满足了实时监控筒体纵缝温度，但是红外测温主要是通过物体的辐射能量来表征物体的能量状态，而物体的表面辐射能力取决于材料性质和表面状态，在表面有其他覆盖物存在的情况下，温度是非常不准确的，而压力容器筒体在纵缝焊接时，焊缝附近及其表面一直覆盖有一层厚厚的焊剂，严重影响了测温的准确性。为此，提供一种既能在线监控温度，又能保证测量精度的压力容器筒体纵缝焊接温度监控系统是非常有必要的。

发明内容

鉴于以上温度监控技术的不足，本发明提出了一种用于压力容器筒体纵缝焊接的温度监控系统，旨在解决传统人工测量不连续、现有红外测量受环境影响较大导致测量精度不高的问题。

本发明要解决以上技术问题所采用的技术方案是：一种用于压力容器筒体纵缝焊接的温度监控系统，包括测温探头、变送器、终端采集和控制设备、三相固态继电器，至少有四个所述测温探头等间距吸附在距离筒体坡口50mm且靠近焊机的一侧，并分别通过变送器连接终端采集和控制设备。所述终端采集和控制设备通过三相固态继电器连接焊机电源，用于控制焊机启动或停止工作。

所述的终端采集与控制设备包括输出控制模块、信号采集模块、CPU处理模块、报警装置、LCD显示模块、无线网络模块，信号采集模块采集变送器输出的4-20ma标准信号，并通过CPU处理模块对信号进行计算，转换为所测筒体表面的温度信号，经LCD显示模块直接显示在LCD显示屏上，保证现场工作人员实时了解温度信息，并以实际工艺要求驱动报警装置；所述CPU处理模块会将温度信号通过内置的无线网络模块经路由设备上传给网关设备，借助于网关设备内置的协议转换功能，以太网的方式上传到数据服务器，用于根据用户的查询指令和配置指令在数据服务器上显示相关温度信息。

所述测温探头表面分别设有耐高温、带磁性的磁铁；所述变送器外壳上包敷有绝缘隔热材料；所述测温探头和变送器分别位于焊接小车导轨的两侧，具有耐高温套管保护的导线，导线分别穿过对应导轨上的开孔，连接测温探头和变送器。

本发明的有益效果：本发明的测温探头通过磁铁直接吸附于筒体，不但便于安装，也避免了由于筒体表面附着有焊剂所导致测温不准确的情况；终端采集和控制设备的实时显示功能和信号灯提醒功能，保证了现场操作人员的合理操作，提高了生产效率；整个系统借助于无线网络，及时准确的记录和保存了纵缝焊接过程中预热、层间及后热的温度信息，为焊接质量的一致性和可追溯性提供了依据，也使焊接作业的生产管理逐步实现数字化，对整个制造行业的数字化生产起到了极大的推动作用。

附图说明

图1 为本发明的用于压力容器筒体纵缝焊接的温度监控系统实施例原理框图；

图2为本发明用于压力容器筒体纵缝焊接的实施例温度监控点结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施过程做详细说明：

如图1所示，本发明的用于压力容器筒体纵缝焊接的温度监控系统，包括测温探头1、变送器2、终端采集和控制设备3、三相固态继电器4、路由设备5、网关设备6及数据服务器7。

结合压力容器筒体纵缝焊接过程中对预热温度、层间温度和后热温度的范围要求，本发明中，测温探头1选择K型热电偶，变送器2也选择K型热电偶变送器。如图2所示，四个带磁性的K型测温探头1等间距吸附在距离筒体焊缝坡口50mm且靠近焊机的一侧，避免了焊剂或者灰尘进入测温探头表面而影响测温精度。为了防止温度过高导致失磁、测温探头脱落等现象，带磁性的测温探头一定要选择耐高温材料，且在300℃长期运行时磁性不减。

四个带磁性的K型测温探头1分别通过变送器2连接终端采集和控制设备3，使终端采集与控制设备3通过测温探头1采集压力容器筒体纵缝焊接过程中预热、层间及后热的温度数据信号，并实时显示温度信息和发出提醒信号，使现场操作人员实现合理操作；终端采集和控制设备3通过三相固态继电器4连接焊机，用于控制焊机启动或停止工作。终端采集和控制设备3通过路由设备5、网关设备6连接数据服务器7，用于根据用户的查询指令和配置指令在数据服务器7上显示相关温度信息。

本发明中，测温探头1的信号是通过导线传送给变送器2，而测温探头1和变送器2分别处于焊接小车导轨的两侧，焊接小车在导轨上要移动焊接。为了防止小车在移动过程对导线碾压，需要在导轨上据测温探头1吸附位置较近的地方分别开四个孔，用于测温探头1的信号与变送器2的导线通过。同时，热电偶测得的热电势信号较小，为了降低线上损耗，测温探头1与变送器2之间连接的导线要粗而短，保证测量的精确度，变送器2就近固定在导轨的外侧，便于信号的输出。

在整个焊接过程中，测温探头1在筒体预热区域内，变送器2距离测温探头很近，而筒体预热温度、层间温度和后热温度能达到300℃，因此，测温探头1和变送器2表面要绝缘隔热材料保护，彼此连接的导线要用耐高温套管保护，并且在300℃长期使用时性能保持不变。

所述终端采集和控制设备3包括输出控制模块、信号采集模块、CPU处理模块、报警装置、LCD显示模块、无线网络模块。终端采集与控制设备3接收变送器2传送的4-20ma标准信号，通过其内部CPU处理模块对信号进行计算，转换为所测筒体表面的温度信号，直接显示在LCD显示模块的LCD显示屏上，现场工作人员直接通过LCD显示屏就可以实时了解温度信息。当温度达到对应工艺要求时，终端采集和控制设备3通过输出控制模块驱动报警装置发出信号灯提醒，并驱动三相固态继电器4导通，保证焊机电源的正常启动和断开。同时，温度信号也通过设备内置的无线网络模块经路由设备5上传给网关设备6，借助于网关设备6内置的协议转换功能，以太网的方式上传到数据服务器7，用于根据用户的查询指令和配置指令在服务器上显示相关温度信息。

为了更明确、更直观的查看筒体表面的温度信息，在监控系统的数据服务器7上安装有专门的组态软件。通过调用实时查看窗口，用户可以实时查看温度的相关情况；通过调用历史数据查看窗口，用户可以查询某段时间段内温度的整体变化情况；通过调用相关参数灵活配置窗口，用户可以根据不同的工艺需求修改预热温度、层间温度和后热温度的报警值。同时，整个系统采集的温度数据会自动生成年、月、日、时、分、秒格式的报表，以便归档处理。相关领导也可以通过远程web访问的方式，实时了解压力容器筒体纵缝焊接过程中温度的整体变化信息。

Claims (2)

1.一种用于压力容器筒体纵缝焊接的温度监控系统，包括测温探头(1)、变送器(2)、终端采集和控制设备(3)、三相固态继电器(4),其特征在于：至少有四个所述测温探头(1)等间距吸附在距离筒体坡口50mm且靠近焊机的一侧，并分别通过变送器(2)连接终端采集和控制设备(3)，所述终端采集和控制设备(3)通过三相固态继电器(4)连接焊机电源，用于控制焊机启动或停止工作；所述的终端采集和控制设备(3) 包括输出控制模块、信号采集模块、CPU处理模块、报警装置、LCD显示模块、无线网络模块，信号采集模块采集变送器(2)输出的4-20mA标准信号，并通过CPU处理模块对信号进行计算，转换为所测筒体表面的温度信号，经LCD显示模块直接显示在LCD显示屏上，保证现场工作人员实时了解温度信息，并以实际工艺要求驱动报警装置；所述CPU处理模块会将温度信号通过内置的无线网络模块经路由设备(5)上传给网关设备(6)，借助于网关设备(6)内置的协议转换功能，以太网的方式上传到数据服务器(7)，用于根据用户的查询指令和配置指令在数据服务器上显示相关温度信息。

2.根据权利要求1所述的用于压力容器筒体纵缝焊接的温度监控系统，其特征在于：所述测温探头(1)表面分别设有耐高温、带磁性的磁铁；所述变送器(2)外壳上包敷有绝缘隔热材料；所述测温探头(1)和变送器(2)分别位于焊接小车导轨的两侧，具有耐高温套管保护的导线，导线分别穿过对应导轨上的开孔，连接测温探头(1)和变送器(2)。