CN110576240A - 核电压力容器封头接管焊接监控调整系统及焊接调整方法 - Google Patents

核电压力容器封头接管焊接监控调整系统及焊接调整方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种核电压力容器封头接管焊接监控调整系统及焊接调整方法，包含：数字式测微计，设置在被测接管上的预设基准点位置，用于测量和记录接管的基准点位置以及接管位置变化，得到接管位置变化轨迹数据；数据采集控制器，与数字式测微计连接，采集数字式测微计测量和记录的接管位置变化轨迹数据；测量处理与显示器，获取数据采集控制器发送的接管位置变化轨迹数据且进行显示，自动分析解算接管位置变化轨迹数据，得到接管位置调整结果且进行显示，用于指示调整施焊位置和施焊量，确保接管的变形控制在预设要求范围内。本发明实时调整施焊位置和施焊量，确保接管变形控制在公差要求范围内，给出焊接调整方案，确保产品满足设计要求。

Description

核电压力容器封头接管焊接监控调整系统及焊接调整方法
技术领域
本发明涉及核电监控系统技术领域，特别涉及一种核电压力容器封头接管焊接监控调整系统及焊接调整方法。
背景技术
核电压力容器封头上接管较多，主要通过焊接方式与封头连接。由于封头形状不规则，且接管尺寸大和精度要求高，焊接过程由于施焊量不均匀和不对称，接管容易发生变形，位置度很难控制。
传统方法为：每焊接一段时间利用激光跟踪仪重新测量接管位置，并人工制定调整方案，效率极其低下。其次，由于现场焊接工位限制，激光跟踪仪有时很难一次性能够将基准和被测同时测到，需要通过转站、转移基准等方式进行测量，测量精度也有所损失。同时，焊接调整方案由人工计算给出，精细化程度不够。为了实时监测焊接过程中接管的变形情况，需要研发一套焊接监控系统，通过监控系统检测到的数据实时调整施焊位置和施焊量，确保接管变形控制在公差要求范围内。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核电压力容器封头接管焊接监控调整系统及焊接调整方法，根据监控系统检测到的数据实时调整施焊位置和施焊量，确保接管变形控制在公差要求范围内，同时给出焊接调整方案，确保产品满足设计要求。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种核电压力容器的封头接管焊接监控调整系统，所述封头上布置若干个接管，焊接监控调整系统包含：
数字式测微计，设置在被测接管上的预设基准点位置，用于测量和记录接管的基准点位置以及接管位置变化，得到接管位置变化轨迹数据；
数据采集控制器，其与所述数字式测微计连接，采集所述数字式测微计测量和记录的接管位置变化轨迹数据；
测量处理与显示器，其通过数据通讯终端获取所述数据采集控制器发送的所述接管位置变化轨迹数据且进行显示，自动分析解算所述接管位置变化轨迹数据，得到接管位置调整结果且进行显示，用于指示调整施焊位置和施焊量，确保接管的变形控制在预设要求范围内。
优选地，所述数字式测微计、所述数据采集控制器和所述数据通讯终端通过数据线依次进行连接。
优选地，所述数据通讯终端通过多路串口服务器与所述数据采集控制器连接。
优选地，所述测量处理与显示器为PAD平板电脑，通过无线WIFI或者有线与所述数据通讯终端通信连接。
优选地，所述PAD平板电脑内设有测量分析模块，所述测量分析模块包含：参数设置子模块，用于设置接管的初始位置和报警公差带，所述接管的初始位置设为零，所述报警公差带与所述预设要求范围相匹配；焊接调整分析解算子模块，自动分析解算所述接管位置变化轨迹数据，得到接管位置调整结果；监控显示子模块，用于显示所述接管位置调整结果；报警提示模块，用于在接管的中心位置偏差大于所述报警公差带时进行报警提示。
优选地，所述被测接管上布置四个基准点位置，各个数字式测微计对应地设置在四个基准点位置测量监控。
本发明还提供了一种基于上文所述的封头接管焊接监控调整系统的封头接管焊接监控调整方法，该方法包含以下过程：数字式测微计设置在被测接管上的预设基准点位置；启动测量处理与显示器中的测量分析模块，通过所述测量分析模块将数字式测微计计数清零，并将接管的初始位置设为零点；根据预设要求范围在测量分析模块内设置报警公差带；开始焊接后，数字式测微计测量和记录接管的基准点位置以及接管位置变化，得到接管位置变化轨迹数据并进行显示；所述测量分析模块自动分析解算所述接管位置变化轨迹数据，得到接管位置调整结果并进行显示，用于指示调整施焊位置和施焊量，确保接管的变形控制在所述预设要求范围内。
优选地，所述的封头接管焊接监控调整方法，还包含以下过程：
根据接管位置变化轨迹数据折算出接管的中心位置偏差和接管中心位置变化的矢量方向，用以确定接管位置调整结果，直至调整到接管的变形控制在所述预设要求范围内；所述接管位置调整结果包含焊接前的起弧方向、起始焊接位置、焊接区域的大小。
所述的封头接管焊接监控调整方法进一步包含以下过程：当接管位置偏差大于所述报警公差带时，所述测量分析模块进行报警提示，焊工根据所述接管位置调整结果进行施焊。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明能够便捷、高效、精准地监控测量核电压力容器封头接管焊接位置，通过监控系统检测到的数据，实时调整施焊位置和施焊量，确保接管变形控制在公差要求范围内；同时给出焊接调整方案，确保产品满足设计要求。
附图说明
图1为本发明的核电压力容器封头接管焊接监控调整系统示意图；
图2为本发明的核电压力容器封头接管焊接示例图；
图2a为本发明的接管的数字式测微计布置示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-图2所示，本发明的核电压力容器封头接管焊接监控调整系统包含通过数据线依次进行连接的数字式测微计1、数据采集控制器2、多路串口服务器3和数据通讯终端4和PAD平板电脑5。
数字式测微计1通过专用工装固定在被测接管上的事先选择好的基准点位置，用于测量、记录接管的基准点位置以及接管位置变化，得到接管位置变化轨迹数据。其中，基准点位置是指数字测微计1在被测接管上的测量位置，由于各型号接管结构不同，因此每个接管的基准位置不同，但需要在测量前进行确定。
数据采集控制器2通过数据采集线与所述数字式测微计1连接，采集数字式测微计1测量和记录的接管位置变化轨迹数据。
数据通讯终端4通过多路串口服务器3与数据采集控制器2连接，接收数据采集控制器2中采集的接管位置变化轨迹数据。其中，由于测量和记录数据是通过网络连接到计算机，因此需要用到多路串口服务器。多路串口服务器提供串口转网络功能，例如能够将RS-232/485/422串口转换成TCP/IP网络接口，实现RS-232/485/422串口与TCP/IP网络接口的数据双向透明传输。
PAD平板电脑5通过无线WIFI或者有线与数据通讯终端4通信连接，本发明的PAD平板电脑5作为一种测量显示器并接收采集到的接管位置变化轨迹数据。PAD平板电脑5内安装有测量分析模块(测量分析软件)。
测量分析模块通过接收接管位置变化轨迹数据，自动分析解算接该管位置变化轨迹数据，得到接管位置调整方案，并显示焊接起弧点、接管偏移方向和偏移量等信息给焊工，则焊工按照PAD平板电脑5显示的数据，调整施焊位置和施焊量，确保接管位置的变形控制在公差要求范围。
其中，测量分析模块包含：参数设置子模块，用于设置接管的初始位置和报警公差带，接管的初始位置设为零，报警公差带与预设要求范围相匹配；焊接调整分析解算子模块，自动分析解算所述接管位置变化轨迹数据，得到接管位置调整结果；监控显示子模块，用于显示接管位置调整结果；报警提示模块，用于在接管的中心位置偏差大于报警公差带时进行报警提示
本发明的焊接监控调整方法的原理如下：
(1)接管与容器装配满足尺寸要求后点焊固定，由于封头与接管焊缝不规则，焊接过程中接管容易变形。为了实时监测接管变形情况，在接管上选择基准点，使用专用固定工装将数字式测微计1固定在基准点位置，并将数字式测微计1、数据采集控制器2、数据通讯终端4、PAD平板电脑5以及PAD平板电脑5中的测量分析模块(测量分析软件)进行连接。
(2)打开测量分析软件，数字式测微计1测量和记录接管的基准点位置，并将其复位，设定接管的初始位置为零点，同时根据接管位置变化公差，设定报警公差带。其中，初始位置是指接管安装定位后开始焊接前的接管位置。报警公差带是指焊接过程中工艺控制的公差带，例如：接管位置变化公差中的接管焊接最大允许偏差为±1mm，该报警公差带可以设置为±0.6mm，当偏差大于±0.6mm时，测量分析软件会显示并预警，并给出焊接调整方案。
(3)接管焊接过程中，使用数字式测微计1实时记录接管位置变化轨迹，测量分析模块根据接管位置变化轨迹，自动分析解算接管位置调整方案，并且测量分析软件显示焊接起弧点、接管偏移方向和偏移量等信息给焊工，焊工按照测量分析软件显示的数据，调整施焊位置和施焊量，确保接管位置度变形控制在公差要求范围。其中，焊接过程通过多个数字式测微计1记录的数据，折算出接管的中心位置偏差大小和接管中心位置变化的矢量方向，为焊接工艺调整提供计算输入。
具体地：接管与封头焊接时的尺寸要求一般为控制焊后接管中心与封头中心的同轴度Φ满足一定要求(例如，焊后要求接管与封头的同轴度≤1.12mm)；在接管与封头装配固定后，以接管的理论中心位置为坐标原点φ0，在接管圆周方向上设置4个基准点(四个基准点位置分别使用一个数字式测微计1进行测量监控)，测量后获得的数据为初始状态的位置φ1；根据在平面坐标系的矢量换算后，在坐标系上会有个变形的最大方向，根据方向确定焊接前的起弧方向，同时根据变形量的大小来调节焊接参数、焊接区域等。每一次焊接前的测量数据均按照上述同样的方法换算后给出变形量大小和变形的最大方向，确定焊接前的起弧方向、焊接参数、焊接区域等，最终保证焊接完成后的φ1-φ0≤Φ。
本发明在产品焊接前将产品结构尺寸、坡口形式、焊接方法、焊接位置、焊接材料、焊接顺序、焊道排布等作为基础变量在相关的焊接模拟软件上进行了模拟分析，同时对于温度场也进行了考虑，使得在运算后给出一个可以预估的最大变形量，与实际要求进行分析比对，最终通过对于上述变量的优化，使得模拟结果满足产品要求。在产品焊接时根据模拟分析和实际测量结果的交叉对比分析，通过调节焊接参数、焊接区域的大小、起始焊接位置等来控制变形。
以图2的结构为例：封头100上均布八个接管200，焊后要求接管与封头的同轴度Φ≤1.12mm，以其中一个接管安装、焊接和测量监控为例，焊接前和焊接过程中在每个接管上布置了四个位置点使用，如图2a所示，描述如下：接管安装满足图纸尺寸要求后，在接管上布置四个位置点使用数字式测微计测量监控，四个数字式测微计和接管四中线将接管等分成八个区间，区间A、B、C、D、E、F、G，如图2a所示。
起弧位置调节示例：焊接将四个数字式测微计读数置0，焊接过程中根据读数的变化确定变形区间、施焊起弧位置和填充量(具体按照上述阐述的方法)，以表1为例：
表1数字式测微计读数的表格
根据表1的读数并结合图2，可以判断出在A→H→G区间读数变大，H点变形最大，管子向此区间的反方向倾斜，此时应在H点起弧。
本发明提供了一种核电压力容器封头接管焊接调整方法，能够便捷、高效、精准地监控测量核电压力容器封头接管焊接位置，同时给出焊接调整方案，确保产品满足设计要求，该方法具体如下：
步骤S1、数字式测微计1通过专用固定工装与被测接管进行接触；
步骤S2、数字式测微计1、数据采集控制器2、数据通讯终端4和PAD平板电脑5通过数据采集线连接；
步骤S3、通过PAD平板电脑5打开测量分析软件；
步骤S4、通过测量分析软件将数字式测微计1清零，将接管初始位置设为零点；
步骤S5、执行测量分析软件参数的设置，完成监控测量准备；
步骤S6、焊工开始焊接，测量分析软件对接管位置变化进行监测和记录，PAD平板电脑5的软件界面显示接管位置变化轨迹等信息；
步骤S7、当接管位置偏差达到设置临界，测量分析软件显示报警信息，并根据偏差位置大小和方向等信息，自动分析结算，给出焊接调整方案，指导焊工进一步施焊，确保焊接后的接管位置度满足公差要求。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种核电压力容器的封头接管焊接监控调整系统，所述封头上布置若干个接管，其特征在于，焊接监控调整系统包含：
数字式测微计，设置在被测接管上的预设基准点位置，用于测量和记录接管的基准点位置以及接管位置变化，得到接管位置变化轨迹数据；
数据采集控制器，其与所述数字式测微计连接，采集所述数字式测微计测量和记录的接管位置变化轨迹数据；
测量处理与显示器，其通过数据通讯终端获取所述数据采集控制器发送的所述接管位置变化轨迹数据且进行显示，自动分析解算所述接管位置变化轨迹数据，得到接管位置调整结果且进行显示，用于指示调整施焊位置和施焊量，确保接管的变形控制在预设要求范围内。
2.如权利要求1所述的封头接管焊接监控调整系统，其特征在于，所述数字式测微计、所述数据采集控制器和所述数据通讯终端通过数据线依次进行连接。
3.如权利要求1或2所述的封头接管焊接监控调整系统，其特征在于，所述数据通讯终端通过多路串口服务器与所述数据采集控制器连接。
4.如权利要求1所述的封头接管焊接监控调整系统，其特征在于，所述测量处理与显示器为PAD平板电脑，通过无线WIFI或者有线与所述数据通讯终端通信连接。
5.如权利要求4所述的封头接管焊接监控调整系统，其特征在于，
所述PAD平板电脑内设有测量分析模块，所述测量分析模块包含：
参数设置子模块，用于设置接管的初始位置和报警公差带，所述接管的初始位置设为零，所述报警公差带与所述预设要求范围相匹配；
焊接调整分析解算子模块，自动分析解算所述接管位置变化轨迹数据，得到接管位置调整结果；
监控显示子模块，用于显示所述接管位置调整结果；
报警提示模块，用于在接管的中心位置偏差大于所述报警公差带时进行报警提示。
6.如权利要求1所述的封头接管焊接监控调整系统，其特征在于，所述被测接管上布置四个基准点位置，各个数字式测微计对应地设置在四个基准点位置测量监控。
7.一种基于如权利要求1-6任意一项所述的封头接管焊接监控调整系统的封头接管焊接监控调整方法，其特征在于，该方法包含以下过程：
数字式测微计设置在被测接管上的预设基准点位置；
启动测量处理与显示器中的测量分析模块，通过所述测量分析模块将数字式测微计计数清零，并将接管的初始位置设为零点；
根据预设要求范围在测量分析模块内设置报警公差带；
开始焊接后，数字式测微计测量和记录接管的基准点位置以及接管位置变化，得到接管位置变化轨迹数据并进行显示；
所述测量分析模块自动分析解算所述接管位置变化轨迹数据，得到接管位置调整结果并进行显示，用于指示调整施焊位置和施焊量，确保接管的变形控制在所述预设要求范围内。
8.如权利要求6所述的封头接管焊接监控调整方法，其特征在于，还包含以下过程：
根据接管位置变化轨迹数据折算出接管的中心位置偏差和接管中心位置变化的矢量方向，用以确定接管位置调整结果，直至调整到接管的变形控制在所述预设要求范围内；所述接管位置调整结果包含焊接前的起弧方向、起始焊接位置、焊接区域的大小。
9.如权利要求7所述的封头接管焊接监控调整方法，其特征在于，进一步包含以下过程：当接管位置偏差大于所述报警公差带时，所述测量分析模块进行报警提示，焊工根据所述接管位置调整结果进行施焊。
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