CN115415358B - 一种螺旋弯管过渡段成型监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种螺旋弯管过渡段成型监测方法及系统,涉及弯管监测技术领域,包括如下步骤:获取待加工弯管的初始数据;根据管材的外径和管材的成型尺寸信息进行标准成型数据的生成;成型过程中,获得实时压力数据和实时距离数据;根据实时压力数据判断成型过程是否处于标准状态;若是,则按照标准成型参数继续进行螺旋弯管过渡段成型,若否,跟根据非标准状态的类型输出对应的调整信号;根据实时距离数据判断待加工弯管的椭圆度是否合格。本发明的优点在于:提出一种监测系统,通过在弯管成型槽内部对称的设置测压电极片,极大的保证了螺旋弯管的过渡段在加工过程中的加工质量,进而极大的提高了螺旋弯管的加工良率。
Description
技术领域
本发明涉及弯管监测技术领域,具体是涉及一种螺旋弯管过渡段成型监测方法及系统。
背景技术
目前,螺旋弯管广泛应用于石油石化、核电、家电等行业,起到换热作用,由于其具有结构紧凑,换热效果好,吸收位移能力强,不易引起其他机构振动等优点,备受大家偏爱。请参阅图5所示,内穿式螺旋弯管因其一端管口是“内穿式”结构,结构更为紧凑,其中A点到B点为过渡段,通体圆滑过度,更有利于介质的平稳传递,成为了螺旋弯管中的佼佼者。
但是内穿式螺旋弯管的成形复杂,难度高,传统的方式多为分段成形,然后焊接,焊接带来了较大的安全隐患,且焊接处连接不圆滑,易产生“急转弯”,焊接后内壁焊瘤焊渣不易清除,因此,对于螺旋弯管过渡段进行一体化成型是解决上述问题的绝佳手段,然而,现有的螺旋弯管过渡段一体化成型体系中,缺乏一套行之有效的监测手段,导致在实际的运行加工过程中,加工装置无法根据实时的加工数据进行调节,进而造成螺旋弯管过渡段一体化成型的良率较低,因此,本方案提出一种螺旋弯管过渡段成型监测方法及系统。
发明内容
为解决上述技术问题,提供一种螺旋弯管过渡段成型监测方法及系统,本技术方案解决了上述的现有的螺旋弯管过渡段一体化成型体系中,缺乏一套行之有效的监测手段,导致在实际的运行加工过程中,加工装置无法根据实时的加工数据进行调节,进而造成螺旋弯管过渡段一体化成型的良率较低的问题。
为达到以上目的,本发明采用的技术方案为:
一种螺旋弯管过渡段成型监测方法,包括如下步骤:
获取待加工弯管的初始数据,所述初始数据包括管材的标准外径和管材的成型尺寸信息;
根据管材的外径和管材的成型尺寸信息进行标准成型数据的生成,所述标准成型数据包括成型过程中管材所受到的标准紧固压力;
成型过程中,实时测量弯管成型芯轴上开设的半圆成型槽内部左右两侧的压力和顶轮与弯管成型芯轴之间的距离,获得实时压力数据和实时距离数据;
根据实时压力数据判断成型过程是否处于标准状态,所述标准状态包括管材位置标准状态和管材紧固标准状态;
若是,则按照标准成型参数继续进行螺旋弯管过渡段成型,若否,跟根据非标准状态的类型输出对应的调整信号;
根据实时距离数据判断待加工弯管的椭圆度是否合格,若是,则不作响应,若否,则输出管材尺寸异常信号。
优选的,所述管材位置标准状态的判断方法为:
获取成型过程中弯管成型芯轴上开设的半圆成型槽内部左右两侧的测压电极片实时监测的压力数据;
若是,则判断为管材位置处于标准状态,输出管材位置合格信号,若否,则判断为管材位置发生偏移,输出管材位置偏移信号。
优选的,管材位置发生偏移时的偏移调整信号生成方法为:
根据偏移量计算结果,进行偏移调整信号生成,所述偏移调整信号包括调整方向数据和调整距离数据;
其中,所述调整方向数据由所述偏移量的正负号确定,所述偏移量为正值,则调整方向向右,所述偏移量为负值,则调整方向向左;
所述调整距离数据为偏移量的绝对值。
优选的,所述管材紧固标准状态的判断方法为:
获取成型过程中弯管成型芯轴上开设的半圆成型槽内部左右两侧的测压电极片实时监测的压力数据;
若是,则判断为管材处于紧固标准状态,输出管材紧固合格信号,若否,则判断为管材处于紧固不标准状态,输出紧固异常信号。
优选的,所述紧固不标准状态下的升降调整信号的生成方法为:
根据升降值计算结果,进行升降调整信号生成,所述升降调整信号包括升降方向数据和升降距离数据;
其中,所述升降方向数据由所述升降值的正负号确定,所述升降值为正值,则为下降信号,所述升降值为负值,则为上升信号;
所述升降距离数据为升降值的绝对值。
优选的,所述根据实时距离数据判断待加工弯管的椭圆度是否合格具体包括如下步骤:
根据成型过程中顶轮与弯管成型芯轴之间的实时距离数据,绘制实时距离曲线;
获取实时距离曲线上的最高点和最低点,并采集最高点和最低点对应处的对应的距离值;
将最高点和最低点对应处的对应的距离值进行做差,获得距离差值;
将距离差值与预设值进行比较,判断距离差值是否小于预设值,若是,则待加工弯管的椭圆度合格,若否,则待加工弯管的椭圆度不合格。
优选的,所述预设值为0.05R,其中R为管材的标准外径。
一种螺旋弯管过渡段成型监测系统,用于实现如上述的一种螺旋弯管过渡段成型监测方法,包括:
处理器,所述处理器用于进行判断成型过程是否处于标准状态、成型监测过程中的偏移调整信号和升降调整信号的生成以及判断待加工弯管的椭圆度是否合格;
成型监控模块,所述成型监控模块用于进行实时测量弯管成型芯轴上开设的半圆成型槽内部左右两侧的压力和顶轮与弯管成型芯轴之间的距离;
信号接收模块,信号接收模块与所述处理器和所述成型监控模块电性连接,所述信号接收模块用于接收成型监控模块检测的测量数据,并发送至处理器;
信号输出模块,所述信号输出模块与所述处理器电性连接,所述信号输出模块用于进行偏移调整信号、升降调整信号和管材尺寸异常信号的输出。
可选的,所述处理器内部集成有:
第一判断单元,所述第一判断单元用于进行判断管材位置是否处于标准状态;
第一计算单元,所述第一计算单元用于进行计算生成管材位置发生偏移时的偏移调整信号;
第二判断单元,所述第二判断单元用于进行判断管材紧固是否处于标准状态;
第二计算单元,所述第二计算单元用于进行计算生成管材紧固不标准状态下的升降调整信号;
第三判断单元,所述第三判断单元用于进行判断待加工弯管的椭圆度是否合格。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
本发明提出一种基于螺旋弯管过渡段一体化弯管成型工艺的监测系统,通过在弯管成型槽内部对称的设置测压电极片,在成型过程中,通过测量左右两边的压力是否相等来判断管材在成型过程中是否处于正中位置处,保证管材始终处于最佳的成型位置,同时根据测量的压力来判断弯管成型过程中的紧固压力,进而为顶轮的升降提供数据支持,保证在过渡段的成型过程中,顶轮不会过紧,导致管材受损,同时保证螺旋弯管始终在芯轴的半圆形成型槽内部,进而极大的保证了螺旋弯管的过渡段在加工过程中的加工质量,进而极大的提高了螺旋弯管的加工良率。
附图说明
图1为本方案中的测压电极片和测距装置的安装位置示意图;
图2为使用本方案提出的监测系统的螺旋弯管过渡段成型设备立体结构示意图;
图3为使用本方案提出的监测系统的螺旋弯管过渡段成型设备另一视角下的立体结构示意图;
图4为使用本方案提出的监测系统的螺旋弯管过渡段成型设备的主视图;
图5为本方案加工的内穿式螺旋弯管结构示意图;
图6为本方案提出的螺旋弯管过渡段成型监测系统结构框图;
图7为本方案提出的螺旋弯管过渡段成型监测方法流程图;
图8为本方案中管材位置标准状态的判断方法流程图;
图9为本方案中管材紧固标准状态的判断方法流程图;
图10为本方案中判断待加工弯管的椭圆度是否合格的方法流程图。
图中标号为:
1、三转卡盘;2、芯轴;3、扣板;4、螺旋弯管;5、尾座顶盖;6、尾座;7、轴承座;8、轴承座紧固螺钉;9、油缸上部平板;10、油缸;11、紧固螺钉;12、中拖板;13、油管;14、扣板紧固螺钉;15、轴承座紧固螺母;16、顶轮;17、测距装置;18、隔套;19、键;20、轴;21、轴承;22、测压电极片。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例,本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
参照图5所示,一种螺旋弯管过渡段成型监测系统,包括:处理器,处理器用于进行判断成型过程是否处于标准状态、成型监测过程中的偏移调整信号和升降调整信号的生成以及判断待加工弯管的椭圆度是否合格;
成型监控模块,成型监控模块用于进行实时测量弯管成型芯轴上开设的半圆成型槽内部左右两侧的压力和顶轮与弯管成型芯轴之间的距离;
信号接收模块,信号接收模块与处理器和成型监控模块电性连接,信号接收模块用于接收成型监控模块检测的测量数据,并发送至处理器;
信号输出模块,信号输出模块与处理器电性连接,信号输出模块用于进行偏移调整信号、升降调整信号和管材尺寸异常信号的输出。
其中,处理器内部集成有:
第一判断单元,第一判断单元用于进行判断管材位置是否处于标准状态;
第一计算单元,第一计算单元用于进行计算生成管材位置发生偏移时的偏移调整信号;
第二判断单元,第二判断单元用于进行判断管材紧固是否处于标准状态;
第二计算单元,第二计算单元用于进行计算生成管材紧固不标准状态下的升降调整信号;
第三判断单元,第三判断单元用于进行判断待加工弯管的椭圆度是否合格。
其中,请参阅图1所示,成型监控模块包括若干测压电极片22和测距装置17;
其中,测压电极片22对称安装于弯管成型芯轴2上开设的半圆成型槽内部左右两侧,测距装置17安装于可升降的轴承座7上端,轴承座7内侧转动安装有顶轮16。
为进一步的说明本方案,以下详细对搭载有本方案提出的螺旋弯管过渡段成型监测系统的螺旋弯管过渡段成型设备进行说明:
请参阅图2-4所示,螺旋弯管过渡段成型设备包括上端的旋转装置和顶升装置,
其中旋转装置包括:三转卡盘1、芯轴2、扣板3、扣板紧固螺钉14、尾座顶盖5和尾座6,芯轴2一端被三转卡盘1夹持,另一端被尾座顶盖5顶住,尾座6为尾座顶盖5提供前顶力,芯轴2外形为与螺旋弯管4过渡段空间形状相适配的凸轮状,芯轴2上开设有用于进行螺旋弯管4过渡段成型的半圆形成型槽,扣板3通过扣板紧固螺钉14安装于芯轴2一侧,扣板3内侧与半圆形成型槽对应位置处开设有辅助成型槽;
顶升装置包括:顶轮16、隔套18、键19、轴20、轴承21、轴承座7、轴承座紧固螺钉8、轴承座紧固螺母15、油缸上部平板9、油缸10、紧固螺钉11、中拖板12和油管13,中拖板12安装于外部驱动装置上,外部驱动装置用于带动中拖板12沿着芯轴2轴线方向进行移动,油缸10通过紧固螺钉11固定安装于中拖板12上端,油缸10一侧设置有油管13,油管13另一端与供油装置连接,油缸10输出端固定有油缸上部平板9,油缸上部平板9上端两侧对称的安装有轴承座7,轴承座7通过轴承座紧固螺钉8和轴承座紧固螺母15与油缸上部平板9固定,轴承座7内部设有轴承21,轴20端分别通过轴承21与两侧轴承座7转动连接,轴20中部通过键19安装有顶轮16,轴20外周表面在顶轮16两侧套设有隔套18。
本方案提出的螺旋弯管过渡段成型监测系统的工作原理为:在成形过程中通过左右两侧的测压电极片22反馈的压力数值来判断中拖板12沿着芯轴2轴向移动的方向及速度,如果左侧压力值比右侧压力值大,就意味着成形过程中的螺旋弯管4过于向左偏离,则中拖板12需要向右移动或伴随芯轴的周向转动减慢向左的速度,反之中拖板12需要向左移动或伴随芯轴的周向转动加快向左的速度,以此保证成形过程中螺旋弯管4始终在芯轴2半圆槽的中心,不向两侧倾斜,以保证过渡段成形精度;
同时根据测压电极片22测得的压力数值来判断顶轮16的升降高度,如果两侧测压电极片22测得压力在竖直方向上的合力大于标准紧固压力,则说明顶轮16对螺旋弯管4压的过紧,此时需要带动顶轮16下移,如果两侧测压电极片22测得压力在竖直方向上的合力小于标准紧固压力,则说明顶轮16对螺旋弯管4压的过松,此时需要带动顶轮16上移,保证螺旋弯管4始终在芯轴2的半圆形成型槽内部。
为进一步的说明本方案,结合上述的螺旋弯管过渡段成型监测系统,提出一种螺旋弯管过渡段成型监测方法,包括:
获取待加工弯管的初始数据,初始数据包括管材的标准外径和管材的成型尺寸信息;
根据管材的外径和管材的成型尺寸信息进行标准成型数据的生成,标准成型数据包括成型过程中管材所受到的标准紧固压力;
成型过程中,实时测量弯管成型芯轴上开设的半圆成型槽内部左右两侧的压力和顶轮与弯管成型芯轴之间的距离,获得实时压力数据和实时距离数据;
根据实时压力数据判断成型过程是否处于标准状态,标准状态包括管材位置标准状态和管材紧固标准状态;
若是,则按照标准成型参数继续进行螺旋弯管过渡段成型,若否,跟根据非标准状态的类型输出对应的调整信号;
根据实时距离数据判断待加工弯管的椭圆度是否合格,若是,则不作响应,若否,则输出管材尺寸异常信号。
本方案,通过进行成型过程中压力状态进行实时监测,并根据监测进行实时的调节信号输出,保证在过渡段成型过程中管材始终保持着最佳的位置状态和紧固状态,极大的提高弯管过渡段的成型质量。
管材位置标准状态的判断方法为:
获取成型过程中弯管成型芯轴上开设的半圆成型槽内部左右两侧的测压电极片实时监测的压力数据;
若是,则判断为管材位置处于标准状态,输出管材位置合格信号,若否,则判断为管材位置发生偏移,输出管材位置偏移信号。
管材位置发生偏移时的偏移调整信号生成方法为:
根据偏移量计算结果,进行偏移调整信号生成,偏移调整信号包括调整方向数据和调整距离数据;
其中,调整方向数据由偏移量的正负号确定,偏移量为正值,则调整方向向右,偏移量为负值,则调整方向向左;
调整距离数据为偏移量的绝对值。
可以理解的是,在过渡段的成型过程中,螺旋弯管的最佳成型位置为保持在半圆形成型槽正中位置处,基于此原理,本方案侧量成型过程中螺旋弯管对半圆形成型槽左右两侧施加的压力,若在螺旋弯管保持正中状态时,则会满足左侧压力值等于右侧压力值,若螺旋弯管发生偏移,则会发生一侧压力值较大,此时则需要进行螺旋弯管的位置纠偏;
本方案中基于两侧的压力差,给出螺旋弯管的偏移调整信号的生成计算方式,可以理解的是,左右两侧存在的压差与螺旋弯管的偏移量之间存在的正比关系,因此在实际的成型过程中,可实际的加工数据进行位移计算系数的计算,实现针对于螺旋弯管的精准纠偏。
管材紧固标准状态的判断方法为:
获取成型过程中弯管成型芯轴上开设的半圆成型槽内部左右两侧的测压电极片实时监测的压力数据;
若是,则判断为管材处于紧固标准状态,输出管材紧固合格信号,若否,则判断为管材处于紧固不标准状态,输出紧固异常信号。
紧固不标准状态下的升降调整信号的生成方法为:
根据升降值计算结果,进行升降调整信号生成,升降调整信号包括升降方向数据和升降距离数据;
其中,升降方向数据由升降值的正负号确定,升降值为正值,则为下降信号,升降值为负值,则为上升信号;
升降距离数据为升降值的绝对值。
在加工过程中,为使螺旋弯管始终在半圆形成型槽内部,需要顶轮对螺旋弯管提供一定的紧固压力,然而,在实际的加工状态下,由于螺旋弯管管材自身存在着一定椭圆度差,进而导致螺旋弯管外径为不固定值,进而在实际的加工时,若保持顶轮与芯轴下端的距离不变,则难以为螺旋弯管施加最佳的紧固压力,因此本方案中,通过紧固压力的变化来进行实时输出升降调整信号,以使顶轮始终保持最佳的顶升紧固效果;
可以理解的是,紧固压力的变化来源于顶轮与螺旋弯管之间的顶升力,因此顶轮的升降高度与紧固压力呈正比,在实际的成型过程中,可实际的加工数据进行升降计算系数的计算,实现针对于顶轮的精准升降调节。
根据实时距离数据判断待加工弯管的椭圆度是否合格具体包括如下步骤:
根据成型过程中顶轮与弯管成型芯轴之间的实时距离数据,绘制实时距离曲线;
获取实时距离曲线上的最高点和最低点,并采集最高点和最低点对应处的对应的距离值;
将最高点和最低点对应处的对应的距离值进行做差,获得距离差值;
将距离差值与预设值进行比较,判断距离差值是否小于预设值,若是,则待加工弯管的椭圆度合格,若否,则待加工弯管的椭圆度不合格。
预设值为0.05R,其中R为管材的标准外径。
若管材处于标准状态,既螺旋弯管处于标准圆形,则在实际加工中只要保持顶轮与芯轴下端的距离H不变即可,在实际加工中,由于芯轴外形为凸轮状,在芯轴转动的过程中,芯轴正下方的竖直方向位置会时时变动,顶轮通过测量装置时测量本身距离芯轴最下端的距离H,并通过让油缸伸出或后退,保持H值不变即可;
然而在实际的加工状态下,由于螺旋弯管各处存在的一定的椭圆度差,因此在实际的成型过程中,需要对顶轮到芯轴最下端的距离进行升降值调节,升降值的变化体现了螺旋弯管各处的椭圆度变化,若螺旋弯管各处的椭圆度变化较大,则成型的螺旋弯管在实际使用过程中易出现流体在螺旋弯管内流动不稳定,影响使用效果,因此对于椭圆度差异较大的螺旋弯管输出管材尺寸异常信号,该管材需要进行后续整圆步骤;
本方案中,将距离差值的最大接受值设定为管材的标准外径的0.05倍,可有效的保证最终成型的螺旋弯管的质量。
综上所述,本发明的优点在于:提出一种监测系统,通过在弯管成型槽内部对称的设置测压电极片,极大的保证了螺旋弯管的过渡段在加工过程中的加工质量,进而极大的提高了螺旋弯管的加工良率。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (9)
1.一种螺旋弯管过渡段成型监测方法,其特征在于,包括如下步骤:
获取待加工弯管的初始数据,所述初始数据包括管材的标准外径和管材的成型尺寸信息;
根据管材的外径和管材的成型尺寸信息进行标准成型数据的生成,所述标准成型数据包括成型过程中管材所受到的标准紧固压力;
成型过程中,实时测量弯管成型芯轴上开设的半圆成型槽内部左右两侧的压力和顶轮与弯管成型芯轴之间的距离,获得实时压力数据和实时距离数据;
根据实时压力数据判断成型过程是否处于标准状态,所述标准状态包括管材位置标准状态和管材紧固标准状态;
若是,则按照标准成型参数继续进行螺旋弯管过渡段成型,若否,跟根据非标准状态的类型输出对应的调整信号;
根据实时距离数据判断待加工弯管的椭圆度是否合格,若是,则不作响应,若否,则输出管材尺寸异常信号。
6.根据权利要求5所述一种螺旋弯管过渡段成型监测方法,其特征在于,所述根据实时距离数据判断待加工弯管的椭圆度是否合格具体包括如下步骤:
根据成型过程中顶轮与弯管成型芯轴之间的实时距离数据,绘制实时距离曲线;
获取实时距离曲线上的最高点和最低点,并采集最高点和最低点对应处的对应的距离值;
将最高点和最低点对应处的对应的距离值进行做差,获得距离差值;
将距离差值与预设值进行比较,判断距离差值是否小于预设值,若是,则待加工弯管的椭圆度合格,若否,则待加工弯管的椭圆度不合格。
7.根据权利要求6所述一种螺旋弯管过渡段成型监测方法,其特征在于,所述预设值为0.05R,其中R为管材的标准外径。
8.一种螺旋弯管过渡段成型监测系统,用于实现如权利要求1-7任一项所述的一种螺旋弯管过渡段成型监测方法,其特征在于,包括:
处理器,所述处理器用于进行判断成型过程是否处于标准状态、成型监测过程中的偏移调整信号和升降调整信号的生成以及判断待加工弯管的椭圆度是否合格;
成型监控模块,所述成型监控模块用于进行实时测量弯管成型芯轴上开设的半圆成型槽内部左右两侧的压力和顶轮与弯管成型芯轴之间的距离;
信号接收模块,信号接收模块与所述处理器和所述成型监控模块电性连接,所述信号接收模块用于接收成型监控模块检测的测量数据,并发送至处理器;
信号输出模块,所述信号输出模块与所述处理器电性连接,所述信号输出模块用于进行偏移调整信号、升降调整信号和管材尺寸异常信号的输出。
9.根据权利要求8所述的一种螺旋弯管过渡段成型监测系统,其特征在于,所述处理器内部集成有:
第一判断单元,所述第一判断单元用于进行判断管材位置是否处于标准状态;
第一计算单元,所述第一计算单元用于进行计算生成管材位置发生偏移时的偏移调整信号;
第二判断单元,所述第二判断单元用于进行判断管材紧固是否处于标准状态;
第二计算单元,所述第二计算单元用于进行计算生成管材紧固不标准状态下的升降调整信号;
第三判断单元,所述第三判断单元用于进行判断待加工弯管的椭圆度是否合格。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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