CN218825319U - 一种中频热扩机组感应加热温度自动控制系统 - Google Patents
一种中频热扩机组感应加热温度自动控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种中频热扩机组感应加热温度自动控制系统，涉及钢管感应加热温度自动控制技术领域，该中频热扩机组感应加热温度自动控制系统，包括芯棒内的热电偶、信号接收器、工控机、外围设备和中频加热装置；工控机内设有电信号转换器，电信号转换器将工控机内温度变化的信号转换成电信号，经过工控机的控制中心计算分析后发出指令，对中频加热装置的输出功率进行调节，使钢管变形区的温度稳定在要求的范围内，该中频热扩机组感应加热温度自动控制系统，可以实现对钢管变形区内表面进行温度测量，并且可以显著地提高测量精度，避免中频热扩生产现场的强电磁环境对温度测量精度的影响，并由智能控制系统实现对加热温度自动控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及钢管感应加热温度自动控制技术领域，具体为一种中频热扩机组感应加热温度自动控制系统。
背景技术
中频热扩工艺是生产大口径无缝钢管普遍采用的一种方式。中频热扩的工艺原理是将原料母管置于中频感应线圈中进行加热，依靠液压缸活塞的运动推动母管，使其逐步通过锥形的内置芯棒从而实现扩径减壁。中频感应加热温度是钢管中频热扩生产中重要工艺参数，也是影响热扩钢管质量的重要参数。加热温度过低，则金属的变形抗力较大，扩径变形困难，钢管内壁容易产生裂纹等缺陷；加热温度过高，不仅能耗增加，并且金属氧化严重。合适的加热温度通常根据母管的材质、材料的相变温度、材料产生热裂纹的敏感温度区间、壁厚和扩径率等因素来设定。因此，在热扩过程中保持工艺所要求的恒定温度区间至关重要。
在现有技术中，通常使用红外测温仪测量钢管变形区外表面的加热温度，当加热温度波动超出所要求的工艺温度区间时，由操作人员对加热功率进行人工调整。但是，由于中频感应加热具有显著的“集肤效应”，感应电流沿钢管的壁厚方向由外向内逐渐减弱，对于中厚壁钢管而言，内表面与外表面有较大的温度梯度。由于热扩生产时，钢管变形区的内表面与芯棒直接接触，是变形的起始部位，也是三向应力最大的部位，此处工艺温度是否能够精确控制直接影响到成品钢管的尺寸精度和质量。因此，对钢管变形区的内表面进行温度测量和控制更具有实际意义。钢管内表面升温除了直接受感应电流的作用之外，还依靠钢管外表面的热量向内传导的作用。由于钢的导热系数随温度的变化而变化，在理论上计算热传导引起钢管内表面的温升过于繁琐，并且结果也不够精确。实际生产中急需一种温度自动控制系统能够对钢管变形区内表面的温度进行精确调控。同时，由于红外测温仪采用的是非接触式测温方法，精确度低，抗电磁干扰能力差，当红外测温仪距离钢管较近时，受中频加热线圈的磁场影响较大，测量精度降低；当红外测温仪距离钢管较远时也会产生较大的测量误差，并且当有异物遮挡住红外测温仪的探头时，系统会产生误判，致使加热功率急剧增大，使钢管或芯棒发生过烧事故。以上问题亟待解决。
实用新型内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种中频热扩机组感应加热温度自动控制系统，解决了现有钢管在热扩时测温精确度底，会产生较大的测量误差，系统易产生误判，致使加热功率急剧增大，使钢管或芯棒发生过烧事故的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种中频热扩机组感应加热温度自动控制系统，包括芯棒内的热电偶、信号接收器、工控机、外围设备和中频加热装置；工控机内设有电信号转换器，电信号转换器将工控机内温度变化的信号转换成电信号，经过工控机的控制中心计算分析后发出指令，对中频加热装置的输出功率进行调节，使钢管变形区的温度稳定在要求的范围内；
芯棒包括导入区、变形区、定径区、平整区和矫直区，热电偶安装于芯棒的变形区，沿芯棒轴线方向的中间位置开设有垂直于轴线方向的通孔，在通孔内加工螺纹，通过螺纹连接的方式安装热电偶，热电偶的测温点与上下通孔的孔口平齐，便于测量钢管变形区内表面的温度，热电偶带有无线信号发射器，可以将采集的数据以数字无线信号的方式传输到温度自动控制系统中的信号接收器，由计算机系统对采集的信号进行实时处理；
感应加热温度、中频加热装置的电压、电流和输出功率参数会以数值、曲线、原始数据的形式存储于工控机内，并且可以在数据显示、存储、打印、传递外围设备上显示、存储或打印输出。
进一步，所述芯棒的变形区沿母线方向和周向布置多个测温点。
进一步，所述热电偶采用单点铠装热电偶或多点热电偶。
进一步，所述中频加热装置电连接加热线圈，进行温度调控。
进一步，所述外围设备包括数据显示设备、存储设备、打印设备和传递设备。
进一步，温度自动控制系统设置了温度报警区间，当测量温度达到设定的报警温度区间时，系统发出报警，提醒操作人员对生产现场进行检查并对相关参数进行手动调整，防止发生芯棒或连杆受损，或者芯棒或钢管过烧的事故。
(三)有益效果
本实用新型提供了一种中频热扩机组感应加热温度自动控制系统。具备以下有益效果：
1、自动控制系统中将热电偶安装在热扩芯棒的变形区，可以直接测量钢管变形区内表面的温度，实现了对钢管关键变形部位的工艺温度进行测量和调控，更有利于提高钢管制造精度和产品质量。
2、利用热电偶替代现有技术中的红外测温仪，不受现场电磁环境或异物的干扰，适用于各种恶劣的工况条件，显著地提高感应加热温度的测量精度。
3、采用了数字无线信号传输方式，不妨碍钢管上下料，并且可以实现远程数据传输和实时控制，同时投资低、便于组织实施。
4、设置了温度报警区间，实现了人性化操作和管理。
附图说明
图1为本实用新型的系统原理图。
图2为本实用新型热扩芯棒的结构示意图。
图中：1、导入区；2、变形区；3、定径区；4、平整区；5、矫直区。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例提供一种中频热扩机组感应加热温度自动控制系统，如图1-2所示，包括芯棒内的热电偶、信号接收器、工控机、外围设备和中频加热装置；外围设备包括数据显示设备、存储设备、打印设备和传递设备，中频加热装置电连接加热线圈，进行温度调控，热电偶采用单点铠装热电偶或多点热电偶，工控机内设有电信号转换器，电信号转换器将工控机内温度变化的信号转换成电信号，经过工控机的控制中心计算分析后发出指令，对中频加热装置的输出功率进行调节，使钢管变形区的温度稳定在要求的范围内。
芯棒包括导入区1、变形区2、定径区3、平整区4和矫直区5，热电偶安装于芯棒的变形区2，沿母线方向和周向布置多个测温点，沿芯棒轴线方向的中间位置开设有垂直于轴线方向的通孔，在通孔内加工螺纹，通过螺纹连接的方式安装热电偶，热电偶的测温点与上下通孔的孔口平齐，便于测量钢管变形区内表面的温度，又不妨碍钢管沿芯棒变形区滑动，热电偶带有无线信号发射器，可以将采集的数据以数字无线信号的方式传输到温度自动控制系统中的信号接收器，由计算机系统对采集的信号进行实时处理。
感应加热温度、中频加热装置的电压、电流和输出功率参数会以数值、曲线、原始数据的形式存储于工控机内，并且可以在数据显示、存储、打印、传递外围设备上显示、存储或打印输出。
温度自动控制系统设置了温度报警区间，当测量温度达到设定的报警温度区间时，系统发出报警，提醒操作人员对生产现场进行检查并对相关参数进行手动调整，防止发生芯棒或连杆受损，或者芯棒或钢管过烧的事故。
工作原理：使用时，在设定的工艺温度条件下，当电压、电流或其他外界因素造成实际的测量温度与设定温度存在偏差时，工控机内的温度—电信号转换器将温度变化的信号转换成电信号，经过工控机的控制中心计算分析后发出指令，对中频加热装置的输出功率进行调节，可使钢管变形区的温度稳定在要求的范围内。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种中频热扩机组感应加热温度自动控制系统，其特征在于，包括芯棒内的热电偶、信号接收器、工控机、外围设备和中频加热装置；工控机内设有电信号转换器，电信号转换器将工控机内温度变化的信号转换成电信号，经过工控机的控制中心计算分析后发出指令，对中频加热装置的输出功率进行调节，使钢管变形区的温度稳定在要求的范围内；
芯棒包括导入区(1)、变形区(2)、定径区(3)、平整区(4)和矫直区(5)，热电偶安装于芯棒的变形区(2)，沿芯棒轴线方向的中间位置开设有垂直于轴线方向的通孔，在通孔内加工螺纹，通过螺纹连接的方式安装热电偶，热电偶的测温点与上下通孔的孔口平齐，便于测量钢管变形区内表面的温度，热电偶带有无线信号发射器，可以将采集的数据以数字无线信号的方式传输到温度自动控制系统中的信号接收器，由计算机系统对采集的信号进行实时处理；
感应加热温度、中频加热装置的电压、电流和输出功率参数会以数值、曲线、原始数据的形式存储于工控机内，并且可以在数据显示、存储、打印、传递外围设备上显示、存储或打印输出。
2.根据权利要求1所述的一种中频热扩机组感应加热温度自动控制系统，其特征在于：所述芯棒的变形区(2)沿母线方向和周向布置多个测温点。
3.根据权利要求1所述的一种中频热扩机组感应加热温度自动控制系统，其特征在于：所述热电偶采用单点铠装热电偶或多点热电偶。
4.根据权利要求1所述的一种中频热扩机组感应加热温度自动控制系统，其特征在于：所述中频加热装置电连接加热线圈，进行温度调控。
5.根据权利要求1所述的一种中频热扩机组感应加热温度自动控制系统，其特征在于：所述外围设备包括数据显示设备、存储设备、打印设备和传递设备。
6.根据权利要求1所述的一种中频热扩机组感应加热温度自动控制系统，其特征在于：温度自动控制系统设置了温度报警区间，当测量温度达到设定的报警温度区间时，系统发出报警，提醒操作人员对生产现场进行检查并对相关参数进行手动调整，防止发生芯棒或连杆受损，或者芯棒或钢管过烧的事故。
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