PL162785B1 - ciaglego zgrzewania rur zgrzewarkami indukcyjnymi wysokiej czestotliwosci oraz uklad do automatycznego dostosowania pradu do predkosci zgrzewania w procesie ciaglego zgrzewania rur zgrzewarkami indukcyjnymi wysokiej czestotliwosci PL - Google Patents

Abstract

1 Sposób automatycznego dostosowania pradu do predkosci zgrzewania w procesie ciaglego zgrzewania rur zgrzewarkami indukcyjnymi wysokiej czestotliwo- sci, znamienny tym, ze ustala sie potencjometrem (R 1) wartosc pradu poczatkowego dla, predkosci rury V =0 w bloku sumowania (3), po czym drugim potencjometrem (R2) ustala sie nachylenie charakterystyki sygnalu wyj- sciowego w funkcji predkosci rury w bloku korektora amplitudy (2), nastepnie w bloku sumowania (3) reali- zuje sie iloczyn nastawny potencjometru (R2) i sygnalu predkosci rury (7), z kolei s y g n a l wyjsciowy bloku su- mowania (3) ksztaltuje sie w bloku funktora nielinowego (4), a j ego sygnal wyjsciowy przepuszcza sie dodatkowo przez korektor bezwladnosci termicznej (5), rózniczku- jacy ten sygnal, a z kolei sygnal na j ego wyjsciu podaje sie do regulatora zgrzewarki indukcyjnej ( 8). 2. Uklad do automatycznego dostosowania pra- du do predkosci zgrzewania w procesie ciaglego zgrze- w ania rur zgrzewarkam i indukcyjnym i w ysokiej czestotliwosci, wykonany ze znanych elementów auto- matyki i logiki j ak wzmacniacze operacyjne, diody zene- ra, diody prostownicze, klucze elektroniczne typu MOS elementy R C , zawierajacy w sobie blok przetwornika czestotliwosc- napiecie, znamienny tym , ze wyjscie sygnalowe przetwornika czestotliwosc-napiecie (1) po- laczone j est z wejsciem sterujacym bolu korektora am- plitudy (2), do którego w laczony j e st równiez potencjometr (R2), a wyjscie sygnalowe bloku korektora amplitudy (2) polaczone j est .. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób automatycznego dostosowania prądu do prędkości zgrzewania w procesie ciągłego zgrzewania rur zgrzewarkami indukcyjnymi wysokiej częstotliwości oraz układ do automatycznego dostosowania prądu do prędkości zgrzewania w procesie ciągłego zgrzewania rur zgrzewarkami indukcyjnymi wysokiej częstotliwości.

Podczas ciągłej produkcji rur zgrzewanych ze szwem wzdłużnym, rura formowana jest na zimno z taśmy w tak zwaną rurę ze szczelinę, po czym brzegi nagrzewane są zgrzewarkami indukcyjnymi wysokiej częstotliwości do temperatury topnienia metalu i łączone przy pomocy rolek dociskowych. Dla prawidłowego przebiegu procesu zgrzewania należy odpowiednio dobierać wielkość prądu zgrzewania w zależnosci od prędkości przemieszczania się rury ze szczeliną.

W znanych układach do zgrzewania rur wielkość prądu potrzebnego oo zgrzewania krawędzi rury ze szczeliną ustalana jest przez operatora zgrzewarki i polega na ręcznym ustawieniu prądu zgrzewania do żądanej prędkości i grubości taśmy przesuwającej się rury, z której zgrzewana jest rura. Każda zmiana jednego z tych parametrów wymaga zmiany wartości prądu zgrzewania. Przy sterowaniu ręcznym znane układy zgrzewarek indukcyjnych wysokiej częstotliwości dają możliwość regulacji dostarczanej mocy w dwojaki sposób:

162 785 a/ przez zmianę sprzężenia indukcyjnego transformatora wyjściowego z rurę przy stałym napięciu anodowym generatora. Zmiana sprzężenia dokonywana jest metodą przesuwania uzwojenia strony pierwotnej transformatora względem uzwojenia wtórnego lub też przez zmianę położenia suwaka w uzwojeniu pierwotnym przy rozwiązaniu autotransforrnatorowym, b/ przez zmianę napięcia anodowego generatora wysokiej częstotliwości z zachowaniem stałego sprzężenia indukcyjnego między uzwojeniami transformatora wyjściowego.

Znany jest również sposób i układ do kontroli prądu zgrzewania rur przy pomocy komputerowego wspomagania procesu zgrzewania rur wraz z systemem kontroli temperatury w węźle zgrzewania. Komputerowy system kontroli temperatury zgrzewania wyposażony jest w generator wysokiej częstotliwości, filtr obrotowy, światłowód, regulator tyrystorowy, pomiar prędkości rury i zespół kontrolny. System ten pracuje w oparciu o tak zwanę korekcję błędu w układzie zamkniętym sprzężenia zwrotnego. Zespół kontrolny śledzi temperaturę zgrzewania i prędkość, co w końcowym efekcie - po odpowiednim przetworzeniu - daje sygnał do regulatora stabilizujęcego temperaturę zgrzewanych krawędzi taśmy - stałę - niezależnie od prędkości zgrzewania.

Znany jest także z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych nr 3 573 416 sposób regulacji zgrzewania przy wytwarzaniu wzdłużnie zgrzewanych rur metalowych z taśmy metalowej , który polega na tym, ze mierzy się w sposób ciągły podstawowe wielkości: szybkość podawania taśmy, czynną, elektryczną moc zgrzewania, ciśnienie i temperaturę szwu zgrzeiny. Wybiera się jedną z tych podstawowych wielkości jako wielkość odniesienia, przetwarza się zmierzone sygnały elektryczne i tworzy się stosunki sygnałów odpowiadające każdej z trzech podstawowych wielkości w sygnały odpowiadajęce wielkości odniesienia dla uzyskania sygnału ilorazów.

Następnie ustala się wstępnie trzy graniczne sygnały dla tych stosunków tak, że dają one optymalne wyniki zgrzewania. Porównuje się każdy z sygnałów ilorazów z określonym, ustalonym wstępnie sygnałem granicznym dla uzyskania trzech sygnałów różnicowych. Wytwarza się sumę algebraiczną sygnałów różnicowych dla uzyskania sygnału sumarycznego, powodując, ze ten sygnał sumaryczny oddziaływuje na co najmniej jedną z trzech podstawowych wielkości, aż do zmniejszenia sygnałów różnicowych.

Znane z tego opisu patentowego Stanów Zjednoczonych nr 3 573 416 urządzenie do regulacji zgrzewania przy wytwarzaniu wzdłużnie zgrzewanych rur metalowych z taśmy metalowej zawiera cztery przyrządy pomiarowe, z których każdy służy do ciągłego pomiaru elektrycznego podstawowych wielkości - szybkości podawania taśmy, czynnej, elektrycznej mocy zgrzewania, ciśnienia i temperatury szwu zgrzeiny. Urządzenie zawiera też trzy dzielniki, z których każdy odbiera jako sygnał wejściowy sygnał wyjściowy jednego z przyrządów pomiarowych. Sygnał wyjściowy czwartego przyrządu pomiarowego jest uzyskiwany jako sygnał wejściowy dla wszystkich dzielników równocześnie. Urządzenie zawiera trzy komparatory, z których każdy dołączony jest do jednego z dzielników i wszystkie połączone szeregowo są dołączone do sumatora. Sygnał wyjściowy każdego z komparatorów jest utworzony przez sygnał wyjściowy dołączonego dzielnika i przez sygnał graniczny wprowadzany ręcznie do każdego komparatora. Układ regulacji odbiera sygnał sumaryczny wychodzący z sumatora i jest przystosowany do oddziaływania na układ podawania jednej z podstawowych wielkości, aż do zmniejszenia sygnałów wyjściowych komparatorów.

Sposób automatycznego dostosowania prądu do prędkości zgrzewania w procesie ciągłego zgrzewania rur zgrzewarkami indukcyjnymi wysokiej częstotliwości, według przedmiotowego wynalazku polega na ustaleniu przy pomocy potencjometru wartości prądu początkowego dla prędkości rury V=0 w bloku sumowania, a przy pomocy drugiego potencjometru - ustaleniu wartości prądu końcowego dla maksymalnej - możliwej do uzyskania na danym urządzeniu do zgrzewania rur - prędkości Vmax, w bloku korektora amplitudy, poprzez nachylenie jego charakterystyki, z kolei w bloku sumowania realizuje się iloczyn wartości pochodzących z potencjometra R1 i sygnału prędkości rury pochodzącego z przetwornika częstotliwośćnapięcie, odwzorowującego prędkość rury, z kolei sygnał wyjściowy bloku sumowania kształtuje się w bloku funktora nieliniowego, a jego sygnał wyjściowy przepuszcza się dodatkowo

162 785 przez korektor bezwładności termicznej, który różniczkuje ten sygnał, a jego sygnał wyjściowy jest jednocześnie sygnałem układu dostosowania prądu, który podaje się do regulatora zgrzewarki indukcyjnej wysokiej częstotliwości.

Wykonany ze znanych elementów automatyki i logiki, jak wzmacniacze operacyjne, diody zenera, diody prostownicze, klucze elektroniczne typu HOS, układ do automatycznego dostosowania prądu do prędkości zgrzewania w procesie ciągłego zgrzewania rur zgrzewarkami indukcyjnymi, zawiera w sobie blok przetwornika częstotliwość - napięcie, którego wyjście sygnałowe połączone jest z wejściem bloku korektora amplitudy, do którego podłączony jest również potencjometr. Wyjście sygnałowe bloku korektora amplitudy połączone jest z jednym z wejść sterujących bloku sumującego, przy czym do drugiego wejścia bloku sumującego podłączony jest kolejny potencjometr. Wyjście sygnałowe bloku sumującego połączone jest z wejściem sterującym bloku funktora nieliniowego, którego wyjście podłączone jest z kolei do wejścia sterującego bloku korektora bezwładności termicznej. Wyjście bloku korektora bezwładności termicznej jest jednocześnie wyjściem układu dostosowania prądu zgrzewania i służy do sterowania zgrzewarki indukcyjnej.

Zarówno sposób jak i układ według przedmiotowego wynalazku zapewnia stabilizację temperatury zgrzewanych krawędzi taśmy - przy stałej grubości ścianki - w całym zakresie prędkości walcowania. Zastosowanie wynalazku w zasadniczy sposób zmienia jakość zgrzeiny, a co za tym idzie, jakość zgrzewanych rur, gdyż zaprogramowanie układu zadawania prądu zgrzewanie, eliminuje subiektywną ocenę temperatury zgrzewanych krawędzi rur, zapewniając powtarzalność zgrzewania dla każdej prędkości zgrzewanej rury.

Układ do automatycznego dostosowania prądu zgrzewania rur zgrzewarkami indukcyjnymi wysokiej częstotliwości według przedmiotowego wynalazku przedstawiony jest w przykładzie wykonania na załączonym rysunku, przy czym układ według wynalazku zakreślony jest dodatkową linią, poza którą znajdują się - pokazane schematycznie - inne szczegóły dotyczące powiązania układu z węzłem zgrzewarki rur.

Do wejścia sterującego przetwornika częstotliwość - napięcie 1, który zawiera w sobie standaryzator impulsu, integrator całkujący ze wzmacniaczem operacyjnym, pamięć analogową na kluczach typu MOS, komparator napięcia na wzmacniaczu operacyjnym - podłączony jest sygnał sterujący z wyjścia impulsatora fotoelektrycznego lub magnetycznego. Wyjście sygnałowe przetwornika częstotliwość-napięcie 1 połączone jest z wejściem sterującym bloku korektora amplitudy 2 składającego się ze wzmacniacza operacyjnego i zewnętrznych elementów R,C. Do drugiego wejścia korektora amplitudy 2 podłączony jest potencjometr R2. Wyjście sygnałowe korektora amplitudy 2 połączone jest z wejściem sterującym bloku sumującego 3 składającego się ze wzmacniacza operacyjnego i zewnętrznych elementów R, w tym także potencjometra R1. Z kolei wyjścia sygnałowe bloku sumującego 3 połączone jest z wejściem sterującym bloku funktora nieliniowego 4, który składa się ze wzmacniacza operacyjnego, prostowniczych, diod zenera i elementów R.C. Wyjście sygnałowe bloku funktora nieliniowego 4 połączone jest z wejściem sterującym bloku korektora bezwładności termicznej 5 składającego się ze wzmacniacza operacyjnego i zewnętrznych elementów R.C.

Sygnał wyjściowy do układu według przedmiotowego wynalazku, pochodzi z impulsatora magnetycznego lub fotoelektrycznego napędzanego rolką pomiarową 6 od prędkości przemieszczania się zgrzewanej rury 7. Sygnał ten doprowadzony jest do wejścia sterującego bloku przetwornika częstotliwość-napięcie 1. Wskutek pojawienia się sygnału częstotliwości, na jego wejściu sygnałowym pojawia się sygnał, którego wielkość zależy wprost proporcjonalnie do częstotliwości sygnału wejściowego. Sygnał wyjściowy przetwornika częstotliwośćnapięcie 1 steruje wejście bloku korektora amplitudy 2, którego zadaniem jest kształtowanie nachylenia charakterystyki wyjściowej układu, realizowanej przy pomocy potencjometra R2, dołączonego do bloku korektora amplitudy 2. Sygnał wyjściowy bloku korektora amplitudy 2 doprowadzony jest do wejścia sterującego oloku sumowania 3, do którego podpięty jest również potencjometr R1. Suma wielkości sygnału wejściowego bloku korektora amplitudy 2 i wartości sygnału z suwaka potencjometra R1, tworzy sygnał wejściowy dla bloku sumowa162 785 ma 3, który z kolei doprowadzony jest do wejścia sterujęcego bloku funktora nieliniowego 4, realizującego wartość pierwiastka kwadratowego z sygnału wejściowego do tego funktora, co można przedstawić za pomocą wzoru:

Uf = — U + KVs, gdzie:

Uf u sygnał wyjściowy bloku funktora nieliniowego 4,

Up - wartość sygnału z potencjometru R1, k - wzmocnienie bloku funktora 4,

V_s - prędkość przemieszczania się zgrzewanej rury.

Sygnał wyjściowy bloku funktora nieliniowego steruje następnie wejście bloku korektora bezwładności termicznej 5, którego zadaniem jest różniczkowanie zmian dynamicznych sygnału wyjściowego z bloku funktora nieliniowego 4, zgodnie z wzorem:

^Uwyj. “ ^Uwej. · ^k1 + ^k2 · duf/dt- gdzie:

k^ - wzmocnienie proporcjonalne korektora bezwładności termicznej, k^ - wzmocnienie dynamiczne członu różniczkującego.

Wychodzący z wyjścia korektora bezwładności termicznej 5 sygnał steruje wejście typowego regulatora tyrystorowego 8 służącego do wytwarzania wysokiego napięcia stałego rzędu 15.OOOV. Regulator tyrystorowy 8 połączony jest z generatorem lampowym wysokiej częstotliwości 9, który poprzez induktor 10, opasujący rurę 7 ze szczeliną, indukuje na jej krawędziach prąd wysokiej częstotliwości, którego wielkość - niezbędna do prawidłowego zgrzania rury - regulowana jest przez układ według przedmiotowego wynalazku.

162 785

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (2)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób automatycznego dostosowania prądu do prędkości zgrzewania w procesie ciągłego zgrzewania rur zgrzewarkami indukcyjnymi wysokiej częstotliwości, znamienny tym, że ustala się potencjometrem /R1/ wartość prądu początkowego dla prędkości rury

V = 0 w bloku sumowania /3/, po czym drugim potencjometrem /R2/ ustala się nachylenie charakterystyki sygnału wyjściowego w funkcji prędkości rury w bloku korektora amplitudy /2/, następnie w bloku sumowania /3/ realizuje się iloczyn nastawy potencjometru /R2/ i sygnału prędkości rury /7/, z kolei sygnał wyjściowy bloku sumowania /3/ kształtuje się w bloku funktora nielinowego /4/, a jego sygnał wyjściowy przepuszcza się dodatkowo przez korektor bezwładności termicznej /5/, różniczkujący ten sygnał, a z kolei sygnał nn jego wyjściu podaje się do regulatora zgrzewarki indukcyjnej /8/.

2. Układ do automatycznego dostosowania prądu do prędkości zgrzewania w procesie ciągłego zgrzewania rur zgrzewarkami indukcyjnymi wysokiej częstotliwości, wykonany ze znanych elementów automatyki i logiki jak wzmacniacze operacyjne, diody zenera, diody prostownicze, klucze elektroniczne typu MOS elementy R, C, zawierający w sobie blok przetwornika częstotliwość-napięcie, znamienny tym, że wyjście sygnałowe przetwornika częstotliwość-napięcie /1/ połączone jest z wejściem sterującym bloku korektora amplitudy /2/, do którego włączony jest również potencjometr /R2/, a wyjście sygnałowe bloku korektora amplitudy /2/ połączone jest z jednym z wejść bloku sumującego /3/, przy czym do drugiego wejścia bloku sumującego /3/ podłączony jest potencjometr /R1/, zaś wyjście sygnałowe bloku sumującego /3/ połączone jest z wejściem sterującym bloku funktora nieliniowego /4/, którego wyjście podłączone jest z kolei do wejścia sterującego bloku korektora bezwładności termicznej /5/, a wyjście tego bloku jest jednocześnie wyjściem sygnałowym układu dostosowania prądu zgrzewania.