RU49353U1

RU49353U1 - PIPELINE MAGNETIC FIELD COMPENSATION DEVICE

Info

Publication number: RU49353U1
Application number: RU2005117006/22U
Authority: RU
Inventors: А.С. Сеник; А.Я. Сеник
Original assignee: Сеник Андрей Степанович; Сеник Артем Яковлевич
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2005-11-10

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам для размагничивания трубопроводов и подготовки их к сварке при строительстве и ремонте. Устройство для компенсации магнитного поля трубопровода содержит размагничивающий модуль в виде разъемной катушки и соединенный с ним блок управления. Блок управления предлагаемого устройства выполнен в диэлектрическом корпусе и снабжен силовым блоком, работающим от переменного напряжения, силовым выпрямителем и узлом управления. Узел управления содержит регулятор мощности и переключатель полярности, силовой блок последовательно соединен с силовым выпрямителем и размагничивающим модулем, регулятор мощности подключен к силовому блоку, а переключатель полярности подключен к силовому выпрямителю. Катушка размагничивающего модуля выполнена из многожильного кабеля, ее витки снабжены разъемами, размещенными в диэлектрическом корпусе.The utility model relates to electrical engineering, namely, devices for demagnetizing pipelines and preparing them for welding during construction and repair. The device for compensating the magnetic field of the pipeline contains a demagnetizing module in the form of a detachable coil and a control unit connected to it. The control unit of the proposed device is made in a dielectric casing and is equipped with a power unit operating from AC voltage, a power rectifier and a control unit. The control unit contains a power regulator and a polarity switch, the power unit is connected in series with the power rectifier and demagnetizing module, the power regulator is connected to the power unit, and the polarity switch is connected to the power rectifier. The coil of the demagnetizing module is made of a multicore cable; its coils are equipped with connectors located in a dielectric casing.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к устройствам для размагничивания трубопроводов и подготовки их к сварке при строительстве и ремонте.The utility model relates to electrical engineering, namely, devices for demagnetizing pipelines and preparing them for welding during construction and repair.

В строительстве и ремонте трубопроводов, где используют сварку на постоянном токе, намагниченность труб создает трудности при проведении работ, т.к. их сроки и стоимость во многом зависят от уровня магнетизма в трубах. Значения индукции магнитного поля в зоне сварки, не оказывающие вредного влияния на процесс, находятся на уровне 1-3 мТл для ручной дуговой сварки. В диапазоне значений индукции 8-10 мТл отмечается возрастающее волнение металла, а при индукции выше 10 мТл начинается разбрызгивание металла из зоны сварки, что делает сварку не качественной. Известные технологии размагничивания труб во время сварки требуют высокой квалификации оператора и не всегда обеспечивают достаточное размагничивание из-за неравномерной намагниченности труб по окружности.In the construction and repair of pipelines, where DC welding is used, the magnetization of the pipes creates difficulties during the work, because their timing and cost largely depend on the level of magnetism in the pipes. Magnetic field induction values in the welding zone, which do not adversely affect the process, are at the level of 1-3 mT for manual arc welding. In the range of induction values of 8-10 mT, an increase in metal excitement is noted, and with an induction above 10 mT, metal spraying from the weld zone begins, which makes welding not good. Known technologies for the demagnetization of pipes during welding require highly skilled operator and do not always provide sufficient demagnetization due to the uneven magnetization of the pipes around the circumference.

Известно устройство для размагничивания и компенсации остаточных магнитных полей в металлоконструкциях (1), которое состоит из источника тока и последовательно соединенных с ним реверсивного регулятора тока, датчика тока и размагничивающего контура. В качестве источника тока использован статический преобразователь. Устройство содержит также микроконтроллер с программным заданием формы сигнала тока размагничивания и пульт дистанционного управления. Датчик тока образует цепь отрицательной обратной связи с реверсивным регулятором тока через микроконтроллер.A device for demagnetization and compensation of residual magnetic fields in metal structures (1), which consists of a current source and a series-connected reverse current controller, current sensor and demagnetizing circuit. A static converter was used as a current source. The device also contains a microcontroller with programmable waveform of the demagnetization current and a remote control. The current sensor forms a negative feedback circuit with a reversible current controller through the microcontroller.

Устройство позволяет эффективно управлять процессом компенсации остаточного магнитного поля, но предполагает использование постоянного тока, для чего требуется дополнительное оборудование.The device allows you to effectively manage the process of compensation of the residual magnetic field, but involves the use of direct current, which requires additional equipment.

В качестве прототипа выбрано устройство для компенсации магнитного поля трубопровода (2), содержащее размагничивающий модуль в виде разъемной катушки, питаемый постоянным током от сварочного выпрямителя. Разъемные кольца размагничивающего модуля расположены в немагнитном металлическом каркасе с шарнирно укрепленными на нем датчиками величины и направления магнитного поля в зоне свариваемого шва, накладываемые по обе стороны от него. Ток компенсации в размагничивающий модуль подается через электронный блок управления, включенный в систему обратной связи с датчиками магнитного поля.As a prototype, a device for compensating the magnetic field of the pipeline (2) was selected, containing a demagnetizing module in the form of a detachable coil, powered by direct current from a welding rectifier. Detachable rings of the demagnetizing module are located in a non-magnetic metal frame with sensors of magnitude and direction of the magnetic field pivotally mounted on it in the area of the weld being welded, superimposed on both sides of it. The compensation current is supplied to the demagnetizing module through an electronic control unit included in the feedback system with magnetic field sensors.

Устройство позволяет осуществлять управляемую локальную компенсацию остаточной намагниченности трубопровода в зоне сварки во время процесса сварки. Однако в качестве источника питания используется выпрямитель дополнительного сварочного аппарата, что крайне нежелательно из-за его (выпрямителя) габаритов и веса. Кроме того, в размагничивающий модуль подается постоянный ток компенсации, что не позволяет достичь качественного размагничивания т.к. остаточная намагниченность распределена неравномерно по окружности трубы.The device allows for controlled local compensation of the residual magnetization of the pipeline in the welding zone during the welding process. However, a rectifier of an additional welding machine is used as a power source, which is extremely undesirable because of its (rectifier) dimensions and weight. In addition, a direct compensation current is supplied to the demagnetizing module, which does not allow achieving high-quality demagnetization, since the residual magnetization is distributed unevenly around the circumference of the pipe.

Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства автоматизированного размагничивания трубопровода в зоне сварки, компактного и пригодного для работы в полевых условиях.The objective of the proposed utility model is to create a device for automated demagnetization of the pipeline in the welding zone, compact and suitable for work in the field.

Эта задача решается тем, что устройство для компенсации магнитного поля трубопровода содержит размагничивающий модуль в виде разъемной катушки и соединенный с ним блок управления.This problem is solved in that the device for compensating the magnetic field of the pipeline contains a demagnetizing module in the form of a detachable coil and a control unit connected to it.

В отличии от прототипа, блок управления предлагаемого устройства выполнен в диэлектрическом корпусе и снабжен силовым блоком, работающим от переменного напряжения, силовым выпрямителем и узлом управления, который содержит регулятор мощности и переключатель полярности, причем силовой блок последовательно соединен с силовым выпрямителем и размагничивающим модулем, регулятор мощности подключен к силовому блоку, а переключатель полярности подключен к силовому выпрямителю. Катушка размагничивающего модуля выполнена из многожильного кабеля, а ее разъемы размещены в диэлектрическом корпусе.Unlike the prototype, the control unit of the proposed device is made in a dielectric housing and is equipped with a power unit operating from AC voltage, a power rectifier and a control unit that contains a power regulator and a polarity switch, and the power unit is connected in series with the power rectifier and demagnetizing module, the regulator power is connected to the power unit, and the polarity switch is connected to the power rectifier. The coil of the demagnetizing module is made of a multicore cable, and its connectors are placed in a dielectric casing.

Функции элементов отличных от прототипа следующие:The functions of the elements other than the prototype are as follows:

- силовой блок преобразует питающее синусоидальное напряжение от сети в переменное пульсирующее напряжение, которое подается на силовой выпрямитель;- the power unit converts the supply sinusoidal voltage from the network to an alternating ripple voltage, which is supplied to the power rectifier;

- силовой выпрямитель, в свою очередь, преобразует переменное пульсирующее напряжение в постоянное пульсирующее напряжение, частично сглаженное индуктивной составляющей размагничивающего модуля;- the power rectifier, in turn, converts an alternating ripple voltage into a constant ripple voltage, partially smoothed by the inductive component of the demagnetizing module;

- регулятор мощности, подключенный к силовому блоку, позволяет получить на выходе силового блока напряжение достаточное для создания магнитного поля, индуктивность которого достаточна для компенсации остаточной намагниченности трубопровода;- the power regulator connected to the power unit allows you to get enough voltage at the output of the power unit to create a magnetic field, the inductance of which is sufficient to compensate for the residual magnetization of the pipeline;

- с помощью переключателя полярности, подключенного к силовому выпрямителю, устанавливается направление магнитного поля, необходимое для компенсации остаточной намагниченности;- using the polarity switch connected to the power rectifier, the direction of the magnetic field is established, necessary to compensate for the residual magnetization;

- сглаженное пульсирующее напряжение заданной величины и знака в размагничивающем модуле вызывает импульсный ток, создающий пульсирующее магнитное поле в трубопроводе. Импульсы магнитного поля приводят намагниченность материала трубопровода к такому значению, что суммарная плотность остаточного и наведенного магнитных потоков в зазоре состыкованных для сварки труб становится меньше той величины, которая оказывает вредное влияние на процесс сварки (1-3 мТл). Кроме того, так как остаточная намагниченность трубопровода распределяется неравномерно по окружности трубы, пульсирующее наведенное магнитное поле ее выравнивает.- the smoothed ripple voltage of a given magnitude and sign in the demagnetizing module causes a pulsed current, which creates a pulsating magnetic field in the pipeline. The pulses of the magnetic field bring the magnetization of the pipeline material to such a value that the total density of the residual and induced magnetic fluxes in the gap of the pipes joined for welding becomes less than the value that has a harmful effect on the welding process (1-3 mT). In addition, since the residual magnetization of the pipeline is distributed unevenly around the circumference of the pipe, the pulsating induced magnetic field aligns it.

Размещение блока управления и разъемов витков катушки размагничивающего модуля в диэлектрическом корпусе повышает электробезопасность устройства и позволяет не заземлять блок управления.The placement of the control unit and the connectors of the turns of the coil of the demagnetizing module in the dielectric housing increases the electrical safety of the device and allows not to ground the control unit.

Таким образом, техническим результатом при использовании устройства для компенсации магнитного поля трубопровода, является регулируемая компенсация остаточного магнитного поля трубопровода, эффективное размагничивание по всей окружности трубы. Кроме того, использование современных материалов в диэлектрических корпусах и современной элементной базы блока управления, делают устройство малогабаритным, легким, электробезопасным и удобным для работы в полевых условиях.Thus, the technical result when using the device for compensating the magnetic field of the pipeline is the adjustable compensation of the residual magnetic field of the pipeline, effective demagnetization around the entire circumference of the pipe. In addition, the use of modern materials in dielectric housings and a modern element base of the control unit make the device compact, lightweight, electrical safe and convenient for working in the field.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для компенсации магнитного поля трубопровода.Figure 1 presents a block diagram of a device for compensating for the magnetic field of a pipeline.

На фиг.2 - разъем витков катушки размагничивающего модуля в разрезе.Figure 2 is a sectional view of a coil connector of a demagnetizing module.

Устройство (фиг.1) состоит из последовательной цепи силового блока 1, силового выпрямителя 2, размагничивающего модуля в виде многовитковой катушки 3, установленного на трубопроводе 4. К силовому блоку 1, подключен регулятор мощности The device (Fig. 1) consists of a series circuit of a power unit 1, a power rectifier 2, a demagnetizing module in the form of a multi-turn coil 3 mounted on a pipeline 4. A power regulator is connected to the power unit 1

5, а к силовому выпрямителю 2 подключен переключатель полярности 6. Регулятор мощности 5 и переключатель полярности 6 также соединены с панелью управления 7. Позиции 1, 2, 5, 6, 7 образуют блок управления.5, and a polarity switch 6 is connected to the power rectifier 2. The power regulator 5 and the polarity switch 6 are also connected to the control panel 7. Positions 1, 2, 5, 6, 7 form a control unit.

Витки 8 размагничивающего модуля 3, снабжены разъемами 9, расположенными в диэлектрическом корпусе 10 (фиг.2) и установлены на трубопроводе 4.The turns 8 of the demagnetizing module 3 are provided with connectors 9 located in the dielectric housing 10 (Fig. 2) and installed on the pipeline 4.

Устройство для компенсации магнитного поля трубопровода работает следующим образом. Витки 8 размагничивающего модуля 3 размещают на трубопроводе 4 в зоне сварки и соединяют разъемы 9, размещенные в диэлектрическом корпусе 10. Число витков 8 определяется диаметром трубопровода 4 и в зависимости от его величины используют от трех до шести витков. Витки 8 представляют собой многожильный кабель. Кабель содержит 14-35 проводов. Все провода кабеля соединены последовательно, а в разрыв одного из проводов подключен блок управления. Кабель покрыт резиновой изоляцией. Провода кабеля также покрыты резиновой изоляцией и дополнительно обмотаны слюдяной пленкой.A device for compensating for the magnetic field of the pipeline works as follows. The turns 8 of the demagnetizing module 3 are placed on the pipe 4 in the welding zone and the connectors 9 are placed in the dielectric housing 10. The number of turns 8 is determined by the diameter of the pipe 4 and depending on its size, three to six turns are used. Coils 8 are multi-core cable. The cable contains 14-35 wires. All cable wires are connected in series, and a control unit is connected to the gap of one of the wires. The cable is rubber coated. Cable wires are also coated with rubber insulation and additionally wrapped with mica film.

На силовой блок 1 от сети переменного тока поступает синусоидальное напряжение 220 В или 380 В, которое преобразуется в переменное пульсирующее напряжение. В соответствии с показаниями датчиков магнитного поля (на фигуре не показаны), которые установлены в зоне сварки, на панели управления 7 задают величину напряжения на выходе силового блока 1 через регулятор мощности 5. На силовой выпрямитель 2 поступает переменное пульсирующее напряжение, заданной величины. С выхода выпрямителя 2 уже постоянное пульсирующее напряжение подается в размагничивающий модуль 3. Постоянное пульсирующее напряжение выпрямителя 2 частично сглаживается индуктивной составляющей размагничивающего модуля 3 и вызывает в нем импульсный ток, который создает пульсирующий магнитный поток в трубопроводе 4. За счет инерционности намагничивания доменов металла трубопровода 4 импульсный магнитный поток вызывает в трубопроводе 4 постоянное магнитное поле с незначительными пульсациями, напряженность которого соизмерима с остаточной напряженностью магнитного поля трубопровода 4.A sinusoidal voltage of 220 V or 380 V is supplied to the power unit 1 from the AC mains, which is converted into an alternating ripple voltage. In accordance with the readings of the magnetic field sensors (not shown in the figure), which are installed in the welding zone, the voltage at the output of the power unit 1 is set on the control panel 7 through the power regulator 5. An alternating ripple voltage of a predetermined value is supplied to the power rectifier 2. From the output of rectifier 2, a constant pulsating voltage is supplied to the demagnetizing module 3. The constant pulsating voltage of rectifier 2 is partially smoothed by the inductive component of the demagnetizing module 3 and causes a pulsed current in it, which creates a pulsating magnetic flux in the pipe 4. Due to the inertia of the magnetization of the metal domains of the pipe 4 pulsed magnetic flux in the pipe 4 causes a constant magnetic field with minor ripples, the intensity of which is comparable with the rest internal strength of the magnetic field line 4.

С помощью панели управления 7 устанавливают направление магнитного поля, которое через переключатель полярности 6, силовой выпрямитель 2 и размагничивающий модуль 3 создают в трубопроводе 4. Направление индукции магнитного поля размагничивающего модуля 3 должно быть противоположно индукции остаточной намагниченности трубопровода 4.Using the control panel 7, the direction of the magnetic field is established, which through the polarity switch 6, the power rectifier 2 and the demagnetizing module 3 are created in the pipeline 4. The direction of the magnetic field induction of the demagnetizing module 3 should be opposite to the induction of the residual magnetization of the pipe 4.

Таким образом, изменяя величину и направление, создаваемого устройством в трубопроводе 4 наведенного магнитного поля, можно добиться компенсации остаточного Thus, by changing the magnitude and direction created by the device in the pipe 4 induced magnetic field, you can achieve compensation of the residual

магнитного поля трубопровода 4. Регулируя величину и направление наведенного магнитного поля, устанавливают такие значения, чтобы суммарная величина наведенного и остаточного магнитных полей трубопровода 4 не превышала величину, оказывающую отрицательное влияние на качество сварки (1-3 мТл).the magnetic field of the pipeline 4. By adjusting the magnitude and direction of the induced magnetic field, set such values that the total value of the induced and residual magnetic fields of the pipeline 4 does not exceed a value that has a negative effect on the quality of welding (1-3 mT).

Устройство для компенсации магнитного поля трубопровода позволяет автоматизировать процесс размагничивания, так как используется только два параметра: регулирование мощности и переключение полярности. Простота эксплуатации устройства не требует специально подготовленного квалифицированного персонала.The device for compensating the magnetic field of the pipeline allows you to automate the process of demagnetization, since only two parameters are used: power control and polarity switching. The ease of operation of the device does not require specially trained qualified personnel.

Габариты блока управления 400×110×260 мм.Dimensions of the control unit 400 × 110 × 260 mm.

Масса не более 6 кг.Weight is not more than 6 kg.

Габариты катушки в транспортном состоянии d 500×220 мм.Dimensions of the coil in transport condition d 500 × 220 mm.

Масса не более 15 кг.Weight is not more than 15 kg.

Время подготовки устройства к компенсации - не более 10 мин.The time to prepare the device for compensation is no more than 10 minutes.

Источники информации:Sources of information:

1. Патент РФ №42691, МПК⁷ H 01 F 13/00, Публ.2004.12.101. RF patent №42691, IPC ⁷ H 01 F 13/00, Publ. 2004.12.10

2. Патент РФ №13271,, МПК⁷ H 01 F 13/00, Публ.2000.03.272. RF patent No. 13271 ,, IPC ⁷ H 01 F 13/00, Publ. 2000.03.03.27

Claims

A device for compensating for the magnetic field of a pipeline, comprising a demagnetizing module in the form of a detachable coil and a control unit connected to it, characterized in that the control unit is made in a dielectric casing and is equipped with a power unit operating from AC voltage, a power rectifier and a control unit that contains a regulator power and a polarity switch, and the power unit is connected in series with the power rectifier and demagnetizing module, the power regulator is connected to the power unit y, the polarity switch is connected to the power rectifier, the coil is made of a multicore cable, and its connectors are placed in a dielectric casing.