SU845760A3 - Способ автоматического управлени пРОцЕССОМ ВыСОКОчАСТОТНОй СВАРКипР МОшОВНыХ ТРуб - Google Patents

Description

i Изобретение относитс  к изготовлению сварных пр мошовных труб методом высокочастотного нагрева.

Известны способы автоматического управлени  процессом высокочастотной сварки пр мошовных труб, при котором выбирают регулирующий параметр, который посто нно измен ют и сравнивают с заданной его величиной, а разностным сигналом воздействуют на выбранный параметр управлени  ij.

Однако известные способы не обеспечивают достаточной точности управлени  процессом, так как не учитывают .все параметры, вли ющие на процесс сварки.

Цель изобретени  - повышение точности управлени  процессом.

Эта цель достигаетс  за счет того что непрерывно измер ют сварочный ток, скорость перемещени  трубы в процессе сварки, толщину стенки трубы и повьЕиение температуры свариваемых кромок, в качестве регулирующего параметра выбирают одну из составл ющих следующей формулы:

где Д Т - повышение температуры

;вариваемых кромок; 3 - сварочный TOKf W - толщина стенки трубы;

т зубы} S - скорость перемещени  Кд- посто нна  величина, у итывающа  сопротивление

I при этом подсчет заданной величи

ре;  из гулирующего параметра определ ет

0 этой же формулы.

За регулирующий параметр и

паэаметр управлени  может быть прин |га скорость перемещени  трубы.

За регулирующий параметр

15 быть прин то АТук,а за параметр

у-1равлени  - сварочный ток.

На фиг. 1 представлена схема

-варизки электросопротивлением при про водстве сварных труб; на фиг. 2

20

испольтокоподвод щие ,общий вид, 3 зуемые в данном процессе; на фиг датчик тока, используемый дл  оп)еделени  тока сварки; на фиг. 4 блокв рисхема схемы управлени , первый

25 ант изобретени ; на фиг. 5 - то ке. второй вариант изобретени .

Трубна  заготовка 1 движетс 

стрелпроцессе сварки в направлении ки 2. Контактные электроды 3 под соегной динены к источнику 4 высокочасто энергии и подают ток вдоль кромок 5 .сварочной клиновидной щели и через вершину клиновидной щели 6. Обжимные ролики 7 воздействуют на трубную заготовку, в результате чего образуетс  готовое сварное соединение Датчики нагрузки 8 измер ют обжимное усилие на роликах 7. Каждый токоподвод щий узел 9 (см фиг. 2) соединен с источником 4 энер гии, а в нижней части каждого узла закреплен контактный электрод 3. На внутренней поверхности 10 одного из узлов 9 выфрезеров.ан паз 11. Датчик 12 тока помещен в паз 11 и имеет длину, как правило, равную длине паза. Датчик 12 имеет полый алюминиевый сердечник 13, на который намотано примерно 10 витков множильного провода 14, состо щего из пйти свитых медных проводов, камщый из которых изолирован дл  уменьшени  нагрева вихревыми токами в сильном магнитном поле, создаваемом током величиной от 400 до 600 А и частотой 450 к протекающим через токоподвод щий узел. Сердечник помещен в трубку 15 из жаропрочного стекла и концыпровода 14 соединены с формирователем 16сигнала. Формирователь сигнала представл ет собой обычную схему дл  преобразовани  сигнала с датчика тока в сигнал, используемый с другими элементами схемы управлени . Схема управлени  (см. фиг. 4) вкл чает в себ  несколько обычных электронных схем, датчики нагрузки 8 пода ют сигнал величины обжимного усили  через переключатель 17 на схему 18 отбора и стабилизации. Переключатель 17и выход схемы 18 соединены со схе мой 19 преобразовател  сигнала величины обжимного усили . Выход формировател  16 сигнала величины тока и выход схемы 19  вл ютс  входными сумматора 20 на операционном усилителе . Выход сумматора 20 соединен с первым входом схемы 21 умножени  и делени . Источник 22 сигнала толщины стенки соединен со вторым входом схе мы 21. Источник 23 сигнала, соответ ствующего величине , соединен с третьим вхоЬой схемы 21. На выходе схемы 21 получают сигнал , соответствующий требуемой скорости стана и определенный в этой схеме из соотношени  S сигнал поступает на первый вход схе мы 24 суммировани  на операционном усилителе. Выходной сигнал схемы 24 поступает на вход управл ющей схемы 25, где получают сигнал, пропорциональный интегральной производной, имеющую выходной сигнал с нулевым средним .уровнем. Выход схемы 25 сое динен с индикатором 26 отклонени , .который указывает величину и направ ление выходного сигнала cxeNbs 25. Выход схемы 25 соединен также со входом 27 ограничени  базового тока. Выход схемы 27 ограничител  соединен с первым входом схемы 28 суммировани  на операционном усилителе . Источник 29 сигнала скорости стана имеет выход, соединенный со BTOpbnvs входом схемы 28. Выход схемы 28 соединен с обычной схемой. 30 управлени  приводом стана, котора  управл ет скоростью двигател  31 привода стана. Двигатель 31 механически св зан с тахометрическим генератором 32 и вращает . Выход тахометрического генератора соединен со вторым входом схемы 24. Сигнал от тахометрического генератора поступает также на первый вход схемы умножени  делени  33, включающей в себ  цифровой вольтметр дл  индикации числа, соответствующего Т. Схема 33 имеет второй вход со схемы 21, на который поступают сигналы, соответствующие Kj , 1 и W. При работе переключатель 17 поворачивают направо, соедин   датчики нагрузки 8 со схемой 18, при этом стан стоит и создает статическое обжимное усилие. Во врем  работы стана переключатель 17 поворачиваетс  налево и тогда датчики нагрузки замер ют динамическое обжимное усилие F . Формирователь 16 сигнала тока преобразует выходной сигнал датчика 12, пропорциональный току сварки в сигнал , согласованный с другими электронными элементами системы. Сигнал со схемы 19 компенсирует изменени  обжимного усили  путем изменени  сигнала на выходе формировател  16 в сигнал , который используетс  в качестве величины тока J в схеме 21. Схема 22 может представл ть собой потенциометр, вьщающий сигнал, соответствующий толщине стенки или, точнее , это может быть реальный сигнал толщины с толщиномера,. Сигнгш, соответствующий величине Кд/лТ, подаетс  с источника 23, которым может быть потенциометр, устанавливаемый дл  задани  посто нной величины К, определ емой эмпирически, и требуемую температуру сварки в диапазоне Т. Затем схема 21 рассчитывает сигнал требуемой скорости ка показано в уравнении S - Сигнал требуемой скорости со схемы 21 и сигнал действительной скорости сравниваютс , в результате чего на выходе схемы 24 получают разностный сигнал, который передают на управл ющую схему 25. Управл юща , .схема 25 выдает выходной сигнал, который отрицателен, когда выходной сигнал сумлатора 20 уменьшаетс  , указыва  на уменьшение температуры сварки, и положителен, когда сигнал с cy мaтopa 20 возрастает, указыва 

на возрастение температуры сварки, и заставл   увеличить скорость стана . Сигнал со схемы 25 масштабируетс  в схеме 27 таким образом, чтобы соответствовать сигналу скорости стана , задаваемому оператором стана, в результате чего сигнал со схеьЫ 27 измен етс  в ограниченном диапазоне, определ емом из практиг.и.

Оператор стана может Е любой момент Бвест.и новый базовый сигнал ско рости или изменить пределы в схеме 27 в соответствиис требовани ми опыта и практики дл  различных сортов и размеров трубы или в соотвегствки с замечани ми контролеров качества сваных соединений Например,. схеусх 27 можно установить на +10% базовой скорости , и если индикатор отклонени  26 сообщит о выходе за пределы диапазона , то оператору потребуетс  ручна  рег лировка.- Сигнал со схемы 27, складыва сь с сигналом с :;- сточника 29, дает сигнал дл  действительного управлени  скоростью стана г;осредством обычной схемы 30 управлени  скоростью стана. Тахометрический генера тор 32, св занный с двигателем стана 31,выдает сигнал действительной скорости

Схема 33 включает в себ  цифровой вольтметр дл  индикации fi Т, производ  вычислени  над J и W со cxeivM 21, над S с тахометрического генератора 32 и над К с внутреннего потенциометра .

В случае, если при работе отклонени  динамического усили  от статической силы будут невелики или их не будет совсем, нет необходимости , в сигнале со схемы 19., и сигнал с формировател  16 подаетс  непрерывно на схему 21. В этом случае может быть целесообразнее иметь фиксированный сигнал cxeNEJ 19 и просто управл ть выходным сигналом датчиков нагрузки 8 и измен ть давление, когда индикатор показывает, что давление в мило за требуемые пределы.

Система управлени  позвол ет оператору переключить свое внимание с позиции нормальной работы и следить :3а окончанием сварки при помощи приборов . Имевшие место ранее изменени  материала, которые иногда было трудн обнаружить, теперь легко определ ютс . Измен   процесс свар.си, которые не мог заметить далее опытный оператор , по цвету сварного соединени , могут быть теперь обнаружены при помощи приборов и системы управлени  Использование системы управлени  позволило повысите производительность и качество. Устройство управлени  также автоматически компенсирует проблемы , св занные с изменением тока сварки, обусловленные короблением полосы, создающей волнистость на

кра х полосы относительно га,

В варианте изобретени 

сигналы толщины стенки величинь: тока и скорости стана  вл ютс  теми же. с -1гналами, что и в варианте, изображенном на фиг. 4, и формирук1тс 

:Такш1 же образом и такими же

устройствами ,.

Схема 34 умножени  и делени  соеднена своими входами с датчиками толщины стенки, величины тока и скорости стана, на выходе ае получают

сигнал , соответствуюц 41й требуемой температуре сварки. Выход схемл 34

соединен с первым входом схемы 35 сумматора на. операционном усилителе

е и со схемой 36 отбора и стабилизации через переключатель 37. Выход схемы 36 соединен со вторым входом слемы 34. Выход схемы 34 соединен со входом управл ющей схемы 25. Выход схемы 25 соединен со входом индикатора 26 отклонени  и со входом cxezvsb 27 ограничени  тока. Выход схемы 27

28

соедин.ен с первым аходом схемы

суммировани  на операционном ус)илителе .

Выход источника сигнала 38 ёазовой мощности соединен со вторым вхсдом схемы 28. Выход схемы 28 соединен со входом обычной системы управлени  39 мощности стана дл  трубопрокатного стана с высокочастотной сваркой электросопротивлением .

Схема 34 рассчитывает сигнал, соответствующий требуемой температуре из соотноешни  |1-- и эта величина сравниваетс  с требуемой температурой путем использовани  схемы отбора и стабилизации 36, и управл юще устройство 25 работает по разностному сигналу. Сигнал требуемой температуры подаетс  на cxeiviy 36 путем

замыкани  переключател  37 при буемом уровне сигнала со схемы Сигнал управлени  используетс 

изменени  тока от источника в пэеделах , заданных схемой 27. Как

и в варианте, изображенном на фиг.

4,

в системе управлени  динамическое обжимное усилие может не учитыватьс .

В системе управлени  управл емы параметром быть либо скорость (см. фиг. 4).либо сварочный ток (см фиг. 5). Однако в каждом варианте компенсируютс  изменени  параметра, который не используетс  дл  управлени , поэтому система управлени  точно отражает изменени  параметров во врем  процесса.

Использование в качестве упр

вп ющего параметра скорости предпочтительно дл  максимальной пропус:кной способности стана, а исполь; ование сварочного тока дл  управлеьи  имеет то преимущество, что не перегружаетс  источник энергии, что

позвол ет свести к минимуму возможность повреждени  элементов и обеспечивает более широкий диапазон дл  управлени .

Claims (3)

1. Формула изобретени  1. Способ автоматического управлени  процессом высокочастотной сварки пр мошовных труб, при котором выбирают регулируквдий параметр, который посто нно измен ют и сравнивают с заданной его величиной, а разностным сигналом воздействуют на выбранный параметр управлени , о т л и ч аю. щий с  тем, что, с целью повышени  точности управлени  процессом , непрерывно измер ют сварочный ток, скорость перемещени  трубы в процессе сварки, толщину стенки трубы, и повышение температуры свариваемых кромок, в качестве регулирующего параметра выбирают одну из составл ющих следующей формулы:

   2 . ,

   где йТ - повышение температуры свариваемых кромок;

   3 - сварочный ток;

   W - толщина стенки трубы;

   S - скорость перемещени  трубы;

   Кц- посто нна  величина, Считывающа  сопротивление, при этом подсчет эайанной величины регулирующего параметра определ ют из этой же формулы,
2. 2.Способ по п. 1, отличающийс  тем, что за регулирующий параметр и параметр управлени  принимают скорость перемещени  трубы.
3. 3.Способ по п. 1, отличающийс , тем, что за регулирующий параметр прннимают ДТ/и, аза параметр управлени  - сварочный ток.

   20Источники информации,

   прин тые во внимание при экспертизе

   1. Патент США 3145285, кл. 219-59, 1964 (прототип).