TW201819062A - 用於製造鍋爐管之系統、方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

一種用於製造鍋爐管的方法，包含以下步驟：從複數個管(202)中去除端蓋(204)，該複數個管(202)包括至少第一管和第二管，清潔該第一管和該第二管的外表面，在該第一管的上游端上形成焊接預備物，在該第二管的下游端上形成焊接預備物；將該第一管的該上游端焊接到該第二管的該下游端以形成對接焊以產生長管，和用自動化裝置(18)測量至少該第一管和該第二管的參數。去除該等端蓋(204)、清潔該等管(202)的外表面、形成該等焊接預備物、將該第一管焊接到該第二管和測量該至少一個參數的步驟被自主地執行。

Description

用於製造鍋爐管之系統、方法及裝置
[0001] 本發明的實施例一般關於發電系統和過程，並且更具體地關於用於生產用於鍋爐的長管的系統，方法和裝置。
[0002] 用於鍋爐中的長管典型地藉由首尾相連地焊接市場上可買到的可運輸的管長度來製造。這些長管取決於生產和加工能力要求而變化。典型地，管長度受限於管彎曲系統的物理限制，管彎曲系統用於將長管彎曲成蛇形管。一般來說，現有的長管彎曲系統可以處理長度在25至100米範圍內的管。為了滿足較長的管端要求，多根長管被以多個段的形式製成彎曲系統的最大容量，並被對接焊接在一起以產生期望的產品長度。除了具有可變長度外，由複數個個別的管所組成的長管可以具有多個管直徑、壁厚和化學性質。 　　[0003] 用於製造用於鍋爐中的長管的所有管道在彎曲之前經歷相同的製備過程。這些步驟是順序的並且通常是手動操作，和/或在專用機器上執行，每一個專用機器執行複數個離散操作中的一個。此外，這些步驟典型地以分批模式運行，在多個操作之間儲存材料，其由於增加的在製品(work in progress；WIP)以及增加的操作每台機器的人數而造成高成本。例如，現有的長管製造過程包括預備、材料檢查、清潔，管端準備、直管對接焊接、無損焊接檢測、修理和後期製作彎曲步驟，所有的這些都是依賴個別的需要手動操作員的機器所執行。 　　[0004] 在預備步驟中，捆紮管在工廠藉由室內或室外起重機從卡車上卸下，並進行檢查以確保其在尺寸、數量和化學方面符合採購訂單的規定。各管在管磨機上以化學等級、如外徑和壁厚之尺寸以及加熱編號被物理標記以用於可追溯性，並且被以堆放儲存在室外儲存場中，直到需要用於生產為止。在進一步處理之前，管被運送到珠粒噴擊清潔區域以清潔管表面。 　　[0005] 在大多數生產設施中，由品質檢驗員或珠粒噴擊清潔操作人員在系上手動進行材料檢查，捆紮的管束被接收在工作站處。根據生產排程表手動檢查管以確定合適的管是在工作站。任何材料檢查都是在隨機的基礎下被作出，因為這種檢查典型地不是生產要求。 　　[0006] 在開始諸如焊接和最終塗漆之類的任何製造操作之前，清潔步驟被用於清潔管的表面以除去任何軋鋼鱗片，氧化，油或防腐劑塗層。為了達到這個目的，管束被打破，並且透過利用鋼珠粒噴擊來清潔表面的商業珠粒噴擊清潔系統來供應複數個個別的桶。珠粒噴擊清潔系統通常被批量裝載，並可以一次加工一到四個管。在目前的處理中，安裝在研磨機上的保護管端蓋保持在管的端部上以防止噴砂介質進入到桶的內部。然後在爆破後或者在下一次操作之前，用鉗子或螺絲起子手動去除這些蓋子。清潔完畢之後，管被用手標記出來以符合可追溯性要求，並且然後被捆綁在一起而收集在儲存架中，然後進行下一步操作之前被佇列用於暫存。 　　[0007] 在大多數生產設施中，為了進行管端製備，管束被送到用於在管的端部上加工焊接預備物而使得它們可以被焊接之獨立的準備站，或者被送到將管道鋸和切分成更短的長度以用作管集箱奶嘴頭或鬆套管之較小的產線。這些端部準備線可以是手動或半自動的獨立系統。在端部準備期間，管端的外徑被清潔，然後一個焊接溝預備物被加工至該等端部中。然而，因為有各種各樣的管對接焊預備物幾何形狀，所以需要不同的工具來改變管的直徑和壁厚。針對這些和刀具磨損的原因而換刀具可以是非常耗時。在該等管端上的焊接預備物之加工完成之後，該等管被送到儲存架或重新捆綁以用於下一個操作。 　　[0008] 在大多數工廠中，不同的工作站不是全部藉由輸送機直接連接，其需要藉由起重機將管束從一個站提升到另一個站。為了將管焊接在一起形成長管，將管束放置在拆開的捆紮帶上，在那裡捆紮帶被去除，並且在焊接之前將它們送入儲存/供給架佇列。根據需要將該等個別管裝到進料輸送機上，並送到直管焊接工作站。在這個站，該等管被使用手工對接焊、軌道焊接等方式而首尾序列地焊接。以現有的系統，該等管的插入、對準、開始/止動和焊接參數控制全都由操作員手動地執行。 　　[0009] 在完成焊接之後，例如透過使用X射線來執行焊接的非破壞檢查。典型地，這是一個獨立的工作站。通過檢查的管被存放在隊列中用於彎曲，而不通過的管被修理。以現有的系統，維修牽涉標記缺陷位置、將管道穿過系統而不配對、以及將管道卸載到維修區域用於維修。該等焊接被完成後，將長管放入進料架系統用於彎曲。 　　[0010] 如上所述，現有的製造過程使用個別的，分立的機器和手動操作器，並且經常需要在每一個步驟之前將管佇列，導致顯著的製造時間和成本。 　　[0011] 鑑於以上所述，需要一種用於製造用於鍋爐的長管的系統、方法和裝置，其比現有方法更流線型，成本有效且耗時更少。
[0012] 在一個實施例中，提供了一種用於製造鍋爐管的方法。該方法包括以下步驟：從複數個管中去除端蓋，該複數個管包括至少第一管和第二管，清潔該第一管和該第二管的外表面，在該第一管的上游端上形成焊接預備物，在該第二管的下游端上形成焊接預備物；將該第一管的該上游端焊接到該第二管的該下游端以形成對接焊以產生長管，和用自動化裝置測量至少該第一管和該第二管的參數。去除該等端蓋、清潔該等管的外表面、形成該等焊接預備物、將該第一管焊接到該第二管和測量該至少一個參數的步驟被自主地執行。 　　[0013] 在另一個實施例中，提供了一種用於製造長鍋爐管的自主裝置。所述裝置包括：被配置成從第一管和第二管的端部去除端蓋的去蓋站，被配置成從該第一管和該第二管的外表面去除污染物表面層之清潔站，被配置成至少在該第一管的上游端和該第二管的下游端形成焊接預備物之焊接預備物站，被配置成將該第一管對接焊接至該第二管之接合站，和至少一個控制單元，該控制單元被配置成在該第一管和該第二管被接收在該去蓋站之後，控制該去蓋站、該清潔站、該焊接預備物站和該接合站而無操作人員的介入，並且控制該第一管和該第二管從該去蓋站到該接合站的材料流動。 　　[0014] 在又一個實施例中，提供了用於製造長鍋爐管的自主系統。該系統包括被配置成從第一管和第二管的端部去除端蓋的去蓋裝置和與去蓋裝置對準並被配置成經由雷射剝蝕從第一管和第二管的外表面去除污染物表面層的清潔裝置，被配置成在所述污染物表面層被去除之後至少在所述第一管的上游端和所述第二管的下游端中加工焊接預備物之焊接預備裝置；被配置成將所述第一管和所述第二管焊接之接合裝置，以及至少一個控制單元，所述至少一個控制單元被配置成自動控制所述去蓋裝置、清潔裝置、焊接預備裝置和接合裝置的操作，並且控制所述第一管和所述第二管從所述去蓋裝置到接合裝置之所述第一管和所述第二管的材料流動以製造長鍋爐管。
[0028] 以下將詳細參考本發明的示例性實施例，其示例在附圖中示出。只要有可能，在整個附圖中使用的相同的附圖標記表示相同或相似的部分。儘管本發明的實施例適用於製造用於鍋爐的長管，包括用於諸如過熱器，再熱器，節能器和水冷壁膜板的蛇形元件，但是本發明的實施例也可以被利用於產生任何材料或庫存之長度，用於不同的最終用途。例如，本發明的系統和方法適用於為各種應用於產生長的長度之管道或導管。 　　[0029] 如本文所使用的，“可操作地耦合”是指可以是直接或間接的連接。連接不一定是機械附接。如本文所用，“流體耦合”或“流體連通”是指兩個或更多個特徵的佈置，使得特徵以允許特徵之間的流體流動並允許流體傳送的方式連接。 　　[0030] 本發明的實施例關於用於製造長鍋爐管的系統，方法和裝置。該系統可以完全自主模式運行，並提供乾淨、經過驗證和端部預備的長管以用於進一步處理至蛇形彎曲機或用於其他管製造過程。從管磨機運送的未加工管被拆開並送入本發明的系統，並排出作為完成的長管，其滿足生產要求以被彎曲成所限定的元件或長的水冷壁板。如本文所使用的，“自主地”是指在沒有手動或人為介入的情況下並且在連續的步驟或操作之間沒有顯著的停機時間。另外，自主地包括在連續的步驟或操作之間執行操作而不離線(即，在系統之外)地儲存管。 　　[0031] 參考圖1，示出了以用於製造用於鍋爐的長管的全自動化和整合裝置形式的系統10。如其中所示，系統10包括複數個子系統、站和裝置，各執行一個或多個離散功能。系統10包括入口輸送機12、去蓋裝置14、管清潔系統16、驗證檢查系統18、卸載裝置20、識別站22、切割站24、端部預備系統26、短管卸載裝置28、對接焊接系統30、焊接測試站32、修理系統34和出口輸送機36。如在下文中詳細討論的，系統10允許在操作之間沒有任何佇列步驟的情況下製造長鍋爐管。 　　[0032] 參考圖2-圖11，也可以在圖12中最好地說明，示出了各個子系統和站的配置和操作。在一個實施例中，該等管藉由入口輸送機12從自動化管儲存系統或傳送系統被裝載到系統10中。在其他實施例中，該等管可以被輸送到系統10並且由進料架手動地被引入。圖2示出了儲存待被焊接的複數個管202以產生長管的示例性進料架儲存系統200。該等管202被拆開並以它們首尾相連的順序被儲存。 　　[0033] 一旦手動地或經由入口輸送機12被裝載到系統中，該等管就被傳送到將塑料端蓋從管道上去除之自動化的去蓋裝置14。可以設想的是，去蓋裝置14可以位於儲存架之前或之後，並且無論如何都位於清潔系統16之前。去蓋裝置14位於與入口輸送機12對準的位置，並且可以是被固定的或被升高的設計。參照圖3-圖5，去蓋裝置14可以包括具有穿過其中的大致矩形的槽62之定中心裝置或砧座60，具有貫穿端66的對分分段刀片64可滑動地被收納在其內。刀片64被連接到被配置成在槽62內軸向地移動刀片64之致動器裝置68。在一個實施例中，致動器裝置可以是被配置成從砧座60延伸和縮回刀片64之彈簧、氣動、液壓、電或其他裝置，如圖3中的虛線和實線所示。在一個實施例中，砧座可以是大約1.5英寸的長度，並且刀片64的成角度的端部可以是大約1/4英寸長。 　　[0034] 最好如如圖5所示，在操作中，定中心裝置/砧座60首先被利用來將塑料蓋204的中心定位在該等管端上。致動器裝置68然後被啟動以使刀片64在定中心裝置60內從槽62延伸直到它貫穿蓋204。在一個實施例中，去蓋裝置14可包括電連接到致動器裝置68的機械觸發器或感測器70，使得當定中心裝置60接觸端蓋204時，致動器裝置68從定中心裝置60自動延伸刀片64到貫穿蓋204。如圖5所示，對分分段刀片64包括所形成的兩個扁平刀片部分72、74(例如機械變形或回火)，使得它們在不受槽62的壁限制時被彼此偏置。以此方式，當刀片64從槽64被延伸時，刀片部分72、74將沿相反的方向彎曲。塑料管蓋204然後可以被從夾持在延伸的刀片64和砧座60之間的管202拉出。然後刀片64可以使用致動器裝置68(例如藉由釋放張力)而被縮回到槽62內，造成蓋脫離。 　　[0035] 現在轉到圖6，一旦端蓋從該等管被去除，則管清潔系統16被利用經由雷射剝蝕從該等管204去除污染物表面層82。如其中所示，系統16將雷射光束80引導到管204的表面上，其中大部分雷射能量被污染物層82吸收。層82被轉變成電漿84，其引起破裂並分解層82的衝擊波。剝蝕的污染物(汽化煙霧和灰塵顆粒)例如經由具有整合過濾器的抽吸裝置86從管表面被去除。與表面污染物(即，污染物層82)不同，管材料不吸收，而是反射雷射光束能量。在一個實施例中，清潔系統16可以包括感測器88，其被配置成檢測從管表面反射的這個雷射光束能量。因此，一旦反射基板層被到達，如由感測器88所檢測到的，控制單元被配置成自動停止雷射清潔處理。 　　[0036] 藉由一旦管表面已經暴露就自動停止清潔過程，可以防止或最小化對管表面的機械和/或熱損傷。與現有的清潔裝置相反，裝置10的自動清潔系統16是緊湊的，提供了更清潔的表面，並且不會產生必須被處理的大量廢物。此外，噴擊介質不會劣化，並且不需要被更換(這是利用金屬珠粒噴擊或噴砂的情況)。而且，系統16避免了在清潔時將保護端蓋保持在該等管上的需要，這在典型的珠粒噴擊清潔處理期間典型地需要保持珠粒噴擊在該等管外。 　　[0037] 一旦被清潔，該等管就被軸向地通過至自動檢查和驗證系統18，其執行管道的兩步驟檢查和驗證。此時，桶表面是乾淨的，不需要特殊的預備，如打磨以準備管道表面用於金屬識別操作(這典型地將是需要在珠粒噴擊清潔之後)。參照圖7，自動檢查和驗證系統18包括通常用於正材料識別(Positive material identification；PMI)或便攜式合金分析儀中的商用級X射線螢光(X-ray fluorescence；XRF)單元90以用於金屬合金材料的無破壞分析和等級識別。管停止幾分之一秒來執行分析，並且在機載計算機中將材料資訊與儲存在資料庫中的生產要求的材料資訊比較以確保正確的管材被進入系統10。與材料識別同時發生的第二步驟是使用光學感測器或照相機92對管的外部和管壁厚度的光學測量。在一個實施例中，系統18還可以包括自動化硬度測試儀94，其被使用以驗證例如具有增強的潛變強度的回火鐵磁體合金。這些資訊被擷取並被發送到品質資料庫。 　　[0038] 除了以上之外，在一個實施例中，檢查和驗證系統18可以包括用如使用XRF單元90、光學感測器92和硬度測試儀94驗證的那些材料規格和/或參數來標記管的表面之點珠標記器96。系統18還可以包括用於條碼和材料ID的讀取器98。在其他實施例中，系統18還可以包括在管穿過系統時檢查壁厚之渦流檢查裝置以確保管在其整個長度上具有均勻的壁厚並且符合預設的標準或要求。這個測試對於在管磨機中進行的測試將是多餘的，但是將提供所進的管料符合所有的合同要求之額外的保證。 　　[0039] 藉由系統18所測量的管的性質針對於生產排程中被叫來的材料而被檢查。如果它們不符合要求，則管自動被剔除並且被卸載到次級傾卸架20上，並且在任何更多的管可以被處理以及以端部預備和焊接的形式之重大工作可以被完成之前，系統18自動地產生不合格的警報或通知。這就消除了不合格材料可能進入重大額外工作被完成之生產線的可能性或消除它們可能被錯誤地併入到成品中的可能性。 　　[0040] 在成功通過驗證測試之後，識別站22將識別資訊施加至管的外表面。該識別資訊可以採取獨一的序號以及生產資訊的形式。在一個實施例中，可以使用噴墨列印系統將識別資訊施加到管的外表面。列印的資訊包括具有序號的條碼99，以及沿著管長度以重複圖案的形式的人類可讀資訊101，如圖8和12所示。重複模式確保即使管的一部分被切斷或者一些其他處理使其一部分不可讀，管資訊的記錄也被保存。除了獨一的識別序號之外，條碼還可以包含供應商資訊、採購訂單號和熱量號以及車間訂單號。這些資訊將在製造系統中是可追溯的，也可以藉由手持式條碼掃描儀和自動掃描儀在不同的後續工作站的位置被識別。具有列印的識別資訊的管204的示例在圖8中示出。 　　[0041] 在印刷識別資訊之後，該等管被傳送到切割站24，其中該等管在切割站24被用鋸103切割成一定長度。在一個實施例中，切割站24包括測量裝置，夾緊裝置和鋸。測量所進的管料以確定管是否合適的長度或是否需要修剪。如果管的長度合適，則它不經切割地通過切割站24。如果管需要切割，測量裝置將管測量到所需的長度、夾緊管、以及啟動鋸子進行切割。在一個實施例中，鋸是傳送軌道上的冷鋸。在一個實施例中，可以設想的是，如果需要，切割站24可以被用來製造短奶嘴頭或鬆散管。 　　[0042] 進一步參考圖1，在切成適當的長度之後，該等管被送到焊接預備物站28，在那裡焊接預備物被加工在管的一端或兩端上，如所要求的那樣依其順序通過該系統。焊接預備物站28包括具有在自動控制(例如CNC或PLC控制)下所運行的工具更換器的獨立加工站。站28可採用兩種加工方法：具有可程式化的單點工具的主軸105或具有多個刀片的加工頭。該管將藉由傳送帶到達站28，在該傳送帶它將碰到一個硬止動位置以將其定位在距離工具已知的距離處。一個夾緊機構將把管保持固定在位，而工具將以管端為軌道，從而加工所需的焊接預備物。在一個實施例中，該工具能夠製造用於現場焊接的常規「V形」預備物以及用於自動化焊接的「J」溝。站28可以包括兩個分開的變電站或工作區域(具有分開的加工頭或工具)，藉此該等管的相對端部可以被加工。 　　[0043] 在一個實施例中，任何短管然後可以藉由卸載裝置28被卸載並被儲存在卸載饋送架中以供以後使用，而用於製造長管的較長的管可以藉由輸送機被移動到焊接站30。這允許系統10用於奶嘴頭和鬆套管、切割成長度以及被預備在任意端，其中用於奶嘴頭和鬆套管只需要被驗證。 　　[0044] 在焊接系統或站30處，藉由對焊接將複數個個別的管首尾相連。在一個實施例中，焊接站30具有兩個工作站，每一個工作站具有機器人焊接臂。在其他實施例中，可能只有一個工作站。站30還包括被配置成當該等管進入站30時驗證管的序號之條碼讀取器。藉由讀取條碼獲得的作業號、管直徑、管壁厚度和材料類型可藉由站30的控制單元而被利用以確定要執行的焊接程序。控制單元被配置成驗證焊接程序以確保適當的程序正在被使用，並且如果需要則提供預熱。 　　[0045] 如圖9所示，該等管按照構成長管的個別的管子集的順序進入焊接站30。管道止動器將該等管相對於焊炬噴嘴定位。止動器回縮和車床型卡盤106夾緊該等管以保持定向。使用感測器將第一管的後緣與第二管的前緣對準。然後，止動器被收回，並該等管端焊接預備物被對準並準備好進行焊接。 　　[0046] 利用機器人焊接臂100，在控制單元的控制下，焊接處理焊槍102藉由機器人在所有方向上被操縱，並且管對接接頭的對準藉由機器人光學或視覺系統104被測量。隨著焊接沉積物填充焊接溝，機器人也被用來自動控制擺動寬度。焊接耗材的轉換藉由機器人根據管材對焊材料的要求來自動儲存/提取焊槍而被完成。機器人手臂自主操作以焊接管對接接頭。 　　[0047] 如圖1所示，焊接站30及其工作站直接被在線連接到焊接測試站32以在焊接被完成之後立即檢查該等焊接。在焊接測試站，每一個焊接被使用X射線檢查。焊接測試站32被配置成使用識別和分類缺陷的自動缺陷識別(Automated Defect Recognition；ADR)技術而自主地操作。這是一個完全由計算機操作的系統，當焊接中的缺陷被識別時，如果確定它不符合公認的標準，則其被測量和被剔退。該資訊被系統所記錄，如為了統計測量的目的，並被發送到修理週期中，如下所述。 　　[0048] 在一個實施例中，焊接測試站32是具有ADR的數位式在線X射線系統，並且包括防輻射外殼，X射線照相機和數位影像擷取裝置。X射線照相機和數位影像擷取裝置被配置成執行對接焊的放射線透過檢查，而ADR成像軟體評估放射線透過影像，所有的這些都沒有操作介入。軟體分析該等焊接的缺陷中的每一個並提供統計處理控制資料，如上所述。 　　[0049] 在識別出不符合標準的有缺陷焊接的情況下，系統10被配置成在檢查之後自動修理焊接。與此相關，系統10包括在直管焊接站30和焊接測試站32之間的修理站34。如上所述，在站32處拍攝的X射線被以缺陷類型記錄在品質資料庫系統內而用於統計目的，並且管從X-射線外殼被反轉(即，向後移動)到修理站34。如圖10所示，該系統透過感測或測量裝置將有缺陷的焊接定位在諸如高架冷鋸110的鋸上，並且鋸110切穿該對接焊的中心。鋸110然後縮回，管的切割端被送入旋轉台114上的CNC加工頭112，如圖11所示。旋轉台114被配置成升高、夾緊管、並且在一個管的切割端上加工焊接預備物然後旋轉180度以加工另一個管的切割端上的焊接預備物。在使用兩線直管焊接機的實施例中，修理站將在兩條線之間往返。 　　[0050] 在切斷有缺陷的焊接並在切割的管端部上重新加工新的焊接預備物之後，藉由倒轉輸送機，兩段管道被送回到焊接站30。完成新的對接焊接的處理被重複，並再次藉由焊接測試站32，焊接被檢查和驗證。 　　[0051] 當所有對接焊已經被檢查和被通過時，完成的長管經由出口輸送機36離開系統10，並且被直接輸送到彎曲系統或者被儲存在儲存系統中用於佇列到彎曲機，其中在彎曲機中，該等管然後被選擇用於按照生產所需的順序彎曲從儲存系統被彈出的。 　　[0052] 現在參考圖12，示出了說明自動化系統10的操作的處理流程圖。如上所述，入口輸送機12被用來裝載不同的直徑、壁厚和化學性質的未加工管。然後塑料端蓋在站14處從管中被去除，並且管的外表面在站16處被使用雷射剝蝕來清潔。管被軸向地通過至驗證和檢驗站18，其中管尺寸、化學性質和硬度被自動地測量。任何被剔除的管都從在線系統中被卸載。在識別站22處，管識別資訊被施加到管的外表面，其包括條碼和人和/或機器可讀本文。然後管在站24處被切割成一定長度，然後被送到焊接預備物站26，在焊接預備物站中，焊接預備物是使用主軸和自動工具更換器而被加工在管端部上。在較短的管未被處理的情況下，具有焊接預備物的該等管然後被傳送到焊接站30，該等管段是使用機器人焊接系統以端對端的方式在該處被對焊接。然後，在檢測站32處使用具有自動缺陷識別的數位在線X射線系統檢查焊接缺陷。當對接焊接被剔除時，修理站34被利用。被剔除的焊接在焊接的中心線處被切斷，並且管利用新的焊接預備物而被再加工，並在傳送機上被反轉回到焊接站30以被重新焊接。一旦包括被彼此對接焊接的管段的長管被形成，長管藉由輸送機存在系統10以用於佇列中儲存或立即彎曲成期望的形狀。 　　[0053] 如圖1所示，系統10可以包括與每一個站/子系統電連接或以其他方式通訊耦接的主控制單元300以用於控制佈置在其間的不同的站和輸送機的操作。儘管圖1示出了主控制單元300，但可以設想，每一個站個別地可以包括與其整合的控制單元以用於控制作為整個製造過程的一部分的特定於站的操作。控制單元300可以包括允許例如過程狀態被顯示的輸入/輸出能力，以及允許將管配置、生產排程、改變等被輸入到系統10中用於自主執行。 　　[0054] 如上所述，本發明的系統、方法和裝置因此提供用於長鍋爐管的完全自主製造。這藉由在控制單元300(或複數個控制單元)的控制下在線製造過程中被配置成執行一個或多個離散步驟的站和子系統的在線佈置來實現。如本文所使用的，“自主”意味著完全自動化，而不需要在將管裝載到去蓋站以及從焊接測試站去除管之間的人工介入，包括不需要操作人員對系統或感測器測量的分析、管的定位或各種站、子系統和/或裝置的操作。除了不需要採用複數個操作人員之外，本發明藉由消除站或操作之間的管的佇列以及藉由使管直接從站到站通過來執行各種所需的操作來提供用於製造效率之改善。 　　[0055] 在一個實施例中，提供了一種用於製造鍋爐管的方法。該方法包括以下步驟：從複數個管中去除端蓋，該複數個管包括至少第一管和第二管，清潔該第一管和該第二管的外表面，在該第一管的上游端上形成焊接預備物，在該第二管的下游端上形成焊接預備物；將該第一管的該上游端焊接到該第二管的該下游端以形成對接焊以產生長管，和用自動化裝置測量至少該第一管和該第二管的參數。去除該等端蓋、清潔該等管的外表面、形成該等焊接預備物、將該第一管焊接到該第二管和測量該至少一個參數的步驟被自主地執行。在一個實施例中，該方法還可以包括經由輸送機接收複數個管以用於去除端蓋的步驟。在一個實施例中，參數包括管尺寸，壁厚，硬度和化學性質中的至少一個。在一個實施例中，該方法還可以包括以下步驟：將第一管的參數的測量值與儲存在記憶體中的參數的要求值比較，並且如果參數的測量值不匹配要求值，則卸載第一管。在一個實施例中，該方法還包括利用自動列印系統接收第一管和第二管的測量參數的值，並且在第一管和第二管的外表面上列印識別資訊，識別資訊包括測量參數的至少一個的值。在一個實施例中，該方法還可以包括以下步驟：在第一管和第二管上形成焊接預備物之前，將第一管和第二管中的至少一個切割成預定長度。在一個實施例中，該方法還可以包括在將第一管焊接到第二管之後，利用具有自動缺陷識別的數位在線X射線系統檢查對接焊的缺陷的步驟。在一個實施例中，該等步驟的每一個被自主地執行作為長管製造過程的在線部分而不需要操作人員的介入。在一個實施例中，去除端蓋的步驟包括：對於每一個端蓋，使定中心裝置與端蓋接合，從定中心裝置延伸對分分段刀片，使得對分分段刀片貫穿端蓋和刀片的相對的刀片部分彼此偏置，並且將刀片縮回到定中心裝置中以將端蓋從管中拉出。在一個實施例中，清潔第一管和第二管的外表面的步驟經由雷射剝蝕來執行。在一個實施例中，該方法還可以包括在將第一管焊接到第二管之後，檢查對接焊的缺陷。如果檢測到缺陷，則將第一輸送機被反轉以將第一管和第二管移動到修理站，對接焊在修理站被切斷，新的焊接預備物在第一管和第二管上被加工，第二輸送機被反轉以將第一管和第二管移回到焊接站，並且在焊接站處，第一管被對接焊接到第二管。 　　[0056] 在另一個實施例中，提供了一種用於製造長鍋爐管的自主裝置。所述裝置包括：被配置成從第一管和第二管的端部去除端蓋的去蓋站，被配置成從該第一管和該第二管的外表面去除污染物表面層之清潔站，被配置成至少在該第一管的上游端和該第二管的下游端形成焊接預備物之焊接預備物站，被配置成將該第一管對接焊接至該第二管之接合站，和至少一個控制單元，該控制單元被配置成在該第一管和該第二管被接收在該去蓋站之後，控制該去蓋站、該清潔站、該焊接預備物站和該接合站而無操作人員的介入，並且控制該第一管和該第二管從該去蓋站到該接合站的材料流動。在一個實施例中，該裝置還包括檢查和驗證站，其被配置成測量第一管和第二管的複數個屬性並將測量的屬性值與儲存在記憶體中的目標屬性值比較，其中複數個參數包括至少化學性質、壁厚和硬度。在一個實施例中，該裝置還包括由控制單元控制的識別站，該識別站被配置成在第一管和第二管的外表面上列印識別資訊。在一個實施例中，所述裝置還包括由所述控制單元控制的切割站，所述切割站被配置成提取儲存在記憶體中的管長度規格，並且根據所述管長度規格而切割所述第一管和所述第二管中的至少一個。在一個實施例中，該裝置還可以包括焊接測試站，該焊接測試站被配置成驗證在焊接站處產生的焊接是否滿足預定的品質標準，其中控制單元被配置成控制焊接測試站的操作和第一管和第二管進出焊接測試站的移動。在一個實施例中，該裝置還包括位於焊接測試站和接合站之間並由控制單元控制的修理站，修理站具有用於切割穿過對接焊的鋸和具有用於加工在第一管和第二管中的至少一個的上游端和下游端上進行焊接預備物。控制單元被配置成控制至少第一管從焊接測試站到維修站和到接合站的流動以修理已被焊接測試站確定為有缺陷的焊接。 　　[0057] 在又一個實施例中，提供了用於製造長鍋爐管的自主系統。該系統包括被配置成從第一管和第二管的端部去除端蓋的去蓋裝置和與去蓋裝置對準並被配置成經由雷射剝蝕從第一管和第二管的外表面去除污染物表面層的清潔裝置，被配置成在所述污染物表面層被去除之後至少在所述第一管的上游端和所述第二管的下游端中加工焊接預備物之焊接預備裝置；被配置成將所述第一管和所述第二管焊接之接合裝置，以及至少一個控制單元，所述至少一個控制單元被配置成自動控制所述去蓋裝置、清潔裝置、焊接預備裝置和接合裝置的操作，並且控制所述第一管和所述第二管從所述去蓋裝置到接合裝置之所述第一管和所述第二管的材料流動以製造長鍋爐管。在一個實施例中，所述系統可以包括焊接檢查裝置，所述焊接檢查裝置被配置成檢查所述第一管和所述第二管之間的焊接，所述焊接檢查裝置包括具有自動缺陷識別的數位在線X射線系統。 　　[0058] 如本文所使用的，以單數形式敘述並且前面帶有詞語“一”或“一個”的元件或步驟應當被理解為不排除複數個所述元件或步驟，除非這種排除被明確地聲明。此外，對本發明的“一個實施例”的引用不意圖被解釋為排除也包含所述特徵的附加實施例的存在。此外，除非相反者被明確地指出，否則“包含”，“包括”或“具有”具有特定屬性的元件或複數個元件的實施例可包括不具有該屬性的額外的這樣的元件。 　　[0059] 本書面描述的實施方式使用示例來揭示包括最佳模式的本發明的若干實施例，並且還使得本領域的普通技術人員能夠實踐包括製作和使用任何裝置或系統以及執行納入方法之本發明的實施例。本發明的可專利範圍由申請專利範圍定義，並且可以包括本領域普通技術人員想到的其他示例。如果這樣的其它示例具有不與申請專利範圍的字面語言不同的結構元件，或者如果它們包括與申請專利範圍的字面語言無實質區別的等同結構元件，則這樣的其它示例被期望在申請專利範圍的範圍內。
[0060]
10‧‧‧系統
12‧‧‧入口輸送機
14‧‧‧去蓋裝置
16‧‧‧系統、清潔系統
18‧‧‧系統、驗證檢查系統
20‧‧‧卸載裝置
22‧‧‧識別站
24‧‧‧切割站
26‧‧‧端部預備系統
28‧‧‧短管卸載裝置、焊接預備物站、站
30‧‧‧對接焊接系統、焊接站、站
32‧‧‧焊接測試站、站
34‧‧‧修理系統、修理站
36‧‧‧出口輸送機
60‧‧‧定中心裝置或砧座
62‧‧‧槽
64‧‧‧刀片
66‧‧‧貫穿端
68‧‧‧致動器裝置
70‧‧‧機械觸發器或感測器
72‧‧‧刀片部分
74‧‧‧刀片部分
80‧‧‧雷射光束
82‧‧‧層
84‧‧‧電漿
86‧‧‧抽吸裝置
88‧‧‧感測器
90‧‧‧X射線螢光(X-ray fluorescence；XRF)單元
92‧‧‧光學感測器或照相機
94‧‧‧硬度測試儀
96‧‧‧點珠標記器
98‧‧‧讀取器
99‧‧‧條碼
100‧‧‧機器人焊接臂
101‧‧‧人類可讀資訊
102‧‧‧焊接處理焊槍
103‧‧‧鋸
104‧‧‧機器人光學或視覺系統
105‧‧‧主軸
106‧‧‧車床型卡盤
110‧‧‧鋸
112‧‧‧CNC加工頭
114‧‧‧旋轉台
200‧‧‧進料架儲存系統
202‧‧‧管
204‧‧‧蓋
300‧‧‧控制單元
[0015] 透過參考附圖閱讀以下對非限制性實施例的描述，將更好地理解本發明，其中： 　　[0016] 圖1是根據本發明實施例的用於製造長鍋爐管的自動化系統的示意圖。 　　[0017] 圖2是被輸送到圖1的系統之管道所來自的儲存架的透視圖。 　　[0018] 圖3是圖1的系統的去蓋裝置的剖視圖。 　　[0019] 圖4是圖3的去蓋裝置的端部正視圖。 　　[0020] 圖5是圖1的系統的去蓋操作的細節剖視圖。 　　[0021] 圖6是雷射剝蝕清潔系統和圖1的系統的操作的示意圖。 　　[0022] 圖7是圖1的系統的驗證檢查系統的示意圖。 　　[0023] 圖8是一段管的示意圖，示出了由圖1的系統的識別系統所施加的標記。 　　[0024] 圖9是圖1的系統的焊接系統的透視圖。 　　[0025] 圖10是形成圖1的系統的一部分的修理系統的切割站的透視圖。 　　[0026] 圖11是形成圖1的系統的一部分的修理系統的管端準備站的透視圖。 　　[0027] 圖12是圖1的系統的處理流程圖。

Claims (15)

  1. 一種用於製造鍋爐管的方法，包含以下步驟： 　　從複數個管(202)中去除端蓋(204)，該複數個管(202)包括至少第一管和第二管； 　　清潔該第一管和該第二管的外表面； 　　在該第一管的上游端上形成焊接預備物； 　　在該第二管的下游端上形成焊接預備物； 　　將該第一管的該上游端焊接到該第二管的該下游端以形成對接焊以產生長管；和 　　用自動化裝置(18)測量至少該第一管和該第二管的參數； 　　其中去除該等端蓋(204)、清潔該等管(202)的該外表面、形成該等焊接預備物、將該第一管焊接到該第二管和測量該至少一個參數的步驟被自主地執行而非在該等步驟之間離線地儲存。
  2. 根據申請專利範圍第1項之方法，更包含以下步驟： 　　經由輸送機(36)接收該複數個管(202)以用於該端蓋(204)的去除。
  3. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中： 　　該參數包括管尺寸、壁厚、硬度和化學性質中的至少一個。
  4. 根據申請專利範圍第3項之方法，更包含以下步驟： 　　將用於該第一管的該參數的該測量值與用於儲存在記憶體中的該參數的要求值比較；和 　　如果用於該參數的該測量值不符合該要求值，則卸載該第一管。
  5. 根據申請專利範圍第4項之方法，更包含以下步驟： 　　利用自動列印系統(22)接收用於該第一管和該第二管的該等測量參數的值；和 　　在該第一管和該第二管的該外表面上列印識別資訊，該識別資訊至少包括用於該等測量參數的至少一個的值。
  6. 根據申請專利範圍第5項之方法，更包含以下步驟： 　　在該第一管和該第二管上形成該焊接預備物之前，將該第一管和該第二管中的至少一個切割成預定長度。
  7. 根據申請專利範圍第6項之方法，更包含以下步驟： 　　在將該第一管焊接到該第二管之後，利用具有自動缺陷識別的數位在線X射線系統(18)檢查該對接焊的缺陷。
  8. 根據申請專利範圍第7項之方法，其中： 　　該等步驟中的每一個都被自主地執行作為長管製造過程的在線部分而不需要藉由操作人員的介入。
  9. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中： 　　去除該等端蓋(204)的步驟包括針對每一個端蓋，使定中心裝置(60)與該端蓋(204)接合，從該定中心裝置(60)延伸對分分段刀片(64)，使該對分分段刀片(64)貫穿該端蓋(204)，並且該刀片(64)的相對的刀片部分相互偏離，並且將該刀片(64)縮回到該定中心裝置(60)中以從該管(202)拉該端蓋。
  10. 根據申請專利範圍第1項之方法，其中： 　　清潔該第一管和該第二管的該外表面的步驟是經由雷射剝蝕來被執行。
  11. 根據申請專利範圍第1項之方法，更包含以下步驟： 　　在將該第一管焊接到該第二管之後，檢查該對接焊的缺陷；和 　　如果缺陷被檢測到，則反轉第一輸送機以將該第一管和該第二管移動到修理站(34)，在該修理站(34)切穿該對接焊，在該第一管和該第二管上加工新的焊接預備物，反轉第二輸送機以將該第一管和該第二管移動回到焊接站(30)，並且在該焊接站(30)將該第一管對接焊接到該第二管。
  12. 一種用於製造長鍋爐管的自主裝置(10)，該裝置(10)包含： 　　被配置成從第一管和第二管的端部去除端蓋(204)的去蓋站(14)； 　　被配置成從該第一管和該第二管的外表面去除污染物表面層之清潔站(16)； 　　被配置成至少在該第一管的上游端和該第二管的下游端形成焊接預備物之焊接預備物站(26)； 　　被配置成將該第一管對接焊接至該第二管之接合站(30)；和 　　至少一個控制單元(300)，該控制單元(300)被配置成在該第一管和該第二管被接收在該去蓋站(14)之後，控制該去蓋站(14)、該清潔站(16)、該焊接預備物站(26)和該接合站(30)而無操作人員的介入，並且控制該第一管和該第二管從該去蓋站(14)到該接合站(30)的材料流動。
  13. 根據申請專利範圍第12項之裝置(10)，更包含： 　　被配置成測量該第一管和該第二管的複數個特性並將該等測量的特性值與儲存在記憶體中的目標特性值比較之檢查和驗證站(18)； 　　其中該複數個參數至少包括化學性質、壁厚和硬度。
  14. 根據申請專利範圍第13項之裝置(10)，更包含： 　　由該控制單元(300)所控制的識別站(22)，該識別站(22)被配置成在該第一管和該第二管的該外表面上列印識別資訊。
  15. 根據申請專利範圍第14項之裝置(10)，更包含： 　　由該控制單元(300)所控制的切割站(34)，該切割站(24)被配置成提取儲存在記憶體中的管長度規格並根據該管長度規格切割該第一管和該第二管中的至少一個。
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