TWI729137B - 成形感應加熱器 - Google Patents

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蘭朵 卡諾帕奇
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瑞士商通用電氣技術公司
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Abstract

提供了一種水牆屏焊接裝置(10)。該裝置包括入口組裝(12)，焊接組裝(14)，出口組裝(16)和加熱系統(18)、(20)。入口組裝(12)用於接收複數個管(22)。焊接組裝(14)用於從入口組裝(12)並且用於允許該等管(22)被焊接在一起以形成水牆屏(24)。出口組裝(16)用於從焊接組裝(14)接收水牆屏(24)。加熱系統(18)、(20)加熱該等管(22)並經由磁感應操作。

Description

成形感應加熱器
本發明的實施例一般關於發電，更具體地，關於一種用於焊接水牆屏的裝置和方法。
許多電力發電廠利用蒸汽產生器來為發電的渦輪發電。這樣的工廠典型地使用鍋爐經由捕獲由燃燒室中的燃料燃燒而發射的熱能之水牆產生蒸汽。就這樣，許多水牆由金屬管形成，這裡也稱為“水牆管”和/或簡稱為“管”，焊接在一起以形成屏，此後也被稱為“水牆屏”和/或簡稱為“屏”，其經常排列在燃燒室的內壁。在蒸汽產生操作期間，屏的管被填充水，而藉由捕獲/吸收燃燒燃料而發出的熱量並將捕獲的熱量轉移到水中，從而使得水牆能夠用作熱交換器。
許多水牆屏由金屬合金(例如T-91和T-92)製造，其在焊接處理中和/或之後非常容易破裂，從而使得這種屏極難製造/生產。特別地，由這種合金製成的管的 溫度在焊接處理中必須經常被嚴格控制。因此，許多水牆的管在被焊接之前被預熱，然後在焊接之後進行熱處理，通常被稱為焊後熱處理(“post weld heat treatment；PWHT”)，以將保持管連接在一起的焊縫回火。
目前，許多水牆製程經由接觸加熱器(例如電阻加熱器和/或基於火焰的加熱器，例如氣體炬)；和烘烤爐的PWHT來預熱水牆管。然而，接觸式加熱器將金屬管從表面向內加熱。因此，這種加熱器通常不均勻地加熱水牆管和/或長時間地將管的內部溫度升高到所需的焊接溫度。此外，在大多數水牆製程中，新焊接的水牆屏必須轉移到烘烤爐中以完成PWHT。然而，將屏轉移到烘烤爐中，固有地需要在PWHT之前處理屏，例如，許多水牆製程要求新焊接的水牆屏在被回火之前被攜帶到/運送到烘烤爐中，這典型地在小心慎重地避免非回火焊縫裂開。因此，在許多水牆製程中，將屏轉移到烘烤爐的動作通常是慢而耗時的。此外，許多水牆屏製程需要該等屏被批量地在烘箱內烘烤，這延後了平均製造/循環生產時間，即製造/生產單個屏所需的平均時間。
因此，需要一種改進的用於焊接水牆屏的裝置和方法，其在進行PWHT之前減少屏的處理量和/或水牆屏的循環生產時間。
在一個實施例中，提供了一種水牆屏焊接裝 置。該裝置包括入口組裝，焊接組裝，出口組裝和加熱系統。入口組裝用於接收多個管。焊接組裝用於從入口組裝接收管，並允許管被焊接在一起以形成水牆屏。出口組裝用於從焊接組裝接收水牆屏。加熱系統加熱管並經由磁感應進行操作。
在另一個實施例中，提供了將多個管焊接在一起以形成水牆屏的方法。該方法包括：縱向對準管子；將該等管彼此焊接以形成水牆屏；並經由磁感應加熱一個或多個管。
在另一個實施例中，提供了一種用於加熱用於形成水牆屏的多個管的一個或多個鰭片的成形感應加熱器。成形感應加熱器包括一個或多個凸起部分和一個或多個井，用於分別與管的一個或多個谷和一個或多個峰匹配對準。谷由鰭片限定，並且峰由管的一個或多個外徑限定。管經由鰭片焊接在一起以形成水牆屏，並且成形感應加熱器經由磁感應加熱鰭片。
10‧‧‧水牆屏焊接裝置
12‧‧‧入口組裝
14‧‧‧焊接組裝
16‧‧‧出口組裝
18‧‧‧加熱系統/預熱台
20‧‧‧加熱系統/焊後熱處理(“post we1d heat treatment；PWHT”)台
22‧‧‧管
24‧‧‧水牆屏
26‧‧‧箭頭
26‧‧‧組裝線
30‧‧‧支撐結構
28‧‧‧滾筒
28‧‧‧支撐件
30‧‧‧滾筒
32‧‧‧加熱系統
34‧‧‧加熱電感器
36‧‧‧電源
38‧‧‧控制器
40‧‧‧處理器/CPU
42‧‧‧記憶體裝置
44‧‧‧中心軸線
46‧‧‧外徑
48‧‧‧內徑
50‧‧‧鰭片
52‧‧‧外關節
54‧‧‧內關節
56‧‧‧峰
58‧‧‧谷
60‧‧‧第一側
62‧‧‧第二側
64‧‧‧管間隙
66‧‧‧空氣間隙
70‧‧‧成形感應加熱器
72‧‧‧凸起部分
74‧‧‧井
76‧‧‧弦
78‧‧‧半徑
79‧‧‧虛線
80‧‧‧方法
82‧‧‧對準
86‧‧‧加熱/預熱/方法
88‧‧‧加熱/PWHT
90‧‧‧對準
92‧‧‧冷卻
94‧‧‧施加
96‧‧‧施加
經由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，其中下面：圖1是根據本發明實施例包括加熱系統的水牆屏焊接裝置的透視圖；圖2是圖1的水牆屏焊接裝置和加熱系統的俯視圖； 圖3是根據本發明的實施例之圖1的加熱系統和水牆屏的示意圖；圖4是根據本發明的實施例之圖1的加熱系統的成形感應加熱器的圖；圖5是圖4的成形感應加熱器的另一圖；圖6是根據本發明的實施例經由圖4的成形感應加熱器在水牆屏內感應的磁通量的圖；圖7是根據本發明的實例描繪經由圖4的成形感應加熱器加熱的水牆屏的管和管的鰭片的溫度隨時間變化的圖表；和圖8是根據本發明的實施例描繪利用圖1的加熱系統將多個管焊接在一起以形成水牆屏的方法的流程圖。
下面將詳細參考本發明的示例性實施例，其示例在附圖中示出。盡可能地，在整個附圖中使用的相同的附圖標記指的是相同或相似的部分，沒有重複的描述。
如本文所使用的，術語“基本上”，“通常”和“約”表示相對於適於實現部件或組裝的功能目的的理想期望條件之合理可實現的製造和組裝公差內的條件。如本文所使用的，“電耦合”，“電連接”和“電通訊”是指被引用的元件直接或間接連接，使得電流可以從一個流動到另一個。該連接可以包括直接導電連接，即沒有中間的電容， 電感或主動元件，感應連接，電容連接和/或任何其它合適的電連接。中介的部件可以是存在的。如本文所使用的，術語“上游”和“下游”描述了相對於一方向的組裝線/輸送系統上的元件和/或台的位置和/或順序，其定義物件穿過組裝線/傳送帶系統遇到元件和/或台的順序。
另外，如本文所使用的，術語“填充”包括完全和部分地填充包含物件與填充物件。如本文所使用的，術語“加熱接觸”是指被引用的物件彼此靠近，使得熱/熱能在它們之間傳遞。此外，術語“實時”是指使用者感覺到足夠立即的處理響應性之準位，或者使處理器能夠跟上外部處理之準位。
此外，儘管關於蒸汽產生器和鍋爐描述了本文揭示的實施例，但是應當理解，由於要焊接在一起本發明的實施例同樣適用於其中金屬管和/或其它物件的任何裝置和/或處理必須經過預熱和/或進行PWHT處理，例如回火。
因此，參考圖1和圖2，根據本發明的實施例的水牆屏焊接裝置10包括入口組裝12，焊接組裝14，出口組裝16和加熱系統18、20，其可以包括預熱台18和PWHT台20。入口組裝12被配置為接收多個管22。焊接組裝14構造成從入口組裝12接收該等管22，並且還被構造成允許該等管22被焊接在一起以形成水牆屏24。水牆屏24可以是高合金屏，低合金屏和/或由焊接部件製成的其它合適的屏/結構。出口組裝16構造成從焊接組裝14接收水牆屏24。如 將理解的，加熱系統18、20經由磁感應進行操作/加熱。
如圖1和圖2所示，水牆屏焊接裝置10可以實現由入口組裝12焊接組裝14和出口組裝16形成的輸送機/組裝線系統，其具有從入口組裝12到出口組裝16的方向上的流動路徑(通常由箭頭26表示)。換句話說，在實施例中，入口組裝12在焊接組裝14的上游，而出口組裝16位於焊接組裝14的下游。
水牆焊接裝置10可以是十二個炬，四個炬或高架設計。如本文所使用的，術語“十二炬設計”是指水牆屏焊接裝置設計，其中焊接組裝14提供用於同時焊接多個位置以組合獨立的管22的能力，獨立的管22即，尚未將現有屏24的部分或子屏組裝形成為單個屏24製造之該等管22，例如，能夠經由十二(12)個焊接部位將13個(13)管焊接在一起以形成單個屏24和/或子屏的焊接裝置；術語“四炬設計”是指水牆屏焊接裝置設計，其提供用於將多個子屏焊接成為較大屏24的能力；並且術語“高架設計”是指水牆屏焊接裝置，設計其中該等管22在焊接期間保持靜止，而不是當高架在該等管22上移動的同時，沿著輸送機/組裝線26移動。應該被理解，在加熱裝置10具有高架設計的實施例中，加熱系統18、20可以設置在高架上，使得其與高架相對於固定該管22移動。此外，焊接裝置10的實施例可以組合該十二炬，應為四炬，高架和/或其他常用的水牆屏焊接裝置設計的各種技術特徵。
入口組裝12可以形成流動路徑/組裝線26的開 始/啟動。因此，入口組裝12可以包括由一個或多個支撐結構30所支撐的一個或多個滾筒28，以便允許該等管22在被焊接在焊接組件14中之前被縱向地對準屏24的形狀。在實施例中，加熱系統18的部件可以被設置在入口組裝12上/中，以便在該等管22被焊接在焊接組裝14中之前預熱該等管22。
焊接組裝14提供必要的支撐件，環境和/或其他裝置以便於該等管22的焊接以形成屏24。焊接組裝14還可以包括支撐件和滾筒(未示出)，以便允許該等管22從入口組裝12進入焊接組裝14。
類似於入口組裝12，出口組裝16可以包括允許新焊接的屏24離開焊接組裝14的支撐件28和滾筒30。在實施例中，加熱系統20的部件可以設置在出口組裝16上/中，以便PHWT該等管。
雖然入口組裝12、焊接組裝14和出口組裝16的實施例在本文中被描述為利用支撐件28和滾筒30，但是應當理解，入口組裝12、焊接組裝14和/或出口組裝16可以利用能夠促進該等管22沿流動路徑/組裝線26移動的其他結構。
現在轉到圖3，代表圖1和圖2的預熱台18和/或PWHT台20的加熱系統32相關於多個管22而被示出。在實施例中，加熱系統32可以包括加熱電感器34，電源36，控制器38，一個或多個感測器39，並且可以被配置為經由磁感應而加熱該等管22。
電源36可以與加熱電感器34電子通訊，以便供應電流，其在實施例中可以是交流電(“alternating current；AC”)，其通過加熱電感器34以產生磁場。
控制器38可以包括可儲存焊接應用的至少一個處理器40和記憶體裝置42。控制器38可以與電源36和一個或多個功率調節裝置(未示出)電子通訊，使得控制器38可以操縱/控制經由控制/操縱流過加熱電感器34的電力而由加熱電感器34產生的磁場。在實施例中，控制器38可以以類比方式調節供應給加熱電感器34的電力(電流)。因此，如將理解的那樣，控制器38的一些實施例提供足夠的功率至加熱電感器34以保持該等管22內的特定溫度分佈。
一個或多個溫度感測器39可以與控制器38電子通訊，並且被配置為感測/檢測該等管22的溫度，以便形成實時和/或接近實時的控制/反饋迴路。如將理解的那樣，溫度感測器39可以採取諸如紅外(“infrared；IR”)相機，雷射光，熱電偶和/或其他類型的溫度感測裝置等的光學感測器的形式。
如圖3進一步所示，每個該等管22可以包括縱向中心軸線44，外徑46和內徑48。一個或多個鰭片50可以在外關節52和內關節54處附接到外徑46。如將理解的，在實施例中，該等管22可以經由鰭片50焊接在一起以便形成屏24。雖然該等管22被描繪為圓形，但是應當理解，該等管22可以採取例如正方形、三角形和/或其他形狀的其它形式，其能夠被焊接在一起以形成較大物件，例如屏24。
在被焊接在一起之前，該等管22可以被縱向對準，即縱向中心軸線44被對準，使得該等管22在實際被焊接之前形成屏24的形狀。因此，當該等管22被縱向排列時，鰭片50和外徑46分別在預焊接屏24的第一側60和第二側62上限定/形成峰56和谷58。應當理解，雖然該等管22/屏24的第一側60和第二側62在圖3中被示出為對稱，然而在其他實施例中，第一側60和第二側62可以是不對稱的。
加熱電感器34被配置為向該等管22施加磁場，以便在該等管22內感應電流。在實施例中，加熱電感器34可以是如圖3所示的直桿電感器，或者如圖1所示的包圍入口12和/或出口16而組裝的線圈電感器。因此，加熱電感器34可以與該等管22的外徑46/峰56和鰭片50/谷58而被間隔開，以便限定一個或多個間隙64和間隙66。如本文中使用，在加熱電感器34和峰56之間的間隙64在本文中被稱為“管間隙”，並且加熱電感器34和谷58之間的間隙66在本文中被稱為“空氣間隙”。在實施例中，管間隙64和空氣間隙66分別可以是0.25-1.5英寸和0.25-1英寸。
如將理解的，磁感應經由產生/感應由所施加的磁場產生的順磁性材料內的電流來提供用於順磁材料的非接觸加熱。因此，由加熱電感器34產生的磁場在該等管22內感應電渦流，這反過來導致該等管22的下表面加熱。如將理解的，下表面加熱比接觸表面加熱更有效，例如氣體炬，因為較少的熱量逸出該等管22。
由加熱電感器34施加的磁場產生的該等管22 內的加熱部位的深度和/或強度可以藉由改變通過加熱電感器34的電流的頻率而被改變。例如，實施例可以利用低頻(例如50kHz)來加熱該等管22內接近表面/外徑46的區域，和/或利用高頻，例如60kHz，以加熱該等管22內的深部區域，深部區域例如離表面/外徑46深達3mm(1/8“)。另外，加熱電感器34可以在延長的一段時間，例如，五秒，施加靜磁場，和/或施加一系列磁脈衝至該等管22，例如，在十(10)秒期間施加一系列磁脈衝，每個脈衝具有一(1)秒的持續時間，以及隨後的脈衝由小於一(1)秒的持續時間隔開。然而，應當理解，在實施例中可以改變週期、每個脈衝的持續時間以及後續脈沖之間的持續時間以實現期望的溫度曲線。因此，在實施例中，當在預熱台18中使用時，加熱電感器34可以將該等管22加熱至302℉(150℃)至400℉(200℃)之間(含)的溫度，和/或當在PWHT台20中使用時，加熱至1,292℉(700℃)至1445℉(785℃)之間(含)。
由加熱電感器34施加的磁場產生的該等管22內的加熱部位的深度和/或強度也可以經由改變管間隙64和/或空氣間隙66而被改變。例如，在實施例中，該等間隙64、間隙66越大或越小，該等管22和加熱電感器34之間的磁耦合就分別越小或越大，並且在該等管22內產生的熱分別越少或越多。
因此，並且如圖4和圖5中所示，為了經由磁感應來改善在該等管22內產生的熱的均勻性，效率，控制 和/或精度，在實施例中，加熱感應器(在圖3中的34)可以是成形感應加熱器(在圖4和圖5中的70)。在這樣的實施例中，成形感應加熱器70與該等管22的形狀一致，使得當與直桿電感器相比時，管隙64和/或空氣間隙66被減小。例如，成形感應加熱器70可以包括一個或多個凸起部分72和一個或多個井74。最佳如圖4中所示，在實施例中，井74可以具有正方形，圓形或其它形狀的橫截面，並且還可以具有最大弦76，即，跨越井74從凸起部分72到凸起部分72的橫截面的最長弦，和/或半徑78。
如圖4和5進一步所示，在實施例中，凸起部分72和/或井74可以被佈置成使得它們分別與谷58和/或峰56匹配地對準。如本文所使用的，術語“匹配地對準”，“匹配地進行對準”和“匹配對準”意味著凸起部分72和井74分別大致被佈置在谷58和/或峰56之上，如藉由圖4中的虛線79所示，使得由成形感應加熱器70形成的橫截面配合在該等管22上/圍繞該等管22，如圖5所示。如將理解的，在實施例中，凸起部分72可以被構造成穿透/延伸到谷58中，例如，凸起部分72的尖端是在峰56的尖端之下。為了在該等管22和成形磁感應器70之間增加磁耦合，凸起部分可以包括合金化的磁性陶瓷材料和/或由合金化的磁性陶瓷材料形成。
還將理解，在實施例中，凸起部分72和/或井74可以被機械地操縱，使得凸起部分72和/或井74的間隔可以被調節以與各種該等管22的尺寸和/或各種間隔一 致，即與後續峰56和谷58之間的空間一致。例如，在實施例中，凸起部分72和/或井74可被機械地操縱/調節，使得最大弦76和/或半徑78變化。
現在參考圖6和7所示，示出了經由成形感應加熱器70在該等管22/水牆屏24內感應的磁通量以及該等管22內的所得溫度以包括鰭片50。具體地，圖6示出了由成形感應加熱器70產生的磁通量導致的該等管22和鰭片50的溫度梯度，其被表示為溫度百分比。應當理解，直桿電感器，例如未成形感應加熱器，典型地產生均勻/平坦的磁場，這可能導致該等管22的不均勻加熱，即，該等管22的峰56被以比谷58/鰭片50更大的強度來加熱。然而，如圖6和7所示，成形感應加熱器70產生成形的磁場(圖6)，這反過來導致該等管22的更均勻的加熱(藉由“鰭片溫度”到“管溫度”的緊密追蹤而示出於圖7中，“鰭片溫度”例如：谷58的溫度，“管溫度”例如：內徑48和外徑46之間的區域中的該等管22的溫度)。因此，如圖7所示，在實施例中，與直桿電感器相比，成形感應加熱器70減小峰56和谷58之間的加熱強度的差異。換句話說，成形感應加熱器70的實施例將電磁通量聚焦到物件上，例如將電磁通量聚焦具有由該等管22和鰭片50限定的形狀的屏24上，使得感應磁通量/磁場的形狀與被加熱物件的形狀更一致。
轉到圖8，示出了將多個管22被焊接在一起以形成利用裝置10的水牆屏24的方法80。應當理解，在實施例中，儲存在記憶體裝置42中的焊接應用可以被加載到至 少一個處理器/CPU 40中，使得控制器38進一步藉由加熱應用而被適配/配置以執行方法80的全部或部分。如圖8所示，方法80包括將該等管22縱向對準82，將該等管22彼此焊接84以形成水牆屏24，以及經由磁感應對該等管22加熱86和/或88。在實施例中，焊接84可以被與組裝線/輸送機26的速度同步。
應當理解，在實施例中，經由磁感應加熱86/88該等管22，可以在該等管22被焊接在一起以形成水牆屏24之前預熱86該等管22，和/或PWHT 88該等管22。在實施例中，加熱86/88該等管可以包括將凸起部分72和/或井74與對應的谷58和/或峰56對準90。
在實施例中，方法86還可包括在PWHT 88之前對該等管22進行冷卻92。例如，焊接裝置10可以包括一個或多個冷卻裝置，例如風扇，鼓風機和/或其它合適的冷卻裝置，構造成在進行PWHT 88之前將該等管22冷卻至馬氏體轉化終止溫度(martensitic transformation finish temperature)。
如圖8進一步所示，經由磁感應加熱86/88該等管22可以包括施加94靜態磁場至該等管22一段延長時間；和/或施加96一系列磁脈衝至該等管22。
還應當理解，裝置10可以包括必要的電子、軟體、記憶體、儲存器、資料庫、韌體、邏輯/狀態機器、微處理器、通訊鏈路、顯示器或其他視覺或音頻使用者介面、列印裝置以及用於執行本文所描述的功能和/或 實現本文所述結果的任何其它輸入/輸出介面。例如，如前所述，裝置10可以包括至少一個處理器40和系統記憶體42，其可以包括隨機存取記憶體(RAM)和唯讀記憶體(ROM)。裝置10還可以包括輸入/輸出控制器和一個或多個資料儲存結構。所有這些後者的元件可以與至少一個處理器40通訊，以便於如上討論之裝置10的操作。可以提供合適的計算機程式碼用於執行許多功能，包括上面結合本文揭示的裝置10和方法80討論的功能。計算機程式碼還可以包括諸如操作系統，資料庫管理系統，和“裝置驅動”器等的程式元件，其允許裝置10與計算機周邊裝置接口，計算機周邊裝置例如，感測器，視訊顯示器，鍵盤，計算機滑鼠)。
裝置10的至少一個處理器40可以包括一個或多個常規微處理器和一個或多個輔助共處理器，例如數學共處理器等。彼此通訊的元件不需要連續地彼此信令或傳送。相反地，這樣的元件可以根據需要彼此發送，可以避免在某些時間交換資料，並且可能使幾個步驟被執行以在其間建立通訊鏈路。
諸如本文討論的記憶體之類的資料儲存結構可以包括磁性、光學和/或半導體記憶體的適當組合，並且可以包括例如RAM，ROM，快閃驅動器，諸如光碟的光碟，以及/或硬碟或驅動器。資料儲存結構可以儲存例如裝置10所需的資訊和/或一個或多個程式，例如計算機程式碼，例如儲存在記憶體裝置42中的焊接應用程式和/ 或其他計算機程式產品，其適於引導裝置10。程式可以例如以壓縮的，未編譯的和/或加密的格式儲存，並且可以包括計算機程式碼。可以從計算機可讀媒體將計算機程式碼的指令讀入處理器的主記憶體。雖然執行程式中的指令序列導致處理器執行本文所述之處理步驟，但硬連線電路可以用於替代或與組合執行本發明方法的軟體指令。因此，本發明的實施例不限於硬體和軟體的任何特定組合。
該程式還可以在諸如現場可程式化閘陣列，可程式化陣列邏輯，可程式化邏輯裝置等的可程式化硬體裝置中實現。程式也可以在軟體中實現，以便由各種類型的計算機處理器執行。可執行代碼的程式可以例如包括計算機指令的一個或多個物理或邏輯方塊，其可以例如被組織為物件，程序，處理或功能。然而，所識別的程式的可執行程式不需要物理上位於一起，而是可以包括儲存在不同位置的單獨指令，當邏輯上一起組合時，形成程式並實現所述程式的所述目的，例如經由執行多個的隨機操作的保護隱私。在一個實施例中，可執行代碼的應用可以是許多指令的彙編，並且甚至可以分佈在不同程式之間的幾個不同的代碼分區或分段上，並且跨越多個裝置。
本文所用的術語“計算機可讀媒體”是指向裝置10(或本文所述之裝置的任何其他處理器)的至少一個處理器40提供指令或參或提供指令之用於執行的任何媒體。這種媒體可以採取許多形式，包括但不限於非揮發性媒體和揮發性媒體。非揮發性媒體包括例如光學，磁性或光磁 碟，例如記憶體。揮發性媒體包括典型地構成主記憶體的動態隨機存取記憶體(DRAM)。計算機可讀媒體的常見形式包括例如軟碟、軟碟、硬碟、磁帶、任何其他磁媒體、CD-ROM、DVD、任何其它光學媒體、RAM、PROM、EPROM或EEPROM(電可擦除可程式化唯讀記憶體)、快閃EEPROM、任何其他記憶體晶片或盒式磁碟，或計算機可從其讀取的任何其他媒體。
各種形式的計算機可讀媒體可以涉及將一個或多個指令的一個或多個序列攜帶到至少一個處理器用於執行。例如，指令最初可以承載在遠端計算機(未示出)的磁碟上。遠端計算機可以將指令加載到其動態記憶體中，並使用數據機經由以太網連接、電纜線或電話線發送指令。對於計算裝置局部的通訊裝置，例如，伺服器可以在個別的通訊線路上接收資料，並將資料放置在用於至少一個處理器的系統匯流排上。系統匯流排將資料傳送到主記憶體，至少一個處理器從該記憶體檢索並執行指令。由主記憶體接收的指令可以可選地在由至少一個處理器執行之前或之後儲存在記憶體中。此外，可以經由通訊埠作為電訊號，電磁訊號或光訊號接收指令，這些訊號是攜帶各種資訊的無線通訊或資料流的示例性形式。
還應當理解，上述旨在是說明性的而不是限制性的。例如，可以將上述實施方式(和/或其各方面)彼此組合使用。另外，在不脫離其範圍的情況下，可以進行許多修改以使特定情況或材料適應本發明的教導。
例如，在一個實施例中，提供了一種水牆屏焊接裝置。該裝置包括入口組裝，焊接組裝，出口組裝和加熱系統。入口組裝用於接收多個管。焊接組裝用於從入口組裝接收管，並允許管被焊接在一起以形成水牆屏。出口組裝用於從焊接組裝接收水牆屏。加熱系統加熱管並經由磁感應進行操作。在某些實施例中，加熱系統包括與管的形狀一致的至少一個成形感應加熱器。在某些實施例中，當管彼此縱向對準時，管包括一個或多個限定一個或多個谷的鰭，該形狀由谷限定；並且成形感應加熱器包括一個或多個用於與谷匹配的凸起部分。在某些實施例中，一個或多個凸起部分包括合金化的磁性陶瓷材料。在某些實施例中，將加熱系統設置在入口組裝中並在管被焊接在一起以形成水牆屏之前預熱管。在某些實施例中，加熱系統設置在出口組裝中並且焊後熱處理該等管。在某些實施例中，水牆屏焊接裝置具有十二個炬，四個炬或高架設計。
其他實施例提供了將多個管焊接在一起以形成水牆屏的方法。該方法包括：縱向對準管子；將該等管彼此焊接以形成水牆屏；並經由磁感應加熱一個或多個管。在某些實施例中，經由磁感應來加熱一個或多個管，包括使成形感應加熱器的一個或多個凸起部分對準，使得每個凸起部分與由管的一個或多個鰭片限定的對應的谷匹配。在某些實施例中，經由磁感應加熱一個或多個管，在管被焊接在一起以形成水牆屏之前預熱管。在某些實施例 中，經由磁感應來加熱一個或多個管以焊後熱處理該等管。在某些實施例中，經由磁感應加熱一個或多個管以焊後熱處理該等管在該焊接裝置上被進行。在某些實施例中，該方法還包括冷卻管。在某些實施例中，經由磁感應來加熱一個或多個管，包括將靜態磁場施加到管上較長時間。在某些實施例中，經由磁感應加熱一個或多個管包括向管施加一系列磁脈衝。在某些實施例中，經由磁感應加熱一個或多個管包括利用具有加熱管的一個或多個近表面區域的高頻中的至少一個的交流電，以及加熱一個或多個管的低頻更深層的管子。
還有其他實施例提供一種成形感應加熱器，用於加熱用於形成水牆的多個管的一個或多個鰭片。成形感應加熱器包括一個或多個凸起部分和一個或多個井，用於分別與管的一個或多個谷和一個或多個峰匹配對準。谷由鰭片限定，並且峰由管的一個或多個外徑限定。管經由鰭片焊接在一起以形成水牆屏，並且成形感應加熱器經由磁感應加熱鰭片。在某些實施例中，凸起部分包括合金化的磁性陶瓷材料。在某些實施例中，當一個或多個凸起部分和一個或多個井分別與管的一個或多個谷和一個或多個峰匹配地對準時，凸起部分延伸到谷中。在某些實施例中，成形感應加熱器在將鰭片自管被焊接在一起形成水牆屏之前預熱至少一個鰭片，並且焊後熱處理鰭片。
因此，應當理解，經由利用磁感應加熱，本發明的一些實施例在內部(即，從內向外)加熱水牆屏的 管，而不是接觸表面加熱器，例如電阻加熱器和/或氣體炬，其外部加熱，即從外部加熱。因此，本發明的一些實施例提供了對管和/或其它類似成形部件的更均勻的加熱。此外，經由從內部加熱，一些實施例提供了在出口組裝上PWHT新焊接的水牆屏的能力，因此避免了將屏轉移到烘烤爐的需要。因此，不僅這些實施例減少了處理量，並且因此降低了水牆屏開裂的風險，而且降低了單個水牆屏的生產週期時間。此外，為某些實施例的感應加熱器供電所需的接線可能遠遠小於其它類型的加熱器(例如氣體炬)所需的該等管和通道。
另外，在一些實施例中，電源可以為92%有效率，並且加熱電感器可以是80%或更高效率。因此，一些實施例可能僅需要40安培線來產生25kW的功率。
此外，一些實施例還提供加熱電感器本身不會變得過熱。因此，這樣的實施例可以提供比常規接觸式加熱器更高的操作安全性，避免由黏附在焊接材料上的這種接觸式加熱器的原子產生的焊接部件的污染，和/或減少由於絕緣毛毯和/或其他材料的蒸發而產生的粉塵的量。
此外，一些實施例的感應加熱器可以將管加熱比傳統的接觸式加熱器快四倍，從而進一步減少單個屏的循環生產時間。
應當理解，雖然本文項之材料的尺寸和類型旨在限定本發明的參數，但是它們絕不是限制性的而是示 例性實施例。在閱讀上述說明之後，許多其他實施例對於本領域技術人員是顯而易見的。因此，本發明的範圍應參照所附申請專利範圍以及這些申請專利範圍所賦予的等同物的全部範圍來確定。在所附申請專利範圍中，術語“包括”和“其中”用作各自術語“包括”和“其中”的純英語等效物。此外，在所附申請專利範圍中，諸如“第一”、“第二“、”第三“、”上“、”下“、”底“、”頂“等僅用作標示，並不意圖對其物件施加數字或位置要求。此外，以下申請專利範圍的限制不以手段功能用語的格式寫出，並不意圖根據35U.S.C.第112(f)條，除非和直到這種申請專利範圍限制明確地使用片語“手段”，後面是一個沒有進一步結構的功能說明。
該書面描述使用示例來揭示本發明的幾個實施例，包括最佳模式，並且還使本領域普通技術人員能夠實踐本發明的實施例，包括製造和使用任何裝置或系統並執行任何併入方法。本發明的可專利範圍由申請專利範圍限定，並且可以包括本領域普通技術人員想到的其它示例。如果這些其他示例具有與申請專利範圍的文字語言沒有不同的結構元件，或者如果它們包括與申請專利範圍的文字語言無實質差異的等同的結構元件，則這些其它示例將在申請專利範圍的範圍內。
如本文所使用的，單數列舉的並進行單詞“一”或“一個”的元件或步驟應理解為不排除複數個所述元件或步驟，除非明確地陳述了這種排除。此外，對本發明 的“一個實施例”的引用並不旨在被解釋為排除還包括引用特徵的附加實施例的存在。此外，除非另有明確說明，否則“包含”，“包括”或“具有”具有特定屬性的元件或多個元件的實施例可以包括不具有該屬性的額外的這樣的元件。
由於在上述發明中可以進行某些改變，在不脫離本文關於的本發明的精神和範圍的情況下，意圖是解釋附圖中所示的上述描述的標的僅作為說明本發明構思的示例，不應被解釋為限制本發明。
10‧‧‧水牆屏焊接裝置
12‧‧‧入口組裝
14‧‧‧焊接組裝
16‧‧‧出口組裝
18‧‧‧加熱系統/預熱台
20‧‧‧加熱系統/焊後熱處理(“post weld heat treatment；PWHT”)台
22‧‧‧管
24‧‧‧水牆屏
26‧‧‧組裝線
28‧‧‧滾筒
30‧‧‧支撐結構

Claims (20)

  1. 一種成形感應加熱器，用於加熱用於形成水牆屏的多個管中的一個或多個鰭片，該成形感應加熱器包含：一個或多個凸起部分和一個或多個井，配置以分別與該等管的一個或多個谷和一個或多個峰匹配地對準，該等谷由該等鰭片限定，該等峰由該等管的一個或多個外徑限定，其中該一個或多個井中的每一個具有第一彎曲表面，該第一彎曲表面對應於第二彎曲表面，該第二彎曲表面在該等管的該一個或多個峰的一個峰，其中該第一彎曲表面具有在該一個或多個凸起部分的鄰近凸起部分之間延伸的曲率半徑；並且其中該等管經由該等鰭片被焊接在一起以形成該水牆屏，以及該成形感應加熱器經由磁感應加熱該等鰭片。
  2. 根據請求項1之成形感應加熱器，其中該凸起部分包含合金化的磁性陶瓷材料。
  3. 根據請求項1之成形感應加熱器，其中當該一個或多個凸起部分和該一個或多個井分別與該等管的該一個或多個谷和該一個或多個峰匹配地對準時，該凸起部分延伸到該等谷中。
  4. 根據請求項1之成形感應加熱器，其中該成形感應加熱器包含控制器，該控制器配置以控制以下至少一個：在用以從該等管形成該水牆屏的該等鰭片的焊接 之前進行預熱，或者在用以從該等管形成該水牆屏的該等鰭片的焊接之後進行焊後熱處理。
  5. 根據請求項1之成形感應加熱器，其中該第一彎曲表面具有二或多個曲率半徑。
  6. 根據請求項1之成形感應加熱器，其中該第一彎曲表面配置以與該第二彎曲表面一致。
  7. 根據請求項1之成形感應加熱器，其中該成形感應加熱器被配置以使得能夠基於該多個管的幾何形狀或間隔橫向調節該一個或多個凸起部分、或該一個或多個井、或其組合。
  8. 根據請求項1之成形感應加熱器，其中該成形感應加熱器被配置以使得能夠調節在該一個或多個凸起部分的鄰近凸起部分之間的第一間隔、或在該一個或多個井的鄰近井之間的第二間隔、或其組合。
  9. 根據請求項1之成形感應加熱器，其中該成形感應加熱器被配置以能夠經由調節該等管的該一個或多個谷和該一個或多個峰之間的管間隙，經由調節該一個或多個凸起部分和該一個或多個谷之間的氣隙或其組合來調節該加熱的深度或強度。
  10. 根據請求項1之成形感應加熱器，其中該成形感應加熱器包含靜態模式和脈衝模式，該靜態模式被配置以施加靜態磁場，並且該脈衝模式被配置以施加一系列磁脈衝。
  11. 根據請求項1之成形感應加熱器，包含控 制器和至少一個感測器，該至少一個感測器被配置以監測該等管的溫度，並且該控制器被配置以藉由該成形感應加熱器控制該加熱來藉由焊接組裝促進焊接處理。
  12. 根據請求項1之成形感應加熱器，其中該第一彎曲表面延伸在該一個或多個凸起部分的該等鄰近凸起部分之間的整個距離並且直接延伸到該一個或多個凸起部分的該等鄰近凸起部分。
  13. 一種成形感應加熱器，用於加熱用於形成水牆屏的多個管中的一個或多個鰭片，該成形感應加熱器包含：一個或多個凸起部分和一個或多個井，配置以分別與該等管的一個或多個谷和一個或多個峰匹配地對準，該等谷由該等鰭片限定，該等峰由該等管的一個或多個外徑限定，其中該一個或多個井中的每一個具有第一彎曲表面，該第一彎曲表面對應於第二彎曲表面，該第二彎曲表面在該等管的該一個或多個峰的一個峰，其中該第一彎曲表面被配置以與該第二彎曲表面一致；並且其中該等管經由該等鰭片被焊接在一起以形成該水牆屏，以及該成形感應加熱器經由磁感應加熱該等鰭片。
  14. 根據請求項13之新的成形感應加熱器，其中該成形感應加熱器被配置以使得能夠調節在該一個或多個凸起部分的鄰近凸起部分之間的第一間隔、或在該一個或多個井的鄰近井之間的第二間隔、或其組合。
  15. 根據請求項13之成形感應加熱器，其中該第一彎曲表面在該一個或多個凸起部分的鄰近凸起部分之間延伸。
  16. 根據請求項15之成形感應加熱器，其中該第一彎曲表面延伸在該一個或多個凸起部分的該等鄰近凸起部分之間的整個距離並且直接延伸到該一個或多個凸起部分的該等鄰近凸起部分。
  17. 一種成形感應加熱器，用於加熱用於形成水牆屏的多個管中的一個或多個鰭片，該成形感應加熱器包含：一個或多個凸起部分和一個或多個井，配置以分別與該等管的一個或多個谷和一個或多個峰匹配地對準，該等谷由該等鰭片限定，該等峰由該等管的一個或多個外徑限定，其中該一個或多個井中的每一個具有第一彎曲表面，該第一彎曲表面對應於第二彎曲表面，該第二彎曲表面在該等管的該一個或多個峰的一個峰，其中該成形感應加熱器被配置以使得能夠調節在該一個或多個凸起部分的鄰近凸起部分之間的第一間隔、或在該一個或多個井的鄰近井之間的第二間隔、或其組合；並且其中該等管經由該等鰭片被焊接在一起以形成該水牆屏，以及該成形感應加熱器經由磁感應加熱該等鰭片。
  18. 根據請求項17之成形感應加熱器，其中該第一彎曲表面具有改變的曲率半徑。
  19. 根據請求項17之成形感應加熱器，其中該第一彎曲表面在該一個或多個凸起部分的鄰近凸起部分之間延伸。
  20. 根據請求項19之成形感應加熱器，其中該第一彎曲表面延伸在該一個或多個凸起部分的該等鄰近凸起部分之間的整個距離並且直接延伸到該一個或多個凸起部分的該等鄰近凸起部分。
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