Устройство для автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки труб

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕ КОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА. ВЫСОКО г / ЧАСТОТНОЙ СВАРКИ ТРУБ, содержащее индуктор, схему управления мощностью источника нагрева и датчик положения точки схождения свариваемых кромок, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введен блок деления, датчик положения точки схождения свариваемых кромок вьтолнен в виде измерительной катушки и размещен над свариваемыми кромками труб ной заготовки перед индуктором, причем выход датчика через блок деления подключен к схеме управления мощностью источника нагрева, а к второму входу блока деления подключен измерительный выход индуктора.

СОЮЗ СООЕТСНИХ

Х,ЮЛИЮ Н

РЕСПУБЛИН

09} (и}

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЬ9

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СЗИДВТВПЬСТВМ., l3l

1 юг }

1 (21) 3565503/25-27 (22) 21.03.83 (46) 15.11.84. Бюл. И 42 (72) М.Я.Акимова, Б.Я.Качанов, С.Ю.Кириллов, В.П.Стрельников, Г.И.Аметов и В.С.Локоть (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт . . им. В.И.Ульянова(Ленина) (53) 621 791.77(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 772767, кл. В 23 К 13/00, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

У 837676, кл. В 23 К 13/00, 1979 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА BblC0KOЧАСТОТНОЙ СВАРКИ ТРУБ, содержащее индуктор, схему управления мощностью источника нагрева и датчик положеl ния точки схождения свариваемых кромок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введен блок деления, датчик положения точки схождения свариваемых кромок выполнен в виде измерительной катушки и размещен над свариваемыми кромками трубной заготовки перед индуктором, причем выход датчика через блок деления подключен к схеме управления мощностью источника нагрева, а к второму входу блока деления подключен измерительный выход индуктора.

1123812

Изобретение относится к высокочастотной сварке труб и может быть использовано в трубной промьппленности.

Известно устройство, предназначен- 5 ное для автоматического управления процессом высокочастотной сварки труб (! ).

Недостаток известного устройства — 1О необходимость очистки зоны визирования для нормальной работы фотопирометрического датчика. ,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результа15 ту является устройство для автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки, которое содержит индуктор, схему управления мощностью источника нагрева и дат20 чик положения точки схождения кромок. Датчик положения точки схожде,:ния свариваемых кромок выполнен в виде V-образной скобы с рядом проводников, расположенных перпендикулярно оси датчика, причем проводники присоединены к одной из ее ветвей и изолированы от другой ветви, которая снабжена присоединенным к ней одним проводником, при этом все указанные проводники бифилярно соединены со входами схемы сравнения. Датчик расположен над всей длиной очага оплавления вдоль оси сварного соединения. Выход схемы сравнения соединен с входом схемы управления мощностью источника нагрева. При дости- жении на выходе датчика пороговых напряжений определенной величины, заданных схемой сравнения, в схему управления выдаются единичные сигналы, 4О число которых характеризует:.длины участка оплавления. Данное устройство регулирования позволяет управлять и контролировать режим нагрева свариваемых кромок в процессе сварки (2"1. 45

Недостатком этого устройства является низкая надежность, обусловлен ная тем, что датчик положения точки схождения свариваемых кромок расположен в зоне высокой температуры и сильного электромагнитного поля.

Кроме того, существует необходимость охлаждения и защиты датчика от выплесков расплавленного металла.

Цель изобретения — повышение на-- 55 дежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки труб, содержащее индуктор, схему управления мощностью источника нагрева и датчик положения точки схождения свариваемых кромок, вводится блок деления, датчик положения точки схождения свариваемых кромок выполнен в виде измерительной катушки и размещен над свариваемыми кромками трубной заготовки перед индуктором, причем выход датчика через блок деления подключен к схеме управления мощ-. ностью источника нагрева, а к второму входу блока деления подключен измерительный выход индуктора.

В электромагниной системе индуктор-трубная заготовка — внутренний магнитопровод существует рабочий магнитный поток, проходящий в зазоре между свариваемыми кромками по внутреннему магнитопроводу и замыкающийся во внешнем пространстве.

Величина рабочего ма1 нитного потока зависит от величины полного магнитного потока, создаваемого индуктором, а также от площади. V --o6разной щели, образованной свариваемыми кромками трубной заготовки.

Перемещение точки схождения свариваемых кромок к индуктору, что соответствует их перегреву, приводит к уменьшению площади V --образной щели и к увеличению магнитного сопротивления электромагнитной системы, а следовательно, и к уменьшению рабочего магнитного потока, проходящего в ней. С другой стороны, уменьшение угла схождения свариваемых кромок вызывает более интенсив- . ное выделение энергии на поверхности свариваемых кромок, но при этом аналогично сказанному, происходит уменьшение величины магнитного потока.

Таким образом в случае более интенсивного выделения энергии в свариваемых кромках (в случае перегрева) происходит уменьшение величины рабочего магнитного потока в электромагнитной системе при условии постоянства полного магнитного потока, создаваемого индуктором.

Следовательно, используя сигнал, получаемый с выхода измерительной катушки датчика положения точки схождения свариваемых кромок, распо. ложенной над свариваемыми кромками

1123812 трубной заготовки перед индуктором, возможно контролировать уровень разогрева свариваемых кромок трубной заготовки.

На чертеже .представлена блок5 схема предложенного устройства.

Схема устройства содержит свариваемые кромки 1 трубной заготовки, трубную заготовку 2, индуктор 3, датчик 4 положения точки схождения ip свариваемых кромок, точку 5 схождения свариваемых кромок; блок деления

6, соединенный со схемой 7 управления мощностью источника нагрева.

Свариваемые кромки 1 трубной заготовки 2 охвачены наружным индуктором 3 и сходятся в точке 5 схождения свариваемых кромок. Датчик 4 положения точки. схождения свариваемых кромок соединен со схемой 7 уп- 2р равления мощностью источника нагрева через блок деления 6, причем к

его второму входу подключены информационные выводы индуктора 3.

Устройство работает следующим образом.

Свариваемые кромки 1 трубной за,готовки 2 сходятся в точке 5 схождения свариваемых кромок, образуя

Ч-образную щель. Индуктор 3 созда- ет полный магнитный поток, который проходит в электромагниной системе индуктор-трубная заготовка-магнитопровод. С датчика положенир точки схождения свариваемых кромок сни- З5 .мается сигнал, пропорциональный величине рабочего магнитного потока, проходящего в зазоре, образованном свариваемыми кромками 1, трубной заготовки 2. Сигнал, получаемый с выхода 40 блока деления не зависит от изменения полного магнитного потока и характеризует геометрию Ч-образной щели, которая определяется уровнем нагрева свариваемых кромок 1. Увели- 45 чение нагрева свариваемых кромок 1 приводит к перемещению точки 5 схождения к индуктору 3, а следовательно, к увеличению магнитного сопротивления электромагнитной системы, что в свою 50 очередь скажется на уменьшении выходного сигнала блока деления 6 и наоборот. Схема 7 управления мощностью источника нагрева формирует управ ляющий сигнал в соответствии с 55 сигналом, получаемым от блока деления

6, и тем сам к стабилизирует процесс сварки.

Для определения информативности сигнала датчика проверки работоспо-. собности предлагаемого устройства и для сравнения его с базовым объектом проводились натурные эксперименты на стане "20-76". Аппаратная реализация предлагаемого устройства осуществляется с помощью субблоков комплекса технических средств для локальных информационно-управляющих систем с. переменной структурой (КТС ЛИУС). Для аппаратной реализации операции деления .использовался субблок математический (Ф-5178), а для реализации схемы управления источником нагрева субблоки Ф-5206, Ф-5210, Ф-5195, Ф-5179. Датчик положения точки схождения свариваемых кромок вычолнялся в виде стеклотекстолитовой пластины толщиной 4 мм, на которой устанавливался прямоуголь.ный виток размером 200х60 мм, изготовленный иэ медного провода фЗ мм. Датчик устанавливался над свариваемыми кромками (высота 5 мм) перед индуктором, а его сигнал фиксировался также как и сигнал фотопирометрического датчика с помощью светолучевого осциллографа (Н-115), который контролировал температуру свариваемых кромок трубной заготовки в зоне точки их схождения. В результате обработки полученных осциллограмм определен коэффициент корреляции, который равен 0,867, что является вполне удовлетвбрительным результатом и подтверждает возможность определения уровня разогрева свариваемых кромок,посредством предлагаемого устройства.

Для определения технико-экономической эффективности в качестве базового объекта использовалась работающая на стане система автоматичес кого управления процессом высокочастотной сварки труб, которая основана на использовании фотопирометрического датчика. Преимущество изобретения заключается в высокой помехозащищенности, которая сказывается на повышении качества выпускаемой продукции. Помехи возникают из-за попадания в зону визирования оптического прибора брызг жидкого металла, воды и искр из зоны сварки. Кроме того, возможно поперечное смещение свариваемых кромок, которое также сказывается на сигнале датчика. Таким об1123812

Составитель В. Ганюшин

Редактор Т.Парфенова Техред И.Асталош Корректор Н.Король

Заказ 8180/13 Тираж 1036 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

f13035 Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5 филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул. Проектная, 4 разом, предлагаемое устройство, по сравнению с прототипом и базовыми. объектом, обладает следующими преимуществами: достаточная для промышленной эксплуатации надежность рабо- 5 ты устройства, что обусловлено прос-. тотой конструкции датчика, и высокая помехозащищенность, которая опреI деляется надежным ф:.нкционированием самого датчика и каналов связи в условиях высокого уровня индустриальных помех. Кроме того, предлагаемое устройство отрабатывает не только изменение положения точки схождения снариваемых кромок,но и возмущения,связанные с изменением угла их схождения .