Устройство для автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки труб

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к высокочастотной сварке труб и может быть,использовано в трубной промышленности.Цель изобретения - повышение точности регулирования процесса высокочастотной сварки труб.На чертеже дана функциональнаясхема устройства,При высокочастотной сварке труб.осуществляется предварительный нагрев свариваемых кромок, которыеоплавляются, а затем оплавленный металл частично удаляется с их поверх,ности под действием электродинамических сил. В зависимости от геометрических размеров электромагнитнойсварочной системы, мощности, выделяющейся в кромках трубной заготовки,и скорости сварки в области образования сварного соединения возможнообразование участка зазора, формаи протяженность которого определяет 1 ся соотношением между скоростью оплавления и скоростью осадки свариваемых кромок, В зависимости от этого,указанный участок может иметь видпараллельного зазора, который в основном сушествует при недогреве свариваемых кромок и характеризует низкое качество получаемого сварногосоединения. При нтенсивном перегревесвариваемых кромок означенный участок зазора преобразуется в расходящуюся по направлению к оси свароч,ных валков щель достаточно большойпротяженности, что также являетсяпризнаком низкого качества получаемого сварного соединения.Скорость оплавления кромок в этомслучае значительно превосходит скорость их осадки. Таким образом, длякаждой конкретной электромагнитнойсварочной системы существует такоесоотношение между скоростью оплавления свариваемых кромок и их осадкой,при котором качество получаемогосварного соединения является наивысшим, а этот режим работы может бытьидентифицирован по протяженности иформе описанного участка.Помимо описанных процессов, протекающих при высокочастотной сваркетруб в области оплавления свариваемых кромок, в наиболее узком местеэтого участка как правило в его начале) возникают перемычки, которыевпоследствии разрушаются. При их появлении рассматриваемый участоккромок укорачивается, что сказывается на величине полного электрическогосопротивления электромагнитной сварочной системы, а следовательно, насдвиге фаз между мгновенными значениями тока и напряжения на индукторе, Величина изменения сдвига фаз будет зависить от размеров описанногоучастка, а они будут характеризовать качество получаемого сварногосоединения,Аналогично, но в значительно большей степени, на изменение сдвигафаз между током и напряжением индуктора будут сказываться отклонениядругих параметров электромагнитнойсварочной системы, таких как угласхождения свариваемых кромок, .ихтолщины, диаметра трубной заготовки.Следовательно, необходимо из общегосигнала, обусловленного сдвигом фазмежду током и напряжением индуктора,выделить информационную составляющую, характеризующую размеры участкаоплавления свариваемых кромок. Поставленная задача разрешима благодаря различию частотных диапазонов изменения сигналов, характеризующихпроцессы, протекающие в области оплавления свариваемых кромок, и изменение геометрических размеров электромагнитной сварочной системы, В первом случае частотный диапазон ограничивается 300-500 Гц, а во втором1-20 Гц. Таким образом, контроль закачеством получаемого сварного соединения осуществляется посредством определения сдвига фаз между мгновенными значениями тока и напряжения наиндукторе и выделения по частотномупризнаку информационной части сигнала, описывающего область оплавлениясвариваемых кромок.Устройство содержит трубную заготовку 1, охваченную сварочным индуктором 2, имеющим магнитную связь сдатчиком 3 тока, выход которого через первый детектор 4 и первый компаратор 5 соединен с первым входом сумматора 6, Выходные информационныеклеммы сварочного индуктора 2 соединены с входом датчика 7 напряжения, выход которого через второй детектор 8, второй компаратор 9 и инвертор 10 соединен с вторым входомсумматора 6, чей выход через третийдетектор 11, интегратор с фильтромния, Этот сигнал подают на первыйвход блока 14 управления мощностьюисточника нагрева, а на второй входэтого блока подают постоянный сигналот задатчика 15 управляющего сигнала,который является каналом ручногоуправления мощностью источника нагрева,В качестве датчика тока можно использовать пояс Роговского а в качестве датчика напряжения - емкостной делитель, состоящий из двух конденсаторов. Таким образом, изобретение позволяет повысить точность регулирования процессасварки, а следовательно, качество получаемого сварного соединения. Механические свойства получаемого сварного соединения повышаются на 157 а коэффициент вариации характеризующий точность стабилизации процесса сварки, возрастает бо" лее чем в 1,3 раза. Формула изобретения Устройство для автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки труб, содержащее блок управления мощностью источника нагрева и датчик напряжения на индукторе, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования процесса сварки за счет компенсации возмущающих факторов, влияющих на процесс нагрева кромок и образование сьарного соединения, в устройство введены последовательно соединенные датчик тока индуктора, первый детектор и компаратор, последовательно соединенные второй детектор, второй компаратор и инвертор и последовательно соединенные сумматор, третий детектор, интегратор с фильтром высоких частот и фильтр, причем вход второго детектора подключен к выходу датчика напряжения на индукторе, выходы первого компаратора и инвертора подключены к входам сумматора, а выход фильтра соединен с первым входом блока управления мощностью источника нагрева, втоРой вход которого соединен с задатчнком управляющего сигнала. 5 1590283 б12 высоких частот и фильтр .13 соединен с первым входом блока 14 управления мощностью источника нагрева. К второму входу этого блока подключен датчик 15 управляющего сиг 5нала.Устройство работает следующим образом.Свариваемые кромки трубной заготовки 1 нагреваются с помощью сварочного индуктора 2. Выходной сигнал датчика 3 тока, пропорциональный току и имеющий его частоту, спомощью первого детектора 4 и первого компаратора 5 преобразуют в прямоугольные импульсы одной полярности , постоянной амплитуды и частоты,равной частоте тока индуктора, Этотсигнал подается на первый вход сум Оматора 6. Выходной сигнал датчика 7напряжения, подключенного к информационным клеммам индуктора 2, пропорциональный напряжению на индуктореи имеющий его частоту, с помощью 25второго цетектора 8 и второго компаратора 9 преобразуется так же, каки выходной сигнал датчика 3 тока, ичерез инвертор 10 подается на второй вход сумматора 6. Таким образом,на первый и второй входы сумматора6 поступают прямоугольные импульсыпротивоположной полярности одинаковой амплитуды и частоты (так как частота тока и напряжения на индуктореравны), но смещенные друг относи 35тельно друга на время, равное разности фаз между током и напряжениемна сварочном индукторе 2, Выходнымсигналом сумматора 6 является последовательность двухполярных прямоугольных импульсов постоянной амплитуды, частота которых равна частоте входных сигналов, а длительностьразности фаз между током и напряжением сварочного индуктора 2, Проинтегрировав этот сигнал с помощьюинтегратора с фильтром 12 высокойчастоты, пОлучают его среднее значение, а пропустив сигнал черезфильтр 13, выделяют составляющую пропорциональную изменения разности фазчастотой 300-500 Гц, которая характеризует изменение размеров областиоплавления свариваемых кромок икачество получаемого сварного соедине 1