Способ управления нагревом углового сварного соединения цилиндрических изделий и устройство для его осуществления

ОЮЭ СОВЕТСНИХ ЦИАЛИСТИЧЕСНСПУБЛИК П 1) САНИЕ ИЗОБРЕТЕ никове объеостроени скаяй труб138,140 РЕВОМЯ ЦИЛИНДОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К АВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54). СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НАГУГЛОВОГО СВАРНОГО СОЕДИНЕНИ) Н 05 В 1 02 С 21 Р 1 1 РИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1, Способ управления нагревом углового сварного соединения цилиндрических иэделий, осуществляемым тремя индукторами, один из которых располагают под углом к другим, соеди-ненным между собой согласно, включающий изменение длительности подачи тока в индукторах и его выклюяечие, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения равномерности и производительности нагрева, периодически изменяют направление тока в индукторе, расположенном под углом к другим индукторам.Г Л1085021 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что длительность подачи тока в противоположных направле- иях задают одинаковой.3. Способ по п. 1 , о т л и ч а ющ и й с я тем, что увеличивают длительность подачи тока в том направлении, в котором он создает магнитный поток, одинаково направленный с магнитным потоком тока того индуктора, в зоне которого находится поверхность сварного шва с более низкой температурой.4. Устройство управления нагревом углового сварного соединения цилиндрических изделий, осуществляемым тремя индукторами, один иэ которых рас 5 10 15 20 25 30 Поскольку выравнивание температур идет с одновременным охлаждением изделия, то, если в процессе выравнивания температура в какой-либо точке изделия снизится ниже допустимого уровня, нагрев вновь включается, что приводит к увеличению различия в температурах. 35 40 Изобретение относится к индукционному нагреву, а именно к способами устройствам управления индукционным нагревом и может быть использованопри термической обработке различных изделий,Известен способ управления индукционным нагревом, включающий изменение ь. тервалов длительности включения и выключения нагрева и устройство для его осуществления, содержащееисточник тока, регулятор мощностиего и термомеханический тактирующеймеханизм Г 11Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является способ управления нагревом углового сварногосоединения цилиндрических изделий,осуществляемый тремя индукторами,один из которых расположен под углом к другим, соединенным между собой согласно, при котором для равномерности нагрева сварного шва изменяют силу тока в индукторах или ихпериодически отключают,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является устройстводля осуществления данного способа,содержащее источник питания, регуляторы температуры и коммутаторыдля подключения индукторов, управля-.ющие входы которых связаны черезрегуляторы температуры с датчикамитемпературы сварного шва 21Однако известные способы не обеспечивают требуемой равномерностипри нагреве углового сварного соединения цилиндрических изделий. Нагреви регулирование температуры с цельюобеспечения равномерности нагрева положен под углом к другим, соединенным между собой согласно, содержащее источник питания, регуляторы температуры и коммутаторы подключения индукторов, управляющие входыкоторых через регуляторы температуры связаны с датчиками температуры сварного шва, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения равномерности и производительности нагрева, коммутатор подключения индуктора, расположенного под углом к другим индукторам, выполнен реверсивным, а связанный с ним регулятортемпературы выполнен в виде сумматора и соединенного с ним фазочувствительного преобразователя. при известном способе осуществляютсяпутем изменения силы тока в индукторах или его прерывания При этом не обеспечивается требуемая равномерность нагрева как по периметру сварного соединения, так и по толщине.Объясняется это тем что схема нагрева осуществляется тремя индукторами, два иэ которых расположены на общей оси и соединены согласно,а третий расположен под углом к другим и соединен согласно с одним иэ них, но встречно с другим. Таким образом, в области сварното шва, в зоне действия одного из расположенных на общей оси индукторов происходит увеличение магнитного потока эа счет потока индуктора, расположенного под углом, а в зоне другого- уменьшение, Поскольку выделение мощности в изделии определяется параметрами электромагнитного поля, нагрев в зонах действия разных индукторов идет по разному, что и оп ределяет разницу температур в точках сварного шва изделия, расположенных в разных зонах. Неравномерность нагреваможет усугубляться неравномерностью теплоотвода. Выравнивание температур при известном способе должно осуществляться при отключении отдельных индукторов или снижении тока в них.1085021 60 Даже при достижении идеальноговыравнивания температур включениенагрева приводит к возникновениюнеравномерности. Кроме того, прерывание токов индукторов с целью вылравнивания температур приводит кувеличению времени нагрева, что увеличивает расход электроэнергии, а винтервале температур 550-700 С, например для сталей перлитового класса может привести к неисправным 10дефектам,Целью изобретения является повышение равномерности и производительности нагрева.Поставленная цель достигается 15тем, что согласно способу управления нагревом углового сварного соединения цилиндрических изделий, осуществляемым тремя индукторами,одиниз которых расположен под углом кдругим, соединенным между собой согласно, включающим изменение длительности подачитока в индукторах иего включения, периодически изменяютнаправление тока в индукторе, расположенном под углом к другим индукторам.При этом длительность подачи токав противоположных направлениях задают одинаковой.Кроме того, увеличивают длительность под;чи тока в том направлении,в котором он создает магнитный поток,одинаково направленный .с магнитнымпотоком того индуктора, в зоне которого находится поверхность сварногошва с более низкой температурой.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве управления нагревом углового .сварного соединенияцилиндрических изделий, осуществляе.мым тремя индукторами, один из которых расположен под углом к другим,соединенным между собой согласно,содержащем источник питания, регуляторы температуры и коммутаторы подключения индукторов, управляющиевходы которых через регуляторы температуры связаны с датчиками температу. ния индуктора, расположенного подуглом к другим индукторам, выполненреверсивным, а связанный с ним регулятор температуры выполнен в видесумматора и соединенного с ним фазочувствительного преобразователя.Способ управления нагревом углового сварного соединения цилиндрических изделий осуществляется следующим образом. При нагреве углового сварного соединения цилиндрического иэделия тремя индукторами магнитный поток. индуктора, расположенного под углом к другим, соединенным согласно, поразному действует на суммарный поток в точках изделия, расположенных в зонах действия двух других инцукторов: в одной зоне при включении этого индуктора общий поток увеличивается, а в другой - уменьшается, по-разному в соответствии с этим идет нагрев, что отражается вразнице температур в точках иэделия, находящихся в зонах действия разных индукторовНаиболее резко эта разница проявляется в точках, лежащих в плоскости осей индукторов в области вварного шва.Периодическое изменение направления магнитного потока индуктора, расположенного под углом к другим, путем изменения направления тока в нем при равной длительности протекания тока в том и другом направлении приводит к равномерному прогреву из. - делия в зоне сварного шва.При измерении разницы в температурах, возникшей вследствие неравномерности теплоотвода от эон действия разных индукторов или несимметричного расположения индукторов и т.д., изменяют соотношение длительностей действия потока (протекания тока) в разных направлениях индуктора, расположенного под углом к другим, таким образом, чтобы увеличенный поток дольше действовал в зоне с более низкой температурой и меньше - в зоне с более высокой, при. этом различие в длительностях задают тем больше, чем больше различие в измеренных температурах. По мере снижения этого различия снижают и различие между временами действия потока в разных направлениях.Таким образом, различие в температурах в точках Измерения сводится к нулю и выравнивается температура в области сварного шва.Зависимость между различием в температурах и длительностью включения тока индуктора в разных направлениях может быть охарактеризовано как г (т, т )к г ( с , с ),где Ти Т- температуры в контролируемых точках;с и С - длительности включения тока в разныхнаправлениях; К коэффициент пропорциональности. При реализации предлагаемого способа функции времени и температуры могут принимать различный вид, что видно на примере функции температу- рыЗаказ 2039/55 Тираж 783 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП фПатент", г.ужгород, ул.Проектная,4 На чертеже представлена блок-схемаустройства для осуществления способа управления нагревом угловогосварного соединения цилиндрическихизделий.На обрабатываемом изделии 1 размещены индукторы 2-4 и датчики 5-8температуры, причем датчики 5 и 6подключены к регуляторам 9 и 10 температуры, выходы которых соединеныс нереверсивными коммутаторами 11 и12 температуры, а датчики 7 и 8-срегулятором 13 температуры,с выходами которого соединены входй реверсивного коммутатора 14, Коммутаторыприсоединены к источнику 15 питанияи индукторам 2-4, а регулятор 13температуры состоит из сумматора 16и соединенного с ним фаэочувствительного преобразователя 17.Индуктор 3 расположен под углом к индукторам 2 и 4,Датчики 7 и 8 температуры расположены в диаметрально противоположных тчках зоны сварного шва в плоскости осей индукторов 2-4 и включены по дифференциальной схеме на -: .входе сумматора 16,т.е. сигнал на выходе сумматора пропорционален разности сигналов с датчиков 7 и 8 температурыфаэочувствительный преобразователь 17 предназначен для преобразования амплитуды входного сигнала в скважность выходных сигналов.При включении источника 15 питания изделие 1 начинает нагреваться индукторами, причем индукторы 2 и 4 подсоединены к сети через замкнутые коммутаторы 11 и 12, а иидуктор 3- через находящийся в одном иэ двух замкнутых состояний реверсивный коммутатор 14, На входы регуляторов температуры поступают сигналы с датчиков 5-8 температуры.В начале нагрева сигналы с датчиков 7 и 8 равны, поэтому сигнал на выходе сумматора 16 равен нулю и фазочувствительный преобразователь поочередно формирует сигналы одинаСоставительРедактор Н.Данкулич Техред М.Над козой длительности на входах управления реверсивного коммутатора 14,длительности подключения противоположных фаз источника питания к индуктору 3 при этом одинаковы, одинаЬ ково и время выделения максимальнойи минимальной мощности в зонах действия датчиков 7 и 8.Если в дальнейшем при нагреваниииэделия возникает разница между сиг 10 налами датчиков 7 и 8, то в результате этого появляется сигнал на выходе сумматора 16 и на входе Фазочувствительного преобразователя 17.В зависимости от знака .этого сигна 5 ла и пропорционально его амплитудеизмеряется соотношение длительностейсигналов управления на входах управления реверсивного коммутатора 14таким образом, что длительность подключения фазы с максимальным выделением мощности выше в зоне действиядатчиками регистрирующего более низкуютемпературу, что и приводит к сниже-,нию разности температур, зто в своюочередь приводит к уменьшению разности длительностей подключения индуктора 3 и полному выравниванию температур.При достижении заданной температуры в зонах действия датчиков 5 иЗО 6 регуляторы температуры соответст-венно 9 и 10 дают сигнал на отключение коммутаторов 11 и 12, включениеи отклонение которых обеспечивает,поддержание установленной температу 35 ры.Применение предлагаемого способаустройства управления нагревом даетвозможность выровнить перепады температур в зоне сварного шва сложной 4 О конфигурации при сохранении высокойскорости нагрева, что позволяет повысить равномерность нагрева, снизитьрасход электроэнергии и повысить производительность установки за счет повышения скорости нагрева.35 Использование изобретения позволяет значительно расширить область при.менения внепечного индукционного нагрева крупногабаритных изделий сложной форьы, существенно повысить его50 эфФективность.Применение изобретения при ремонт-.ных и монтажных работах на тепловыхэлектростанциях только в системеМосэнерго позволяет получить годовой 55 экономический эффект в размере3,11 млн.руб.В.БелофастовьКорректор А. Тяско