Устройство для автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки труб

СОЮЗ СООЕТСНИХааюлипчисниРЕСПУБЛИН ОЮ ИИ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У К АВТОРС ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ И ОТНРИТ 99(71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт . им. В.И.Ульянова(Ленина)(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 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 ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СВАРКИ ТРУБ, содержащее индуктор, схему управления мощностью источника нагрева и датчик положе 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 схож дения 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.Изобретение относится к высокочастотной сварке труб и может быть использовано в трубной промышленности.Известно устройство, предназначен ное для автоматического управления процессом высокочастотной сварки труб3.Недостаток известного устройства - 1 О необходимость очистки зоны визирования для нормальной работы фотопирометрического датчика,,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результа 15 ту является устройство для автоматического регулирования процесса высокочастотной сварки, которое содержит индуктор, схему управления мощностью источника нагрева и дат 20 чик положения точки схождения кромок, Датчик положения точки схожде,ния сцариваемых кромок выполнен ввиде Ъ-образной скобы с рядом проводников, расположенных перпендикулярно оси датчика, причем проводникиприсоединены к одной из ее ветвейи изолированы от другой ветви,которая снабжена присоединенным к нейодним проводником, при этом все указанные проводники бифилярно соединены со входами схемы сравнения. Датчик расположен над всей длиной очагаоплавления вдоль оси сварного соединения, Выход схемы сравнения соединен с входом схемы управления мощностью источника нагрева. При дости-жении на выходе датчика пороговыхнапряжений определенной величины, заданных схемой сравнения, в схему управления выдаются единичные сигналы, 4 Очисло которых характеризует:.длиныучастка оплавления. Данное устройстворегулирования позволяет управлять иконтролировать режим нагрева свариваемых кромок в процессе сварки 2. 45Недостатком этого устройства является низкая надежность, обусловлен -.ная тем, что датчик положения точки схождения свариваемых кромок расположен в зоне высокой температурыи сильного электромагнитного поля.Кроме того, существует необходимостьохлаждения и защиты датчика от выпелесков расплавленного металла.Цель изобретения - повышение на 55дежности устройства,Поставленная цель достигаетсятем, 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 магнитного потока зависит от величины полного магнитного потока, создаваемого индуктором, а также от площади, Ч -образной щели, образованной свариваемыми кромками трубной заготовки. Перемещение точки схождения свариваемых кромок к индуктору, что соответствует их перегреву, приводит к уменьшению площади Ч -образной щели и к увеличению магнитногосопротивления 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 поверхностисвариваемых кромок, но при этоманалогично сказанному, происходитуменьшение 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 измерительнойкатушки датчика положения точкисхождения свариваемых кромок, расположенной над свариваемыми кромкамитрубной заготовки перед индуктором,возможно контролировать уровень разогрева свариваемых кромок трубнойзаготовки.На чертеже лредставлена блок 5схема предложенного устройства,Схема устройства содержит свариваемые кромки 1 трубной заготовки,трубную заготовку 2, индуктор 3,датчик 4 положения точки схождения 10свариваемых кромок, точку 5 схождения свариваемыхкромок; блок деления6, 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 4положения точки. схождения свариваемых кромок соединен со схемой 7 уп Оравления мощностью источника нагрева через блок деления 6, причем кего второму входу подключены информационные выводы индуктора 3.25Устройство 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 эаготовка-магнитопровод. С датчика положенир точки схождения свариваемых кромок сни .мается сигнал, пропорциональный величине рабочего магнитного потока, проходящего в зазоре, образованном свариваемыми кромками 1, трубной заготовки 2. Сигнал, получаемый с выхода 4 О блока деления не зависит от изменения полного магнитного потока и характеризует геометрию Ч-образной щели, которая определяется уровнем нагрева свариваемых кромок 1. Увели 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 управляющий сигнал в соответствии с 55 сигналом, получаемым от блока деления 6, и тем самым 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), а для реализации схемы управления источником нагрева субблоки Ф, Ф, Ф, Ф. Датчик положения точки схождения свариваемьпс кромок вычолнялся в виде стеклотекстолитовой пластины толщиной 4 мм, на которой устанавливался прямоуголь.ный виток размером 200 х 60 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), который контролировал температуру свариваемых кромок трубной заготовки в зоне точки их схождения. В ре-. зультате обработки полученных осциллограмм определен коэффициент корреляции, который равен 0,867, что является вполне удовлетвбрительным результатом и подтверждает воз- можность определения уровня разогрева свариваемых кромок,посредством предлагаемого устройства.1Для 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.ГанюшинРедактор Т,Парфенова Техред И,Асталош Корректор Н,Король Заказ 8180/13 Тираж 1036 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва, Ж, Раушская наб.,д.4/5 филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул. Проектная, 4 разом, предлагаемое устройство, посравнению с прототипом и базовыми.объектом, обладает следующими преимуществами достаточная для промышленной эксплуатации надежность работы устройства, что обусловлено прос-.тотой конструкции датчика, и высокаяпомехозащищенность, которая определяется надежным ф:.нкционированиемсамого датчика и каналов связи в условиях высокого уровня индустриальныхпомех. Кроме того, предлагаемое устройство отрабатывает не только изменение положения точки схожденияснариваемых кромок,но и возмущения,связанные с изменением угла их схождения .