Установка для управления процессом сварки неповоротных стыков труб

СОЮЗ СОЕЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН сгп В 23 К 9/10; сду 1 САНИЕ ОБР ЕНИЯ АВТОРСТВО ВИДЕТ 25-27(088,8)свидетельство23 К 9/10, 19 новор держи перег УПРАВЛЕНИЯ ПРО ОРОТНЫХ СТЫКОВ(54) УСТАН ЦЕССОМ СВА ТРУБ(57) Изобрет ной технике,ОВКА ДЛ РКИ НЕП тся к сваро ие относиредназна ено для прооцессом дугоуправления и неповоротнграммного вой сварк и может б епово- а Я в мОетстык ков тр уб па овиях, 5 цл,ажных т и о строении при из т (Лиг, 1) пр В установку граммный блок 1 но изменяющегос Изобхник сварочнои етение относитс ональблок 3 блок 2 Ауннапряжениеского кон ля ко аммно лек оля и допускового логи дачи газа, водыдвигателя, блок ю двигател апряжения исальный истуги, блока электродвиая головка 7 о очни 6 ст н грузок родвиг проп ль 9 Основ программ ходит зад ки НСТ и менных уч ым блок ый блок становки является ание дл разбив т ГОСУДАРС Г 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ПНТ. СССР ть использовано в маши те е и предназначено д мп сной автоматизации и прогр го управления процессом газоэлектрическойсварки неповоротных стыков труб(НСТ) неплавящимся вольАрамовымэлектродом.Целью изобретения является повышение надежности установки и качествасварочных соединений НСТ,На фиг,1 представлена йункциональная схема установки; на фиг,2Функциональная схема программного блока; на фцг,3 - Аункццональная схемаблока допускового логического контроля подачи газа, воды и перегрузки.электродвигателя; на фиг,4 - блок управления с указанием входов и выходов; на фиг,5 - временные диаграммыработы блока управления,ных изделия и магцстральгых трубопроводов.ль изобретения - повышение надежности, расширение Ауцкццональных возможностей устаовкц и повышение качества сварных соедценцй еотных стыков труб. Установка сот блоки стабпцзаццц, защиты отрузки, логического контроля па -о раметров режима сварки, блок управления электродьигателем, Осуществляется стабтлцзацця скорости вращения сварочной головки на каждом участке сварки, Наличие программного блока позволяет производить программное регулирование и решить проблему комплексной автоматизации сьаркц н ротных сты изделиях ц перегрузки электро управления скороспараметрами тока и чника питания, универк 5 питания сварочной абилизации напряжения теле, навесная сварочблок 8 защиты от переания напряжения, элект остоянного тока. 1, в котором проистельности цикла свара его на четыре врекаждом из которыхпостепенно увеличивается скоростьвра 1 цения сварочной головки.Этот блок связан с блоком 2 функционально изменяющегося напряжения,который в момент перехода сварочной го 5ловки от участка к участку плавноизменяет ее скорость и устраняет прожоги на трубе,Выходное линейно изменяющееся напряжение с этого блока через ключевыеэлементы блока 4 управления поступает на блок 6 стабилизации напряженияна электродвигателе. С этого блоканапряжение поступает на блок 8 15защиты от перегрузок и пропаданиянапряжения, Блок 8 по цепи обратнойсвязи соединен с блоком 6, блоком 3логического контроля.и источником 5питания сварочной дуги, Блок 8 защиты выдает управляющий сигнал в случае аварийной ситуации на отключениеисточника 5 питания дуги и выключениеблока 6 стабилизации. Через блок 8поступает напряжение на электродвигатель 9, а с него - на сварочную головку 7, куда подается напряжение дуги от источника 5 питания.Блок 3 допускового логическогоконтроля связан с блоком 4 управления и блоком 8 защиты и контролируетподачу газа, воды в сварочную головку и перегрузку электродвигателя посигналам от датчиков,Программный блок 1 (фиг,2) включает мостовой выпрямитель (МВ), сглаживающий фильтр (ФС), параметрический стабилизатор напряжения (ПС),составной компенсационный стабилизатор напряжения (КС), тиристорный ком Омутатор (ТК) и реле времени (РВ).Блок 1 является программно-временным устройством и задает необходимуюжесткую программу цикла сварки НСТ,Блок 2 функционально изменяющегося 5напряжения включает резистивные делители напряжения, генератор линейно изменяющегося напряжения и эмиттерныйповторитель с обратной связью, С помощью делителей напряжения устанавливается необходимая скорость сваркина каждом программируемом участке взависимости от диаметра труб,Блок 3 допускового логическогоконтроля подачи газа, воды и перегрузки электродвигателя (фиг,3) состоит из устройства допускового контроляподачи защитного газа, содержащегофотодатчик (ФД) и мостовой выпрямитель (МВ), сглаживающий фильтр (ФС),полупроводниковый стабилизатор напряжения (ПС), усилитель напряжения(УН), инвертирующий каскад (ИК), ждущий мультивибратор (МЖ), симметричный триггер (СТ), В устройство перегрузки входят логическая схема совпадения (СС) и релейный усилитель (РУ)с индикацией выходных параметровПри подаче защитного газа поплавокротаметра пересекает световой поток,идущий от лампочки к фотодиоду датчика, На выходе усилителя напряженияпоявляется импульс с плавными передним и задним фронтами нарастания, который подается на вход инвертора, ас него - на ждущий мультивибратор.Мультивибратор преобразует входнойсигнал в прямоугольный импульс и перебрасывает триггер. Последний подаетуправляющий сигнал на один из входовсхемы совпадения, на два других входа которой также поступают управляющие сигналы.от герконового датчикаи блока 8 защиты, Схема совпадениявключает релейный усилитель, которыйподает разрешающий сигнал в блок 4управленияБлок 4 управления скоростью двигателя и параметрами тока и напряжения источника питания содержит мостовой выпрямитель, фильтр, ключевыеэлементы для подачи управляющегонапряжения с блока 2 на блок 6 стабилизации напряжения на электродвигателе, коммутирующие реле для управления источником 5 питания дуги ипереключения режима работы электродвигателя,Универсальный источник питаниясварочной дуги содержит понижающийтрансформатор, тиристорный коммутатортока,дроссель насыщения, генераторимпульсов, стабилизатор. Источник питания обеспечивает сварку НСТ постоянным и переменным током в импульсноми непрерывном режимах, горения сварочной дуги,Блок 6 стабилизации входного напряжения электродвигателя представляет собой транзисторный компенсационный стабилизатор с последовательновключенным составным регулирующимэлементом, однокаскадным УПТ, сравнивающим .элементом и источником опорного напряжения, выполненным по схеме параметрического стабилизаторанапряжения, БС обладает значительнымКПД, имеет высокий коэффициент стабилизации и компенсирует воздействияразличных дестабилизирующих Факторов.Навесная сварочная головка 7 сос 5тоит из съемного электропривода вращения, водоохлаждаемой горелки ипланшайбы.Коллекторный токо- и газоподвод иминимальные размеры вращающихся час Отей сварочной головки, позволяютвыполнять автоматическую сварку НСТв монтажных условиях при любом положении изделия в пространстве,Блок 8 защиты от перегрузок и 15пропадания напряжения состоит изэлектронной схемы с быстродействием10 мкс, выполненной на датчике сигнала перегрузки и усилителе, а также релейного усилителя с бь 1 стродействием 500 мс, БЗ исключает недопустимые перегрузки элементов схемы изапирает регулирующий транзисторблока 6 стабилизации при достижениитоком предельной величины нагрузки, 25Установка работает следующим образом.При подаче на установку напряжения 220 В поступает питание на всеФункциональные блоки схемы, за исклю- дОчением сварочной головки 7 и электродвигателя 9 (фиг.1),При наличии воды в системе охлаждения сварочной горелки срабатываетгерконовыи датчик, который через нормально открытые контакты подает разрешающий сигнал управления на одиниз входов схемы совпадения блока 3контроля. Наличие защитного газа всварочной горелке контролирует фотоэлектрический датчик блока 2, с выхода которого управляющий сигнал поступает на второй вход схемы совпадения. Третий вход схемы совпадения является открытым, и через контактыреле перегрузки блока 8 защиты нанее подается постоянный уровень .напряжения. Такое состояние схемы совпадения разрешает запуск и включениеблока 4 управления электродвигателем.При нажатии кнопки "Пуск", расположенной на пульте управления включается программный блок 1 представляющий собой временное устройство сключевыми элементарны, который запускает блок 2 Функционально изменяющегося напряжения. В этом блоке происходит интегрирование изменяющегосяуправляющего напряжения, уровень которого задается переменными резисторами в зависимости от необходимойскорости сварки, это напряжение черезключевые элементы блока 4 управленияпоступает на управляющий вход блока 6стабилизации напряжения электродвигателя, с выхода которого напряжение,стабилизированное на временном участке, поступает на блок 8 защиты отперегрузок электродвигателя, В случаезаклинивания электропривода и перегрузки блок 8 защиты вьдает необходимый уровень управляющего напряженияи по цепи обратной связи запираетрегулирующий транзистор блока 6 стабилизации, а также вьдает сигнал срелейного усилителя на аварийноеотключение источника питания 5 сварочной дуги, Кроме того, блок 8 защитыснимает управляющий сигнал в схемесовпадения блока 3 контроля. Этотблок вьдает запрещающий сигнал наблок 4 управления, который останавливает процесс, т,е, движение сварочной головки вокруг стыка трубы, ивыключает источник питания дуги.При отсутствии перегрузки сварочная горелка вращается от электродвигателя вокруг трубы с заданной накаждом участке скоростью, определяемой программным блоком 1 и блоком 2функционально изменяющегося напряже- .ния.Технологический процесс сварки неповоротных стыков труб осуществляетсяв следующей последовательности.На свариваемую трубу устанавлива- .ется сварочная головка так, чтобысварка НСТ начиналась в зените, Отсети включается установка, источникпитания дуги, на дистанционном пульте управления задается необходимыйсварочный токВ соответствии с картой режимовсварки НСТ на программном блоке устанавливается необходимое время сваркидля каждого участка трубы,От водопроводной сети через гидравлический герконовый датчик подаетсявода для охлаждения сварочной горелки,По ротаметру с помощью Фотодатчикаустанавливается необходимый расходзащитного газа для сварки НСТ, о наличии которого свидетельствует световая индикация. Нажимается кнопка"Пуск", расположенная на дистанционном пульте управления установки, Загорается сварочная дуга, и после за 1488149держки 3-5 с плавно начинает вращаться сварочная головка вокруг трубы снеобходимой скоростью, После перекрытия шва на НСТ по истечении определенного времени автоматически сни 5жается сварочный ток и головка останавливается: процесс сварки закончен,Рассмотрим Функционирование блокауправления (Аиг,4),При подаче защитного газа в зонусварки и воды в систему охлажедниясварочной головки на 3-м входе блокауправления (фиг,4) управления появляется разрешающий сигнал длительностью Т(фиг.5), поступающий с блока 3логического контроля установки, Автоматический запуск цикла сварки трубосуществляется при нажатии кнопки"Пуск", расположенной на дистанционном пульте управления. В этом случаена 1-й вход блока 4 поступает управляющий сигнал от блока 1 (блок 1 зада -ния программы определяет длительность всего цикла ,сварки трубыи условно разбивает периметр стыкана четыре временных регулируемыхучастка 1-1 Ч, От совместного воздействия двух сигналов Б в,и Нна1-м выходе блока 4 появляется сигналдля управления источником 5 ивключения сварочной дуги, Зажигаетсядуга, ток которой задается сварщикомна дистанционном пульте блока 4,На 2-й вход блока 4 поступает отблока 2 управляющее напряжение, уровень которого задается переменнымирезисторами в зависимости от необходимой скорости сварки труб. Этофункционально изменяющееся напряже 40ние длительностью С через транзисторный ключ, который управляетсяот блока 3, и линию задержки появляется на 2-м выходе блока управленияс временной задержкой Гпосле зажигания сварочной дуги, НапряжениеБц,подается на блок 6 для регулирования опорного напряжения (уставки) компенсационного стабилизатораи вращения электродвигателя 9,Электродвигатель набирает обороты, и сва рочная головка 7 начинает вращатьсявокруг трубы с заданной скоростью.После того, как блок 1 перестаетвыдавать управляющее напряжение длительностью Т , автоматически снижается ток и сварочная головка постепенно замедляет свое движение за время г.вокругтрубопровода, процесс сварки заканчивается.При отсутствии защитного газа или воды в системе охлаждения сварочной головки управляющее напряжение на 3-м входе блока управления отсутствует, и по этой причине невключается сварочная дуга от источника 5 и электродвигатель от блока 6, Таким образом, блок управления циклом сварки является командным устройством и воздействует на работу источника питания сварочной дуги и электропривод головки,В блок управления входят выпрямителя, выполненные по мостовой схеме, транзисторный Фильтр, снижающий уровень пульсаций тока для.питания блока б стабилизации, линия задержки, транзисторный ключевой элемент, схема совпадения, быстродействующие электромагнитные реле, сигнальные элементы, позволяющие оператору визуально наблюдать последовательность прохождения команд при сварке трубопровода,Формула изобретенияУстановка для управления процессом сварки неповоротных стыков труб,содержащая последовательно соединенные программный блок, блок Аункционально изменяющегося направления, блокуправления электродвигателем и параметрами сварочной дуги, вход которого соединен с выходом программногоблока, и источник питания., о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью.повышения надежности установки и качества сварочных соединений труб, онасодержит, последовательно соединенные блок стабилизации напряженияэлектродвигателя, блок защиты от перегрузки и пропадания напряжения,блок логического контроля и блокуправления электродвигателем, второйвыход которого соединен с первымвходом блока стабилизации напряженияэлектродвигателя, второй вход которого подключен к первому выходу блоказащиты от перегрузки, 14881491488149 87 8 оставитель В,Пучинскийехред Л.Олийнык Корректор Н.Ко дакт етраш исно КНТ СС венного113035 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 д9 1 аказ 3497/17 НИИПИ Государ раж 894 Поомитета по изобретенияосква, Ж, Раушская и открытиям пб., д. 4/5