彎管機加熱溫度控制系統的製作方法
2023-05-23 23:59:51 2
專利名稱：彎管機加熱溫度控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型是彎管機加熱溫度控制系統。涉及金屬管的加工和一般的控制技 術領域。
背景技術：
金屬管材的彎曲加工，在汽車、電子、石油化工、管道工程、航空航天等工 業部門，佔有十分重要的地位。用管材製造的彎曲零件，無論是平面彎曲件，還 是空間彎曲件，除大量應用於氣體、液體的輸送管路外，在金屬結構中的應用也 十分廣泛。採用管材彎曲加工管件，除了常用鋼、銅、鋁管外，也使用各種合金 及其他金屬管作為管坯。彎管質量的好壞，將直接影響到這些行業產品的結構合 理性、安全性和可靠性。為了滿足用戶對不同形狀、不同規格彎管的需求，提高 管材彎曲加工的質量和工效，可以釆用一些新技術來改善鋼管的加工極限，提高 加工精度，增加鋼管彎曲加工的柔性化程度，防止因彎曲變形而產生的鋼管內側 起皺、外側壁厚減薄以及歪扭等形狀的不規則變化。管材彎曲方法頗多。按彎曲方式可分為壓彎、拉彎、繞彎、推彎、滾彎；按彎曲時加熱與否可分為冷彎和熱彎；按彎曲時有無填充可分為有芯(填料)彎管和無芯(填料)彎管。有時為滿足管件的特定形狀要求，或為減輕彎曲加工工藝難度， 也採用其他的特殊彎管方法，如振動衝擊彎曲、錐形芯棒擴管彎曲、起皺彎曲、 塌角彎曲、反變形法彎管。對於鋼管的彎曲方法則大多採用局部感應加熱鋼管，用噴水，卻的辦法控制適當的熱變形區，並用支撐輪支承導向，由旋轉的前夾頭夾住管材的前端，將管材從後端推入新的彎管方法，該方法是1961年由DHF公司申請的專利。此後，又有 多家公司申請了類似的專利或建立了彎管機的專業工廠。荷蘭的Cojafex公司購買了捷克的專利，該公司擁有世界上最大的製造感應彎管機的專業工廠，與曰本 DHF公司成為當今世界上設計製造感應彎管機的兩大代表。我國造船業中江南造船廠於1969年自行研製成功第一臺感應加熱彎管機，目 前已普遍用於電力建設的管道彎曲中。常州電力修造廠於1985年引進安裝一臺按 我國技術要求由曰本DHF公司設計製造的1000千瓦中頻彎管機，解決了我國大型 厚壁管彎頭的生產困難局面。1992年初，我國東北重型機械學院南校(燕山大學) 自行研製開發出用於彎曲異形管及複雜斷面型材的專用實驗設備，在國內首次將該項技術成果應用於異形管的彎曲。1999年，西安重型機械研究所成功的自行研製開發出我國第一臺液壓式的(D813-500KW中頻感應加熱液壓彎管機，目前已經成功的彎曲出不同直徑的管件， 並全面掌握了該項工藝技術的關鍵,為該項技術的進一步發展奠定了良好的基礎。國外大口徑鋼管彎制設備的開發、生產與使用已經有20多年的歷史。目前， 國內通過西氣東輸管道工程的實踐，感應加熱彎管設備製作技術得到了充分的發 展，4> 1016 mm 、 X70感應加熱彎管制造技術趨於成熟。X80鋼級熱煨彎管彎制 技術正在研究，但至今尚無生產直徑大於4)1016mm、 X80熱煨彎管的設備及技術。 對於採用局部感應加熱'鋼管，用噴水冷卻的辦法控制適當的熱變形區這種技術， 由於鋼材強度高、管徑大，帶來的不僅是設備的龐大、功率的加大，而且還有許多 技術需要解決，如其中的感應加熱問題。對於一般大口徑鋼管感應加熱技術已很成 熟，但因大口徑、高強度鋼管的加熱又有更嚴格的要求，溫度的控制更精準，而已 有技術對更大口徑、高強度鋼管已不能滿足要求。實用新型內容本實用新型的目的是設計一種溫度控制精準的彎管機加熱溫度控制系統。本實用新型的總體構成如圖1所示，設置在管件工作區的紅外測溫儀輸出接 ^擬量輸入模塊後經現場總線電纜接至PLC的輸入埠，而PLC的輸出經R232電 纜至光電轉換器後接中顛電源的控制輸入端。紅外測溫儀將測到的被彎管件的模 擬量溫度信號經模擬量輸入模塊轉換為數字信後，經現場總線電纜接至PLC的輸 入埠 ，在PLC中與設定值進行比較，從R232經電纜發出控制信號，並經光電轉換器轉換為光信號，由光纜傳至中頻電源的控制輸入端，中頻電源按PLC的控制信 號調節輸出功率,達到調節被彎管件溫度的目的。設置在管件工作區的紅外測溫儀的n測量(內弧)和w測量(外弧)輸出接模擬 量輸入模塊可編程序控制器後經現場總線電纜接至PLC的輸入埠 RS485接口， 而PLC的RS232接口輸出經電纜至光電轉換器RS232接口 ，光電轉換器的光纖接 口.由中頻控制光纜接中頻電源的光纖接口，中頻電源的控制輸出端由水電纜接加 熱線圈。其中PLC為一般工控機；現場總線電纜為PROFIBUS現場總線電纜；光電轉 換器為GE232系列產品；模擬量輸入模塊為可編程序控制器。本實用新型的工作原理是通過計算機編程進行彎管機過程控制、溫度信號釆 集、調節中頻加熱功率。在電腦程式控制下，使中頻電源按設定溫度對工件進行加熱的同時，將由紅外測溫儀實時測得的工件加熱區域溫度信號通過PLC輸入模塊釆集輸入計算機與設定值比較，根據比較的結果增大或減小中頻電源加熱功 率以維持工件上加熱區溫度恆定，從而實現彎管機溫度閉環控制。本實用新型實現了彎管機加熱溫度的閉環控制，測溫裝置具有響應快、靈敏度高、解析度髙等特點；能實現高速數據釆集和處理，操作方便，使彎管機工件 溫度控制精度髙，確保穩定提供高質量產品。本實用新型的特點在於將閉環溫度控制引入中頻加熱彎管機的溫控中，具體 的控制算法由工業控制計算機完成。由於工業控制計算機採用程序控制，在算法 中,採用了最優控制的先進控制方法，使得設備硬體簡單，可靠性高，易維護，工 件溫度控制精度高，產品質量穩定。
圖1彎管機加熱溫度控制系統原理框圖圖2彎管機加熱溫度控制系統PLC連接圖圖3彎管機加熱溫度控制系統紅外測溫儀及中頻電源連接圖具體實施方式
實施例.以本例來說明本實用新型的具體實施方式
並對本實用新型作進一步 的說明。本例是可實現(j)813—(J)1626mm範圍無縫管、直縫管以及螺旋焊管90。 以.內任意角度彎管加工的彎管機配套的加熱溫度控制系統一實驗樣機，其構成如 圖l所示。設置在管件工作區的紅外測溫儀的n測量(內弧)和w測量(外弧)輸出 接模擬量輸入模塊1256和1258後經PROFIBUS現場總線電纜接至PLC的輸入埠 RS485接口 ，而PLC的RS232接口輸出經電纜至光電轉換器RS232接口 ，光電轉換 器的光纖接口由光纜接中頻電源的光纖接口，中頻電源的控制輸出端由水電纜接 加熱線圈。紅外測溫儀將測到的被彎管件的模擬量溫度信號經模擬量輸入模塊轉換為數 字信後，經現場總線電纜接至PLC的輸入埠，在PLC中與設定值進行比較，從 RS232經電纜發出控制信號，並經光電轉換器轉換為光信號，由中頻控制光纜傳至 中頻電源的控制輸入端，中頻電源按PLC的控制信號調節輸出功率,達到調節被 彎+件溫度的目的。本例中紅外測溫儀為WEADER1500，輸出4-20mA模擬量信號；現場總線電纜為 PROFIBUS現場總線電纜；PLC為研華1609;光電轉換器為GE232;中頻電源為CA/1200/1.0S;可編程序控制器為S7300PLC; PLC的RS232接口輸出電纜為RS232串行電纜；紅外測溫儀為CWY-1 。具體電路及連接如屈2、圖3所示，圖2是溫度控制電路的紅外測溫儀連接 圖，CWY-l紅外測溫儀n測量(內弧)的V+、G端分別接(C—19)至KA44 、 (C—20) , 1、 2端分別經((L21) 、 (C—22)和S8.2、 S8. 3到模擬量輸入模塊1256的(C—21)、 (C_22) ; CWY-2紅外測溫儀w測量(外弧)的V+、G端分別接(C—23)至KA44 、 (C—24), 1、 2端分別經(C_25) 、 (C_26)和S8. 4、 S8. 5到模擬量輸入模塊1256的(C—25)、 (C—26);圖3是模擬量輸入模塊連接圖，紅外測溫儀n測量接模擬量輸入模塊 工256(SM331)的M0+和M0-端，紅外測溫儀w測量接模擬量輸入模塊I258(SM331) 的M1+和'M1-端；模擬量輸入模塊可編程序控制器S7300PLC的RS485接口由 PROFIBUS現場總線電纜接PLC的RS485接口 ； PLC的RS232接口由RS232串行電 纜接光電轉換器GE232的RS232接口，光電轉換器GE232的光纖接口由光纜接中 頻電源CA/1200/1.0S的光纖接口，中頻電源CA/1200/1.0S的控制輸出口由水電 纜接加熱線圏。本實用新型是通過計算機編程進行彎管機過程控制、溫度信號採集、調節中 頻加熱功率。在電腦程式控制下，使中頻電源按設定溫度對工件進行加熱的同 時，將由紅外測溫儀實時測傳的工件加熱區域溫度信號通過PLC輸入模塊採集輸 入計算機與設定值比較，根據比較的結果增大或減小中頻電源加熱功率以維持工 件上加熱區溫度恆定，從而實現彎管機溫度閉環控制。本例經多次彎管試驗,測溫具有響應快、靈敏度高、解析度高等特點；能實現 高速數據釆集和處理，操作方便，可靠性高，易維護，工件溫度控制精度高，產 品質量穩定。
權利要求1. 一種彎管機加熱溫度控制系統，其特徵是設置在管件工作區的紅外測溫儀輸出接模擬量輸入模塊後經現場總線電纜接至PLC的輸入埠，而PLC的輸出經電纜至光電轉換器後接中頻電源的控制輸入端；紅外測溫儀將測到的被彎管件的模擬量溫度信號經模擬量輸入模塊轉換為數字信後，經現場總線電纜接至PLC的輸入埠，在PLC中與設定值進行比較，從R232經電纜發出控制信號，並經光電轉換器轉換為光信號，由光纜傳至中頻電源的控制輸入端，中頻電源按PLC的控制信號調節輸出功率。
2. 根據權利要求1所述的彎管機加熱溫度控制系統,其特徵是設置在管件工 作區內弧的紅外測溫儀的n測量和外弧的紅外測溫儀的w測量輸出接模擬量輸入 模塊後經PROFIBUS現場總線電纜接至PLC的輸入埠 RS485接口，而PLC的RS232 接口輸出經電纜至光電轉換器RS232接口，光電轉換器的光纖接口由中頻控制光 纜接中頻電源的光纖接口，中頻電源的控制輸出端由水電纜接加熱線圈。
3. 根據權利要求1或2所述的彎管機加熱溫度控制系統，其特徵是所述現場 總線電纜為PROFIBUS現場總線電纜。
4. 根據權利要求1或2所述的彎管機加熱溫度控制系統,其特徵是所述光電 轉換器為GE232系列產品。
5. 根據權利要求1或2所述的彎管機加熱溫度控制系統,其特徵是所述模擬量 輸入模塊為可編程序控制器。
6. 根據權利要求1或2所述的彎管機加熱溫度控制系統，其特徵是所述紅外測 溫儀為CWY-1系列產品。
專利摘要本實用新型是彎管機加熱溫度控制系統。涉及金屬管的加工和一般的控制技術領域。設置在管件工作區的紅外測溫儀輸出接模擬量輸入模塊後經現場總線電纜接至PLC的輸入埠，而PLC的輸出經電纜至光電轉換器後接中頻電源的控制輸入端；紅外測溫儀將測到的被彎管件的模擬量溫度信號經模擬量輸入模塊轉換為數字信後，經現場總線電纜接至PLC的輸入埠，在PLC中與設定值進行比較，從R232經電纜發出控制信號，並經光電轉換器轉換為光信號，由光纜傳至中頻電源的控制輸入端，中頻電源按PLC的控制信號調節輸出功率。本實用新型設備硬體簡單，可靠性高，易維護，工件溫度控制精度高，產品質量穩定。
文檔編號B21D7/16GK201097237SQ20072016963
公開日2008年8月6日 申請日期2007年7月10日 優先權日2007年7月10日
發明者劉紅旗, 張俊傑, 李玉卓, 黃平江 申請人:中國石油天然氣管道局;中油管道機械製造有限責任公司