專利名稱：鋼管擴徑率測量和控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及油缸行程檢測和油缸工作壓力檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋼管 擴徑率測量和控制裝置，用于鋼管擴徑時對油缸行程和壓力連續(xù)測量、計算、分析得出擴徑 鋼管的初始管徑、終止管徑和擴徑率，從而控制設(shè)備自動運行。
背景技術(shù)：
目前，大型石油化工企業(yè)對管線鋼管的要求越來越嚴格。為便于對接鋼管的 焊接，對鋼管管端圓度和直徑要求更加苛刻。鋼管生產(chǎn)企業(yè)限于技術(shù)和成本因素，直接生產(chǎn) 的鋼管一般無法滿足要求。所以鋼管管端擴徑機已是生產(chǎn)線必備工藝設(shè)備，從而保證出廠 鋼管圓度和直徑的一致性。已有一種技術(shù)成熟的鋼管端頭擴徑機設(shè)備，如授權(quán)專利CN2561532Y中描述 的設(shè)備應(yīng)用較廣。還有一種油缸行程檢測控制裝置，可參見授權(quán)專利號CN201046487Y，其 中描述一種擴徑機工作油缸行程進行測量控制的裝置。采用上述技術(shù)的鋼管端頭擴徑機， 實現(xiàn)基本功能沒有任何問題。但是有如下缺點1、自動化程度不高，不能實現(xiàn)智能擴徑功 能。安裝在油缸上的長度測量裝置只是作為擴徑結(jié)束的條件，可靠性低，操作者還是經(jīng)常用 卷尺測量周長，計算管徑，方法原始勞動強度大。2、沒有測出原始管徑，只控制最終管徑，從 而導(dǎo)致擴徑率大于目標(biāo)值，嚴重情況導(dǎo)致鋼管內(nèi)部微裂，導(dǎo)致缺陷。3、無法實現(xiàn)擴徑數(shù)據(jù)記 錄、存儲、分析和利用，例如初始管徑是對生產(chǎn)鋼管一個較好評價。本實用新型是對上述技 術(shù)的發(fā)展和擴充。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種鋼管擴徑率測量和控制裝置，在鋼管擴徑同時對油 缸的行程和壓力進行測量，從而得出鋼管的初始直徑和擴徑過程直徑兩個關(guān)鍵數(shù)據(jù)，進而 計算擴徑率。本實用新型的目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的本實用新型的鋼管擴徑率測量和控制裝置，其特征在于包括設(shè)在漲套擴徑機的擴 徑液壓系統(tǒng)中的油缸行程檢測裝置、油缸壓力傳感器和壓力控制裝置，其特征在于所述的 擴徑液壓系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)相連接，此PLC控制系統(tǒng)與PC系統(tǒng)及輸出設(shè)備相連接。所述的行程檢測裝置為內(nèi)置油缸位置尺、外置光柵尺、拉繩編碼器或齒條傳動編 碼器。所述的擴徑液壓系統(tǒng)中的壓力控制裝置為比例卸荷閥配合方向閥或恒壓變量泵 配合比例伺服閥。所述的PLC控制系統(tǒng)選用西門子S7-300，其CPU選用CPU314-2DP。所述的PC系統(tǒng)采用運行winccflexible軟件的工業(yè)控制機。所述的輸出設(shè)備為打印機和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)輸出設(shè)備。本實用新型的的控制方法，其特征在于包括下述步驟[0013]1)安裝油缸檢測行程裝置，設(shè)油缸行程L (0—600mm)，對于一組擴徑模具，折算和 校準到擴徑頭直徑D (1000mm— 1050mm)，2)安裝油缸壓力傳感器，設(shè)壓力為P (0—27MPa)，壓力代表擴徑頭與管壁接觸程 度和鋼管彈塑性變形程度，3)使擴徑油缸供油的系統(tǒng)產(chǎn)生2個壓力值Pl和P2，P1取略小于鋼管屈服壓力值， 保證鋼管只產(chǎn)生微量彈性變形，這樣能消除擴徑頭部件間間隙，P2取大于鋼管屈服壓力值， 保證鋼管產(chǎn)生彈塑性變形，實現(xiàn)擴徑目的，4)計算機控制系統(tǒng)快速進行擴徑油缸的壓力和行程測量，計算擴徑率，計算外徑 變化量，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)存儲和利用，包括各種管徑、模具、壁厚的數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)系統(tǒng)控制功能，完成 擴徑工作，5)定期修改初始數(shù)據(jù)，保證模具與數(shù)據(jù)對應(yīng)。本實用新型的工作過程是1)通過控制系統(tǒng)向油缸施加壓力P1，使擴徑頭與鋼管內(nèi)壁可靠接觸，當(dāng)油缸行程 檢測數(shù)據(jù)不變時記錄長度數(shù)據(jù)L0，經(jīng)過計算得到初始管徑DO。2)向油缸施加壓力值P2，由于P2大于鋼管屈服力，傳感器檢測壓力達不到P2，此 時已經(jīng)開始擴徑，為限制擴徑速度應(yīng)采用節(jié)流調(diào)速。3)在以上兩個過程中，計算機系統(tǒng)隨時高速測量行程和壓力數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)換到鋼管 直徑數(shù)據(jù)值，計算鋼管壁厚減少量，修正終止外徑，計算擴徑率。當(dāng)終止直徑或擴徑率達到 設(shè)定時停止P2壓力供給，轉(zhuǎn)入下一步。4)擴徑過程達到設(shè)定后轉(zhuǎn)入保壓階段，穩(wěn)定一段時間。5)時間到達后，再次施加油缸壓力P1，當(dāng)油缸行程檢測數(shù)據(jù)不變時記錄長度數(shù)據(jù) Li，再計算鋼管終止直徑D1，計算鋼管新壁厚，計算鋼管擴徑率。6)根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，修正DO到鋼管原始外徑D0-0，計算修正Dl至終止鋼管外徑 D1-1，由此計算擴徑率，輸出數(shù)據(jù)完成擴徑過程。本實用新型的有益之處是1)擴徑機液壓系統(tǒng)中的油缸行程和壓力測量與計算機PLC控制系統(tǒng)、PC系統(tǒng)及輸 出設(shè)備相連接。組成一個機械、液壓、電氣、計算機復(fù)雜綜合測量控制系統(tǒng)。2)首次在擴徑機上實現(xiàn)管徑自動測量，解決鋼管企業(yè)的技術(shù)難題。3)采用終止管徑和擴徑率2個控制目標(biāo)，最大程度保證鋼管質(zhì)量，在兩個目標(biāo)中 可以最有決策。4)采用此種方案，可靠性更高，如果測量Dl值偏離較大，標(biāo)志鋼管嚴重超差或設(shè) 備故障，不可能得到合格鋼管，停機報警，杜絕產(chǎn)生廢管。5)由計算機產(chǎn)生的擴徑過程數(shù)據(jù)，例如壓力和位置連續(xù)變化曲線，可以完全評估 擴徑準確性，形成擴徑數(shù)據(jù)記錄，便于存儲利用。初始管徑是衡量主機生產(chǎn)鋼管的重要參 數(shù)，而且非人工測量，這非常有利于產(chǎn)品質(zhì)量提高。

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖所給出的實施例，進一步說明本實用新型的具體實施方式
。如圖1所示，本實用新型的鋼管擴徑率測量和控制裝置，包括設(shè)在漲套擴徑機1的 擴徑液壓系統(tǒng)2中的油缸行程檢測裝置、油缸壓力傳感器和壓力控制裝置，其特征在于所 述的擴徑液壓系統(tǒng)2與PLC控制系統(tǒng)3相連接，此PLC控制系統(tǒng)3與PC系統(tǒng)4及輸出設(shè)備 5相連接。所述的行程檢測裝置為內(nèi)置油缸位置尺、外置光柵尺、拉繩編碼器或齒條傳動編 碼器。所述的擴徑液壓系統(tǒng)中的壓力控制裝置為比例卸荷閥配合方向閥或恒壓變量泵 配合比例伺服閥。所述的PLC控制系統(tǒng)選用西門子S7-300，其CPU選用CPU314-2DP。所述的PC系統(tǒng)采用運行winccflexible軟件的工業(yè)控制機。所述的輸出設(shè)備為打印機和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)輸出設(shè)備。所述的行程檢測裝置為拉繩編碼器或齒條傳動編碼器。所述的擴徑液壓系統(tǒng)中的 壓力控制裝置為比例卸荷閥配合方向閥系統(tǒng)，主油缸安裝壓力傳感器，檢測擴徑頭的擴徑 力。編碼器和模擬傳感器直接進入PLC，PLC完成控制和運算，采用配方功能實現(xiàn)模具數(shù)據(jù) 切換。本實用新型的有益之處是擴徑機系統(tǒng)采用機械裝置、液壓系統(tǒng)、油缸行程和壓力 測量、計算機測量和控制，是一個機械、電氣、液壓、計算機復(fù)雜綜合測量控制系統(tǒng)；首次在 擴徑機上實現(xiàn)管徑測量，解決鋼管企業(yè)的技術(shù)難題；采用終止管徑和擴徑率2個控制目標(biāo)， 最大程度保證鋼管質(zhì)量，在兩個目標(biāo)中可以最有決策；采用此種方案，可靠性更高，如果測 量Dl值偏離較大，標(biāo)志鋼管嚴重超差或設(shè)備故障，不可能得到合格鋼管，停機報警，杜絕產(chǎn) 生廢管；由計算機產(chǎn)生的擴徑過程數(shù)據(jù)，例如壓力和位置連續(xù)變化曲線，可以完全評估擴徑 準確性，形成擴徑數(shù)據(jù)記錄，便于存儲利用。初始管徑是衡量主機生產(chǎn)鋼管的重要參數(shù)，而 且非人工測量，這非常有利于產(chǎn)品質(zhì)量提高。
權(quán)利要求1.一種鋼管擴徑率測量和控制裝置，包括設(shè)在漲套擴徑機的擴徑液壓系統(tǒng)中的油缸行 程檢測裝置、油缸壓力傳感器和壓力控制裝置，其特征在于所述的擴徑液壓系統(tǒng)與PLC控 制系統(tǒng)相連接，此PLC控制系統(tǒng)與PC系統(tǒng)及輸出設(shè)備相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管擴徑率測量和控制裝置，其特征在于所述的行程檢測裝 置為內(nèi)置油缸位置尺、外置光柵尺、拉繩編碼器或齒條傳動編碼器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管擴徑率測量和控制裝置，其特征在于所述的擴徑液壓系 統(tǒng)中的壓力控制裝置為比例卸荷閥配合方向閥或恒壓變量泵配合比例伺服閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管擴徑率測量和控制裝置，其特征在于所述的PLC控制系 統(tǒng)選用西門子S7-300，其CPU選用CPU314-2DP。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管擴徑率測量和控制裝置，其特征在于所述的PC系統(tǒng)采用 運行winccflexible軟件的工業(yè)控制機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管擴徑率測量和控制裝置，其特征在于所述的輸出設(shè)備為 打印機和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)輸出設(shè)備。
專利摘要本實用新型涉及油缸行程檢測和油缸工作壓力檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋼管擴徑率測量和控制裝置，裝置包括設(shè)在漲套擴徑機的擴徑液壓系統(tǒng)中的油缸行程檢測裝置、油缸壓力傳感器、壓力控制裝置，與此擴徑油缸相連接的PLC控制系統(tǒng)，與此PLC控制系統(tǒng)相連接的PC系統(tǒng)及輸出設(shè)備。本實用新型用于鋼管擴徑時對油缸行程和壓力連續(xù)測量、計算、分析得出擴徑鋼管的初始管徑、終止管徑和擴徑率，從而控制設(shè)備自動運行。本實用新型的有益之處是一個機械、電氣、液壓、計算機復(fù)雜綜合測量控制系統(tǒng)；采用終止管徑和擴徑率2個控制目標(biāo)，最大程度保證鋼管質(zhì)量；非人工測量，這非常有利于產(chǎn)品質(zhì)量提高。
文檔編號B21D41/02GK201788395SQ20102052074
公開日2011年4月6日 申請日期2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月8日
發(fā)明者薛守剛 申請人:中冶遼寧德龍鋼管有限公司