Установка для управления процессом сварки неповоротных стыков труб Советский патент 1989 года по МПК B23K9/10 

Изобретение относится к сварочной технике и предназначено для комплексной автоматизации и программного управления процессом газоэлектрической сварки неповоротных стыков труб (нет) неплавящимся вольфрамовым электродом.

Целью изобретения является повышение надежности установки и качества сварочных соединений НСТ.

На фиг.1 представлена функциональная схема установки; на фиг.2 - функциональная схема программного блока; на фиг.З - функ1диональная схема блока допускового логического контроля подачи газа, воды и перегрузки электродвигатепя; на фиг,4 - блок управления с указанием входов и выходов; на фиг.5 - временные диаграммы работы блока управления.

В установку входят (фиг.1) программный блок 1, блок 2 функционально изменяющегося : напряжения, блок 3 допускового логического контроля подачи газа, воды и перегрузки электродвигателя, блок 4 управления скоростью двигателя к параметрами тока и напряжения источника питания, универсальный источник 5 питания сварочной дуги, блок 6 стабилизации напряжения на электродвигателе, навесная сварочная головка 7, блок 8 защиты от перегрузок и пропадания напряжения, электродвигатель 9 постоянного тока.

Основным блоком ус1 ановки является программный блок 1, в котором происходит -задание длительности цикла сварки НСТ и разбивка его на четыре временных участка, в каждом из которых

i4

00

Ой

ааЛ,

t

г

постепенно увеличивается скорость вра1цения сварочной головки.

Этот блок связан с блоком 2 функционально изменяющегося напряжения,который в момент перехода сварочной головки от участка к участку плавно изменяет ее скорость и устраняет прожоги на трубе.

Выходное линейно изменяющееся напряжение с этого блока через ключевые элементы блока 4 управления поступает на блок 6 стабилизации напряжения на электродвигателе. С этого блока напряжение поступает на блок 8 защиты от перегрузок и пропадания напряжения. Блок 8 по цепи обратной связи соединен с блоком 6, блоком 3 логического контроля,и источником 5 питания сварочной дуги. Блок 8 защиты вьщает управляющий сигнал в случае аварийной ситуации на отключение источника 5 питания дуги и выключени блока 6 стабилизации. Через блок 8

10

8149

тель (MB), 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 выходньк параметров. При подаче защитного газа поплавок ротаметра пересекает световой поток, идущий от лампочки к фотодиоду датчика . На выходе усилителя напряжения появляется импульс с плавными передним и задним фронтами нарастания, который подается на вход инвертора, а с него - на ждущий мультивибратор. Мультивибратор преобразует входной сигнал в прямоугольный импульс и перебрасывает триггер. Последний подает управляющий сигнал на один из входов схемы совпадения, на два других входа которой также поступают управляю15

20

Изобретение относится к сварочной технике, предназначено для программного управления процессом дуговой сварки неповоротных стыков труб и может быть использовано в машиностроении при изготовлении ответственных изделий и магистральных трубопроводов. Цель изобретения - повышение надежности, расширение функциональных возможностей установки и повышение качества сварных соединений неповоротных стыков труб. Установка содержит блоки стабилизации, защиты от перегрузки, логического контроля параметров режима сварки, блок управления электродвигателем. Осуществляется стабилизация скорости вращения сварочной головки на каждом участке сварки. Наличие программного блока позволяет производить программное регулирование и решить проблему комплексной автоматизации сварки неповоротных стыков труб на изделиях в монтажных условиях. 5 ил.

поступает напряжение на электродвига-25 щие сигналы.от герконового датчика

тель 9, а с него - на сварочную головку 7, куда подается напряжение дуги от источника 5 питания.

Блок 3 допускового логического контроля связан с блоком 4 управления и блоком 8 защиты и контролирует подачу газа, воды в сварочную головку и перегрузку электродвигателя по сигналам от датчиков.

Программный блок 1 (фиг.2) включает мостовой выпрямитель (MB), сгла- живаюпщй фильтр (ФС), параметрический стабилизатор напряжения (ПС), составной компенсационный стабилизатор напряжения (КС), тиристорньш коммутатор (ТК) и реле времени (РВ). Блок 1 является программно-временным устройством и задает необходимую жесткую программу цикла сварки НСТ.

Блок 2 функционально изменяющегося 45 мпульсов, стабилизатор. Источник питания обеспечивает сварку НСТ постонапряжения включает резистивные делители напряжения, генератор линейно изменяющегося напряжения и эмиттерный повторитель с обратной связью С помощью делителей напряжения устанавли- Q дается необходимая скорость сварки на каждом программируемом участке в зависимости от диаметра труб.

Блок 3 допускового логического контроля подачи газа, воды и пере- грузки электродвигателя (фиг.З) состоит из устройства допускового контроля подачи защитного газа, содержащего фотодатчик (ФД) и мостовой выпрямиянным и переменным током в импульсном и непрерывном режимах ,горения сварочной дуги.

Блок 6 стабилизации входного напряжения электродвигателя представляет собой транзисторньм компенсацион- ньй стабилизатор с последовательно включенным составным регулирующим элементом, однокаскадным УПТ, сравнивающим элементом и источником опорного напряжения, выполненным по схеме параметрического стабилизатора . напряжения, ЕС обладает значительным

0

5

и блока 8 защиты. Схема совпадения включает релейный усилитель, который подает разрешающий сигнал в блок 4 управления,

Блок 4 зт1равления скоростью двигателя и параметрами тока и напряжения источника питания содержит мостовой выпрямитель, фильтр, ключевые элементы для подачи управляющего напряжения с блока 2 на блок 6 стабилизации напряжения на электродвигателе, коммутирующие реле для управления источником 5 питания дуги и переключения режима работы электроУниверсальный источник питания сварочной дуги содержит понижающий трансформатор, тиристорный коммутатор тока,дроссель насьпдения, генератор

янным и переменным током в импульсном и непрерывном режимах ,горения сварочной дуги.

Блок 6 стабилизации входного напряжения электродвигателя представляет собой транзисторньм компенсацион- ньй стабилизатор с последовательно включенным составным регулирующим элементом, однокаскадным УПТ, сравнивающим элементом и источником опорного напряжения, выполненным по схеме параметрического стабилизатора . напряжения, ЕС обладает значительным

КПД, имеет высокий коэффициент стабилизации и компенсирует воздействия различных дестабилизирующих факторов Навесная сварочная головка 7 состоит из съемного электропривода вращения, водоохлаждаемой горелки и планшайбы,

Коллекторньй токо- и газоподвод и минимальные размеры вращающихся частей сварочной головки, позволяют выполнять автоматическую сварку НСТ в монтажных условиях при любом положнии изделия в пространстве.

Блок 8 защиты от перегрузок и пропадания напряжения состоит из электронной схемы с быстродействием 10 МКС, выполненной на датчике сигнала перегрузки и усилителе, а также релейного усилителя с быстродействием 500 мс. БЗ исключает недопустимые перегрузки элементов схемы и запирает регулирующий транзистор блока 6 стабилизации при достижении током предельной величины нагрузки. Установка работает следующим образом.

При подаче на установку напряжения 220 В поступает питание на все функциональные блоки схемы, за исключением сварочной головки 7 и электродвигателя 9 (фиг.1). .

При наличии воды в системе охлаждения сварочной горелки срабатывает герконовый датчик, которьй через нормально открытые контакты подает разрешающий сигнал управления на один из входов схемы совпадения блока 3 контроля. Наличие защитного газа в сварочной горелке контролирует фотоэлектрический датчик блока 2, с выхода которого управляющий сигнал поступает на второй вход схемы совпад яия. Третий вход схемы совпадения является открытым, и через контакты реле перегрузки блока 8 защиты на нее подается постоянный уровень .на- прялсения. Такое состояние схемы совпадения разрешает запуск и включение блока 4 зшравления электродвигателем При нажатии кнопки Пуск, расположенной на пульте управления включается программньш блок 1, представляющий собой временное устройство с ключевыми элементами, который запускает блок 2 функционально изменяющегося напряжения. В этом блоке происходит интегрирование изменяющегося управляющего напряжения, уровень ко0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

торого задается переменными резисторами в зависимости от необходимой скорости сварки, это напряжение через ключевые элементы блока 4 управления поступает на управляющий вход блока 6 стабилизации напряжения электродвигателя, с выхода которого напряжение, стабилизированное на временном участке, поступает на блок 8 защиты от перегрузок электродвигателя. В случае заклинивания электропривода и перегрузки блок 8 защиты вьщает необходимый уровень управляющего напряжения и по цепи обратной связи запирает регулирующий транзистор блока 6 стабилизации, а также вьдает сигнал с релейного усилителя на аварийное отключение источника питания 5 сварочной дуги. Кроме того, блок 8 защиты снимает управляющий сигнал в схеме совпадения блока 3 контроля. Этот блок выдает запрещающий сигнал на блок 4 управления, которьп останавливает процесс, т.е. движение сварочной головки вокруг стыка трубы, и выключает источник питания дуги, ,

При отсутствии перегрузки сварочная горелка вращается от электродвигателя вокруг трубы с заданной на каждом участке скоростью, определяемой программным блоком 1 и блоком 2 функционально изменяющегося напряже- ния.

Технологический процесс сварки неповоротных стыков труб осуществляется в следующей последовательности,

На свариваемую трубу устанавлива- . ется сварочная головка так, чтобы сварка НСТ начиналась в зените. От сети включается установка, источник питания дуги, на дистанционном пульте з равления задается необходимый сварочный ток,

В соответствий с картой режимов сварки НСТ на программном блоке устанавливается необходимое время сварки для каждого участка трубы.

От водопроводной сети через гидравлический герконовый датчик подается вода для охлаждения сварочной горелки. По ротаметру с помощью фотодатчика устанавливается необходимый расход защитного газа для сварки НСТ, о наличии которого свидетельствует световая индикация. Нажимается кнопка Пуск, расположенная на дистанционном пульте управления установки, Заго- сварочная дуга, и после за71

держки 3-5 с плавно начинает вращаться сварочная головка вокруг трубы с необходимой скоростью. После перекрытия шва на нет по истечении определенного времени автоматически снижается сварочньй ток и головка останавливается: процесс сварки закончен

Рассмотрим функционирование блока управления (фиг.4).

При подаче защитного газа в зону сварки и воды в систему охлажедния сварочной головки на 3-м входе блока управления (фиг.4) управления появляется разрещающий сигнал длительное-

тью t (фиг.5), поступающий с блока логического контроля установки.Автоматический запуск цикла сварки труб осуществляется при нажатии кнопки Пуск, расположенной на дистанционном пульте управления. В этом случае на 1-й вход блока 4 поступает управляющий сигнал от блока 1 (блок 1 задния программы определяет длительность всего ци1ша 1ц сварки трубы и условно разбивает периметр стыка на четыре временных регулируемых участка I-IV),OT совместного воздействия двух сигналов иц,и на 1-м выходе блока 4 появляется сигнал t для управления источником 5 и включения сварочной дуги. Зажигается дуга, ток которой задается сварщиком на дистанционном пульте блока 4.

На 2-й вход блока 4 поступает от блока 2 управляющее напряжение, уровень которого задается переменными резисторами в зависимости от необходимой скорости сварки труб. Это функционально изменяющееся напряжение Длительностью ta через транзис0

торный ключ, который управляется от блока 3, и линию задержки появляется на 2-м выходе блока управления с временной задержкой t,после зажигания сварочной дуги. Напряжение Uau.v о подается на блок 6 для регулиО О Ь iрования опорного напряжения (уставки) компенсационного стабилизатора и вращения электродвигателя 9.Электродвигатель набирает обороты, и сва рочная головка 7 начинает вращаться вокруг трубы с заданной скоростью.

После того, как блок 1 перестает вьщавать управляющее напряжение дли

c

0

8

тельностью t , автоматически снижается ток и сварочная головка постепенно замедляет свое движе}ше за время t,,, вокруг трубопровода, процесс сварокки заканчивается.

При отсутствии защитного газа или воды в системе охлаждения сварочной головки управляющее напряжение на 3-м входе блока упраштения 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.

0

5

0

5

0

5

0

В блок управления входят выпрямителя, выполненные по мостовой схеме, транзисторный фильтр, снижающий уровень пульсаций тока для питания блока 6 стабилизации, линия задержки, транзисторный ключевой элемент, схема совпадения, быстродействующие электромагнитные реле, сигнальные элементы, позволяющие оператору визуально наблюдать последовательность прохождения команд при сварке трубопровода.

Формула изобретения

Установка для управления процес- сом сварки неповоротных стыков труб, содержащая последовательно соединенные программньй блок, блок функционально изменяющегося направления,блок управления электродвигателем и параметрами сварочной дуги, вход которого соединен с выходом программного блока, и источник питания., о т л и- чающаяся тем, что, с целью повышения надежности установки и качества сварочных соединений труб, она содержит, последовательно соединенные блок стабилизации напряжения электродвигателя, блок защиты от перегрузки и пропадания напряжения, блок логического контроля и блок управления электродвигателем, второй выход которого соединен с первым входом блока стабилизации напряжения электродвигателя, второй вход которого подключен к первому выходу блока защиты от перегрузки.

Вход сеть

Вижод 7 KSM.sy

Вы)Н)д2

ВхоЗ

««

Cfm

Выход 1

П

О/п геккона От S5

ВП-1 Фиг.г

Вход

ffx-y

ФУ9.У.

%Xf

1

QxodS

Фиг Л

Фиг. 5