Способ управления нагревом углового сварного соединения цилиндрических изделий и устройство для его осуществления

Способ управления нагревом углового сварного соединения цилиндрических изделий и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

i. Способ управления нагревом углового сварного соединения цилиндрических изделий, осуществляемым тремя индукторами, один из которых располагают под углом к другим, соедивенным между собой согласно, включающий изменение длительности подачи тока в индукторах и его выключение, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности и производительности нагрева, периодически изменяют направление тока в индукторе, расположенном под углом к другим индукторам. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1 А

M51) H 05 В 1 02. С 21 D 1 10,l

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3499845/22-02 (22) 04.10.82 (46) 07.04.84. Бюл. )) 13 (72) А,В.Мухин, В.В.Печоркин, С.В.Сельский и Н.И.Серебрянников (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения

ЙЦНИИТМАШп (53) 621.3.036.66 (088.8) (56) 1.Патент США Р 4184067, кл. Н 05 В 1/02, 1980.

2.Хромченко Ф.A. Термическая обработка сварных соединений труб электростанций. M. 1972, с. 138,140. (54). СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВОМ

УГЛОВОГО СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ управления нагревом углового сварного соединения цилиндрических иэделий, осуществляемым тремя индукторами, один из которых располагают под углом к другим, соеди- ненным между собой согласно, включающий изменение длительности подачи тока в индукторах и его выклюяечие, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности и производительности нагрева, периодически изменяют направление тока в индукторе, расположенном под углом к другим индукторам.

1085021

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что длительность подачи тока в противоположных направле иях задают одинаковой, 3. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что увеличивают длительность подачи тока в том направлении, в котором он создает магнитный поток, одинаково направленный с магнитным потоком тока .того индуктора, в зоне которого находится поверхность сварного шва с более низкой температурой.

4. Устройство управления нагревом углового сварного соединения цилиндрических изделий, осуществляемым тремя индукторами, один иэ которых рас35

Изобретение относится к индукционному нагреву, а именно к способам и устройствам управления индукционным нагревом и может быть использовано при термической обработке различных изделий, Известен способ управления индукционным нагревом, включающий изменение ь. тервалов длительности включения и выключения нагрева и устройство для его осуществления, содержащее источник тока, регулятор мощности его и термомеханический тактирующей (механизм (11

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ управления нагревом углового сварного соединения цилиндрических изделий, осуществляемый тремя индукторами, один из которых расположен под углом к другим, соединенным между собой согласно, при котором для равномерности нагрева сварного шва изменяют силу тока в индукторах или их периодически отключают.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для осуществления данного способа, содержащее источник питания, регуляторы температуры и коммутаторы для подключения индукторов, управляющие входы которых связаны через регуляторы температуры с датчиками температуры сварного шва (23

Однако известные способы не обеспечивают требуемой равномерности при нагреве углового сварного соединения цилиндрических изделий. Нагрев и регулирование температуры с целью обеспечения равномерности нагрева

30 положен под углом к другим, соединенным между собой согласно, содержащее источник питания, регуляторы температуры и коммутаторы подключения индукторов, управляющие входы которых через регуляторы температуры связаны с датчиками температуры сварного шва, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения равномерности и производительности нагрева, коммутатор подключения индуктора, расположенного под углом к другим индукторам, выполнен реверсивным, а связанный с ним регулятор температуры выполнен в виде сумматора и соединенного с ним фазочувствительного преобразователя. при известном способе осуществляются путем изменения силы тока в индукторах или его прерывания„ При этом не обеспечивается требуемая равномерность нагрева как по периметру сварного соединения, так и по толщине.

Объясняется это тем„ что схема нагрева осуществляется тремя индукторами, два иэ которых расположены на общей оси и соединены согласно, а третий расположен под углом к другим и соединен согласно с одним иэ них, но встречно с другим. Таким образом, в области сварното шва, в зоне действия одного из расположенных на общей оси индукторов происходит увеличение магнитного потока эа счет потока индуктора, расположенного под углом, а в зоне другогоуменьшение. Поскольку выделение мощности в изделии определяется параметрами электромагнитного поля, нагрев в зонах действия разных индукторов идет по разному, что и оп* ределяет разницу температур в точках сварного шва изделия, расположенных в разных зонах. Неравномерность нагрева- может усугубляться неравномерностью теплоотвода. Выравнивание температур при известном способе должно осуществляться при отключении отдельных индукторов или снижении тока в них.!

Поскольку выравнивание температур идет с одновременным охлаждением изделия, то, если в процессе выравнивания температура в какой-либо точке изделия снизится ниже допустимого уровня, нагрев вновь включается, что приводит к увеличению различия в температурах.

1085021

60 (т„, т ) т„- т

Даже при достижении идеального выравнивания температур включение нагрева приводит к возникновению неравномерности. Кроме того, прерывание токов индукторов с целью вы равнивания температур приводит к увеличению времени нагрева, что увеличивает расход электроэнергии, а в интервале температур 550-700 С, например для сталей перлитового класса, может привести к неисправным 10 дефектам.

Целью изобретения является повышение равномерности и производительности нагрева.

Поставленная цель достигается 15 тем, что согласно способу управления нагревом углового сварного соединения цилиндрических изделий, осуществляемым тремя индукторами,один из которых расположен под углом к другим, соединенным между собой согласно, включающим изменение длительности подачи тока в индукторах и его включения, периодически изменяют направление тока в индукторе, расположенном под углом к другим индукторам.

При этом длительность подачи тока в противоположных направлениях задают одинаковой.

Кроме того, увеличивают длительность под;--чи тока в том направлении, в котором он создает магнитный поток, одинаково направленный .с магнитным потоком того индуктора, в зоне которого находится поверхность сварного шва с более низкой температурой.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве управления нагревом углового .сварного соединения цилиндрических изделий, осуществляе- 40 .мым тремя индукторами, один из которых расположен под углом к другим, соединенным между собой согласно, содержащем источник питания, регуляторы температуры и коммутаторы под- 45 ключения индукторов, управляющие входы которых через регуляторы температуры связаны с датчиками температу. ния индуктора, расположенного под углом к другим индукторам, выполнен реверсивным, а связанный с ним регулятор температуры выполнен в виде сумматора и соединенного с ним фазочувствительного преобразователя.

Способ управления нагревом углового сварного соединения цилиндри ческих изделий осуществляется следующим образом.

При нагреве углового сварного соединения цилиндрического иэделия тремя индукторами магнитный поток индуктора, расположенного под углом к другим, соединенным согласно, поразному действует на суммарный поток в точках изделия, расположенных в зонах действия двух других индукторов: в одной зоне при включении этого индуктора общий поток увеличивается, а в другой — уменьшается, по-разному в соответствии с этим идет нагрев, что отражается в разнице температур в точках иэделия, находящихся в зонах действия разных индукторов °

Наиболее резко эта разница проявляется в точках, лежащих в плоскости осей индукторов в области аварного шва.

Периодическое изменение направления магнитного потока индуктора, расположенного под углом к другим, путем изменения направления тока в нем при равной длительности протекания тока в том и другом направлении приводит к равномерному прогреву из.— делия в зоне сварного шва.

При измерении разницы в температурах, возникшей вследствие неравномерности теплоотвода от эон действия разных индукторов или несимметричного расположения индукторов и т.д., изменяют .соотношение длительностей действия потока (протекания тока) в разных направлениях индуктора, расположенного под углом к другим, таким образом, чтобы увеличенный поток дольше действовал в зоне с более низкой температурой и меньше — в зоне с более высокой, при- этом различие в длительностях задают тем больше, чем больше различие в измеренных температурах. По мере снижения этого различия снижают и различие между временами действия потока в разных направлениях.

Таким образом, различие в температурах в точках йэмерения сводится к нулю и выравнивается температура в области сварного шва.

Зависимость между различием в температурах и длительностью включения тока индуктора в разных направлениях может быть охарактеризовано как где т 1 и т< — температуры в контролируемых точках; и t2 — длительности вклю1 чения тока в разных направлениях;

К коэффициент пропорциональности.

При реализации предлагаемого способа функции времени и температуры могут принимать различный вид, что видно на примере функции температуPbl

1085021

-f (т„ т ) 2

Т2

1 Е

f (т1 т ) 2

T1+ Т2 п 1

1п

f (т1 т ) 2

Заказ 2039/55 Тираж 783 Подписное

BHHHGH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4

На чертеже представлена блок-схема устройства для осуществления способа управления нагревом углового сварного соединения цилиндрических изделий.

На обрабатываемом изделии 1 размещены индукторы 2-4 и датчики 5-8 температуры, причем датчики 5 и 6 подключены к регуляторам 9 и 10 температуры, выходы которых соединены с нереверсивными коммутаторами 11 и

12 температуры, а датчики 7 и 8-с регулятором 13 температуры,с выходами которого соединены входй реверсивного коммутатора 14. Коммутаторы присоединены к источнику 15 питания и индукторам 2-4, а регулятор 13 температуры состоит из сумматора 16 и соединенного с ним фаэочувствительного преобразователя 17.

Индуктор 3 расположен под углом к индукторам 2 и 4.

Датчики 7 и 8 температуры расположены в диаметрально противоположных т чках зоны сварного rrrsa в плоскости осей индукторов 2-4 и включены по дифференциальной схеме на - : .входе сумматора 16,т.е. сигнал на выходе сумматора пропорционален разности сигналов с датчиков 7 и 8 температуры..Фаэочувствительный преобразователь 17 предназначен для преобразования амплитуды входного сигнала в скважность выходных сигналов.

При включении источника 15 питания изделие 1 начинает нагреваться индукторами, причем индукторы 2 и 4 подсоединены к сети через замкнутые коммутаторы 11 и 12, а иидуктор 3через находящийся в одном иэ двух замкнутых состояний реверсивный коммутатор 14. На входы регуляторов температуры поступают сигналы с датчиков 5-8 температуры.

В начале нагрева сигналы с датчиков 7 и 8 равны, поэтому сигнал на выходе сумматора 16 равен нулю и фазочувствительный преобразователь поочередно формирует сигналы одинаСоставитель

Редактор Н.Данкулич Техред М.Над козой длительности на входах управления реверсивного коммутатора 14, длительности подключения противоположных Фаз источника питания к индуктору 3 при этом одинаковы, одина5 ково и время выделения максимальной и минимальной мощности в зонах действия датчиков 7 и 8.

Если в дальнейшем при нагревании иэделия возникает разница между cur)0 налами датчиков 7 и 8, то в результате этого появляется сигнал на выходе сумматора 16 и на входе Фазочувствительного преобразователя 17.

В зависимости от знака .этого сигнаt5 ла и пропорционально его амплитуде измеряется соотношение длительностей сигналов управления на входах управления реверсивного коммутатора 14 таким образом, что длительность подключения фазы с максимальным выделением мощности выше в зоне действия датчиками регистрирующего более низкую температуру, что и приводит к сниже-, нию разности температур, зто в свою очередь приводит к уменьшению разности длительностей подключения индуктора З.и полному выравниванию температур.

При достижении заданной температуры в зонах действия датчиков 5 и

30 6 регуляторы температуры соответст- венно 9 и 10 дают сигнал на отключение коммутаторов 11 и 12, включение и отклонение которых обеспечивает, поддержание установленной температу35 ры.

Применение предлагаемого способа устройства управления нагревом дает возможность выровнить перепады температур в зоне сварного шва сложной

4п конфигурации при сохранении высокой скорости нагрева, что позволяет повысить равномерность нагрева, снизить расход электроэнергии и повысить производительность установки за счет повышения скорости íàгрева.

Использование изобретения позволяет значительно расширить область применения внепечного индукционного нагрева крупногабаритных изделий .сложной Форьы, существенно повысить его

50 эффективность.

Применение изобретения при ремонт-. ных и монтажных работах на тепловых электростанциях только в системе

Мосэнерго позволяет получить годовой

55 экономический эффект в размере

3,11 млн.руб. °

В.Белофастов ь

Корректор А, Тяско