專利名稱：超聲波探傷線鋼管頭尾無撞擊連接跟隨控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于無縫管超聲波探傷線的輔助設(shè)備，確切講是超聲波探 傷線鋼管頭尾無撞擊連接跟隨控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著對(duì)能源需求的不斷增加，目前市場(chǎng)對(duì)采油管的需求量大增，我國(guó) 除滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求外，還大量出口到國(guó)外。由于采油管的質(zhì)量要求非常 高，超聲波探傷機(jī)及其輔助設(shè)備就成了生產(chǎn)線上必不可缺的設(shè)備。超聲波 在水中的衰減很小，因此被探物體外表總是在水中的，為了管內(nèi)不進(jìn)水，
單根管子探傷時(shí)需要把管子兩頭堵起來；如果成批管子連續(xù)探傷，就要求
每根管子在探傷時(shí)頭尾連接。而現(xiàn)有的超聲波探傷線是無法滿足這種要泉
需要增加輔助設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能完善、控制系統(tǒng)可靠性 高、能滿足不同管徑、不同管子長(zhǎng)度要求的超聲波探傷線鋼管頭尾無撞擊 連接跟隨控制裝置。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的超聲波探傷線鋼管頭尾無撞擊連接 跟隨控制裝置，包括控制前后管子移動(dòng)的控制單元和驅(qū)動(dòng)單元，傳動(dòng)單元 帶動(dòng)前后管子一前一后運(yùn)動(dòng)，其特征是沿前后管子運(yùn)動(dòng)的軌跡線路上分 別布置有前、中、后三個(gè)位置檢測(cè)單元SQ1光電開關(guān)、SQ2接近開關(guān)和 SQ3接近開關(guān)；傳動(dòng)單元包括探傷機(jī)夾持輥、跟隨輥、第一追擊輥、第二
追擊輥、受料輥，探傷機(jī)夾持輥、跟隨輥、第一追擊輥、第二追擊輥及受 料輥沿前后管子運(yùn)動(dòng)的軌跡線路上布置。
所述的第一追擊輥輥道之前固定有第二個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，在第二追擊輥輥道 之前設(shè)定有第三個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。
所述的檢測(cè)單元SQ1光電開關(guān)采用對(duì)射式光電開關(guān)SQ1A、 SQ1B檢測(cè) 管子頭尾。
所述的SQ2接近開關(guān)、SQ3接近開關(guān)采用接近開關(guān)。 本實(shí)用新型的特點(diǎn)是
1、把變化不斷，測(cè)量困難的距離問題，轉(zhuǎn)換成時(shí)間問題，并給出理 論指導(dǎo)。
32、 由于獨(dú)到的理論分析，使得整個(gè)控制系統(tǒng)的硬件搭配簡(jiǎn)單易行， 只需要常用的檢測(cè)開關(guān)、變頻器、可編程控制器，即可實(shí)現(xiàn)控制要求。
3、 使用常規(guī)的PLC進(jìn)行編程，充分開發(fā)PLC的計(jì)算功能、計(jì)時(shí)器功 能、網(wǎng)絡(luò)通訊功能；在數(shù)值轉(zhuǎn)換和檢測(cè)開關(guān)信號(hào)的應(yīng)用上都有創(chuàng)新。
4、 調(diào)整主機(jī)生產(chǎn)速度及更換生產(chǎn)規(guī)格后，不需要調(diào)整設(shè)備參數(shù)，系 統(tǒng)從軟件設(shè)計(jì)上確保并且實(shí)現(xiàn)了隨動(dòng)跟蹤，這是本實(shí)用新型在實(shí)際使用中 最大的靚點(diǎn)。
5、 由于采用了PLC計(jì)算和控制，系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、安全性和可靠性高。
6、 由于沒有選用特殊元器件，使得整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行成本低、使用方便、 維護(hù)簡(jiǎn)單。
它能有效保證被探管子在超聲波探傷時(shí)頭尾相接，實(shí)現(xiàn)成批管子超聲 波連續(xù)探傷。

下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。 圖1表示檢測(cè)到上根管子尾部計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，同時(shí)輥道開始追擊示 意圖2表示檢測(cè)到下根管子頭部計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)示意圖； 圖3是控制單元和傳動(dòng)單元控制框圖。
圖中1、探傷機(jī)夾持輥；2、前根管子；3、跟隨輥；4、 SQ1光電開 關(guān)；5、第一追擊輥；6、 SQ2接近開關(guān)；7、后根管子；8、第二追擊輥; 9、 SQ3接近開關(guān)；10、受料輥；11、 HMI人機(jī)界面單元；12、 PLC的 CPU控制單元；13、操作臺(tái)及模擬量、開關(guān)量輸入單元；14、隨輥道控 制驅(qū)動(dòng)單元；15、第一追擊輥道控制驅(qū)動(dòng)單元；16、第二追擊輥道控制驅(qū) 動(dòng)單元；17、上料輥道控制驅(qū)動(dòng)單元；18、超聲波探傷機(jī)速度輸入模擬量 模塊，，19、開關(guān)量輸入模塊；20、跟隨輥道電機(jī)；21、第一追擊輥道電機(jī)； 22、第二追擊輥道電機(jī)；23、受料輥道電機(jī)。
具體實(shí)施方式
為了對(duì)本實(shí)用新型有一個(gè)清晰的了解,本實(shí)用新型可通過類似的對(duì)兩 個(gè)物體的追擊問題分析而給出理論指導(dǎo)，即前面一個(gè)物體向前以勻速直線 運(yùn)行，后面一個(gè)物體在相距一定的距離內(nèi)，以多快的速度，多長(zhǎng)時(shí)間能追
上前面一個(gè)物體。假設(shè)前面一個(gè)物體的速度為VI，后面一個(gè)物體的速度 為V2 (V2〉V1),經(jīng)過Sc的距離、需要時(shí)間tx可以追上，可以建立公式 Sc:(V2-Vl)tx ①為了方便，我們?nèi)2:kVl
則tx=[i/ a-1) ]* (Sc/Vl) ②
設(shè)tl:Sc/Vl tl即為兩個(gè)物體在參考點(diǎn)拉開的時(shí)間。
則:tx:[1/ (k-1) ]*U ③
式中tX為追擊時(shí)間；即第二個(gè)物體追趕上第一個(gè)物體所需的時(shí)間。 tl為兩個(gè)物體在參考點(diǎn)所拉開的時(shí)間；也即第一個(gè)物體尾部 通過參考點(diǎn)，至第二個(gè)物體頭部到參考點(diǎn)時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間。
k為兩個(gè)物體速度的倍數(shù)；即k二V2/Vl，其中VI為第一個(gè)物 體的速度，V2為第二個(gè)物體的速度。
如果我們把k設(shè)成一個(gè)定值，由此就可以通過兩個(gè)物體在參考點(diǎn)所拉 開的時(shí)間tl,直接求得追上的時(shí)間"。
由了上面的理論指導(dǎo),我們就把看似變化不斷、測(cè)量困難的追蹤問題， 轉(zhuǎn)換成一個(gè)時(shí)間的問題。
圖1和圖2是結(jié)合上述理論設(shè)計(jì)的控制單元和傳動(dòng)單元控制完成前后 管子頭尾精確無撞擊并接的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1和圖2表示的是檢測(cè)到前根 管子2尾部開始計(jì)時(shí)追擊的鋼管追擊示意圖，在時(shí)序上，圖l表示檢測(cè)到 前根管子2尾部計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，同時(shí)輥道開始追擊，圖2表示檢測(cè)到后 根管子7頭部計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)。
在對(duì)接區(qū)域之前設(shè)一個(gè)檢測(cè)點(diǎn),如圖1中SQ1光電開關(guān)4(SQ1A、SQ1B) 所示，采用對(duì)射式光電開關(guān)檢測(cè)管子頭尾。
在第一追擊輥5之前設(shè)第二個(gè)檢測(cè)點(diǎn),在第二追擊輥8之前設(shè)第三個(gè) 檢測(cè)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)輥道時(shí)的頭尾縮短距離的粗追擊。如圖1中SQ2接近開 關(guān)6、 SQ3接近開關(guān)9所示，采用接近開關(guān)檢測(cè)管子頭尾。
本實(shí)用新型超聲波探傷線鋼管頭尾無撞擊連接跟隨控制裝置具體過 程可通過下面的實(shí)施步驟說明
1、 設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，包括探傷機(jī)夾持輥1、跟隨輥3、第一追擊輥5、 第二追擊輥8、受料輥IO，均以超聲波主機(jī)速度運(yùn)行；
2、 如果根管子的尾部通過了 SQ2接近開關(guān)6、并且后根管子7 的頭部還沒有到達(dá)SQ3接近開關(guān)9，則第二追擊輥8、受料 輥10以追擊速度運(yùn)行，以減少管子頭尾之間的距離；
3、 如果前根管子的尾部通過了 SQ2接近開關(guān)6、并且后根管子 7的頭部通過了 SQ3接近開關(guān)9，則探傷機(jī)夾持輥1、跟隨輥 3、第一追擊輥5、第二追擊輥8、受料輥IO帶動(dòng)前后管子以超聲波主機(jī)速度VI運(yùn)行；
4、 如果前根管子的尾部通過了SQ1光電開關(guān)4，計(jì)時(shí)器立即開 始計(jì)時(shí)，同時(shí)第一追擊輥5、第二追擊輥8、受料輥3，均以 追擊速度運(yùn)行；當(dāng)后根管子7頭部通過SQ1光電開關(guān)4時(shí)， 計(jì)時(shí)停止，此時(shí)計(jì)時(shí)值為tl;通過公式tx-[1/ (k-1) ]*tl， PLC計(jì)算出追擊時(shí)間tx，控制后根管子7以追擊速度運(yùn)行tx 之后，變成跟隨主機(jī)速度運(yùn)行，到此完成兩根管子頭尾精確 無撞擊并接跟隨運(yùn)動(dòng)；
5、 以后的管子連續(xù)不斷重復(fù)此過程。
本實(shí)用新型中兩根管子的相對(duì)距離是隨時(shí)變化、不確定的，而且更換 生產(chǎn)規(guī)格后，會(huì)引發(fā)設(shè)備各參數(shù)的變化，如果要檢測(cè)其相對(duì)距離，檢測(cè)設(shè) 備龐大、昂貴，并且實(shí)現(xiàn)起來困難重重。把距離的檢測(cè)和控制轉(zhuǎn)換成時(shí)間 的測(cè)量和控制，使得整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易行，只需要很少的檢測(cè)開 關(guān)，同時(shí)巧妙地利用PLC的計(jì)算和計(jì)時(shí)器功能，實(shí)現(xiàn)了探傷機(jī)要求的無撞 擊精確跟蹤。
如圖3所示PLC的CPU控制單元12是這一過程的控制中心，由 HMI人機(jī)界面單元11完成所有信號(hào)的采集分析、過程的計(jì)算、控制指令 給PLC的CPU控制單元12,控制傳動(dòng)單元前后管子完成無撞擊精確跟蹤。
操作臺(tái)及模擬量、開關(guān)量輸入單元13,執(zhí)行PLC的CPU控制單元 12的指令。通過超聲波探傷機(jī)速度輸入模擬量模塊18,采入主機(jī)速度信 號(hào)；通過開關(guān)量輸入模塊19采集SQ1光電開關(guān)4、 SQ2接近開關(guān)6、 SQ3 接近開關(guān)9等開關(guān)量信號(hào)。通過驅(qū)動(dòng)單元中的跟隨輥道控制軀動(dòng)單元14、 第一追擊輥道控制驅(qū)動(dòng)單元15、第二追擊輥道控制驅(qū)動(dòng)單元16、上料輥 道控制驅(qū)動(dòng)單元17控制跟隨輥道電機(jī)20、第一追擊輥道電機(jī)21、第二追 擊輥道電機(jī)22、受料輥道電機(jī)23完成探傷機(jī)夾持輥l、跟隨輥3、第一 追擊輥5、第二追擊輥8、受料輥10的運(yùn)行速度。
通過理論分析，我們得出為了使管子在直線運(yùn)動(dòng)中追趕上前根管子 2并跟隨運(yùn)動(dòng)，就得設(shè)計(jì)一個(gè)跟隨輥道、 一個(gè)追擊輥道。在實(shí)際應(yīng)用中我 們?cè)O(shè)計(jì)了兩個(gè)追擊輥道，還有一個(gè)受料輥道，輥道的數(shù)量根據(jù)工藝要求來 增減；每段輥道要求能變速，所以采用變頻器來控制輥道電機(jī)，保證iftA 跟隨區(qū)的管子跟隨運(yùn)動(dòng)，跟隨區(qū)外的管子追擊運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求1、超聲波探傷線鋼管頭尾無撞擊連接跟隨控制裝置，包括控制前后管子移動(dòng)的控制單元和驅(qū)動(dòng)單元，傳動(dòng)單元帶動(dòng)前后管子一前一后運(yùn)動(dòng)，其特征是沿前后管子運(yùn)動(dòng)的軌跡線路上分別布置有前、中、后三個(gè)位置檢測(cè)單元SQ1光電開關(guān)(4)、SQ2接近開關(guān)(6)和SQ3接近開關(guān)(9)；傳動(dòng)單元包括探傷機(jī)夾持輥(1)、跟隨輥(3)、第一追擊輥(5)、第二追擊輥(8)、受料輥(10)，探傷機(jī)夾持輥(1)、跟隨輥(3)、第一追擊輥(5)、第二追擊輥(8)及受料輥(10)沿前后管子運(yùn)動(dòng)的軌跡線路上布置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探傷線鋼管頭尾無撞擊連接跟隨控 制裝置，其特征是所述的第一追擊輥(5)輥道之前固定有第二個(gè)檢測(cè) 點(diǎn)，在第二追擊輥(8)輥道之前設(shè)定有第三個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探傷線鋼管頭尾無撞擊連接跟隨控 制裝置，其特征是所述的檢測(cè)單元SQ1光電開關(guān)(4)采用對(duì)射式光電 開關(guān)SQ1A、 SQ1B檢測(cè)管子頭尾。
4、 ,根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波探傷線鋼管頭尾無撞擊連接跟隨控 制裝置，其特征是所述的SQ2接近開關(guān)(6)、 SQ3接近開關(guān)(9)采用 接近開關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型是超聲波探傷線鋼管頭尾無撞擊連接跟隨控制裝置，包括控制前后管子移動(dòng)的控制單元和驅(qū)動(dòng)單元，傳動(dòng)單元帶動(dòng)前后管子一前一后運(yùn)動(dòng)，其特征是沿前后管子運(yùn)動(dòng)的軌跡線路上分別布置有前、中、后三個(gè)位置檢測(cè)單元SQ1光電開關(guān)(4)、SQ2接近開關(guān)(6)和SQ3接近開關(guān)(9)；傳動(dòng)單元包括探傷機(jī)夾持輥(1)、跟隨輥(3)、第一追擊輥(5)、第二追擊輥(8)、受料輥(10)，探傷機(jī)夾持輥(1)、跟隨輥(3)、第一追擊輥(5)、第二追擊輥(8)及受料輥(10)沿前后管子運(yùn)動(dòng)的軌跡線路上布置。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能完善、控制系統(tǒng)可靠性高、能滿足不同管徑、不同管子長(zhǎng)度要求。
文檔編號(hào)G01N29/04GK201237585SQ20082002987
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月6日
發(fā)明者馳 徐, 萍 樊 申請(qǐng)人:中國(guó)重型機(jī)械研究院