[实用新型]钢管扩径率测量和控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及油缸行程检测和油缸工作压力检测技术领域，特别涉及一种钢管扩径率测量和控制装置，用于钢管扩径时对油缸行程和压力连续测量、计算、分析得出扩径钢管的初始管径、终止管径和扩径率，从而控制设备自动运行。 

背景技术

目前，大型石油化工企业对管线钢管的要求越来越严格。为便于对接钢管的焊接，对钢管管端圆度和直径要求更加苛刻。钢管生产企业限于技术和成本因素，直接生产的钢管一般无法满足要求。所以钢管管端扩径机已是生产线必备工艺设备，从而保证出厂钢管圆度和直径的一致性。 

已有一种技术成熟的钢管端头扩径机设备，如授权专利CN2561532Y中描述的设备应用较广。还有一种油缸行程检测控制装置，可参见授权专利号CN201046487Y，其中描述一种扩径机工作油缸行程进行测量控制的装置。采用上述技术的钢管端头扩径机，实现基本功能没有任何问题。但是有如下缺点：1、自动化程度不高，不能实现智能扩径功能。安装在油缸上的长度测量装置只是作为扩径结束的条件，可靠性低，操作者还是经常用卷尺测量周长，计算管径，方法原始劳动强度大。2、没有测出原始管径，只控制最终管径，从而导致扩径率大于目标值，严重情况导致钢管内部微裂，导致缺陷。3、无法实现扩径数据记录、存储、分析和利用，例如初始管径是对生产钢管一个较好评价。本实用新型是对上述技术的发展和扩充。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种钢管扩径率测量和控制装置，在钢管扩径同时对油缸的行程和压力进行测量，从而得出钢管的初始直径和扩径过程直径两个关键数据，进而计算扩径率。 

本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现的： 

本实用新型的钢管扩径率测量和控制装置，其特征在于包括设在涨套扩径机的扩径液压系统中的油缸行程检测装置、油缸压力传感器和压力控制装置，其特征在于所述的扩径液压系统与PLC控制系统相连接，此PLC控制系统与PC系统及输出设备相连接。

所述的行程检测装置为内置油缸位置尺、外置光栅尺、拉绳编码器或齿条传动编码器。 

所述的扩径液压系统中的压力控制装置为比例卸荷阀配合方向阀或恒压变量泵配合比例伺服阀。 

所述的PLC控制系统选用西门子S7-300，其CPU选用CPU314-2DP。 

所述的PC系统采用运行winccflexible软件的工业控制机。 

所述的输出设备为打印机和网络数据输出设备。 

本实用新型的的控制方法，其特征在于包括下述步骤： 

1）安装油缸检测行程装置，设油缸行程L (0—600mm)，对于一组扩径模具，折算和校准到扩径头直径D (1000mm—1050mm)，

2）安装油缸压力传感器，设压力为P（0—27MPa），压力代表扩径头与管壁接触程度和钢管弹塑性变形程度，

3）使扩径油缸供油的系统产生2个压力值P1和P2，P1取略小于钢管屈服压力值，保证钢管只产生微量弹性变形，这样能消除扩径头部件间间隙，P2取大于钢管屈服压力值，保证钢管产生弹塑性变形，实现扩径目的，

4）计算机控制系统快速进行扩径油缸的压力和行程测量，计算扩径率，计算外径变化量，基础数据存储和利用，包括各种管径、模具、壁厚的数据，协调系统控制功能，完成扩径工作，

5）定期修改初始数据，保证模具与数据对应。

本实用新型的工作过程是： 

1)通过控制系统向油缸施加压力P1，使扩径头与钢管内壁可靠接触，当油缸行程检测数据不变时记录长度数据L0，经过计算得到初始管径D0。

2)向油缸施加压力值P2，由于P2大于钢管屈服力，传感器检测压力达不到P2，此时已经开始扩径，为限制扩径速度应采用节流调速。 

3)在以上两个过程中，计算机系统随时高速测量行程和压力数据，并转换到钢管直径数据值，计算钢管壁厚减少量，修正终止外径，计算扩径率。当终止直径或扩径率达到设定时停止P2压力供给，转入下一步。 

4)扩径过程达到设定后转入保压阶段，稳定一段时间。 

5)时间到达后，再次施加油缸压力P1，当油缸行程检测数据不变时记录长度数据L1，再计算钢管终止直径D1,计算钢管新壁厚，计算钢管扩径率。 

6)根据基础数据，修正D0到钢管原始外径D0-0，计算修正D1至终止钢管外径D1-1，由此计算扩径率，输出数据完成扩径过程。 

本实用新型的有益之处是：