一种等离子弧切割实验方法技术

本发明专利技术涉及一种等离子弧切割实验方法，包括以下步骤；构建实验系统，并根据不同压力与不同氮气燃气比例的组合设计多组实验条件；将管道切割件置于实验系统的防爆实验箱中；对防爆实验箱进行抽真空处理；向防爆实验箱中充入氮气和燃气；让等离子切割枪切割管道切割件；分析各管道切割件的切口状态确定最佳切割条件。其具有工序简单、实现容易、安全可靠的优点，本发明专利技术通过模拟燃气管道带压环境并进行等离子弧切割实验，为等离子弧切割技术在带压燃气管道上进行开孔作业提供了可靠依据。

An experimental method of plasma arc cutting

The invention relates to an experimental method of plasma arc cutting, which includes the following steps: constructing an experimental system and designing a plurality of experimental conditions according to the combination of different pressures and different ratios of nitrogen and gas; placing the pipe cutting parts in the explosion-proof experimental box of the experimental system; vacuum treatment of the explosion-proof experimental box; and conducting explosion-proof experiment to the explosion-proof experimental box. The box is filled with nitrogen and gas; the plasma cutting gun is used to cut the pipe cutting parts; the cutting state of each pipe cutting parts is analyzed to determine the optimum cutting conditions. It has the advantages of simple process, easy realization, safety and reliability. By simulating the pressurized environment of gas pipeline and conducting plasma arc cutting experiments, the invention provides a reliable basis for plasma arc cutting technology to perform hole opening operation on pressurized gas pipeline.

【技术实现步骤摘要】
一种等离子弧切割实验方法
本专利技术涉及一种等离子弧切割实验方法，具体涉及一种模拟带压燃气管道环境的等离子弧切割实验方法。
技术介绍
随着经济和社会的发展，城镇燃气管网正在不断扩张；另外，因自然老化、腐蚀、外力破坏等因素，早期的燃气管道会时常发生泄漏现象，这两方面的原因都造成了燃气管道施工的大量增加。开孔和封堵是燃气管道施工的关键环节，现有技术主要采用降压手工作业和机械带压作业两种方式进行燃气管道的开孔和封堵。降压手工作业方式具有对环境要求低、适用范围广的优点，但其会影响正常供气，且造成了资源浪费和环境污染，其耗费的人力和物力也较大。机械带压作业方式具有安全可靠、不影响正常供气的优点，但其不能对切屑进行有效处理，切屑会随管道介质流动并对下游管件(如阀门、调压器等)造成损伤，且其开孔速度较慢，对开孔刀具的磨损较大。等离子弧切割技术具有切割效率高、结构相对简单的优势，并在多个领域得到了广泛应用。但燃气属易燃易爆气体，目前还没有采用等离子弧切割技术对带压燃气管道进行开孔的成功经验。如能将等离子弧切割技术应用于带压燃气管道的开孔作业，将会对本领域的发展产生很大的促进意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种等离子弧切割实验方法，其具有工序简单、实现容易、安全可靠的优点，本专利技术通过模拟燃气管道带压环境并进行等离子弧切割实验，可为等离子弧切割技术在带压燃气管道上进行开孔作业提供可靠的依据。为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供的一种等离子弧切割实验方法，包括以下步骤：一、构建实验系统，所述实验系统包括防爆实验箱、三自由度支架、等离子切割枪、控制单元、供气单元和电源，防爆实验箱的侧壁上设有取料门、第一电磁气阀、第二电磁气阀、第三电磁气阀、第四电磁气阀、第一接线端子和第二接线端子，三自由度支架安装在防爆实验箱中，等离子切割枪固定在三自由度支架上，三自由度支架通过信号线缆与第一接线端子连接，三自由度支架和等离子切割枪分别通过供电线缆与第二接线端子连接，等离子切割枪通过气管与第一电磁气阀连接；控制单元包括控制终端以及与控制终端连接的气压控制装置和移动控制装置，气压控制装置分别与第一电磁气阀、第二电磁气阀、第三电磁气阀和第四电磁气阀连接，移动控制装置与第一接线端子连接；供气单元包括氮气瓶、燃气瓶和真空泵，氮气瓶分别与第一电磁气阀和第三电磁气阀连接，燃气瓶与第四电磁气阀连接，真空泵与第二电磁气阀和气压控制装置连接，电源与第二接线端子连接；二、根据不同压力与不同氮气燃气比例的组合设计多组实验条件，并制作多个管道切割件备用；其中，实验条件的压力由低到高逐步增大，氮气燃气比例由大到小逐步减小；三、将管道切割件置于防爆实验箱中后关闭取料门，并启动控制单元；四、开启真空泵和二电磁气阀对防爆实验箱进行抽真空处理；当防爆实验箱内的压力达到-100kPa并保压10分钟后关闭真空泵和二电磁气阀；五、开启第三电磁气阀和第四电磁气阀，通过氮气瓶和燃气瓶分别向防爆实验箱中充入氮气和燃气；当防爆实验箱中的压力以及氮气燃气比例满足某一实验条件时关闭第三电磁气阀和第四电磁气阀；六、开启第一电磁气阀并接通电源，通过三自由度支架让等离子切割枪切割管道切割件；切割完成后关闭第一电磁气阀并切断电源，从防爆实验箱中取出切割后的管道切割件；七、更换实验条件和管道切割件，循环执行步骤三至步骤七直到所有实验条件均执行一遍；并通过分析各管道切割件的切口状态确定最佳切割条件；在步骤二中，所述压力包括0.002MPa、0.005MPa、0.01MPa、0.02MPa、0.03MPa、0.04MPa、0.05MPa、0.06MPa、0.07MPa、0.08MPa、0.09MPa和0.1MPa；所述氮气燃气比例包括100％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％和0；在步骤七中，所述最佳切割条件是指切口状态最好的管道切割件对应的实验条件。进一步的，本专利技术一种等离子弧切割实验方法，其特征在于，在步骤一中，所述防爆实验箱设有透明观察窗；还包括在防爆实验箱上设置真空表和压力表的工序。进一步的，本专利技术一种等离子弧切割实验方法，其特征在于，在步骤一中，还包括设置防爆坑的工序，其中，防爆实验箱设置在防爆坑中，控制单元、供气单元和电源均设置在防爆坑外。本专利技术一种等离子弧切割实验方法与现有技术相比，具有以下优点：本专利技术通过在防爆实验箱中设置三自由度支架和等离子切割枪，让管道等离子弧切割实验在防爆实验箱中进行可保证实验的安全性，而通过控制单元和供气单元可在防爆实验箱中建立多种实验条件，保证了实验结果的全面性和可靠性，并通过分析管道切割件的切口状态可确定最佳切割条件，为等离子弧切割技术在带压燃气管道上进行开孔作业提供了可靠依据。下面结合附图所示具体实施方式对本专利技术一种等离子弧切割实验方法作进一步详细说明：附图说明图1为本专利技术一种等离子弧切割实验方法中实验系统的示意图；图2为本专利技术一种等离子弧切割实验方法中防爆实验箱的正视图；图3为本专利技术一种等离子弧切割实验方法中防爆实验箱的右视图；图4为本专利技术一种等离子弧切割实验方法中防爆实验箱的左视图；图5为本专利技术一种等离子弧切割实验方法中防爆实验箱的后视图；图6为图5中的A-A向视图；图7为本专利技术一种等离子弧切割实验方法中防爆实验箱的立体图。具体实施方式首先需要说明的，本专利技术中所述的上、下、前、后、左、右等方位词只是根据附图进行的描述，以便于理解，并非对本专利技术的技术方案以及请求保护范围进行的限制。如图1至图7所示本专利技术一种等离子弧切割实验方法的具体实施方式，包括以下步骤：一、构建实验系统，所述实验系统包括防爆实验箱1、三自由度支架2、等离子切割枪3、控制单元4、供气单元5和电源6，防爆实验箱1的侧壁上设有取料门11、第一电磁气阀12、第二电磁气阀13、第三电磁气阀14、第四电磁气阀15、第一接线端子16和第二接线端子17，三自由度支架2安装在防爆实验箱1中，等离子切割枪3固定在三自由度支架2上，三自由度支架2通过信号线缆与第一接线端子16连接，三自由度支架2和等离子切割枪3分别通过供电线缆与第二接线端子17连接，等离子切割枪3通过气管与第一电磁气阀12连接；控制单元4包括控制终端41以及与控制终端41连接的气压控制装置42和移动控制装置43，气压控制装置42分别与第一电磁气阀12、第二电磁气阀13、第三电磁气阀14和第四电磁气阀15连接，移动控制装置43与第一接线端子16连接；供气单元5包括氮气瓶51、燃气瓶52和真空泵53，氮气瓶51分别与第一电磁气阀12和第三电磁气阀14连接，燃气瓶52与第四电磁气阀15连接，真空泵53与第二电磁气阀13和气压控制装置42连接，电源6与第二接线端子17连接。二、根据不同压力与不同氮气燃气比例的组合设计多组实验条件，并制作多个管道切割件备用；其中，压力由低到高逐步增大，氮气燃气比例由大到小逐步减小。这一方式可降低实验的风险系数，并使实验环境逐步贴近实际带压燃气管道环境。三、将管道切割件8置于防爆实验箱1中后关闭取料门11，并启动控制单元4。四、开启真空泵53和二电磁气阀13对防爆实验箱1进行抽真空处理；当防爆实验箱1内的压力达到-100kPa并保压10分钟后关闭真空泵53和二电磁气阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子弧切割实验方法，其特征在于，包括以下步骤：一、构建实验系统，所述实验系统包括防爆实验箱(1)、三自由度支架(2)、等离子切割枪(3)、控制单元(4)、供气单元(5)和电源(6)，防爆实验箱(1)的侧壁上设有取料门(11)、第一电磁气阀(12)、第二电磁气阀(13)、第三电磁气阀(14)、第四电磁气阀(15)、第一接线端子(16)和第二接线端子(17)，三自由度支架(2)安装在防爆实验箱(1)中，等离子切割枪(3)固定在三自由度支架(2)上，三自由度支架(2)通过信号线缆与第一接线端子(16)连接，三自由度支架(2)和等离子切割枪(3)分别通过供电线缆与第二接线端子(17)连接，等离子切割枪(3)通过气管与第一电磁气阀(12)连接；控制单元(4)包括控制终端(41)以及与控制终端(41)连接的气压控制装置(42)和移动控制装置(43)，气压控制装置(42)分别与第一电磁气阀(12)、第二电磁气阀(13)、第三电磁气阀(14)和第四电磁气阀(15)连接，移动控制装置(43)与第一接线端子(16)连接；供气单元(5)包括氮气瓶(51)、燃气瓶(52)和真空泵(53)，氮气瓶(51)分别与第一电磁气阀(12)和第三电磁气阀(14)连接，燃气瓶(52)与第四电磁气阀(15)连接，真空泵(53)与第二电磁气阀(13)和气压控制装置(42)连接，电源(6)与第二接线端子(17)连接；二、根据不同压力与不同氮气燃气比例的组合设计多组实验条件，并制作多个管道切割件备用；其中，实验条件的压力由低到高逐步增大，氮气燃气比例由大到小逐步减小；三、将管道切割件置于防爆实验箱(1)中后关闭取料门(11)，并启动控制单元(4)；四、开启真空泵(53)和二电磁气阀(13)对防爆实验箱(1)进行抽真空处理；当防爆实验箱(1)内的压力达到‑100kPa并保压10分钟后关闭真空泵(53)和二电磁气阀(13)；五、开启第三电磁气阀(14)和第四电磁气阀(15)，通过氮气瓶(51)和燃气瓶(52)分别向防爆实验箱(1)中充入氮气和燃气；当防爆实验箱(1)中的压力以及氮气燃气比例满足某一实验条件时关闭第三电磁气阀(14)和第四电磁气阀(15)；六、开启第一电磁气阀(12)并接通电源(6)，通过三自由度支架(2)让等离子切割枪(3)切割管道切割件；切割完成后关闭第一电磁气阀(12)并切断电源(6)，从防爆实验箱(1)中取出切割后的管道切割件；七、更换实验条件和管道切割件，循环执行步骤三至步骤七直到所有实验条件均执行一遍；并通过分析各管道切割件的切口状态确定最佳切割条件；在步骤二中，所述压力包括0.002MPa、0.005MPa、0.01MPa、0.02MPa、0.03MPa、0.04MPa、0.05MPa、0.06MPa、0.07MPa、0.08MPa、0.09MPa和0.1MPa；所述氮气燃气比例包括100％、90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％和0；在步骤七中，所述最佳切割条件是指切口状态最好的管道切割件对应的实验条件。...

【技术特征摘要】
1.一种等离子弧切割实验方法，其特征在于，包括以下步骤：一、构建实验系统，所述实验系统包括防爆实验箱(1)、三自由度支架(2)、等离子切割枪(3)、控制单元(4)、供气单元(5)和电源(6)，防爆实验箱(1)的侧壁上设有取料门(11)、第一电磁气阀(12)、第二电磁气阀(13)、第三电磁气阀(14)、第四电磁气阀(15)、第一接线端子(16)和第二接线端子(17)，三自由度支架(2)安装在防爆实验箱(1)中，等离子切割枪(3)固定在三自由度支架(2)上，三自由度支架(2)通过信号线缆与第一接线端子(16)连接，三自由度支架(2)和等离子切割枪(3)分别通过供电线缆与第二接线端子(17)连接，等离子切割枪(3)通过气管与第一电磁气阀(12)连接；控制单元(4)包括控制终端(41)以及与控制终端(41)连接的气压控制装置(42)和移动控制装置(43)，气压控制装置(42)分别与第一电磁气阀(12)、第二电磁气阀(13)、第三电磁气阀(14)和第四电磁气阀(15)连接，移动控制装置(43)与第一接线端子(16)连接；供气单元(5)包括氮气瓶(51)、燃气瓶(52)和真空泵(53)，氮气瓶(51)分别与第一电磁气阀(12)和第三电磁气阀(14)连接，燃气瓶(52)与第四电磁气阀(15)连接，真空泵(53)与第二电磁气阀(13)和气压控制装置(42)连接，电源(6)与第二接线端子(17)连接；二、根据不同压力与不同氮气燃气比例的组合设计多组实验条件，并制作多个管道切割件备用；其中，实验条件的压力由低到高逐步增大，氮气燃气比例由大到小逐步减小；三、将管道切割件置于防爆实验箱(1)中后关闭取料门(11)，并启动控制单元(4)；四、开启真空泵(53)和二电磁气阀(13)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李松，李卓威，梁文虎，李强，高永，李艳茹，刘增义，蒋东杰，
申请(专利权)人：北京鑫广进燃气设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11