超声波探伤线钢管头尾无撞击连接跟随控制系统及方法技术方案

本发明专利技术是超声波探伤线钢管头尾无撞击连接跟随控制系统及方法，其特征是：沿前后管子运动的轨迹线路上分别布置有前、中、后三个位置检测单元，前后管子在传动单元驱动下相隔一定距离以超声波主机速度ｖ１向前运动；控制单元通过公式ｔｘ＝［１／（ｋ－１）］＊ｔ１，计算出追击时间ｔｘ，控制传动单元驱动前根管子（２）以超声波主机速度ｖ１运行，控制传动单元同时驱动后根管子（７）以追击速度ｖ２运行ｔｘ时间后，控制单元控制传动单元使后根管子（７）以超声波主机速度ｖ１运行，完成前后管子头尾精确无撞击并接跟随运动。它结构简单、功能完善、控制系统可靠性高、能满足不同管径、不同管子长度要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无缝管超声波探伤线的辅助设备,确切讲是超声波探伤线 钢管头尾无撞击连接跟随控制系统及方法。技术背景随着对能源需求的不断增加，目前市场对采油管的需求量大增，我国 除满足国内市场需求外，还大量出口到国外。由于采油管的质量要求非常 高，超声波探伤机及其辅助设备就成了生产线上必不可缺的设备。超声波 在水中的衰减很小，因此被探物体外表总是在水中的，为了管内不进水，单根管子探伤时需要把管子两头堵起来；如果成批管子连续探伤，就要求每根管子在探伤时头尾连接。而现有的超声波探伤线是无法满足这种要泉需要增加辅助设备。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一套结构简单、功能完善、控制系统可靠性高、 能满足不同管径、不同管子长度要求的超声波探伤线钢管头尾无撞击连接 跟随控制系统及方法。本专利技术的目的是这样实现的超声波探伤线钢管头尾无撞击连接跟随 控制系统及方法，包括控制前后管子移动的控制单元和驱动单元，传动单 元带动前后管子一前一后运动，其特征是沿前后管子运动的轨迹线路上分别布置有前、中、后三个位置检测单元SQ1光电开关、SQ2接近开关和SQ3接近开关，控制单元控制传动单 元工作后，前后管子在传动单元驱动下相隔一定距离以超声波主机速度Vl向前运动；当前根管子的尾部通过了 SQ2接近开关，后根管子的头部还没有到 达SQ3接近开关，则传动单元驱动后根管子以大于vl的追击速度v2运 行；当前根管子的尾部通过了 SQ2接近开关、后根管子的头部通过了 SQ3 接近开关，则传动单元驱动前后管子以超声波主机速度vl运行；当前根管子的尾部通过了 SQ1光电开关， 一计时器开始计时，同时传动单元驱动前后管子均以追击速度v2运行；当后根管子头部通过SQ1 光电开关时，计时停止，此时计时值为tl;控制单元通过公式tX-*tl,计算出追击时间tX，控制传 动单元驱动前根管子以超声波主机速度V运行，控制传动单元同时驱动后根管子以追击速度v2运行tx时间后，控制单元控制传动单元使后根管 子以超声波主fUi度vl运行，完成前后管子头尾精确无撞击并接跟随运动。所述的k选取值在1. 5-3之间。所述的传动单元包括探伤机夹持辊、跟随辊、第一追击辊、第二追击 辊、受料辊，探伤机夹持辊、跟随辊、第一追击辊、第二追击辊及受料辊 沿前后管子运动的轨迹线路上布置,用于在控制单元控制下通过传动单元 驱动前后管子各自的运动速度。所述的第一追击辊之前固定有第二个检测点，在第二追击辊道之前设 定有第三个检翱点，实现较长辊道时的头尾縮短距离的粗追击。所述的检测单元SQ1光电开关采用对射式光电开关SQ1A、 SQ1B检测 管子头尾。所述的SQ2接近开关、SQ3接近开关采用接近开关，用于检测管子 头尾。本专利技术的特点是1、 把变化不断，测量困难的距离问题，转换成时间问题，并给出理 论指导。2、 由于独到的理论分析，使得整个控制系统的硬件搭配简单易行， 只需要常用的检测开关、变频器、可编程控制器，即可实现控制要求。3、 使用常规的PLC进行编程，充分开发PLC的计算功能、计时器功 能、网络通讯功能；在数值转换和检测开关信号的应用上都有创新。4、 调整主机生产速度及更换生产规格后，不需要调整设备参数，系 统从软件设计上确保并且实现了随动跟踪,这是本专利技术在实际使用中最大 的靓点。5、 由于采用了PLC计算和控制，系统的准确性、安全性和可靠性高。6、 由于没有选用特殊元器件，使得整个系统运行成本低、使用方便、 维护简单。它能有效保证被探管子在超声波探伤时头尾相接，实现成批管子超声波连续探伤。附图说明下面结合实施例附图对本专利技术作进一步说明。图1表示检测到上根管子尾部计时器开始计B寸，同时辊道开始追击示 意图；图2表示检测到下根管子头部计时器停止计时示意图； 图3是控制单元和传动单元控制框图。图中1、探伤机夹持辊；2、前根管子；3、跟随辊；4、 SQ1光电开 关；5、第一追击辊；6、 SQ2接近开关；7、后根管子；8、第二追击辊;9、 SQ3接近开关；10、受料辊；11、 HMI人机界面单元；12、 PLC的 CPU控制单元；13、操作台及模拟量、开关量输入单元；14、随辊道控 制驱动单元；15、第一追击辊道控制驱动单元；16、第二追击辊道控制驱 动单元；17、上料辊道控制驱动单元；18、超声波探伤机速度输入模拟量 模块；19、开关量输入模块；20、跟随辊道电机；21、第一追击辊道电机; 22、第二追击辊道电机；23、受料辊道电机。具体实施方式为了对本专利技术有一个清晰的了解,本专利技术可通过类似的对两个物体的 追击问题分析而给出理论指导，即前面一个物体向前以匀速直线运^，后 面一个物体在相距一定的距离内，以多快的速度，多长时间能追上前寧一个物体。假设前面一个物体的速度为VI,后面一个物体的速度为、V2 (V2〉V1),经过Sc的距离、需要时间tx可以追上，可以建立公式 Sc-(V2-Vl)tx ① 为了方便，我们取V2二kVl 则tx:* (Sc/Vl) ② 设tl:Sc/Vl tl即为两个物体在参考点拉开的时间。则tx:*tl ③式中tX为追击时间；即第二个物体追赶上第一个物体所需的时间。 tl为两个物体在参考点所拉开的时间；也即第一个物体尾部 通过参考点，至第二个物体头部到参考点时所经过的时间。k为两个物体速度的倍数；即k二V2/Vl，其中VI为第一个物体的速度，V2为第二个物体的速度。如果我们把k设成一个定值，由此就可以通过两个物体在参考点所拉 开的时间t,l，直接求得追上的时间tx。由了上面的理论指导，我们就把看似变化不断、测量困难的追踪问题， 转换成一个时间的问题。图1和图2是结合上述理论设计的控制单元和传动单元控制完成前后 管子头尾精确无撞击并接的结构示意图。图1和图2表示的是检测到前根 管子2尾部开始计flf追击的钢管追击示意图，在时序上，图1表示检测到 前根管子2尾部计时器开始计时，同时辊道开始追击，图2表示检测到后 根管子7头部计时器停止计时。在对接区域之前设一个检测点,如图1中SQ1光电开关4(SQ1A、SQ1B) 所示，采用对射式光电开关检测管子头尾。在第一追击辊5之前设第二个检测点,在第二追击辊8之前设第三个 检測点，实现较长辊道时的头尾縮短距离的粗追击。如图1中SQ2接近开 关6、 SQ3接近开关9所示，采用接近开关检测管子头尾。本专利技术具体 过程可通过下面的实施步骤说明1、 设备启动时，包括探伤机夹持辊1、跟随辊3、第一追击辊5、 第二追击辊8、受料辊IO，均以超声缺主机速度运行；2、 如果根管子的尾部通过了 SQ2接近开关6、并且后根管子7 的头部还没有到达SQ3接近开关9，则第二追击辊8、受料 辊IO以追击速度运行，以减少管子头尾之间的距离；3、 如果前根管子的尾部通过了 SQ2接近开关6、并且后根管子 7的头部通过了 SQ3接近开关9，则探伤机夹持辊1、跟随辊 3、第一追击辊5、第二追击辊8、受料辊IO带动前后管子以 超声波主机速度VI运行；4、 如果前根管子的尾部通过了 SQ1光电开关4,计时器立即开 始计时，同B寸第一追击辊5、第二追击辊8、受料辊3，均以 追击速度运行；当后根管子7头部通过SQr光电开关4时， 计时停止，此时计B寸值为tl;通过公本文档来自技高网...

【技术保护点】
超声波探伤线钢管头尾无撞击连接跟随控制系统及方法，包括控制前后管子移动的控制单元和驱动单元，传动单元带动前后管子一前一后运动，其特征是：　沿前后管子运动的轨迹线路上分别布置有前、中、后三个位置检测单元ＳＱ１光电开关（４）、ＳＱ２接近开关（６）和ＳＱ３接近开关（９），控制单元控制传动单元工作后，前后管子在传动单元驱动下相隔一定距离以超声波主机速度ｖ１向前运动；　当前根管子（２）的尾部通过了ＳＱ２接近开关（６），后根管子（７）的头部还没有到达ＳＱ３接近开关（９），则传动单元驱动后根管子（７）以大于ｖ１的追击速度ｖ２运行；　当前根管子（２）的尾部通过了ＳＱ２接近开关（６）、后根管子（７）的头部通过了ＳＱ３接近开关（９），则传动单元驱动前后管子以超声波主机速度ｖ１运行；　当前根管子（２）的尾部通过了ＳＱ１光电开关（４），一计时器开始计时，同时传动单元驱动前后管子（７）均以追击速度ｖ２运行；当后根管子（７）头部通过ＳＱ１光电开关（４）时，计时停止，此时计时值为ｔ１；　控制单元通过公式ｔｘ＝［１／（ｋ－１）］＊ｔ１，计算出追击时间ｔｘ，控制传动单元驱动前根管子２以超声波主机速度ｖ１运行，控制传动单元同时驱动后根管子（７）以追击速度ｖ２运行ｔｘ时间后，控制单元控制传动单元使后根管子（７）以超声波主机速度ｖ１运行，完成前后管子头尾精确无撞击并接跟随运动。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐驰，樊萍，
申请(专利权)人：中国重型机械研究院，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]