大口径厚壁中频加热煨制弯管管形在线控制系统及方法技术方案

本发明专利技术属于高压油气输送装备制造技术领域，具体涉及一种大口径厚壁中频加热煨制弯管管形在线控制系统及方法，旨在解决大口径厚壁中频加热煨制弯管管端、管体煨制后不圆度不达标的问题；系统包括中频加热热弯管机组前辊轮、加热线圈、测距装置、管形调节装置和总控中心；设置于待热煨管体周侧的测距装置用于检测管体外表面到测距装置的距离信息；总控中心基于该距离信息，通过最小二乘法拟合运算获得管体外表面的实际截面形状，通过实际截面形状与理论截面形状比较，获得待热煨管体外表面的直径偏差；总控中心基于直径偏差控制管形调节装置进行对应管体外表面形状顶压调节；通过本发明专利技术可实现大口径厚壁中频加热煨制弯管管形的在线控制以及调节。在线控制以及调节。在线控制以及调节。

【技术实现步骤摘要】
大口径厚壁中频加热煨制弯管管形在线控制系统及方法


[0001]本专利技术属于高压油气输送装备制造
,具体涉及一种大口径厚壁中频加热煨制弯管管形在线控制系统及方法。

技术介绍

[0002]随着国民经济的发展，能源消费结构的调整，近年来，我国天然气的需求量快速增长；油气管道作为九大基础设施之一、六大交通方式之一，迎来持续快速发展战略期；根据国家发改委、能源局印发《中长期油气管网规划》，到2025年全国油气管网规模达到24
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104km；整体看来，我国天然气产地或进口通道与天然气需求旺盛的地域相距遥远，需要大规模长途运输；为了实现更好的效益，管道建设正在向大型化发展，通过采用更高压力和更大口径的管道提高单管输送能力。
[0003]未来一段时期我国天然气长输管道建设以大输量为主要特征，在建的中俄东线单管输量即可满足380亿方/年输送要求，管道干线建设用钢管钢级规格为X80 OD1422mm，壁厚为21.4mm～38.5mm，对输送装备的要求基本为高钢级、大口径、大壁厚。
[0004]近几年发生多起高压油气输送管道失效事故，导致我国升级了管道建设期、运行期的安全管控。高压油气输送管道失效事故的一个主要原因为环焊缝质量缺陷，为降低现场环焊缝质量风险，管道建设对钢管、热煨弯管等管道元件的周长、不圆度提出了更高要求，并要求更窄的强度变化范围，以控制现场环焊组对应力，实现环焊接头过强匹配，同时为环焊采用全自动焊提供条件。
[0005]由于采用中频感应加热原理对钢管进行连续加热煨制，并同步在线连续淬火处理，现场复杂的中频感应加热效应、高温热辐射、中频电磁干扰和高温水蒸汽环境限制了一般自动化装置的应用。目前，大口径厚壁中频加热煨制弯管管形控制手段都为离线方式，一是在弯管母管(直管)制造过程中对母管宏观尺寸进行测量，对管形超标的母管在离线整圆机进行整圆；二是在热煨弯管完成煨制加工后，采用管端整圆机或其它装置对管端进行整圆；此两种方式难以保证母管、弯管宏观尺寸的整体精度，特别是整体尺寸的均匀性，易造成因加热不均导致的性能不稳定，严重影响产品品质；在热煨弯制过程中进行在线管形控制的技术和装置尚属空白。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决大口径厚壁中频加热煨制弯管管端、管体煨制后不圆度不达标的问题，本专利技术提供了一种大口径厚壁中频加热煨制弯管管形在线控制系统及方法。
[0007]本专利技术的第一方面提供了一种大口径厚壁中频加热煨制弯管管形在线控制系统，包括中频加热热弯管机组前辊轮和加热线圈，该系统还包括测距装置、管形调节装置和总控中心，所述测距装置、所述管形调节装置均设置于所述中频加热热弯管机组前辊轮与所述加热线圈之间，且所述测距装置、所述管形调节装置沿着待热煨管体前进方向依次设置；
所述测距装置、所述管形调节装置均与所述总控中心通信连接；
[0008]所述测距装置设置于待热煨管体的周侧，以检测待热煨管体外表面到测量基准之间的距离；
[0009]所述总控中心基于所述测距装置检测到的距离信息，对待热煨管体外表面形状进行在线分析，并制定相关措施；所述在线分析包括结合最小二乘法拟合运算获得待热煨管体外表面的实际截面形状，通过所述实际截面形状与存储的理论截面形状比较，获得待热煨管体外表面的直径偏差；所述相关措施包括所述总控中心基于所述直径偏差控制所述管形调节装置进行对应位置的管体外表面形状顶压调节。
[0010]在一些优选实施例中，所述测距装置包括测距部件和支撑装置，所述测距部件通过所述支撑装置设置于待热煨管体的周侧；所述测距部件周侧设有采用不产生电磁感应效应的金属材料制成防护罩，所述防护罩的内壁设有盘状水冷管线，所述防护罩的内腔通压缩空气保持正压，防止高温水蒸汽进入；所述支撑装置采用不产生电磁感应效应的金属材料制成；
[0011]所述测距部件设置有多个，多个所述测距部件阵列设置，且多个所述测距部件构成的拟合圆的圆心与待热煨管体的拟合圆心设置一致。
[0012]在一些优选实施例中，所述管形调节装置包括顶压机构、顶压机构驱动装置和承载装置，所述顶压机构通过所述承载装置设置于待热煨管体的周侧；所述顶压机构在所述顶压机构驱动装置的控制下可靠近或远离待热煨管体；
[0013]所述顶压机构设置有多个，多个所述顶压机构阵列设置，且多个所述顶压机构与多个所述测距部件一一对应设置；所述顶压机构驱动装置设置有多个，多个所述顶压机构驱动装置与多个所述顶压机构一一对应设置。
[0014]在一些优选实施例中，所述测距部件为激光测距传感器；
[0015]所述激光测距传感器的周侧设置有防护装置，所述防护装置采用不产生电磁感应效应的金属材料制成，内壁设有盘状水冷管线，内腔通压缩空气保持正压，防止高温水蒸汽进入，用于保护所述激光测距传感器耐高温、耐高热辐射、耐水蒸气和/或耐强电磁干扰。
[0016]在一些优选实施例中，所述测距装置包括测距部件和支撑装置，所述测距部件通过所述支撑装置设置于待热煨管体的周侧；
[0017]所述测距部件包括第一测距传感器、第二测距传感器、第三测距传感器和第四测距传感器，所述第一测距传感器、所述第二测距传感器、所述第三测距传感器和所述第四测距传感器分别设置于待热煨管体的上侧、下侧、左侧和右侧，且所述第一测距传感器、所述第二测距传感器、所述第三测距传感器与所述第四测距传感器的中心与待热煨管体的中心一致设置；所述第一测距传感器与所述第二测距传感器相对于待热煨管体的中心对称设置；所述第三测距传感器与所述第四测距传感器相对于待热煨管体的中心对称设置；所述第一测距传感器与所述第二测距传感器用于进行待热煨管体纵向的形状调节，所述第三测距传感器与所述第四测距传感器用于进行待热煨管体横向的形状调节。
[0018]在一些优选实施例中，所述支撑装置包括机架、驱动装置和旋转装置，所述机架为环形结构；
[0019]所述旋转装置设置于所述环形结构内部，所述第一测距传感器、所述第二测距传感器、所述第三测距传感器和所述第四测距传感器固定设置于所述旋转装置内部，且所述
第一测距传感器、所述第二测距传感器、所述第三测距传感器与所述第四测距传感器均垂直于待热煨管体设置；所述旋转装置在所述旋转装置的驱动下可带动所述第一测距传感器、所述第二测距传感器、所述第三测距传感器和所述第四测距传感器顺时针或逆时针旋转。
[0020]在一些优选实施例中，所述管形调节装置包括承载装置、顶压机构、顶压机构驱动装置、顶压机构旋转装置和顶压机构旋转驱动装置；所述承载装置、所述顶压机构旋转装置均为环形结构，且所述顶压机构旋转装置与所述承载装置同心设置；所述顶压机构旋转装置可在所述顶压机构旋转驱动装置的驱动下旋转以运动至待热煨管体外表面待调节的对应位置；所述顶压机构可在所述顶压机构驱动装置的驱动下可靠近或远离待热煨管体外表面以进行对应位置的顶压调节；
[0021]所述顶压机构包括第一顶压机构、第二顶压机构、第三顶压机构和第四顶压机构，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大口径厚壁中频加热煨制弯管管形在线控制系统，包括中频加热热弯管机组前辊轮和加热线圈，其特征在于，该系统还包括测距装置、管形调节装置和总控中心，所述测距装置、所述管形调节装置均设置于所述中频加热热弯管机组前辊轮与所述加热线圈之间，且所述测距装置、所述管形调节装置沿着待热煨管体前进方向依次设置；所述测距装置、所述管形调节装置均与所述总控中心通信连接；所述测距装置设置于待热煨管体的周侧，以检测待热煨管体外表面到测量基准之间的距离；所述总控中心基于所述测距装置检测到的距离信息，对待热煨管体外表面形状进行在线分析，并制定相关措施；所述在线分析包括结合最小二乘法拟合运算获得待热煨管体外表面的实际截面形状，通过所述实际截面形状与存储的理论截面形状比较，获得待热煨管体外表面的直径偏差；所述相关措施包括所述总控中心基于所述直径偏差控制所述管形调节装置进行对应位置的管体外表面形状顶压调节。2.根据权利要求1所述的大口径厚壁中频加热煨制弯管管形在线控制系统，其特征在于，所述测距装置包括测距部件和支撑装置，所述测距部件通过所述支撑装置设置于待热煨管体的周侧；所述测距部件周侧设有采用不产生电磁感应效应的金属材料制成防护罩，所述防护罩的内壁设有盘状水冷管线，所述防护罩的内腔通压缩空气保持正压，防止高温水蒸汽进入；所述支撑装置采用不产生电磁感应效应的金属材料制成；所述测距部件设置有多个，多个所述测距部件阵列设置，且多个所述测距部件构成的拟合圆的圆心与待热煨管体的拟合圆心设置一致。3.根据权利要求2所述的大口径厚壁中频加热煨制弯管管形在线控制系统，其特征在于，所述管形调节装置包括顶压机构、顶压机构驱动装置和承载装置，所述顶压机构通过所述承载装置设置于待热煨管体的周侧；所述顶压机构在所述顶压机构驱动装置的控制下可靠近或远离待热煨管体；所述顶压机构设置有多个，多个所述顶压机构阵列设置，且多个所述顶压机构与多个所述测距部件一一对应设置；所述顶压机构驱动装置设置有多个，多个所述顶压机构驱动装置与多个所述顶压机构一一对应设置。4.根据权利要求2所述的大口径厚壁中频加热煨制弯管管形在线控制系统，其特征在于，所述测距部件为激光测距传感器；所述激光测距传感器的周侧设置有防护装置，所述防护装置采用不产生电磁感应效应的金属材料制成，内壁设有盘状水冷管线，内腔通压缩空气保持正压，防止高温水蒸汽进入，用于保护所述激光测距传感器耐高温、耐高热辐射、耐水蒸气和/或耐强电磁干扰。5.根据权利要求1所述的大口径厚壁中频加热煨制弯管管形在线控制系统，其特征在于，所述测距装置包括测距部件和支撑装置，所述测距部件通过所述支撑装置设置于待热煨管体的周侧；所述测距部件包括第一测距传感器、第二测距传感器、第三测距传感器和第四测距传感器，所述第一测距传感器、所述第二测距传感器、所述第三测距传感器和所述第四测距传感器分别设置于待热煨管体的上侧、下侧、左侧和右侧，且所述第一测距传感器、所述第二测距传感器、所述第三测距传感器与所述第四测距传感器的中心与待热煨管体的中心一致设置；所述第一测距传感器与所述第二测距传感器相对于待热煨管体的中心对称设置；所
述第三测距传感器与所述第四测距传感器相对于待热煨管体的中心对称...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，王旭，王强，郭书立，陈小伟，赵志伟，安晓军，杨玮玮，张海波，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海石油装备制造有限公司巨龙钢管有限公司，
类型：发明
国别省市：