一种法兰多螺栓同步紧固系统技术方案

本发明专利技术提供一种法兰多螺栓同步紧固系统，包括上位机、伺服液压站；上位机与PLC控制器和预紧力处理器连接；PLC控制器控制伺服液压站的伺服电机；伺服液压站上并联有与螺栓一一对应的液压扳手；各螺栓的端面均布置有超声传感器；各超声传感器通过通道切换控制器与预紧力处理器连接，通道切换控制器实现各声时信号的高速采集切换；预紧力处理器计算各螺栓的实时预紧力，当有一个螺栓的实时预紧力满足要求时，生成保压信号，并将保压信号发送给PLC控制器以控制伺服液压站保压；当所有螺栓的实时预紧力满足要求时，生成停机信号，并将停机信号发送给PLC控制器以控制伺服液压站停机；本发明专利技术对法兰螺栓进行同步紧固，提高各螺栓预紧力的一致性和法兰安装效率。的一致性和法兰安装效率。的一致性和法兰安装效率。

【技术实现步骤摘要】
一种法兰多螺栓同步紧固系统


[0001]本专利技术属于螺栓紧固领域，具体涉及一种法兰多螺栓同步紧固系统。

技术介绍

[0002]法兰密封是一种结构简单、可靠性好的可拆卸密封结构，被广泛应用在石油、天然气、石化、核电等行业中，其通过法兰、垫片、螺栓三者的协同作用共同实现密封。其中，螺栓预紧力是影响密封的一个重要因素，各个螺栓最终预紧力的一致性水平直接决定着法兰密封性能的有效性。
[0003]目前，为了提高各螺栓最终预紧力的一致性水平，常见做法是：对法兰螺栓进行对称、分批次紧固；但这种做法不仅容易出错，而且紧固效率低，不利于法兰的快速安装。

技术实现思路

[0004]鉴于以上现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种一种法兰多螺栓同步紧固系统，其可对法兰上的各个螺栓进行同步紧固，在提高各螺栓最终预紧力一致性的同时，提高法兰安装效率。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种法兰多螺栓同步紧固系统，包括上位机、PLC控制器、预紧力处理器、伺服液压站、液压扳手和超声传感器；所述上位机与PLC控制器和预紧力处理器通信连接；所述伺服液压站包括油箱、与油箱连通的液压泵、驱动液压泵的伺服电机、设置在液压泵出口处的阀组；所述PLC控制器用于控制伺服电机的转速和启停；所述液压扳手的数量与法兰上螺栓的数量相等，且各液压扳手并联设置在阀组上；所述超声传感器的数量与法兰上螺栓的数量相等，且各超声传感器布置在对应螺栓的端面上；各超声传感器通过通道切换控制器与预紧力处理器连接，所述通道切换控制器用于实现各声时信号的高速采集切换；所述预紧力处理器通过通道切换控制器循环获取各超声传感器采集的声时信号，并计算各螺栓的实时预紧力；当有一个螺栓的实时预紧力满足要求时，预紧力处理器生成保压信号，并将保压信号发送给PLC控制器以控制伺服液压站保压；当所有螺栓的实时预紧力满足要求时，预紧力处理器生成停机信号，并将停机信号发送给PLC控制器以控制伺服液压站停机；本专利技术通过多个液压扳手对法兰上各螺栓进行同步紧固，并利用超声传感器实时采集各个螺栓的声时信号，获得各个螺栓的实时预紧力，以便有一个螺栓的实时预紧力达到要求时，可准确确定螺栓紧固所需的油压(想当于准确确定拧紧力矩)，避免摩擦系数、几何参数等可变因素的干扰，确保伺服液压站进入保压状态后，其余各个螺栓的预紧力也会在油压作用下达到要求，保证各个螺栓的最终预紧力相一致；由于本专利技术对法兰螺栓进行同步紧固，避免了传统对称、分批次紧固方案易出错的缺陷，有效提高法兰的安装效率。
[0006]优选地，实时预紧力的计算方法为：预紧力处理器将由同一超声传感器采集的n个连续声时信号转化为n个连续的预紧力实测值；对n个连续的预紧力实测值求平均，获得对应螺栓的实时预紧力，有效降低超声传感器测量精度对实时预紧力的影响。
[0007]优选地，预紧力处理器生成保压信号的要求为：一个螺栓的实时预紧力与预设的目标预紧力的绝对偏差不大于预设偏差值。
[0008]优选地，预紧力处理器生成停机信号的要求为：各螺栓实时预紧力与预设的目标预紧力的方差不大于预设方差值，以保证各螺栓的最终预紧力的离散程度符合要求。
[0009]优选地，所述超声传感器为防爆型超声传感器，所述预紧力处理器和通道切换控制器位于防爆箱内，以便实现天然气、石油等易爆环境中的使用。
[0010]优选地，所述上位机、PLC控制器和预紧力处理器通过交换机进行通信连接，实现数据的无冲突传输。
[0011]优选地，所述法兰多螺栓同步紧固系统还包括移动小车，所述伺服液压站设置在移动小车上，便于移动整个系统，降低工作人员的劳动强度。
[0012]如上，本专利技术的一种法兰多螺栓同步紧固系统，具有以下有益效果：
[0013]本专利技术通过伺服液压站驱动多个液压扳手同步紧固法兰上的各个螺栓，有效避免错拧现象，提高紧固效率；此外，本专利技术通过超声传感器实时采集各螺栓的声时信号，获得对应螺栓的实时伸长量，进而计算出各螺栓的实时预紧力，以便当一个螺栓实时预紧力到达目标预紧力时，可及时使伺服液压站进入保压状态，使各个螺栓在固定油压下紧固，有效克服传统扭矩法控制预紧力时因摩擦系数、几何参数等可变因素导致的预紧力离散偏差，确保各螺栓最终预紧力的一致性水平符合要求，提高法兰安装操作便利性的同时，提高了法兰安装效率。
附图说明
[0014]图1为本专利技术中法兰多螺栓同步紧固系统的示意图。
[0015]附图标记说明
[0016]上位机1，交换机2，PLC控制器3，预紧力处理器4，伺服液压站5，液压扳手6，超声传感器7，通道切换控制器8。
具体实施方式
[0017]以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。
[0018]请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。
[0019]本专利技术涉及的法兰多螺栓同步紧固系统，如图1所示，包括上位机1、PLC控制器3、预紧力处理器4、伺服液压站5、液压扳手6和超声传感器7；其中：
[0020]上位机1用于设置螺栓的目标预紧力，并将目标预紧力和控制命令发送给PLC控制器3和预紧力处理器4，以实现人机交互；
[0021]伺服液压站5包括油箱、与油箱连通的液压泵、驱动液压泵运转的伺服电机、设置在液压泵出口处的阀组；阀组上并联设置有与法兰上螺栓一一对应的液压扳手6，以驱动各液压扳手6同步紧固螺栓；
[0022]PLC控制器3用于控制伺服电机的转速和启停，以实现伺服液压站5的增压、保压、停机功能；
[0023]超声传感器7的数量与法兰上螺栓的数量相等，且各超声传感器7布置在对应螺栓的端面上，以采集对应的声时信号；声时信号为两次回波信号的时间差；基于声时信号和超声波传输速度，可计算出螺栓的当前长度；
[0024]各超声传感器7通过通道切换控制器8与预紧力处理器4连接；通道切换控制器8用于实现各声时信号的高速采集切换；
[0025]预紧力处理器4通过通道切换控制器8循环获取各超声传感器6采集的声时信号，并计算各螺栓的实时预紧力；当有一个螺栓的实时预紧力满足要求时，预紧力处理器4生成保压信号，并将保压信号发送给PLC控制器3以控制伺服电机的转速，实现伺服液压站5的保压；当所有螺栓的实时预紧力满足要求时，预紧力处理器4生成停机信号，并将停机信号发送给PLC控制器3以控制伺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种法兰多螺栓同步紧固系统，其特征在于，包括上位机(1)、PLC控制器(3)、预紧力处理器(4)、伺服液压站(5)、液压扳手(6)和超声传感器(7)；所述上位机(1)与PLC控制器(3)和预紧力处理器(4)通信连接；所述伺服液压站(5)包括油箱、与油箱连通的液压泵、驱动液压泵的伺服电机、设置在液压泵出口处的阀组；所述PLC控制器(3)用于控制伺服电机的转速和启停；所述液压扳手(6)的数量与法兰上螺栓的数量相等，且各液压扳手(6)并联设置在阀组上；所述超声传感器(7)的数量与法兰上螺栓的数量相等，且各超声传感器(7)布置在对应螺栓的端面上；各超声传感器(7)通过通道切换控制器(8)与预紧力处理器(4)连接，所述通道切换控制器(8)用于实现各声时信号的高速采集切换；所述预紧力处理器(4)通过通道切换控制器(8)循环获取各超声传感器(6)采集的声时信号，并计算各螺栓的实时预紧力；当有一个螺栓的实时预紧力满足要求时，预紧力处理器(4)生成保压信号，并将保压信号发送给PLC控制器(3)以控制伺服液压站(5)保压；当所有螺栓的实时预紧力满足要求时，预紧力处理器(4)生成停机信号，并将停机信号发送给PLC控制器(3)以控制伺服液压站(5)停机。...

【专利技术属性】
技术研发人员：方文平，李新，方鼎，余杭清，
申请(专利权)人：杭州戬威科技有限公司，
类型：发明
国别省市：