专利名称：一种信息化全生命周期管道预制系统和方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种管道预制系统，具体的说是一种信息化全生命周期管道预制系统和方法及其装置。
背景技术：
管道的预制和安装是工厂建设的重要组成部分，从图纸设计到计划的编制，到管道的工厂化预制，再到现场的安装，工序繁多，场地转移频繁；现有技术中，对管件从图纸到最终的成品的整个过程和状态都没有有效的管理和监控，存在的技术问题主要有以下几占-^ \\\ ·⑴管道设计、预制和安装过程中的信息还没有有效的集成统一起来；⑵管道的设计图纸经过人工拆分，人工进行计划的编制，全部以纸质文件的形式下发到生产部门，没有有效的可追溯性；⑶生产的过程和进度包括检测检验的结果全部以纸质的方式进行存档，查询困难，数据统计难度大；⑷整个生产过程周期分散，单点式的管理模式，管理成本高。发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种信息化全生命周期管道预制系统和方法及其装置，可有效的解决以上背景技术中提到的四个技术问题，达到管道设计、预制和安装过程中全生命周期的信息有机的集成统一，数据可查，资源共享， 信息互通。
本发明解决以上技术问题的技术方案是一种管道信息化全生命周期系统，包括预制管段包生成模块，用于对设计软件输出的ISO-1DF接口文件形成预制管段包； 预制管段图生成模块，用于预制管段包生成符合工程规范的预制管段图；管线材料库定 义模块，用于对管线材料进行入库与出库以及材料退库的管理和即时库存台账；材料库存查询模块，用于根据预制管线图进行材料库存查询；材料统计模块，用于根据工程项目、管道和管段进行材料统计；条形码数据生成模块，用于根据图纸编号，管段编号和管件编号形成条形码数据；管件预制跟踪模块，用于根据每条生产线的生产能力和产能，创建预制计划，形成工单自动分配给各条生产线，并进行生产过程的跟踪和状态的跟踪；管件加工踪模块，用于根据工单进行管件的加工，完成切割、坡口、组对、焊接、检测、 热处理、三维焊接和入库工序时使用扫描仪扫描一次条码表明对应的工序已经完成并以合格，并根据实时的状态变化以便跟踪查询管子的生产过程及状态；成品库存查询模块，用于根据预制管线图进行成品库存查询；生产信息数据统计模块，用于进行工单的管件统计、生产线的产能统计、管道生产过程 中每个工序的状态统计和成品库的数据统计。
用于管道信息化全生命周期系统的方法，按以下步骤进行㈠管道设计阶段采用三维管道设计软件PDMS以及基于cad的增强三维软件包输出复 杂管道ISO-1DF接口文件，读取ISO-1DF接口文件中的复杂管道的坐标和物料数据，将复杂 管道拆分成各个可将预制的单个预制管段，形成预制管段包，存储于数据库中；(二)将单个预制管段进行预制管段设置，生成符合工程规范的预制管段图，存储于数据 库中；曰定义管线材料库，对管线材料入库、出库以及退库的进行管理；(四)根据预制管段图所需材料进行材料库存查询；㈤根据工程项目、管道和管段对所需材料进行统计；(六)根据图纸编号，管段编号和管件编号形成条形码数据；㈦根据每条生产线的生产能力和产能，创建预制计划，并形成工单自动分配给各条生 产线，在每条生产线的起始位置都设有一台条码打印和工单管理的工业电脑，进行生产过 程的跟踪和状态的跟踪；(八)根据工单进行管件的加工，每个管件都有唯一的条码编号，完成切割、坡口、组对、焊 接、检测、热处理、三维焊接和入库工序时使用扫描仪扫描一次条码表明对应的工序已经完 成并以合格，并且每扫描一次在数据库中会有实时的状态变化以便跟踪查询管子的生产过 程及状态；(九)根据预制管线图进行成品库存查询；(十)根据数据库中储存的生产数据和信息，进行工单的管件统计、生产线的产能统计、管 道生产过程中每个工序的状态统计和成品库的数据统计；所述工单的管件统计作为材料库 库提前备料的依据；所述生产线的产能统计根据产能平衡原则用于各生产线之间的智能调 度；管道生产过程中每个工序的状态统计用于对管件进行全生命周期的追溯；成品库的数 据统计作为现场安装的用件依据。
信息化全生命周期管道预制装置，其特征在于包括依次通过输送轨道连接的切 割装置、坡口装置、组对装置、焊接装置和热处理装置；切割装置括数控定长火焰切割机、液压上料翻臂、液压下料翻臂、延伸辊道、输出辊道、 挡料机构、原料架及成品料架；所述数控定长火焰切割机由液压升降输送辊道、数控回转辊 道、火焰切割机、液压站和电控系统组成，所述数控回转辊道设置在所述液压升降输送辊道 上，所述火焰切割机安装在所述液压升降输送辊道一侧的轨道上，所述液压站和电控系统 分别与所述数控回转辊道和火焰切割机相连；所述延伸辊道将所述输出辊道与所述液压升 降输送辊道进行衔接，所述原料架和成品料架分别安装在所述液压升降输送辊道和输出辊 道的一侧，并在所述原料架上安装所述挡料机构；所述液压上料翻臂和液压下料翻臂分别 安装在所述原料架和成品料架上；坡口装置由切断坡口一体机、输入辊道、输出辊道、自动定长装置、液压上料翻臂、液压 下料翻臂、挡料机构、原料架、成品料架及液压站组成；所述输入辊道和输出辊道分别安装 于所述切断坡口一体机的进出口处，在所述切断坡口一体机的进口处安装用以计数的编码 器；所述原料架安装于所述输入辊道的一侧，在所述原料架上安装所述挡料机构，用以方便液压上料翻臂将原材料自动翻上所述输入辊道，所述自动定长装置安装在所述输入辊道 上，用以定位管子的长度；所述液压上料翻臂和液压下料翻臂分别安装于所述输入辊道和 输出辊道上，所述成品料架安装于所述输出辊道的一侧，所述液压站通过液压油管驱动所 述液压上料翻臂和液压下料翻臂；组对装置包括筒节三维调节装置和至少两组输送辊轮架，所述输送辊轮架与所述筒节 三维调节装置并排安装在一条直线上；所述筒节三维调节装置包括安装在底层导轨上的输 送辊架、第一辊轮架和第二辊轮架，所述输送辊架安装在第一辊轮架和第二辊轮架之间，所 述第二辊轮架由安装在所述底层轨道之间的筒节轴向移动油缸驱动调整；所述第一和第二 辊轮架包括辊轮架支座、升降油缸、辊架、左右径向油缸、辊轮和辊轮安装平台，所述辊轮架 支座滑动安装在所述底层轨道上，所述辊架两侧安装有升降油缸与所述辊轮架支座相连， 所述辊架上通过所述左右径向油缸安装有所述辊轮安装平台，所述辊轮安装于所述辊轮安 装平台上；所述输送辊架包括输送辊升降油缸、输送辊支座、输送辊安装平台和输送辊，所 述输送辊支座安装在所述底层轨道上，所述输送辊安装平台两侧通过所述输送辊升降油缸 安装在所述输送辊支座上，所述输送辊固定安装在所述输送辊安装平台上。
焊接装置和热处理装置可使用现有装置，只需将其与前面的装置连接成生产线即 可。
本发明进一步限定的技术方案是前述的信息化全生命周期管道预制装置，所述切割装置中，所述挡料机构主要由挡臂、 挡料支撑架、挡料连接板、挡料油缸座及挡料液压油缸组成；所述挡料油缸座安装在挡料支 撑架上，所述挡料液压油缸安装于挡臂和挡料油缸座之间，通过控制挡料油缸的行程来调 节挡臂在挡料支撑架上的滑动的位置，实现对不同直径的管道的挡料；所述切割装置中，所述液压上料翻臂和液压下料翻臂均由翻臂支撑座、油缸座、调节地 脚、翻臂、安装板和工程液压油缸组成；所述调节地脚安装于油缸座下方用来调节翻臂的高 度以适应辊道的高度；所述翻臂安装在翻臂支撑座上，通过所述翻臂安装座将整个液压上 料翻臂分别安装在所述输入辊道和输出辊道的侧面，所述工程液压油缸安装在所述翻臂和 油缸座之间，通过工程液压油缸的升降将管道进行翻转；所述切割装置中，所述原材料架和成品料架均由支腿、料架调节地脚、挡板和连接槽钢 组成；所述支腿之间通过连接槽钢连接固定，所述料架调节地脚用调节螺栓安装在支腿底 部，用来调节原料架的高度以适辊道的高度；所述切割装置中，所述输出辊道采用电动链条链轮方式连接；所述输出辊道主要由辊 道支架、辊子机构、动力机构、辊道调节地脚及链条组成；所述辊子机构由穿于转轴上的V 型辊、链轮和轴承组成，并安装于所述辊道支架上；所述动力机构由电机和装在电机输出轴 上的链轮组成，所述电机安装于辊道支架的中部，所述辊子机构和动力机构之间通过所述 链条连接传动；所述辊道调节地脚安装在所述辊道支架支腿上用来调节辊道的高度来适应 不同直径的管子。
前述的管道信息化全生命周期预制装置，所述坡口装置中，所述液压上料翻臂和 液压下料翻臂均由翻臂支撑座、油缸座、调节地脚、翻臂、安装板和工程液压油缸组成；所述 调节地脚安装于油缸座下方用来调节翻臂的高度以适应辊道的高度；所述翻臂安装在翻臂 支撑座上，通过所述翻臂安装座将整个液压上料翻臂分别安装在所述输入辊道和输出辊道的侧面，所述工程液压油缸安装在所述翻臂和油缸座之间，通过工程液压油缸的升降将管 道进行翻转；所述坡口装置中，所述挡料机构主要由挡臂、挡料支撑架、挡料连接板、挡料油缸座及 挡料液压油缸组成；所述挡料油缸座安装在挡料支撑架上，所述挡料液压油缸安装于挡臂 和挡料油缸座之间，通过控制挡料油缸的行程来调节挡臂在挡料支撑架上的滑动的位置， 实现对不同直径的管道的挡料；所述坡口装置中，所述输入辊道和输出辊道均采用电动链条链轮方式连接；所述输入 辊道和输出辊道主要由辊道支架、辊子机构、动力机构、辊道调节地脚及链条组成；所述辊 子机构由穿于转轴上的V型辊、链轮和轴承组成，并安装于所述辊道支架上；所述动力机构 由电机和装在电机输出轴上的链轮组成，所述电机安装于辊道支架的中部，所述辊子机构 和动力机构之间通过所述链条连接传动；所述辊道调节地脚安装在所述辊道支架支腿上用 来调节辊道的高度来适应不同直径的管子；所述坡口装置中，所述原材料架和成品料架均由支腿、料架调节地脚、挡板和连接槽钢 组成；所述支腿之间通过连接槽钢连接固定，所述料架调节地脚用调节螺栓安装在支腿底 部，用来调节原料架的高度以适辊道的高度。
前述的管道信息化全生命周期预制装置，所述组对装置中，所述第一辊轮架底部 连接有用以调节间距的拉杆，所述拉杆一端连接在所述输送辊架上；所述拉杆上设有限定 间距的销孔，所述销孔上插接销子；所述组对装置中，所述辊轮安装平台上设有调节辊轮间距的调节手轮；所述组对装置中，所述输送辊升降油缸的升降行程大于所述升降油缸升降行程；所述组对装置中，所述输送辊轮架由至少四台组成，相邻输送辊轮架的间距由接近所 述筒节三维调节装置一端向后逐渐增大；所述组对装置中，所述输送辊轮架上均设有可举升的输送辊；所述组对装置中，所述输送辊轮架至少包括两台主动输送辊轮架，所述主动输送辊轮 架由电动马达驱动棍轮提供筒节组对时的旋转动力。
本发明的有益效果是⑴管道设计、预制和安装过程中的信息可以有效的集成统 一；⑵管道的设计图纸无需经过人工拆分，自动分配给各条生产线，进行生产过程的跟踪和 状态的跟踪，具有可追溯性；⑶生产的过程和进度包括检测检验的结果，全部在数据库中生 成生产数据和信息，查询方便，数据统计简单；⑷整个生产过程周期统一，集中式的管理，管 理成本低。本发明涉及管道图纸的设计、生产计划的自动生成、管道的预制、管道的检测、管 道的现场安装等，整个系统有机统一形成管件的数字化、图形化与可追溯化全生命周期的 信息化系统。
本发明的切割装置通过原料架支撑原材料管子，由液压上料翻臂自动将原材料辊 道翻到回转辊道上，然后通过定长切割小车，定位切割长度，完成管道的定长切割下料、开 各种角度的V型坡口、切割多种形式的马鞍口等工作，通过输送辊道、延伸辊道、输出辊道， 把加工好的管道输送到输出辊道尾部，通过液压下料翻臂将切割后的管道自动翻到成品料 架上，从而完成对原材料管道的流水化作业、加工，合理的分配人力资源，大大提高了工作 效率，减少了工人的劳动强度，降低了生产成本。
本发明的坡口装置通过原料架支撑原材料管子，挡料机构限位，液压上料翻臂自动将原材料翻到输入辊道上，然后通过输入辊道上的电机链轮链条系统带动辊道上的辊子 机构将原材料及时输送到切断坡口一体机上，再通过编码器计数，自动定长系统定长，自动 夹紧，切断坡口 一体机切断坡口，自动松开，最后通过输出辊道上的电机链轮链条系统将切 断的管道输送到输出辊道尾部，通过液压下料翻臂将切断后的管道自动翻到成品料架上， 从而完成对原材料的流水化作业、加工，合理的分配人力资源，大大提高了工作效率，减少 了工人的劳动强度，降低了生产成本。
本发明组对装置通过将滚轮架集成在升降座上，利用两台辊轮架可实现不同直 径、不同长度筒节的三维调节对接，两辊轮架座通过拉杆实现同步且可间距调节。本发明的 装置结构简单，可靠性高，相较同类产品具有加工制造难度低，用料少，成本低等特点。
图1是本发明的流程图。
图2是切割装置的结构示意图。
图3是坡口装置的结构示意图。
图4是组对装置的结构示意图。
图5是组对装置的辊轮架结构示意图。
图6是组对装置的输送辊架结构示意图。
具体实施方式
实施例
本实施例是一种管道信息化全生命周期系统，包括预制管段包生成模块，用于对设计软件输出的ISO-1DF接口文件形成预制管段包； 预制管段图生成模块，用于对管道进行预制管段设置，分别生成符合工程规范的预制 管段图；管线材料库定义模块，用于对管线材料进行入库与出库以及材料退库的管理和即时库 存台账；材料库存查询模块，用于根据预制管线图进行材料库存查询；材料统计模块，用于根据工程项目、管道和管段进行材料统计；条形码数据生成模块，用于根据图纸编号，管段编号和管件编号形成条形码数据；管件预制跟踪模块，用于根据每条生产线的生产能力和产能，创建预制计划，形成工单 自动分配给各条生产线，并进行生产过程的跟踪和状态的跟踪；管件加工踪模块，用于根据工单进行管件的加工，完成切割、坡口、组对、焊接、检测、 热处理、三维焊接和入库工序时使用扫描仪扫描一次条码表明对应的工序已经完成并以合 格，并根据实时的状态变化以便跟踪查询管子的生产过程及状态；成品库存查询模块，用于根据预制管线图进行成品库存查询；生产信息数据统计模块，用于进行工单的管件统计、生产线的产能统计、管道生产过程 中每个工序的状态统计和成品库的数据统计。
本实施例系统的硬件主要分技术中心、厂房车间办公室、厂房车间三部分组成。技术中心包括图纸设计转换电脑；数据库服务器(配备UPS不间断电源)，用于储存整个信息 化系统的数据；交换机、连接图纸设计转换电脑、数据库服务器、焊接状态管理电脑、厂房车 间办公室任务打印和条码管理电脑、厂房车间工业操作台工控电脑(包含工控电脑I台、打 印机I台和工业空调I台，UPS不间断电源I台)组成局域网络；厂房车间办公室任务打印 和条码管理电脑；焊接状态管理电脑，用于各焊接口检测信息的管理储存和查询；交换机， 用于连接无线路由器与数据库服务器形成车间无线扫描系统的局域网；厂房车间工业操作 台(包含工控电脑I台、打印机I台和工业空调I台，UPS不间断电源I台)，主要负责具体 生产线上工单的存储，查询和条码的打印；无线路由，主要是负责将无线扫描的信息和条码 管理电脑之间的无线通讯信息的互换。无线扫描仪，主要是负责扫描条码信息和编辑扫描 后每个工位的状态。
本实施例的用于管道信息化全生命周期系统的方法，流程如图1所示，按以下步 骤进行㈠管道设计阶段采用三维管道设计软件PDMS以及基于cad的增强三维软件包输出复 杂管道ISO-1DF接口文件，读取ISO-1DF接口文件中的复杂管道的坐标和物料数据，物料数 据是ISO-1DF接口文件中自带的，只需根据管道管道图的坐标，将物料数据与相应的管道 图对应，将复杂管道拆分成各个可将预制的单个预制管段，形成预制管段包，存储于数据库 中；(二)将单个预制管段进行预制管段设置，生成符合工程规范的预制管段图，存储于数据 库中；曰定义管线材料库，对管线材料入库、出库以及退库的进行管理；(四)根据预制管段图所需材料进行材料库存查询；㈤根据工程项目、管道和管段对所需材料进行统计；(六)根据图纸编号，管段编号和管件编号形成条形码数据；㈦根据每条生产线的生产能力和产能，创建预制计划，并形成工单自动分配给各条生 产线，在每条生产线的起始位置都设有一台条码打印和工单管理的工业电脑，进行生产过 程的跟踪和状态的跟踪；(八)根据工单进行管件的加工，每个管件都有唯一的条码编号，完成切割、坡口、组对、焊 接、检测、热处理、三维焊接和入库工序时使用扫描仪扫描一次条码表明对应的工序已经完 成并以合格，并且每扫描一次在数据库中会有实时的状态变化以便跟踪查询管子的生产过 程及状态；(九)根据预制管线图进行成品库存查询及分析；(十)根据数据库中储存的生产数据和信息，进行数据统计工单的管件统计作为材料库 库提前备料的依据；生产线的产能统计根据产能平衡原则用于各生产线之间的智能调度； 管道生产过程中每个工序的状态统计用于对管件进行全生命周期的追溯；成品库的数据统 计作为现场安装的用件依据。
设计阶段采用三维管道设计软件PDMS以及基于cad的增强三维软件包，输出 ISO-1DF(PCF)接口文件，读取IDF文件中的坐标和数据，形成预制管段包；基于每条生产线 的生产能力、产能和处理过程创建预制计划，并形成工单和条形码编号，计算管道长度，根 据焊接创建CNC切割数据、长度数据和预制数据，将工单和条形码数据自动分配给各条生产线，在每条生产线的起始位置都设有一台条码打印和工单管理的工业电脑，进行生产过 程的跟踪和状态的跟踪；在每条生产线的起始位置的工业电脑根据工单进行管件的加工， 每个管件都有唯一的条形码编号，完成切割、坡口、组对、焊接、检测、热处理、三维焊接和入 库工序时使用扫描仪扫描一次条码表明对应的工序已经完成并以合格，并且每扫描一次在 数据库中会有实时的状态变化以便跟踪查询管子的生产过程及状态；数据库中储存的大量 的生产数据和信息，可以方便的进行数据统计和分析工单的管件统计，可以作为备料库提 前备料的依据；生产线的产能统计根据产能平衡原则用于各生产线之间的智能调度；管道 生产过程中每个工序的状态统计可以对管件进行全生命周期的追溯；成品库的数据统计可 以作为现场安装的用件依据；所有数据管理员管理，并可开放给相关部门，进行数据的查 询，资源共享，信息互通。
本实施例的管信息化全生命周期管道预制装置，包括依次通过输送轨道连接的切 割装置、坡口装置、组对装置、焊接装置和热处理装置；⑴切割装置切割装置结构如图2所示，切割装置包括数控定长火焰切割机、液压上料翻臂2A、液压 下料翻臂3A、延伸辊道4A、输出辊道5A、挡料机构6A、原料架7A及成品料架8A ;数控定长 火焰切割机由液压升降输送辊道9A、数控回转辊道10A、火焰切割机1A、液压站和电控系统 组成，数控回转辊道IOA设置在液压升降输送辊道9A上，火焰切割机IA安装在液压升降输 送辊道9A —侧的轨道上，液压站和电控系统分别与数控回转辊道和火焰切割机相连；延伸 辊道4A将输出辊道5A与液压升降输送辊道9A进行衔接，原料架7A和成品料架8A分别安 装在液压升降输送辊道9A和输出辊道5A的一侧，并在原料架上安装挡料机构6A ;液压上 料翻臂2A和液压下料翻臂3A分别安装在原料架7A和成品料架8A上。
本实施例的液压升降输送辊道和数控回转辊道是管道预制线切断和坡口工位的 重要组成部分，分别由V型辊自动输送装置、液压同步举升装置及数控回转装置组成。首 先，在电动进料辊道上的原材料管子送入此辊道之前，须将辊道的V型辊举升至最高点，使 V型辊轴心高出回转盘，之后方可将管子输送进来，待原材料管子输送到合适的位置之后， 停止输送。操作辊道下降，使原材料管子平稳落在回转盘上。辊道架由活动架和固定架两 大部分组成，数控回转装置与固定架联成一整体，回转盘通过胀紧套与光轴紧固，光轴两两 之间通过联轴器连接，方便调整和拆卸，合理的加工工艺与精密的制造质量能够保证多个 回转盘间的直线度和两根光轴间的平行度。活动架上装配有多个输送辊和液压举升装置， V型辊子保证了大小不一的管子均可以顺利通过输送。活动架与固定架两者之间产生相对 运动，为了确保运行的平稳和安全，在各自的托架上装配有导向支撑轮，举升流畅，无卡阻。 辊道可通过操作盒上相应开关控制其完成升降、前进、后退、停止等动作。
火焰切割机由支腿部件、横梁部件、拖板部件、机头部件、数控驱动行走台车、火焰 切割系统组成。拖板与主梁的相对运动是通过伺服马达和直线导轨副的配合来实现的，主 梁和支腿及拖板等重要焊接件均为放样下料后拼焊而成，既有足够的强度，又有可靠的刚 性，焊接后去应力退火热处理后再整体加工，避免了热切削的变形量，提高该设备的运行精 度。为了使十多米长路轨的直线度能保证拖板在运行过程中流畅、平稳，主梁采用分段加工 后对接，采用螺栓调节主梁的直线度、水平度和平行度。为保证割枪与工件之间距离一定， 割枪夹持装置采用浮动机构。本实施例中配置的等离子切割系统为美国海宝等离子切割机，切割厚度为15mm，穿孔能力为15mm;切割电流为0 100A，使用等离子切割时需配 一个空压机对其供气并需保证气体流量不小于5. 5BAR ;火焰切割系统的切割厚度为6 50mmo
本实施例的原材料架主要用来存放带锯切割的管道原材料，主要由支腿、调节地 脚、挡板和连接槽钢组成；支腿之间用连接槽钢连接固定，料架调节地脚用调节螺栓安装在 支腿底部，用来调节原料架的高度以适应输入辊道的高度。成品料架主要由支腿、料架调节 地脚、挡板和连接槽钢组成，支腿之间用链接槽钢连接固定，料架调节地脚用调节螺栓安装 在支腿底部，用来调节原料架的高度，并与输出辊道相配装。
液压上料翻臂是采用先进的液压控制系统实现管道原材料的自动上料，大大降低 工人搬运、吊装带来的劳动强度，使生产更加安全、便捷，也降低生产成本。主要由翻臂支撑 座、油缸座、调节地脚、翻臂、安装板和工程液压油缸组成。其中调节地脚安装在油缸座下方 用来调节翻臂的高度以适应辊道的高度，翻臂安装在翻臂支撑座上，然后通过翻臂安装座 将整个液压上料翻臂安装在输入辊道侧面，工程液压油缸安装在翻臂和油缸座之间，通过 工程液压油缸的升降将管道原材料从原料架上自动翻到输入辊道上。液压下料翻臂主要由 翻臂支撑座、油缸座、调节地脚、翻臂、安装板和工程液压油缸组成。其中调节地脚安装在 油缸座下方用来调节翻臂的高度以适应不同直径的管道的自动下料，翻臂安装翻臂支撑座 上，然后通过翻臂安装座将整个液压上料翻臂安装在出辊道侧面，工程液压油缸安装在翻 臂和油缸座之间，通过工程液压油缸的升降将切断后的管子从输出辊道上自动翻到成品料 架上。
挡料机构采用液压技术实现对管道原材料挡料，以方便液压上料翻臂将原材料自 动翻上输入辊道。主要由挡臂、挡料支撑架、挡料连接板、挡料油缸座及挡料液压油缸组成。 其中挡料油缸座安装在挡料支撑架上，挡料液压油缸安装于挡臂和挡料支撑架上的油缸座 之间，通过控制挡料油缸的行程来调节挡臂在挡料支撑架上的滑动的位置，实现对不同直 径的管道的挡料作用。
输出辊道采用电动链条链轮连接方式，使切断后的管子通过输出辊道上的电机链 轮链条系统带动辊道上的辊子机构将其及时输送到液压下料翻臂上。输出辊道主要由辊道 支架、辊子机构、动力机构、辊道调节地脚及链条等组成。其中，辊子机构由V型辊、轴、链轮 及轴承组成，安装在辊道支架上；动力机构由链轮和电机组成，安装于辊道支架的中部，用 链条将动力机构和辊子机构连接并传动，调节地脚安装在辊道支架支腿上用来调节辊道的 高度来适应不同直径的管子。
⑵坡口装置本实施的坡口装置，结构如图3所示，由切断坡口 一体机11、输入辊道4、输出辊道7、自 动定长装置6、液压上料翻臂3、液压下料翻臂8、挡料机构2、原料架1、成品料架9及液压站 10组成；输入辊道4和输出辊道7分别安装于切断坡口一体机11的进出口处，在切断坡口 一体机11的进口处安装用以计数的编码器5 ;原料架I安装于输入辊道的一侧，在原料架I 上安装所述挡料机构2，用以方便液压上料翻臂将原材料自动翻上所述输入辊道，自动定长 装置6安装在输入辊道上，用以定位管子的长度；液压上料翻臂3和液压下料翻臂8分别安 装于输入辊道和输出辊道上，成品料架安装于所述输出辊道的一侧，液压站10通过液压油 管驱动所述液压上料翻臂3和液压下料翻臂8。
本实施例的原料架I主要用来存放带锯切割的管道原材料，主要由支腿、料架调 节地脚、挡板和连接槽钢组成；支腿之间用连接槽钢连接固定，料架调节地脚用调节螺栓安 装在支腿底部，用来调节原料架的高度以适应输入辊道的高度。成品料架9主要由支腿、料 架调节地脚、挡板和连接槽钢组成，支腿之间用链接槽钢连接固定，料架调节地脚用调节螺 栓安装在支腿底部，用来调节原料架的高度，并与输出辊道相配装。
液压上料翻臂3是采用先进的液压控制系统实现管道原材料的自动上料，大大降 低工人搬运、吊装带来的劳动强度，使生产更加安全、便捷，也降低生产成本。主要由翻臂支 撑座、油缸座、调节地脚、翻臂、安装板和工程液压油缸组成。其中调节地脚安装在油缸座下 方用来调节翻臂的高度以适应辊道的高度，翻臂安装在翻臂支撑座上，然后通过翻臂安装 座将整个液压上料翻臂安装在输入辊道侧面，工程液压油缸安装在翻臂和油缸座之间，通 过工程液压油缸的升降将管道原材料从原料架上自动翻到输入辊道上。液压下料翻臂主要 由翻臂支撑座、油缸座、调节地脚、翻臂、安装板和工程液压油缸组成。其中调节地脚安装在 油缸座下方用来调节翻臂的高度以适应不同直径的管道的自动下料，翻臂安装翻臂支撑座 上，然后通过翻臂安装座将整个液压上料翻臂安装在出辊道侧面，工程液压油缸安装在翻 臂和油缸座之间，通过工程液压油缸的升降将切断后的管子从输出辊道上自动翻到成品料 架上。
挡料机构2采用液压技术实现对管道原材料挡料，以方便液压上料翻臂将原材料 自动翻上输入辊道。主要由挡臂、挡料支撑架、挡料连接板、挡料油缸座及挡料液压油缸组 成。其中挡料油缸座安装在挡料支撑架上，挡料液压油缸安装于挡臂和挡料支撑架上的油 缸座之间，通过控制挡料油缸的行程来调节挡臂在挡料支撑架上的滑动的位置，实现对不 同直径的管道的挡料作用。
输入辊道4采用电动链条链轮连接方式，使原材料通过输入辊道上的电机链轮链 条系统带动辊道上的辊子机构将其及时输送到高速带锯床上，通过编码器5计数，自动定 长系统定长，然后切断。输入辊道主要由辊道支架、辊子机构、动力机构、辊道调节地脚及链 条等组成。其中辊子机构由V型辊、轴、链轮及轴承组成，安装在辊道支架上；动力机构由链 轮和电机组成，安装于辊道支架的中间，用链条将动力机构和辊子机构连接并传动，辊道调 节地脚安装在辊道支架支腿上用来调节辊道的高度来适应不同直径的管道原材料。
输出辊道7也采用电动链条链轮连接方式，使切断后的管子通过输出辊道上的电 机链轮链条系统带动辊道上的辊子机构将其及时输送到液压下料翻臂上。输出辊道主要由 辊道支架、辊子机构、动力机构、辊道调节地脚及链条等组成。其中辊子机构由V型辊、转 轴、链轮及轴承组成，安装在辊道支架上；动力机构由链轮和电机组成，安装于辊道支架的 中部，用链条将动力机构和辊子机构连接并传动，调节地脚安装在辊道支架支腿上用来调 节辊道的高度来适应不同直径的管子。
⑶组对装置本实施例的组对装置结构如图4-6所示，包括一套筒节三维调节装置IB和四台输送辊 轮架，四台输送辊轮架中有两台为主动输送辊轮架2B，两台为输送从动辊轮架3B，主动输 送辊轮架2B位于两台从动输送辊轮架3B之间，通过主动输送辊轮架的电动马达提供组对 时对筒节旋转的动力，四台输送辊轮架与筒节三维调节装置IB并排安装在一条直线上；筒 节三维调节装置IB包括安装在底层导轨7B上的输送辊架4B、第一辊轮5B架和第二辊轮架6B，输送辊架4B安装在第一辊轮架5B和第二辊轮架6B之间，第二辊轮架6B由安装在 底层轨道7B之间的筒节轴向移动油缸8B驱动调整，第一辊轮架5B底部连接有用以调节间 距的拉杆9B，拉杆9B —端连接在输送辊架4B上；拉杆9B上设有限定间距的销孔，销孔上 插接销子IOB ;第一 / 二辊轮架包括辊轮架支座11B、升降油缸12B、辊架13B、左右径向油缸 14B、辊轮15B和辊轮安装平台16B，辊轮架支座IlB滑动安装在底层轨道7B上，辊架13B两 侧安装有升降油缸12B与辊轮架支座IlB相连，辊架13B上通过左右径向油缸14B安装有 辊轮安装平台16B，辊轮15B安装于辊轮安装平台16B上，辊轮安装平台16B上设有调节辊 轮间距的调节手轮17B，通过调节手轮17B调节辊轮安装平台上两辊轮轴间距，使之可放置 各种不同大管径筒节，并使筒节的中心保持在合适的高度；输送辊架4B包括输送辊升降油 缸18B、输送辊支座19B、输送辊安装平台20B和输送辊21B，输送辊支座19B安装在底层轨 道4B上，输送辊安装平台20B两侧通过输送辊升降油缸18B安装在输送辊支座19B上，输 送辊2IB固定安装在输送辊安装平台20B上。
输送辊升降油缸的升降行程大于升降油缸升降行程，当筒节进行三维调节组对 时，输送辊升降油缸降低到最低位置，在筒节组对完成后，输送辊升降油缸升至最高位置， 让筒节与第一辊轮架和第二辊轮架脱离，方便筒节输送至下一个工位。
本实施例的三维调节装置上始终放置一节筒节，每组对一节筒节后，工件向后挪 动一定距离，再组对下一节筒节，筒节最长可达12米。每台辊轮架均附带可举升的输送辊， 方便预制管道输送至下一工位；且辊轮架的承载能力由前向后依次增加，且采用模块化设 计，提高了设计效率，缩短了生产周期。
⑷焊接装置和热处理装置本实施例的焊接装置和热处理装置可例用现有的焊接装置和热处理装置，只需与前面 的装置组成生产线即可。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形 成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
权利要求
1.一种信息化全生命周期管道预制系统，其特征在于包括 预制管段包生成模块，用于对设计软件输出的ISO-1DF接口文件形成预制管段包； 预制管段图生成模块，用于预制管段包生成符合工程规范的预制管段图； 管线材料库定义模块，用于对管线材料进行入库与出库以及材料退库的管理和即时库存台账； 材料库存查询模块，用于根据预制管线图进行材料库存查询； 材料统计模块，用于根据工程项目、管道和管段进行材料统计； 条形码数据生成模块，用于根据图纸编号，管段编号和管件编号形成条形码数据； 管件预制跟踪模块，用于根据每条生产线的生产能力和产能，创建预制计划，形成工单自动分配给各条生产线，并进行生产过程的跟踪和状态的跟踪； 管件加工踪模块，用于根据工单进行管件的加工，完成切割、坡口、组对、焊接、检测、热处理、三维焊接和入库工序时使用扫描仪扫描一次条码表明对应的工序已经完成并以合格，并根据实时的状态变化以便跟踪查询管子的生产过程及状态； 成品库存查询模块，用于根据预制管线图进行成品库存查询； 生产信息数据统计模块，用于进行工单的管件统计、生产线的产能统计、管道生产过程中每个工序的状态统计和成品库的数据统计。
2.用于权利要求1所述系统的信息化全生命周期管道预制方法，其特征在于按以下步骤进行 ㈠管道设计阶段采用三维管道设计软件PDMS以及基于cad的增强三维软件包输出复杂管道ISO-1DF接口文件，读取ISO-1DF接口文件中的复杂管道的坐标和物料数据，将复杂管道拆分成各个可将预制的单个预制管段，形成预制管段包，存储于数据库中； (二)将单个预制管段进行预制管段设置，生成符合工程规范的预制管段图，存储于数据库中； 曰定义管线材料库，对管线材料入库、出库以及退库的进行管理； (四)根据预制管段图所需材料进行材料库存查询； ㈤根据工程项目、管道和管段对所需材料进行统计； (六)根据图纸编号，管段编号和管件编号形成条形码数据； ㈦根据每条生产线的生产能力和产能，创建预制计划，并形成工单自动分配给各条生产线，在每条生产线的起始位置都设有一台条码打印和工单管理的工业电脑，进行生产过程的跟踪和状态的跟踪； (八)根据工单进行管件的加工，每个管件都有唯一的条码编号，完成切割、坡口、组对、焊接、检测、热处理、三维焊接和入库工序时使用扫描仪扫描一次条码表明对应的工序已经完成并以合格，并且每扫描一次在数据库中会有实时的状态变化以便跟踪查询管子的生产过程及状态； (九)根据预制管线图进行成品库存查询； (十)根据数据库中储存的生产数据和信息，进行工单的管件统计、生产线的产能统计、管道生产过程中每个工序的状态统计和成品库的数据统计；所述工单的管件统计作为材料库提前备料的依据；所述生产线的产能统计根据产能平衡原则用于各生产线之间的智能调度；管道生产过程中每个工序的状态统计用于对管件进行全生命周期的追溯；成品库的数据统计作为现场安装的用件依据。
3.用于权利要求1所述系统或权利要求2所述方法的信息化全生命周期管道预制装置，其特征在于包括依次通过输送轨道连接的切割装置、坡口装置、组对装置、焊接装置和热处理装置； 所述切割装置括数控定长火焰切割机、液压上料翻臂、液压下料翻臂、延伸辊道、输出辊道、挡料机构、原料架及成品料架；所述数控定长火焰切割机由液压升降输送辊道、数控回转辊道、火焰切割机、液压站和电控系统组成，所述数控回转辊道设置在所述液压升降输送辊道上，所述火焰切割机安装在所述液压升降输送辊道一侧的轨道上，所述液压站和电控系统分别与所述数控回转辊道和火焰切割机相连；所述延伸辊道将所述输出辊道与所述液压升降输送辊道进行衔接，所述原料架和成品料架分别安装在所述液压升降输送辊道和输出辊道的一侧，并在所述原料架上安装所述挡料机构；所述液压上料翻臂和液压下料翻臂分别安装在所述原料架和成品料架上； 所述坡口装置由切断坡口一体机、输入辊道、输出辊道、自动定长装置、液压上料翻臂、液压下料翻臂、挡料机构、原料架、成品料架及液压站组成；所述输入辊道和输出辊道分别安装于所述切断坡口一体机的进出口处，在所述切断坡口一体机的进口处安装用以计数的编码器；所述原料架安装于所述输入辊道的一侧，在所述原料架上安装所述挡料机构，用以方便液压上料翻臂将原材料自动翻上所述输入辊道，所述自动定长装置安装在所述输入辊道上，用以定位管子的长度；所述液压上料翻臂和液压下料翻臂分别安装于所述输入辊道和输出辊道上，所述成品料架安装于所述输出辊道的一侧，所述液压站通过液压油管驱动所述液压上料翻臂和液压下料翻臂； 所述组对装置包括筒节三维调节装置和至少两组输送辊轮架，所述输送辊轮架与所述筒节三维调节装置并排安装在一条直线上；所述筒节三维调节装置包括安装在底层导轨上的输送辊架、第一辊轮架和第二辊轮架，所述输送辊架安装在第一辊轮架和第二辊轮架之间，所述第二辊轮架由安装在所述底层轨道之间的筒节轴向移动油缸驱动调整；所述第一和第二辊轮架包括辊轮架支座、升降油缸、辊架、左右径向油缸、辊轮和辊轮安装平台，所述辊轮架支座滑动安装在所述底层轨道上，所述辊架两侧安装有升降油缸与所述辊轮架支座相连，所述辊架上通过所述左右径向油缸安装有所述辊轮安装平台，所述辊轮安装于所述辊轮安装平台上；所述输送辊架包括输送辊升降油缸、输送辊支座、输送辊安装平台和输送辊，所述输送辊支座安装在所述底层轨道上，所述输送辊安装平台两侧通过所述输送辊升降油缸安装在所述输送辊支座上，所述输送辊固定安装在所述输送辊安装平台上。
4.如权利要求3所述的信息化全生命周期管道预制装置，其特征在于所述切割装置中，所述挡料机构主要由挡臂、挡料支撑架、挡料连接板、挡料油缸座及挡料液压油缸组成；所述挡料油缸座安装在挡料支撑架上，所述挡料液压油缸安装于挡臂和挡料油缸座之间，通过控制挡料油缸的行程来调节挡臂在挡料支撑架上的滑动的位置，实现对不同直径的管道的挡料； 所述切割装置中，所述液压上料翻臂和液压下料翻臂均由翻臂支撑座、油缸座、调节地脚、翻臂、安装板和工程液压油缸组成；所述调节地脚安装于油缸座下方用来调节翻臂的高度以适应辊道的高度；所述翻臂安装在翻臂支撑座上，通过所述翻臂安装座将整个液压上料翻臂分别安装在所述输入辊道和输出辊道的侧面，所述工程液压油缸安装在所述翻臂和油缸座之间，通过工程液压油缸的升降将管道进行翻转； 所述切割装置中，所述原材料架和成品料架均由支腿、料架调节地脚、挡板和连接槽钢组成；所述支腿之间通过连接槽钢连接固定，所述料架调节地脚用调节螺栓安装在支腿底部，用来调节原料架的高度以适辊道的高度； 所述切割装置中，所述输出辊道采用电动链条链轮方式连接；所述输出辊道主要由辊道支架、辊子机构、动力机构、辊道调节地脚及链条组成；所述辊子机构由穿于转轴上的V型辊、链轮和轴承组成，并安装于所述辊道支架上；所述动力机构由电机和装在电机输出轴上的链轮组成，所述电机安装于辊道支架的中部，所述辊子机构和动力机构之间通过所述链条连接传动；所述辊道调节地脚安装在所述辊道支架支腿上用来调节辊道的高度来适应不同直径的管子。
5.如权利要求3所述的管道信息化全生命周期预制装置，其特征在于所述坡口装置中，所述液压上料翻臂和液压下料翻臂均由翻臂支撑座、油缸座、调节地脚、翻臂、安装板和工程液压油缸组成；所述调节地脚安装于油缸座下方用来调节翻臂的高度以适应辊道的高度；所述翻臂安装在翻臂支撑座上，通过所述翻臂安装座将整个液压上料翻臂分别安装在所述输入辊道和输出辊道的侧面，所述工程液压油缸安装在所述翻臂和油缸座之间，通过工程液压油缸的升降将管道进行翻转； 所述坡口装置中，所述挡料机构主要由挡臂、挡料支撑架、挡料连接板、挡料油缸座及挡料液压油缸组成；所述挡料油缸座安装在挡料支撑架上，所述挡料液压油缸安装于挡臂和挡料油缸座之间，通过控制挡料油缸的行程来调节挡臂在挡料支撑架上的滑动的位置，实现对不同直径的管道的挡料； 所述坡口装置中，所述输入辊道和输出辊道均采用电动链条链轮方式连接；所述输入辊道和输出辊道主要由辊道支架、辊子机构、动力机构、辊道调节地脚及链条组成；所述辊子机构由穿于转轴上的V型辊、链轮和轴承组成，并安装于所述辊道支架上；所述动力机构由电机和装在电机输出轴上的链轮组成，所述电机安装于辊道支架的中部，所述辊子机构和动力机构之间通过所述链条连接传动；所述辊道调节地脚安装在所述辊道支架支腿上用来调节辊道的高度来适应不同直径的管子； 所述坡口装置中，所述原材料架和成品料架均由支腿、料架调节地脚、挡板和连接槽钢组成；所述支腿之间通过连接槽钢连接固定，所述料架调节地脚用调节螺栓安装在支腿底部，用来调节原料架的高度以适辊道的高度。
6.如权利要求3所述的管道信息化全生命周期预制装置，其特征在于所述组对装置中，所述第一辊轮架底部连接有用以调节间距的拉杆，所述拉杆一端连接在所述输送辊架上；所述拉杆上设有限定间距的销孔，所述销孔上插接销子； 所述组对装置中，所述辊轮安装平台上设有调节辊轮间距的调节手轮； 所述组对装置中，所述输送辊升降油缸的升降行程大于所述升降油缸升降行程； 所述组对装置中，所述输送辊轮架由至少四台组成，相邻输送辊轮架的间距由接近所述筒节三维调节装置一端向后逐渐增大； 所述组对装置中，所述输送辊轮架上均设有可举升的输送辊； 所述组对装置中，所述输送辊轮架至少包括两台主动输送辊轮架，所述主动输送辊轮架由电动马达驱动棍轮提供筒节组对时的旋转动力。
全文摘要
本发明是用于管道预制及安装的信息化全生命周期系统及方法，设计阶段输出ISO-IDF接口文件，读取IDF文件中的坐标和数据，形成预制管段包；基于每条生产线的生产能力、产能和处理过程创建预制计划、并形成工单，条形码数据；计算管子长度，创建CNC切割数据，长度数据和预制数据，并将工单自动分配给各条生产线，进行生产过程的跟踪和状态的跟踪；使用扫描仪扫描一次条码表明对应的工序已经完成并以合格，并且每扫描一次在数据库中会有实时的状态变化以便跟踪查询管子的生产过程及状态。本发明可以达到管道设计、预制和安装过程中全生命周期的信息有机的集成统一，数据可查，资源共享，信息互通。
文档编号B23Q7/05GK103028945SQ20121059259
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者朱小明 申请人:南京奥特电气股份有限公司