钢管智能扩径控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种扩径设备的控制系统，具体涉及一种钢管智能扩径控制系统。
【背景技术】
[0002]我国“西气东输”二线工程正式启动及中俄、中哈等输油管道工程的启动，国际及国内市场对螺旋焊管的需求量急速增长，但是目前大型石油化工企业对管线钢管的要求越来越严格;为便于对接钢管的焊接，对钢管端头圆度和直径要求更加苛刻;钢管生产企业限于技术和成本因素，直接生产的钢管一般无法满足要求;所以钢管端头扩径设备已是生产线必备工艺设备，从而保证出厂钢管端头椭圆度和直径的一致性。
[0003]目前钢管端头扩径设备实现基本端头扩径功能没有任何问题;但是有以下缺点:
1、自动化程度不高，不能实现智能扩径功能；安装在油缸上的长度测量装置只是作为扩径结束的条件，可靠性低，操作者还是经常用卷尺测量周长，计算管径，方法原始劳动强度大，效率低；2、没有测出原始管径，只控制最终管径，从而导致扩径率大于目标值，严重情况导致钢管内部微裂，导致缺陷;3、无法实现扩径数据记录、存储、分析和利用。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种基于激光位移传感器的钢管外径及扩径率检测和控制的钢管智能扩径控制系统。
[0005]为实现上述目的本实用新型采用的技术方案是:
[0006]—种钢管智能扩径控制系统，包括PC系统、PLC控制系统、输出设备、油缸行程检测装置、压力控制检测装置和激光位移检测装置;所述PLC控制系统和输出设备分别与PC系统连接，所述油缸行程检测装置、压力控制检测装置和激光位移检测装置分别与PLC控制系统连接；
[0007]进一步，所述PC系统采用工业控制计算机；
[0008]进一步，所述PLC控制系统采用西门子S7-300；
[0009]进一步，所述输出设备包括打印机和网络输出设备；
[0010]进一步，所述油缸行程检测装置采用拉线编码器；
[0011]进一步，所述压力控制检测装置包括比例压力阀和压力传感器；
[0012]进一步，所述激光位移检测装置包括第一激光位移传感器和第二激光位移传感器。
[0013]本实用新型的有益效果是:
[0014]1、钢管端头扩径设备液压系统中的油缸行程和压力测量与计算机PLC控制系统、PC系统及输出设备相连接;组成一个机械、液压、电气、计算机复杂综合智能控制系统，实现了自动测量、自动计算、自动分析、自动运行、自动诊断等功能；
[0015]2、首次在钢管端头扩径设备上实现了钢管管径自动测量、扩径率自动计算，解决钢管企业的技术难题；
[0016]3、本实用新型，可靠性更高，如果测量值偏离较大，标志钢管严重超差或设备故障，不可能得到合格钢管，停机报警，坚决杜绝产生废管；
[0017]4、由计算机产生的扩径过程数据，例如压力和位置连续变化曲线，可以完全评估扩径准确性，形成扩径数据记录，便于存储利用。初始管径是衡量主机生产钢管的重要参数，而且非人工测量，这非常有利于产品质量提高；
[0018]5、减员增效，原钢管端头扩径设备最少需要2名操作工，采用本发明后可减少为I人，甚至多台设备只需要I名操作工监控维护，操作工岗位职责由操作设备变为监控维护设备，降低操作人员劳动强度。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的系统控制原理框图；
[0020]图2为本实用新型的控制原理不意图。
【具体实施方式】
[0021 ]如图1和2所示，一种钢管智能扩径控制系统，包括PC系统1、PLC控制系统2、输出设备3、油缸行程检测装置4、压力控制检测装置5和激光位移检测装置6;所述PLC控制系统2和输出设备3分别与PC系统I连接，所述油缸行程检测装置4、压力控制检测装置5和激光位移检测装置6分别与PLC控制系统2连接;所述PC系统I采用工业控制计算机;所述PLC控制系统2采用西门子S7-300;所述输出设备3包括打印机和网络输出设备;所述油缸行程检测装置4采用拉线编码器;所述压力控制检测装置5包括比例压力阀和压力传感器;所述激光位移检测装置6包括第一激光位移传感器7和第二激光位移传感器8。
[0022]在本实用新型中，安装油缸检测行程装置4，设油缸行程L，对于一组扩径模具，折算和校准到扩径头9直径D;安装压力控制检测装置5，设压力为P，压力代表扩径头9与管壁接触程度和钢管10弹塑性变形程度;安装激光位移检测装置6，检测钢管10的外径Dl，证钢管10产生弹塑性变形，实现扩径目的;PLC控制系统2快速进行钢管10外径Dl的测量，计算油缸行程L、扩径压力P和扩径率δ，计算钢管10外径Dl变化量，基础数据存储和利用，包括各种管径、模具、壁厚的数据，协调系统控制功能，完成扩径工作；定期修改初始数据，保证模具与数据对应。
[0023]本实用新型的工作过程是:
[0024]PLC控制系统2通过读取激光位移检测装置6中的第一激光位移传感器7的输出值XI，第二激光位移传感器8输出值Χ2，计算出平均值Χ=(Χ1+Χ2)/2，然后与通过PC系统I设定的基础数据:第一激光位移传感器7和第二激光位移传感器8距离钢管10中心的距离D3，钢管10壁厚d，扩径头9直径D，计算得出油缸直径方向行程Ll=D3-X-d-D/2，然后折算校准到油缸行程L;
[0025]向油缸施加压力值P，压力传感器实时检测压力，当检测到压力持续上升时，此时已经开始扩径，为限制扩径速度及扩径精度由PLC控制系统2，PID控制比例压力阀；
[0026]在以上两个过程中，PLC控制系统2随时高速测量油缸行程L和压力数据P，并转换到钢管10外径Dl数据值，计算钢管10壁厚d减少量，修正终止外径D2，计算扩径率δ;当终止外径D2或扩径率δ达到设定时停止压力P供给，转入下一步；
[0027]扩径过程达到设定后转入保压阶段，稳定一段时间Τ;
[0028]时间T到达后，油缸返程，此时计算钢管1新外径D2，计算钢管1扩径率δ;
[0029]根据基础数据与计算钢管10新外径D2及扩径率δ进行对比计算，如果符合精度要求则进行出料并开始下一根钢管10扩径过程，如果不符合精度要求则重复上述过程直至符合要求；
[0030]上述的基础数据:第一激光位移传感器7和第二激光位移传感器8距离钢管10中心的距离D3，钢管10壁厚d，扩径头9直径D，时间T，钢管1终止外径D2，扩径率δ等全部通过PC系统I中的工业控制计算机进行设定。
[0031]以上所述的仅是本实用新型的优选实施例;应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型所提供的技术启示下，作为本领域的公知常识，还可以做出其它等同变型和改进，也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种钢管智能扩径控制系统，其特征在于:包括PC系统(I)、PLC控制系统(2)、输出设备(3)、油缸行程检测装置(4)、压力控制检测装置(5)和激光位移检测装置(6);所述PLC控制系统(2)和输出设备(3)分别与PC系统(I)连接，所述油缸行程检测装置(4)、压力控制检测装置(5)和激光位移检测装置(6)分别与PLC控制系统(2)连接。2.如权利要求1所述的一种钢管智能扩径控制系统，其特征在于:所述PC系统(I)采用工业控制计算机。3.如权利要求1所述的一种钢管智能扩径控制系统，其特征在于:所述PLC控制系统(2)采用西门子S7-300。4.如权利要求1所述的一种钢管智能扩径控制系统，其特征在于:所述输出设备(3)包括打印机和网络输出设备。5.如权利要求1所述的一种钢管智能扩径控制系统，其特征在于:所述油缸行程检测装置(4)采用拉线编码器。6.如权利要求1所述的一种钢管智能扩径控制系统，其特征在于:所述压力控制检测装置(5)包括比例压力阀和压力传感器。7.如权利要求1所述的一种钢管智能扩径控制系统，其特征在于:所述激光位移检测装置(6)包括第一激光位移传感器(7)和第二激光位移传感器(8)。
【专利摘要】本实用新型公开了一种钢管智能扩径控制系统；该系统包括PC系统、PLC控制系统、输出设备、油缸行程检测装置、压力控制检测装置和激光位移检测装置；所述PLC控制系统和输出设备分别与PC系统连接，所述油缸行程检测装置、压力控制检测装置和激光位移检测装置分别与PLC控制系统连接；本实用新型适应性强，自动化程度高，不需要人工干涉可自动检测、计算、分析和运行，可自动诊断故障保证生产质量杜绝废品的产生，完全实现钢管端头扩径设备的智能运行控制。
【IPC分类】B21D39/08, B30B15/26
【公开号】CN205167651
【申请号】CN201520993418
【发明人】张宏, 裴爱栋, 王亦东, 陈俊杰, 袁鑫
【申请人】天水锻压机床(集团)有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月4日