基于电弧传感的窄坡口管道焊接高低跟踪技术研究

发布时间：2017-12-12 06:15

  本文关键词：基于电弧传感的窄坡口管道焊接高低跟踪技术研究

  更多相关文章： 电弧传感 焊缝跟踪 高频摆动焊炬 信号处理 LabVIEW编程

【摘要】：随着陆地油气资源的不断开采,大量油田储量趋于枯竭,产油量日益下降,海洋油气资源成为人们关注的焦点。管道运输是海洋油气资源安全高效的输送方式之一,而高效稳定的管道焊接技术可以减少海底管道铺设的成本,降低工人的劳动强度。在海底管道铺设过程中,由于坡口组对的误差、热变形误差和轨道的安装误差等造成焊接过程不稳定,在焊接过程中需要对焊炬的高低方向和横向实时调节,保证对焊缝的实时跟踪,并得到良好的焊接效果。本文研究内容来源于国家自然科学基金:海底管道铺设窄坡口焊接机器人电弧传感技术研究项目。搭建了基于CAN总线的电弧传感焊缝跟踪系统,进一步设计基于CAN总线高频摆动焊接平台,最高摆动频率可以达到40HZ。建立了电弧传感数学模型,并研究不同滤波器参数对电弧传感信号的影响规律,实验结果表明,滑动平均滤波器滑动点数为100,中值滤波的领域窗口为5,得到了比较好的滤波效果。对焊缝跟踪过程中偏差信号提取方法进行了研究,得到了不同焊接规范下焊接电流与焊炬高度之间的静态数学模型。对常用的焊缝高低跟踪方法进行了研究,得到了不同焊接规范下的焊接电流给定值。提出了基于模糊切换规则的多模型控制器进行管道全位置焊接高低跟踪控制。在高频摆动平台上进行了摆动频率对电弧敏感性影响规律研究,实验结果表明,焊炬摆动频率在10HZ左右可以得到良好偏差信号。分析了30°V形坡口、60°V形坡口和J形窄坡口对焊接电流的影响规律,实验结果表明30°V形坡口和60°V形坡口的实际焊接电流值相差不大,可以采用相同的焊接电流给定值,其平均焊接电流比J形窄坡口焊接电流值增加20A。分析了不同焊接区位对焊接电流的影响规律,从0°位置到180°位置,焊接电流从小增大再从大到小的变化过程。在焊炬高度线性增加实验中,焊炬高度从9mm增加到18mm,拟合出了焊炬高度与焊接电流的一阶线性关系。研究了大口径UOE海管全位置焊接工艺参数,焊接质量符合API 1104-2005标准。采用LabVIEW编写了基于电弧传感的焊缝跟踪程序,能够实现焊缝高低跟踪,跟踪效果良好,能够满足焊接过程的需要。本文通过研究管道全位置焊接高低跟踪过程中的信号处理方法、偏差信号的提取方法和高低跟踪过程中的控制方法,分析不同坡口形式对焊接电流的影响规律,研究了全位置管道焊接工艺参数,得到了良好的焊缝高低跟踪效果,提高了海底管道铺设的效率,保证了焊接质量。研究成果对管道焊接行业提供了技术储备,具有重大的科学指导意义和工程应用前景。
【学位授予单位】：北京石油化工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG409

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 白静;;焊接电流自动减小装置的设计[J];焊接通讯;1985年03期

2 王涛;;焊把调节直流焊接电流装置问世[J];石油工程建设;1986年05期

3 于有生,常明,倪火炬,邹玉恒;焊接电流双变压器补偿法原理分析及在电阻缝焊中的应用[J];电焊机;2001年03期

4 谢川;;一种基于半自动弧焊发电机外部电流/电压的控制方法[J];重庆工商大学学报(自然科学版);2006年01期

5 杨辉;董宇新;;熔化极气体保护电弧焊焊接电流上限控制[J];化学工程与装备;2011年05期

6 本刊编辑部;;推荐一个焊接电流选用表[J];焊接;1976年06期

7 钟若墉;;计算焊接电流的简化公式[J];焊接;1985年09期

8 邓隐北;;焊接电流显示器——闪光显示大电流[J];电焊机;1992年04期

9 杨能益;;焊接电流指示器[J];电工技术;1993年03期

10 杨辉;;熔化极气体保护电弧焊焊接电流上限控制[J];金属加工(热加工);2011年08期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 晏康;;弧焊发电机焊接电流/电压的控制算法[A];四川省电工技术学会第九届学术年会论文集[C];2008年

2 杭争翔;殷树言;宋政;;AC PMIG焊接电流波形控制[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年

3 王雅生;张庆;蔡洪能;;CO_2焊焊接电流多因子自调整模糊控制器的研究[A];第三届21世纪中国焊接技术研讨会论文专刊[C];2001年

4 王雅生;张庆;蔡洪能;;稳定CO_2焊焊接电流模糊控制器的设计与仿真[A];第二届中国北方焊接学术会议论文集[C];2001年

5 武婧亭;游国强;郭强;龙思远;;焊接电流对挤压态AZ71镁合金TIG焊接头组织的影响[A];2011重庆市铸造年会论文集[C];2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 韩素新;基于电弧传感的窄坡口管道焊接高低跟踪技术研究[D];北京石油化工学院;2015年

2 鲁中良;数字处理方法在埋弧焊和熔化极气体保护焊中的应用[D];华中科技大学;2004年

3 罗怡;基于USB总线的弧焊电参数检测分析系统设计[D];重庆大学;2005年

4 杨殿臣;磁控技术在高速TIG焊中的应用[D];沈阳工业大学;2010年

5 姜文飞;多特性电源参数预置系统[D];西南交通大学;2005年

6 罗丹;基于C8051F320的CO_2弧焊检测系统[D];重庆大学;2006年

7 汪有韬;基于DSP的高速CO_2焊波控系统的研究[D];南昌航空大学;2008年

8 刘文财;多功能数字电焊机控制系统的研究与开发[D];中南大学;2005年

9 贾占远;电弧焊工艺参数监测及分析系统研究[D];吉林大学;2006年

，

本文编号：1281465