移动式大型管件管端智能矫圆机

发布时间：2020-06-11 09:58

【摘要】：管道运输已成为继公路、铁路、水运、航空之后的第五种运输方式,发挥的作用日益重要。全球范围来看,管网概念日益普及,随着油气输送管网的不断铺设,大型管件的需求量持续增长,同时行业内也对大型管件的质量提出了更高的要求。作为一个重要的技术指标,管端椭圆度对管与管之间的焊接工艺有着直接的影响。然而,由于在生产过程中成形工艺与材料性能的波动以及其他一些不良因素的影响,往往会造成管端椭圆度超标,因此必须对其进行矫圆处理。无论是传统的整径矫圆还是过弯矫圆都严重依赖于大型压力机,难以满足多地点灵活矫圆的新要求。因此,各大生产企业急需一种易于移动且具有高自动化、高智能化水平的大型管件管端矫圆机。首先,本文基于平面弯曲弹复方程对管坯整体胀扁过程进行了理论解析,建立了基于MATLAB GUI的管坯圆胀扁弹复解析模块,对扁矫圆过程进行了数值模拟,并得到了管坯卸载后椭圆度、所需成形力与相对变形量之间的线性关系,为内胀式过弯矫圆工艺的智能化控制策略提供了理论依据。其次,根据机械设计原理和液压传动原理,设计了完备的矫圆机本体结构方案以及液压控制系统方案,同时对其进行了详细介绍,并对其中主要零部件进行了校核计算,结果表明其均满足工程要求。最后,搭建了以工业计算机、PLC为控制硬件,以激光位移传感器为测量原件的大型管件管端智能控制硬件系统,开发了基于LabVIEW的大型管件管端智能控制软件系统,并将硬件系统和软件系统融合到一起。通过物理实验表明,该矫圆机易于移动且稳定性好,并且基本实现了自动化和智能化控制。
【图文】：

管网布局,骨干

第 1 章绪论背景及研究的目的和意义输作为连接石油天然气产地与用户使用目的地的首选通道，，具有节能等优势，已成为继公路、铁路、水运、航空之后的第五种运输日益重要。全球范围来看，尤其是西方发达国家，管网概念日益网日趋完备。近些年来，随着许多大型跨大陆、跨国管道的铺设的油气管道版图已经形成，管道运输正在为全球经济的发展起着用[1-7]。2016 年，我国油气长距离输送管道总里程累计已达到近 12.6 万千米约 7.43 万千米，约占 58.96%，原油管道约 2.62 万千米，约占 20约 2.55 万千米，约占 20.23%，如图 1-1 所示，已基本形成连通海跨东西、纵贯南北的油气骨干管网布局。

示意图,扩径工艺,示意图,扩径

1.2.1 整径矫圆1.2.1.1 扩径矫圆扩径矫圆是利用机械装置或液压设备使管坯产生均匀的周向拉伸，以控制管坯卸载后的椭圆度与周长尺寸误差，此工艺是大型管件生产过程中的一道重要工序，其在提高大型管件管形品质、改善大型管件残余应力状态以及提高大型管件的强度等方面均有较好效果。扩径矫圆工艺过程如图 1-2 所示。殷t煹萚10]利用平面弯曲理论对扩径矫圆的工艺原理进行了理论解析，给出了扩径弹复后管坯椭圆度随扩径量的变化规律，同时对弹复后管坯形状的影响因素进行了研究，并且通过试验验证了理论解析的正确性。郭宝峰等[11-15]通过理论解析、数值模拟和物理实验的方法研究了多瓣模扩径工艺过程中扩径率和重叠量以及模具形状参数对成形件品质的影响。余大典等[16]研究了扩径参数对钢管质量的影响规律，李聚群等[17]研究了摩擦对扩径后管坯壁厚变化以及管坯端口拉裂的影响。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG305

【参考文献】