Способ контроля качества соединений труб при их электрогидроимпульсной запрессовке и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в системах автоматического управления и контроля электроимпульсных установок. Цель изобретения - повышение достоверности контроля качества соединений труб при их электрогидроимпульсной запрессовке. Способ контроля качества заключается в фиксации интервала времени, в течение которого напряжение накопителя уменьшается на заданную величину. Если этот интервал меньше заданного значения, фиксируется некачественное соединение. Устройство для осуществления способа содержит датчик напряжения, первый пороговый элемент, первый формирователь по заданному фронту сигнала, спусковую схему, схему совпадения и последовательно соединенные второй пороговый элемент и второй формирователь по заданному фронту. Выходные сигналы спусковой схемы и второго формирователя по заднему фронту поступают на входы схемы совпадения. Выход последней связан с входом системы управления установкой. При разряде сигнал с выхода датчика напряжения поступает на входы первого и второго пороговых элементов. Далее происходит селекция импульсов с длительностью, меньшей заданной, это позволяет с высокой достоверностью выделять аномальные режимы взрыва и фиксировать некачественные соединеня труб. 2 с.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано в системах автоматического управления и контроля электроимпульсных установок. Целью изобретения является повышение достоверности контроля качества соединений труб при их электроимпульсной запрессовке путем уменьшения вероятности принятия ошибочного решения. На фиг.1 представлен разряд накопителя; на фиг.2 - схема устройства; на фиг. 3 - первый формирователь по заднему фронту сигнала ; на фиг.4 - пусковая схема; на фиг.5 - зависимость длительности импульса τ_имп от значений сопротивления R₁ и емкости С₁. Аномальному разряду (фиг. 1) соответствует кривая А. Для номинального режима взрыва кривая разряда накопителя (кривая Б) сместится на величину τ_зад (времени задержки), равную времени, идущему на разогрев взрывающегося проводника. Интервал времени, в течение которого напряжение на накопителе изменится от максимума (U_o) до нуля, для аномального режима будет равен τ_ан, для номинального - τ _н. Поэтому в качестве параметра контроля, несущего информацию о наличии некачественного соединения, может быть использован интервал времени, в течение которого напряжение накопителя изменится от максимума до нуля. Устройство (фиг.2) содержит последовательно соединенные датчик электрических параметров разряда, выполненный в виде датчика 1 напряжения, представляющий собой, например, делитель напряжения, первый пороговый элемент 2, первый формирователь 3 по заднему фронту, спусковую схему 4 и последовательно соединенные второй пороговый элемент 5, второй формирователь 6 по заднему фронту и схему 7 совпадания. Далее обозначены: накопитель 8, электрод 9, трубная решетка 10, труба 11, электровзрывной патрон 12, разрядник 13 и источник 14 напряжения. Способ контроля качества соединений труб при их электрогидроимпульсной запрессовке в данном устройстве осуществляется следующим образом. С помощью делителя 1 напряжения и пороговых элементов 2 и 5 определяют интервал времени, в течение которого напряжение накопителя уменьшается на заданную величину, определяемую уровнями срабатывания U_оп1 и U_оп2 пороговых элементов 2 и 5, с помощью второго формирователя 6 по заднему фронту и последовательно соединенных первого формирователя 3 по заднему фронту, спусковой схемы 4 и схемы 7 совпадения сравнивают интервал времени с заданным значением (определяемым спуковой схемой 4) и, если он меньше заданного значения, фиксируют некачественное соединение. В процессе работы в электрогидроимпульсной установке, включающей в себя источник 14 напряжения, накопитель 8, разрядник 13 и электрод 9, происходит накопление энергии с последующим разрядом на электровзрывной патрон 12, расположенный внутри трубы 11, вставленной в трубную решетку 10. Контроль качества соединений труб осуществляют непосредственно в процессе запрессовки на основании контроля режима разряда путем косвенной оценки величины импульсного воздействия на трубу по интервалу времени τ , в течение которого напряжение накопителя уменьшится на заданную величину. При разряде сигнал с датчика напряжения поступает на входы пороговых элементов 2 и 5, уровень срабатывания U_оп1 порогового элемента 2 определяется максимальным напряжением заряда накопителя, уровень срабатывания порогового элемента 5 U_оп2 немного превосходит нуль,U_оп2 ≥ 0, т.е. в реальном устройстве контролируют интервал времени, в течение которого напряжение накопителя изменяется от значения U_оп1 до значения U_оп2. Если напряжение накопителя становится меньше U_оп1, пороговый элемент 2 отпускает, на его выходе исчезает сигнал, поступающий на вход первого формирователя 3 по заднему фронту. Первый формирователь по заднему фронту, изображенный на фиг.3, формирует короткий импульс по заднему фронту сигнала. Емкостью С₁ регулируется задержка распространения сигнала на заданную величину времени. С выхода первого формирователя 7 по заднему фронту сигнал поступает на вход спусковой схемы 4 (фиг. 4), представляющий собой одновибратор, длительность формирования импульсов которого определяется значением интервала времени, соответствующего номинальному разряду τ _имп = τ _зад. Длительность импульса τ _имп на выходе спусковой схемы задается емкостью С₁ и регулируется переменным резистором. График зависимости длительности импульса τ_имп от значения сопротивления R₁ резистора при различных емкостях С₁ приводится на фиг.5. Пороговый элемент 5 отпускает при уменьшении сигнала с выхода датчика напряжения до уровня срабатывания U_оп2, сигнал на его выходе, подключенном на вход второго формирователя 6 по заднему фронту, исчезает, и второй формирователь 6 по заднему фронту (фиг.3) формирует короткий импульс по заднему фронту сигнала. Интервалы времени между моментами появления импульсов на выходах первого и второго формирователей равны интервалу времени, в течение которого напряжение накопителя уменьшится от U_оп1 до U_оп2. Схема 7 совпадения осуществляет сравнение длительности интервала времени текущего разряда τ_имп с заданной величиной τ_зад и, если τ_имп ≅ τ _зад , на входах схемы 7 совпадения одновременно присутствуют две логические единицы, схема 7 совпадения срабатывает, на выходе ее появляется логическая единица, несущая информацию о наличии аномального разряда, что позволяет фиксировать некачественные соединения. Второй формирователь 6 по заднему фронту и последовательно соединенные первый формирователь 3 по заднему фронту, спусковая схема 4 и схема 7 совпадения, на второй вход которой подключен второй формирователь 6 по заднему фронту, представляют собой схему селекции импульсов с длительностью, меньшей τ_зад. Сигнал с выхода схемы совпадения поступает в систему управления электрогидроимпульсной установки, где может использоваться для следующих целей. Сигнализация оператору о наличии некачественного соединения. Автоматическое отключение установки для подготовки к повторной запрессовке некачественного соединения. Регистрация координат некачественных соединений. Для этого в установку дополнительно вводятся на изображенные на чертежах последовательно соединенные датчик перемещения электрода, блок определения координат и регистратор, причем информационный вход регистратора подключен к выходу схемы 7 совпадения. Применение датчика напряжения в данном устройстве позволяет получить сигнал, пропорциональный контролируемому интервалу времени. Применение первого и второго пороговых элементов позволяет осуществлять контроль интервала времени, в течение которого напряжение накопителя изменится на заданную величину, определяемую уровнями срабатывания пороговых устройств. Применение второго формирователя по заднему фронту и последовательно соединенных первого формирователя по заднему фронту, спусковой схемы и схемы совпадения позволяет осуществлять селекцию импульсов с длительностью, меньшей заданной, что позволяет выделить аномальные разряды, не обеспечивающие получения качественных соединений. Поскольку используемый параметр контроля зависит лишь от проявления аномальных факторов, предложенный способ позволяет осуществлять достоверный контроль режима разряда и при появлении аномальных факторов фиксировать некачественные соединения. Использование предлагаемого способа позволяет увеличить достоверность контроля путем уменьшения вероятности принятия ошибочного решения, что повышает производительность запрессовки. Фазовый угол δ, отсекаемый кривой напряжения при переходе его через нуль, будет определяться следующим соотношением: sinΘ = = , где Z = - волновое сопротивление разрядного контура. Поскольку < Θ < π, Θ = - arcsin , при переходе от угла ко времени получают τ = = . Из выражения видно, что поскольку параметры разрядного контура установки L и С являются постоянными, изменение интервала времени может быть вызвано только изменением значения R, вызванного наличием дефектов. Вследствие этого вероятность принятия ошибочного решения при использовании в качестве параметра контроля (выходной переменной) интервала времени τ , в течение которого напряжение накопителя изменится от максимума до нуля, равна "0", т.е. уменьшится по сравнению с прототипом. Действительно, амплитуда второй полуволны I_rm = f(R₁U). Отклонение амплитуды второй полуволны от задания определяется изменением R вследствие проявления дефекта и флуктуации напряжения ΔI_rm = ΔI_R + Δ I₄ τ = f(R), τ≠ f(U), поэтому отклонение интервала времени от задания определяется лишь изменением R вследствие проявления дефекта Δτ = Δτ_R. Согласно критерию Котельникова вероятность принятия ошибочного решения Р_ош определяется следующим выражением: Р_ош = Р_л.о + Р_п.с., где Р_л.о - вероятность ложного обнаружения; Р_п.с. - вероятность потери сигнала. Для первого случая вероятность принятия ошибочного решения Р_ошI_rmбудет P_ошI_rm= P_л.о+P_п.с= P + ≠ ^0, где С - пороговое значение, на которое изменится контролируемая величина в случае проявления дефекта. Для второго случая Рτ_ош = 0, так как отклонение контролируемой величины может быть вызвано только изменением R в случае проявления дефектов P = 0. В то же время проявление дефекта и отклонение R неизменно вызывают отклонение Δτ = P = 0 Таким образом, использование в качестве выходной переменной (параметра контроля) интервала времени, в течение которого напряжение накопителя уменьшается от максимума до нуля, позволяет повысить достоверность контроля путем уменьшения вероятности принятия ошибочного решения.

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СОЕДИНЕНИЙ ТРУБ ПРИ ИХ ЭЛЕКТРОГИДРОИМПУЛЬСНОЙ ЗАПРЕССОВКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. 1. Способ контроля качества соединений труб при их электрогидроимпульсной запрессовке, заключающийся в том, что фиксируют электрические параметры разряда и при отклонении их от заданного значения фиксируют наличие некачественного соединения, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, фиксируют интервал времени, в течение которого напряжение накопителя уменьшается на заданную величину, сравнивают интервал времени с заданным значением и при значении меньше заданного фиксируют некачественное соединение. 2. Устройство для контроля качества соединений труб при их электрогидроимпульсной запрессовке, содержащее датчик электрических параметров разряда, отличающееся тем, что в устройство введены последовательно соединенные первый пороговый элемент, первый формирователь по заднему фронту, спусковая схема, схема совпадения и последовательно соединенные второй пороговый элемент и второй формирователь по заднему фронту, причем выход второго формирователя по заднему фронту подключен к второму входу второй схемы совпадения, а выход датчика электрических параметров разряда подключен к входам соответственно первого и второго пороговых элементов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5