多段焊接方式在PE管件電熔焊接中的應(yīng)用

1、多段焊接方式在 PE 管件電熔焊接中的應(yīng)用多段焊接方式在 PE 管件電熔焊接中的應(yīng)用多段焊接方式在 PE 管件電熔焊接中的應(yīng)用黃華 (四川英杰電氣有限公司 ,德陽 618000)摘要:本文介紹了一種應(yīng)用于聚乙烯 (PE)管道系統(tǒng)的電熔連接控制方法通過對電熔焊機焊接方法現(xiàn)狀，功能特點，執(zhí)行 的標(biāo)準(zhǔn)和焊接技術(shù)的闡述和分析 ,向管件 ,管材生產(chǎn)企業(yè)和施工單位介紹了多段焊 接方式的必要性 .關(guān)鍵詞 :電熔焊機 ;電熔連接方法 ;多段焊接作者黃華中圖分類 號:TP274.2文獻標(biāo)識碼:B 文章編號：1817 o633(20o7)O 006401ApplicationofMulti-sectionWeld

2、ingMethodinElectrofusionofPipeFitting HUANGHua(SichuanInjetElectricCo.,Ltd.,Deyang618000) Abstract:Eleetrofusionconnectivecontrolmethodusedinpolyethylenepiposystemisintrod ucedinthisarticle.Theauthorexplainsthenecessityofmulti-sectionweldingmethodtoenterprisesmanufacturingpipesandf ittingsandconstru

3、ctionunitsbyex-poundingandanalyzingpresentstateofelectrofusionmethods,functioncharacteristics,exe cutivestandardandweldingtechnology.Keywords:ElectrofusionMachine;Electrofusion-ConnectiveMethod;Multi-sectionWel ding0 序言近年來 ,塑料管道在燃氣和給水領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用.其中PE管道系統(tǒng)以其強度大，剛度高，經(jīng)久耐用,復(fù)合能力和抗斷裂能力強 ,易于生產(chǎn)和安裝 ,成本低等優(yōu)點 ,

4、占據(jù)了市場 相當(dāng)大的分額 ,并且還處于上升趨勢 .特別是因其耐腐蝕 ,柔韌 性,連接可靠等優(yōu)點突出，在燃氣輸配管網(wǎng)(壓力在10MPa以下， 不是長途高壓輸氣的主干管線 )領(lǐng)域,世界各國都已經(jīng)公認采用PE管道系統(tǒng)是最佳選擇由于PE管道多在野外進行焊接，受環(huán) 境及施工人員等不定因數(shù)影響 ,導(dǎo)致管件焊接質(zhì)量參差不齊 .在 焊接過程中焊接的方式方法成為眾多管件 ,管材生產(chǎn)企業(yè)和施 工單位所研究和探索的課題 ,焊接方式的選擇直接決定了其管 件的焊接質(zhì)量 .1 選擇高性能電熔焊機焊接方式的必要性隨著 PE 管道系統(tǒng)在燃氣和給水領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用 ,研究 PE 管道的連接方式成為了一個不可避免的課題 .方面由于

5、燃氣及給水用PE管道屬于壓力管道，管道接頭 的焊接質(zhì)量在管道系統(tǒng)中占有舉足輕重的地位 ,為了減少人為 因素對管道焊接質(zhì)量的影響 ,提高焊接設(shè)備的可靠性就成了改 善焊接質(zhì)量的主要途徑 .因此,焊接設(shè)備的自動化程度 ,焊接的 穩(wěn)定性是管件廠家及施工單位選擇高性能焊機的主要指標(biāo) . 另一方面由于管道焊接多數(shù)是野外施工 ,施工環(huán)境惡劣 ,電 網(wǎng)波動較大 ,這些都將對管道焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響 ,這就要求焊接 設(shè)備要具備寬電源功能 ,能夠適應(yīng)不同的電網(wǎng)電壓 ,保證輸出電 壓的穩(wěn)定 .2 電熔焊機焊接方式發(fā)展情況分析和國內(nèi)國際現(xiàn)狀 電熔焊機的焊接領(lǐng)域主要集中于 PE 管道行業(yè) ,進入電熔焊 機生產(chǎn)領(lǐng)域的企業(yè)大多

6、數(shù)是 PE 管道生產(chǎn)企業(yè)或者熱板焊機生 產(chǎn)企業(yè),專業(yè)的電力電子企業(yè)較少涉足該領(lǐng)域 .由于電熔焊機能 量控制技術(shù)屬于變流技術(shù)領(lǐng)域 ,技術(shù)門檻相對較高 .許多企業(yè)的 非專業(yè)制造導(dǎo)致現(xiàn)階段國產(chǎn)電熔焊機可靠性較差 ,穩(wěn)壓精度低 , 不能適應(yīng)大范圍的電壓波動因此PE管道的焊接質(zhì)量也就無法 得到可靠保證 .晶閘管調(diào)壓是目前普遍采用的一種方案 ,國外產(chǎn)品基本采 用此方案 .這種方案的優(yōu)點是控制精度高 ,對電網(wǎng)電壓波動 ,管 件阻值變化等各種擾動量通過無靜差的閉環(huán)控制可以得到消 除 ,對環(huán)境溫度可以進行加熱時間或能量上的補償 ,是一個經(jīng) 濟 ,可靠的技術(shù)方案 .現(xiàn)在市場上的電熔焊機焊接方式主要有三 種類型:恒

7、壓焊接,恒流焊接,恒功率焊接 .PE管件焊接的目的是使管件在熔接端面上實現(xiàn)緊密的連 接，即通過對PE管件接頭中電熱絲的加熱實現(xiàn)管件與接頭材料 可靠的融合 .但由于在焊接中焊接端面的溫度很難測量 ,因而單的焊接參數(shù)使用會對管件焊接質(zhì)量帶來隱患 .如參數(shù)設(shè)置過 高則可能導(dǎo)致管件冒漿 ,變型而形成過渡焊接 ,由于能量增長過 快或能量分布不均勻而導(dǎo)致管件碳化 ;In 參數(shù)設(shè)置過低則可能導(dǎo) 致管件焊接不可靠 ,端面熔接面積較少 .在實際焊接過程中 ,管件的焊接質(zhì)量與環(huán)境溫度 ,管件直 徑,管件質(zhì)量等息息相關(guān) ,且不定因素頗多 ,這就使得管件的焊 接工藝趨于復(fù)雜化 .現(xiàn)將焊接工藝中焊接過程定義為 預(yù)熱熔

8、接一保持一冷卻 四個階段 ,每個階段實施不同的焊接參數(shù) ,從 而實現(xiàn)對管件的可靠焊接 .這樣就需要使用到多段焊接技術(shù) . 3多段焊接方式的實施 焊接工藝中焊接過程共分為預(yù)熱咄容接保持一冷卻四個階 段,每個階段實施不同的焊接參數(shù) ,這樣就要求具有多個參數(shù)設(shè)定 困圈圈 ;圈 圖1（下轉(zhuǎn) 53 頁）自動化信 IllAUTOMATIONINFORMATION t 一一一一一一一一一一一一一一 .在線式單相 UPS 的全數(shù)字化控制實現(xiàn) 圖 5 逆變器輸出的正弦波形 程結(jié)束 .當(dāng)蓄電池 電壓過低或出現(xiàn) 短路時,DSP控制 系統(tǒng)關(guān)閉 .當(dāng)出現(xiàn) 輸出過載時 ,系統(tǒng) 將靜態(tài)開關(guān)換向 為由市電對負載 供電,為了避

9、免瞬 時過載對 UPS 正 常工作造成影響 , 本文設(shè)了一個檢 測時間閾值當(dāng) 經(jīng)過時間 T 以后 短路或過載現(xiàn)象 還未結(jié)束 ,則關(guān)閉 系統(tǒng).若在T時間 范圍內(nèi) ,過載現(xiàn)象 消失則將靜態(tài)開 關(guān)再次換向 ,由 UPS給負載供電. 圖 4 給出了系統(tǒng) 保護的控制流程 . 圖 6 市電切換到逆變器輸出時的電壓波形 4 實驗結(jié)果 圖 5 所示為逆變器供電情況下輸出端經(jīng)過濾波后所測得輸 出電壓，其頻率為50Hz的正弦波.圖6為市電切換到逆變器輸出 時的電壓波形 ,切換時波動很小 .實驗表明 ,上面所提出的 UPS 全數(shù)字化控制設(shè)計是有效可行的 .5 結(jié)論DSP芯片TMS320F2812運算速度快，它可以實

10、現(xiàn)對在線式UPS的實時控制.由于UPS逆變器采用高頻SPWM調(diào)制和輸出波形的PID反饋控制,可以向負載提供電壓穩(wěn)定度高，波形畸變 小,頻率穩(wěn)定以及動態(tài)響應(yīng)速度快的高質(zhì)量的電能.圈參考文獻1】祁亞萍，戴瑜興.基于DSP的數(shù)字化UPS鎖相設(shè)計.低壓電源,2004, (12):29 34.【2】段善旭，裴雪君，基于DSP的一種新型全數(shù)字化UPS研究們.高電壓工 程,2003,(12):56.【3】言超,吳燮華.基于DSP控制的全數(shù)字UPS逆變器設(shè)計.電源技術(shù)應(yīng) 用,2002,11:1820.4】蘇奎峰.TMS320F2812原理與開發(fā).北京：電子工業(yè)出版社,2005.【 5】 Che-HungLai

11、,Ying-YuTzou,DSP-embeddedUPScontrollerforhigh performancesingle-phaeon-lineUPSsystems,IEEE200228thAnnual ConferenceoftheIndustrialElectronicsSociety,2002,vo1.1:268 273.【6】 Ya-TsungFeng,CheHungLai,Shiu-YungLinetc.DSP-basedfullydigi talcontrolofanon-lineUPS,PowerElectronicsandDriveSystem,2001 4theIEEE

12、InternationalConference.vo1.1:301305.蔓=童笪僉盧光源男 ,生于 1973年,秦皇島港務(wù)局電氣工程師 ,研究方向為自動 控制.(上接 64頁) 段的功能.每個階段可由一段參數(shù)或多段參數(shù)來實現(xiàn) .如圖 1 所示.3.1 多段焊接過程描述 在開始焊接后 ,電熔焊機自動執(zhí)行設(shè)定參數(shù) .參數(shù)包括焊接 電壓/電流/功率值和焊接時間 .當(dāng)參數(shù) 1 執(zhí)行時間到達后 ,參 數(shù) 2中的設(shè)定值自動裝載到當(dāng)前執(zhí)行參數(shù)中 ,裝載參數(shù)的長度 由焊接段數(shù) 值決定.3.2多段焊接參數(shù)分布 針對不同的管件及不同的環(huán)境等因素 ,管件生產(chǎn)廠家和施 工單位通過有目的的測試試驗 ,從而得到在特定施

13、工條件下管 件的最佳焊接參數(shù)表 .參數(shù)表將作為現(xiàn)場施工中重要的依據(jù) ,這 樣將有效保證在不同環(huán)境下 ,不同管件的可靠焊接 ,將人為因素 導(dǎo)致的管件焊接報廢率降低 .表格形式如下 :表 1 管件焊接參數(shù)預(yù)定表環(huán)境階段廠家型號直徑參數(shù) 1 參數(shù) 2 參數(shù) 3 參數(shù)x 溫度數(shù)Xxx305 25520V30s30V120s10V30s多段焊接過程中 ,預(yù)熱過程和冷卻過程可抵消環(huán)境溫度對 管件帶來的影響 ,而保持過程可抵消管件直徑大小差異對管件 焊接質(zhì)量帶來的影響 .從而使管件焊接質(zhì)量提高 ,減少過度焊接 和焊接溫度不足造成的管件接頭報廢 .3.3 多段焊接的使用在現(xiàn)場施工中 ,現(xiàn)場工程師根據(jù)現(xiàn)場的實際

14、情況結(jié)合表1制定出最佳的焊接方案 ,將其輸入到焊機中 ,在焊接過程中焊機 自動調(diào)用該設(shè)定的參數(shù)完成焊接過程 ,其焊接過程無需人工干 2007年1,2月第1,2冊總第 69,70冊 預(yù).這樣將最大程度的保證在施工中管件焊接的一致性和可靠 性,減少廢品率 ,從而降低管件成本和施工中檢修的人力成本 . 4總結(jié)綜上所述，隨著PE管材生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，對電熔焊機 也提出了更高的技術(shù)要求 :如多段焊接 ,大功率焊接等 .現(xiàn)階段 大多數(shù)進口電熔焊機功率均為 3.5kW,且不具備多段可編程焊接 功能.而國內(nèi)部份焊機企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出了多階段可編程焊接功 能和大功率焊機 ,如四川英杰電氣有限公司開發(fā)的 IEFD 電熔焊 機就具有10階段可編程焊接功能，并有3.5kW,8kW,12kW三種 不同的規(guī)格 ,滿足了不同口徑管件的焊接要求 .如果生產(chǎn)中選擇具有多段焊接功能的電熔焊機 ,且該電熔 焊機達到了以上性能特征時 ,電熔管件的焊