Установка для наплавлення корпусів арматури

Установка призначена для автоматичного дугового наплавлення ущільнювальних кругових поверхонь в отворах трубопровідної арматури високих параметрів з метою забезпечення їх зносостійкості. Якщо виражатися простіше, то наплавляється запірна сідловина високоміцних вентилів.

Штамповані заготовки надходять на наплавлення з механічно обробленими наплавлюваними та базовими поверхнями.

Умовний прохід корпусів, що наплавляються Ду10..Ду32.

Температура заготовок перед наплавленням – до 300 °С.

Наплавлення виконується спеціальним порошковим дротом у кілька шарів із захистом дуги та місця наплавлення аргоном.

Установку УД 681.00.00.000 розроблено ОКТБ ІЕС ім. Є.О.Патона НАНУ на замовлення ЗАТ "Київське центральне бюро промарматури"

Загальний вид установки спереду (пальник знятий для заміни на інший типорозмір):

Установка забезпечує технології наплавлення валиками та ванну. Ванну наплавку можна виконувати на малих діаметрах – до Ду15. Переважною технологією є наплавлення валиками, яка забезпечує краще сплавлення з внутрішньою стінкою та дозволяє економити якісний інструмент для обробки зносостійкого наплавлення.

Для наплавлення в корпусах із різним умовним проходом використовуються спеціальні пальники відповідних типорозмірів.

У створенні системи керування установки активну участь брав співробітник СВ АЛЬТЕРА Матвійчук Георгій Миколайович.

Для створення системи керування  використовувалася комплектація СВ АЛЬТЕРА.

Пульт керування установкою наступний має вигляд:

Основний людино-машинний інтерфейс реалізований на платформі операторської панелі типу MAGELIS від GROUPE SCHNEIDER, пов'язаної з інтерфейсом UNITELWEY з PLC типу Micro (TSX 3722, а також від GROUPE SCHNEIDER). Його використання дозволяє реалізувати інтуїтивно-зрозумілий віконний принцип.

Вікно вибору режимів роботи має вигляд:

Щоб вибрати режим роботи, потрібно натискати кнопку операторської панелі, позначену в нижньому рядку дисплея як “Выбор”. Кожне натискання цієї кнопки викликає переміщення вказівника типу >; по вертикалі однією позицію. Якщо покажчик знаходиться на нижній позиції, то після натискання цієї кнопки він переміститься на початкову позицію, верхню.

Призначення кнопок операторської панелі змінюється залежно від призначення вікна та вказується у нижньому рядку дисплея. У вікнах режимів у верхній частині дисплея відображається поточний стан режиму.

Якщо вибрати режим РУЧ і натиснути кнопку операторської панелі, позначену в нижньому рядку дисплея як “Открыть”, то відкриється вікно режиму РУЧ:

Керуванняв цьому режимі здійснюється натисканням та утриманням кнопок пульта керування. Символічне позначення кнопок відповідає символічним позначенням координат, наведеним у вікні. Ці кнопки дозволяють переміщати пальник поздовжньо-горизонтально прямо або назад, вертикально вгору або вниз, обертати горизонтально об'єкт наплавлення прямо і назад, подавати порошковий дріт прямо і назад. Усі переміщення виробляються з малою швидкістю. Для переміщень з великою швидкістю потрібно додатково натиснути та утримувати кнопку пульта керування УСКОР, а для переміщень із середньою швидкістю потрібно додатково натиснути та утримувати кнопку пульта керування СРЕДН СКОР. У вікні режиму РУЧ відображаються значення швидкостей переміщення та значення координат у дискретах. В експлуатаційній документації на установку та у довідковому аркуші, розміщеному на установці, для швидкостей по кожній з координат наведено співвідношення дискрет/c та мм/с. Також для переміщень кожної з координат наведено співвідношення дискрет і міліметрів. Для перевірки подачі та регулювання витрати захисного газу використовуються кнопки ВКЛ ГАЗ та ОТКЛ ГАЗ. Для перевірки дистанційного керування джерелом зварювального струму та осцилятором підпалу дуги використовуються кнопки ВКЛ ИСТ та ВКЛ ОСЦИЛ, а одночасне відключення джерела зварювального струму та осцилятора відбувається при короткочасному натисканні на кнопку ВІДКЛ ИСТ.

Для визначення значень координат в установці встановлено три фотоелектричні інкрементальні датчики переміщень (іноземна назва датчиків такого типу — encoder). Два з них встановлені у механізмах вертикального та поздовжньо-горизонтального переміщення пальника, а третій встановлений у механізмі горизонтального обертання об'єкта наплавлення. Так як датчики переміщення не визначають абсолютні значення координат, то для встановлення нулів відліку по координатах після включення електроживлення системи керування використовується режим УСТАН НУЛЕЙ ОТСЧЕТА.

Основним режимом експлуатації установки є АВТ. Вікно цього режиму має вигляд:

Варіант наплавлення в цьому вікні визначається натисканням кнопки операторської панелі, позначеної в нижньому рядку дисплея як “Выбор”. Відображається варіант наплавлення цифрою праворуч від напису “Вариант :”. Для керування режимом АВТ використовується частина кнопок правої зони пульта управління (кнопки ПУСК, СТОП, ИСХ, НАЧАЛО). Робота в цьому режимі дозволена після успішного виконання режиму УСТАН НУЛЕЙ ОТСЧЕТА. У цьому випадку у першому рядку дисплея є повідомлення “разрешен”, а якщо встановлення нулів відліку не проводилося або не було успішно завершено, то виводиться повідомлення “нет устан. нулей”.

Перед завантаженням об'єкта наплавлення необхідно встановити механізми у вихідний стан. Для цього коротко натискається кнопка ИСХ. Встановлення механізмів у вихідний стан здійснюється автоматично з індикацією повідомлення "в исходное", а після завершення повідомлення зміниться на "вихідний" і всі переміщення припиняться.

Встановлення механізмів у стан початку наплавлення проводиться автоматично з індикацією повідомлення "в начало" по короткочасному натисканню кнопки НАЧАЛО, а після завершення повідомлення зміниться на "начало" і всі переміщення припиняться.

Усі переміщення виконуються з плавним гальмуванням до зупинки.

Для завдання технологічних параметрів установки та технологічних параметрів наплавлення призначено режим РЕД. Цей режим захищений паролем від несанкціонованого доступу.

Вікно введення пароля має вигляд:

Після введення коду доступу та натискання кнопки операторської панелі Enter відкривається перше вікно режиму РЕД для введення або редагування технологічних параметрів наплавлення:

Перед введенням або редагуванням технологічних параметрів наплавлення необхідно встановити варіант. Для кожного варіанта технологічні параметри наплавлення задаються у вікнах 1.25 режиму РЕД. Редагування (зміна значень) цих параметрів може здійснюватись кваліфікованим фахівцем з технології наплавлення при відпрацюванні технологій. Можливе завдання технологічних параметрів наплавлення для 1..12 валиків кожного із семи варіантів. У цьому просторове розташування кожного наступного валика довільне. Координати кожного валика можна вводити за допомогою кнопок панелі оператора. Особливістю режиму РЕД є наявність ще одного способу введення значень координат Y та Z при заданні початку кожного валика наплавлення. З цією метою проводиться установка у вихідний стан так само, як у режимі АВТ (описано вище), але з візуальним спостереженням закінчення установки вихідне. Далі для переходу на сторінку завдання координат Y та Z початку наплавлення першого валика натискається на панелі керування кнопка ОТМЕНА. Потім, керуючи переміщенням пальника по координатах Y і Z (як у режимі РУЧ), встановити пальник на початок наплавлення першого валика. Щоб записувати ці координати, натисніть кнопку ЗАПИСЬ на панелі керування. Для переходу до наступної сторінки завдання координат Y та Z початку наплавлення наступного валика натискається на панелі керування кнопка СЛЕД. Перед записом цих координат необхідно змістити пальник за координатами Y і Z на початок наплавлення цього валика. Процедура повторюється необхідної кількості валиків наплавки.

Частина технологічних параметрів визначає роботу виробу інших режимах (а чи не лише у режимі АВТ) чи є загальної. Редагування цих параметрів проводиться при виготовленні виробу та на етапі пуско-налагоджувальних робіт. Після виконання цих робіт та введення в експлуатацію змінювати значення цих параметрів забороняється за винятком параметра “Пароль”. Ці технологічні параметри не вимагають вибору варіанта та задані у вікнах 26.30 режиму РЕД. Наприклад, вікно 30 з такими параметрами має вигляд:

У системі керування є програмно-апаратна діагностика, яка частково контролює справність установки під час її функціонування. У разі виявлення відмови або збою в роботі установки, всі дії негайно припиняються. При цьому відображається вікно привітання з причиною зупинки у рядку стану:

До усунення несправності блокується перехід із цього вікна у вікно вибору режимів роботи.

Для контролю напруги та струму наплавлення використовуються стрілочні прилади, розташовані на джерелі зварювального струму та пульті керування, що зручніше. Поряд зі стрілочними приладами на пульті управління розташовані змінні резистори, які можна використовувати для корекції в невеликих межах відповідних параметрів наплавлення. Діапазони корекції встановлюються в режимі РЕД.

Для точної установки об'єктів наплавлення використовуються швидкозатискні кондуктори, що закріплюються на механізмі горизонтального обертання.

Рухливість електричних з'єднань та трубопроводу захисного газу забезпечується траковою конструкцією:

Для пристрою управління як несучі використані модулі розробки ІЕС з метою здешевлення та забезпечення міцності конструкції. Нижній модуль пристрою керування використовується для зберігання експлуатаційної документації, необхідного інструменту та змінного технологічного оснащення.

У механізмах переміщення як обмежувальні використані індуктивні датчики італійської фірми Carlo Gavazzi. Такі датчики використані в механізмах переміщення для визначення зони нуля координати. У механізмах переміщення використані асинхронні електродвигуни і редуктори італійської фірми TRANSTECNO.

Для керування асинхронними електродвигунами застосовані частотні перетворювачі німецької фірми Lenze. Управління цими частотними перетворювачами здійснюється аналоговими та транзисторними дискретними виходами PLC. При цьому забезпечується повна гальванічна розв'язка. Частотний перетворювач, що керує електродвигуном механізму подачі порошкового дроту, підключений до електроживлення через розділовий трансформатор.

Інкрементальні фотоелектричні датчики переміщення Autonics встановлені на редуктори електродвигунів у захисних кожухах:

Керування електромагнітом клапана JAKSA для подачі захисного газу здійснюється транзисторним виходом PLC через твердотільний комутатор Carlo Gavazzi.

Управління джерелом зварювального струму здійснюється аналоговим виходом PLC із забезпеченням повної гальванічної розв'язки, а також транзисторними дискретними виходами PLC через реле Relpol. Включення та відключення осцилятора підпалу зварювальної дуги також здійснюється через реле Relpol.

Апаратний захист у системі керування забезпечується застосуванням комплектуючих Terasaki.

При включенні системи керування завжди спочатку подається електроживлення на групу PLC-пристроїв та датчиків короткочасного натискання чорної кнопки ВКЛ зони УПРАВЛІННЯ на пульті керування (справа внизу). Подача електроживлення на групу приводних пристроїв дозволяється після діагностики справності групи пристроїв PLC і датчиків. При цьому з'являється відповідне повідомлення у рядку стану вікна привітання на операторській панелі та вмикається реле дозволу увімкнення групи приводних пристроїв. Після цього можна подати електроживлення на групу приводних пристроїв, натиснувши чорну кнопку зони ПРИВОД на пульті керування (праворуч). По електроживленню групи PLC-пристроїв та датчиків вжито додаткових заходів захисту від перешкод та перевантажень.

Електроживлення операторської панелі, датчиків та транзисторних дискретних виходів PLC забезпечується окремими джерелами вторинного електроживлення 24  В DC Autonics.