1 概述

预焊是大口径直缝焊管生产线的一道重要工序,该工序将经过C、U、O三道成型工艺的开口钢管实现初步焊合,是下一步内外缝埋弧焊接的打底焊,因此预焊质量的好坏直接影响内外焊后钢管的焊接质量。

预焊采用连续预焊工艺,采用CO2和Ar的混合气体保护焊机对管筒的开口缝进行连续预焊,有焊缝自动跟踪装置对焊缝进行跟踪。焊接时,首先将O形管开口缝朝上,用框架上的夹紧装置把管筒固定住,结合前后运输辊道提供了钢管平稳前进的支撑平台;伺服控制的链传动机构可提供平稳的焊接速度,可达到3～7 m/min。预焊焊缝的连续度可达到95%以上,保证了预焊质量。

城市是长江经济带发展、长江大保护中非常重要的区域和环节，城市水问题已成为制约长江经济带生态文明建设的明显短板，具有问题多、任务重、难度大的特点。随着未来城镇化水平不断提高，城市规模持续扩大，长江经济带面临的水安全和水生态环境形势将愈发严峻。解决好城市水问题，建设城市水生态文明，对实现长江大保护背景下城市生态优先，绿色发展的可持续高质量发展具有重要意义。但从世界上美国、英国、日本等发达国家的水环境治理经验看，水污染治理需要20年以上时间，而水生态恢复则需要更长时间，因此长江经济带城市水生态文明建设任重道远。

预焊机本体框架为钢管平稳前进提供了支撑平台,主要由两组入口辊道、辊笼框架、链传动机构、升降操作平台以及一组出口辊道等组成。其平面布置如图1所示。

图1 预焊机主体平面布置图 Fig.1 Layout of Tack-welding machine

输入输出辊道组的每个辊道均由电动机单独驱动,前5个辊道为1#辊道组,由单独的变频控制;2#输入辊道组包括7个辊道,6个辊道为左、右交叉驱动。其重要特点是辊道分列设计,这是因为链条运送装置被安装在中间的缘故。在辊道和电动机之间安装了离合器,钢管一旦被推入运送链条,它们就起到分离辊道传动的作用。该组辊道的电动机传动由单独的变频器控制,为可升降辊道,由液压控制。为了从入口水平面运送到通过设备的水平面,所有辊道通过一个公用调节系统降低高度。

钢管在辊笼中受到压紧辊梁的作用力,是通过压紧辊梁上的每个辊轮与钢管表面接触起作用的,1#～8#压紧辊梁都有8个辊轮,9#压紧辊梁只有3个辊轮,在钢管纵向上总共受到8组分布在圆周方向上的夹持力作用,纵向受力如图3所示。这8组力的作用保证了钢管开口缝的闭合以及钢管在运行过程中的稳定性。由于压紧辊梁上每个辊轮与钢管的接触可近视为点接触,在钢管管端脱离每一组辊轮的瞬间,作用在钢管表面纵向分布的8组圆周夹持力(F1～F8)就会减少1组;同时在脱离的瞬间,由于钢管尾部尚未焊接的开口部分会有张开的趋势,会对辊轮前进侧侧面产生应力作用,从而导致钢管端面受到一个向前的反向推力F9。钢管脱离辊轮作用的这一过程是瞬间变化的,这一变化将导致钢管在纵向上受力的急剧变化,使钢管受力失衡,产生一个向前的加速度,导致钢管会向前有一个短距离的突然窜动,窜动的大小程度取决于反向推力F9以及圆周夹持力的大小。当钢管尾部脱离最后一组辊轮时,钢管所受圆周夹持力消失,仅受反向推力F9作用,此时,产生的窜动最为剧烈,这就可能会导致钢管运行速度瞬间变化,从而影响到焊接质量。

辊笼主要由9个机械可调的压紧辊梁组成,每个辊梁均由一个电动机驱动可实现径向进给,通过电动机正反转起动器实现辊梁径向伸缩;除3#、6#、9#辊梁外,其余6个辊梁可实现角度方向的转动,每个辊梁均由一个电动机通过电动机正反转起动器驱动。辊梁的入口侧有一个小锥形。当开口缝钢管被拖入预先设置的辊笼,开口缝被压紧在一起并且一直到接下去的焊接点都保持在一起。预焊机按照钢管恒底部标高的方式设计,这就意味着根据不同的钢管尺寸,辊笼机架的高度必须可以调节,为此,提供一个相应的高度调节机构。

宁德师范学院位于福建省宁德市，是闽东地区唯一一所多科性的地方本科高校。闽东地区蕴藏着丰富多彩的音乐舞蹈资源，应加以充分发掘。

预焊机投入运行以来,虽然通过了功能考核,但进入大规模批量生产后,运行状态并不完美,主要体现在两个方面:一是钢管尾部焊接稳定性问题。在焊接过程中,钢管尾部离开辊笼压辊时会出现瞬间抖动的现象,导致焊接质量不稳定,严重时焊接不合格需要离线补焊。二是生产效率问题。钢管进入预焊机到焊接结束的全过程中,链传动机构以7 m/min的速度从零位启动运送钢管进入辊笼,直到焊接结束钢管离开预焊机,需要耗时约7 min,而其中焊接前后链传动机构运输钢管的时间约2.5 min,对生产节奏的影响很大。由此提出了对钢管支撑平台作用机理的研究和链传动机构速度控制优化的需求。

通过机械调整支撑每一个压紧辊梁进给的两个支撑油缸的零位,使1#～8#压紧辊梁呈锥形分布,入口侧略大,这样钢管进入辊笼更容易。在同样的进给行程时,靠出口侧的排辊受力更大,如图3中的8对力,F1～F8依次递减,当钢管尾部离开辊笼时,辊笼的夹持力从F8到F1,由最小的力逐渐消失,同时钢管端部收到辊梁辊轮夹持力越小,钢管脱离时的反向推力F9也越小,使钢管脱离时纵向受力的变化更为平缓,可以有效地减小对钢管行走的影响,确保焊接过程平稳。

2 钢管支撑平台的控制调节

钢管在进入预焊机辊笼后,前端通过辊笼的9个压紧辊梁夹持,后端由入口辊道支撑,而焊接后钢管进入出口辊道,前端需由出口辊道支撑。因此要确保钢管运输过程平稳,辊笼的夹持力与出入口辊道和辊笼底部4#、5#排辊标高的一致性至关重要,而这直接决定于压紧辊梁的调整以及辊笼、辊道高度等参数的设定。针对不同规格钢管,参数设置各不相同,具体参数来源于理论计算与实践经验的结合。

供水保障有力。小浪底水利枢纽投运以来，共下泄水量3266亿m3，通过水库调节补水1035亿m3，已先后多次为引黄济津、引黄济青、引黄济淀提供稳定水源，不仅提高了下游约5400万亩（360万hm2）引黄灌区的灌溉保证率，缓解了下游沿黄地区生产和生活用水的紧张局面，而且提高了北京、天津、青岛等城市和河北等区域的用水保障率。2013年，小浪底水库年下泄水量310亿m3，调节供水105亿m3，在下游地区春灌和秋播期间恰逢干旱的特殊时期，多次加大小浪底水库下泄流量，全力支援下游抗旱。

2.1 辊笼压辊夹持力分析

钢管在辊笼中受到9个压紧辊梁的夹紧力作用,使得焊缝闭合并保持焊接过程的稳定性。钢管在圆周方向的受力分布如图2所示。

图2 钢管在圆周方向的受力示意图 Fig.2 Force acting on the steel tube in circumferential direction

相比于最小二乘，随机抽样一致性算法能将具有明显偏差的干扰点去除；相比Hough变换，它在运算速度上有了很大的提高。用该算法拟合椭圆，速度较快，拟合精度更高，瞳孔部分遮挡情况下也能有较好的精度。

泰森突然恼怒地骂了一句：“妈个比，找的都是什么人啊！”我觉得他不是在骂我，就又接着说：“咱们出去简单吃一点吧，你们要是不饿，那我出去了。”

2.2 平衡钢管尾部端面受力的措施

2.2.1 调节压紧辊梁的角度

启发式提问2：现在我们无法直接算出丢番图的年龄。那么，我们退回去重新思考：题目所给条件是否能算出丢番图的年龄？

2.2.2 调节输出辊道组以及4#和5#压紧辊梁的高度

尽管通过压紧辊梁的调节可以有效缓解钢管尾部脱离压辊辊轮时的窜动,但是在钢管尾部最后脱离辊轮时产生的反向推力F9的影响还是没有办法完全消除掉。为此,可以通过调节辊道底部标高的方法,将出口辊道组沿出口方向逐步调高,使辊道底部标高具有一个小角度的倾斜,这样钢管在出口辊道上就会有一定的倾斜角,而钢管自重在斜面上会产生一个水平分力,以此来平衡反向推力F9,从而抑制钢管尾部脱离压辊辊轮时产生的抖动。

链条驱动装置安装在预焊机的出口区域,它由一个带链条齿轮部件的基础框架和升降辊以及一个驱动电动机和齿轮箱组成。稳定运行的链条上带有两个挂钩,当第一个挂钩把钢管运送通过预焊机时,第二个挂钩准备好运送下一根钢管。传动链条是由一台变频调速的交流电动机驱动,由独立的变频控制,可以为钢管运行提供3.0～7.0 m/min的传动速度。

图3 钢管在纵向受压紧辊梁的作用力示意图 Fig.3 Force acting on the steel tube in the longitudinal compression of the roll beam

2.3 辊笼压辊进给及辊道标高理论计算及参数调节

本产线设计产品规格为直径508～1 422 mm,设定钢管直径为D,极限规格钢管直径分别为Dmin、Dmax。根据钢管直径的极限尺寸得出一个相关系数,即规格系数δ:

除此之外，汇率预期与实际汇率往往具有相互强化的效应，使得前者对跨境资金流动的影响程度更大。实体经济中的交易主体会因实际汇率升贬值形成对人民币汇率走势的预期，从而通过资金配置进一步改变商品市场、资本市场以及信贷市场的均衡关系，又通过外汇市场供求关系的变化将影响传导至实际汇率，实际汇率的波动则进一步增强市场主体的汇率预期，形成“汇率升贬值——预期升贬值——加剧汇率升贬值——强化预期升贬值”的循环，实际汇率与汇率预期的自我强化也加大了对跨境资金流动的冲击。

(1)

9个排辊分布于圆形的辊笼框架上,每一个排辊的起始位置即机械零位设定为S0,为方便计算,该值设定为10 mm。当排辊前端面进给到辊笼圆心时达到最大工作位置,即排辊的最大行程,设定为Smax,经过实际测量,其值为818 mm。而排辊的进给行程设定为S:

S=Smax-D/2

(2)

预焊机通过辊笼框架上的9个排辊对钢管施加压力,使钢管的开口闭合,钢管在辊笼中的运送是通过置于辊道中间的链条来实现的。钢管通过链条传动低速进入辊笼,同时在焊接过程中焊接速度也是由链传动提供,鉴于链传动位置控制的需要,系统采用了西门子的位置控制变频器作为调速控制系统,采用西门子伺服电动机、减速机、链齿轮通过联轴器连接,作为执行机构。

H=Hmax-(Hmax-H0)δ

(3)

辊笼高度位置设定为L,经过实际测量上下升降行程为467 mm,以底部为基准零位,其最高位置Lmax即为467 mm,而当前高度位置L则为:

L=Lmax-(Dmax/2-D/2)

(4)

T= μ动mgL=0.1×26×1 000×9.8×

h=hmax-(hmax-h0)δ

(5)

通过上述理论计算,对各产品规格进行参数调节,然后根据实际测量的结果进行对比修正,确认参数合格后录入系统,以后可以根据产品规格准确地调节辊笼压辊以及辊道标高等各项参数,从而有效地保证入口辊道、出口辊道标高与辊笼压辊进给的准确性。

2.4 钢管支撑系统调节的效果

根据上述的理论分析,将1#预焊机的辊笼压辊以及输出辊道标高进行了微调,2#预焊机保持原状。通过两台设备的现场生产实绩进行对比分析,发现1#预焊机在钢管尾部脱离辊轮时的窜动位移明显减小,约10 mm,而2#预焊机在20 mm以上。通过焊接质量统计分析,1#、2#预焊机尾部焊接补焊率分别为25%,60%;1#预焊机焊接完成的钢管尾部焊缝外观也有明显改善,见图4。

图4 钢管焊缝外观 Fig.4 Weld appearance of steel tube

3 链传动机构的速度控制优化

3.1 链传动机构的承载能力分析

入口辊道高度设定为H,其机械零位设定为H0,为方便计算,该值设定为10 mm。最高位置设定为Hmax,经过实际测量高度调整机构的可调范围为55 mm,则:

西门子1PH7型异步伺服电动机可提供58 kW额定功率、5 000 r/min的最高输出速度;采用了星轮减速机,输入功率39 kW,输入转速n1为1 000 r/min,最大扭矩为130 kN·m,传动比i为345。可以根据线速度v计算公式得出链传动的线速度为:

8.2 m/min

(6)

电动机带动链条空转时,其负载很小,基本可以忽略不计,此时电动机的输出转速可以尽量接近5 000 r/min的极限输出速度,使链条线速度可以达到40 m/min。

2.2 盐胁迫条件下生物复菌剂对黄瓜生长的影响 由表3、4可知，“苗壮素”复合菌液对黄瓜种苗生长指标、生理指标有显著影响。复合菌液加盐胁迫组比盐胁迫组的总根长、总投影面积、总根表面积、平均根系直径和根尖数分别提高151.0%、53.3%、8.6%、127.6%、9.0%，葡萄糖、脯氨酸含量分别提高993%、155%。表明在黄瓜生长过程中，“苗壮素”复合菌液对黄瓜具有显著的耐盐促生作用。

在链条带动钢管在辊道上前进尚未进入辊笼时,其负载只是钢管的自重,所需要的最大负载力矩T为:

出口辊道高度值设定为h,为方便计算,机械零位h0设定为10 mm,经过测量实际调整范围达840 mm,其最大高度值hmax则为850 mm,则:

0.47=12 kN·m

(7)

式中:m为质量;L为力臂;μ动为动摩擦因数。

减速机实际负载与扭矩、转速的关系:

(8)

式中:P2为输出功率;P1为输入功率;η为效率;n2为输出转速。

在只有钢管自重负载、减速机输入功率39 kW时能够达到的输出转速为:

通过美国社会学家科塞的社会冲突理论，我们可以得知社会群体之间的冲突是关于价值观、信仰以及对于稀缺的地位、权利和资源的分配上的争斗。冲突具有可以提高团结、权威等的正功能和一定的负功能。

总而言之，道路桥梁工程建设中，检测工作关系着其施工质量和使用安全，应该得到足够的重视。无损检测技术在道路桥梁工程检测中的应用，能够切实保障工程质量，延长工程使用寿命，还可以有效节约成本，有着非常积极的作用。对于检测人员而言，应该提升自身综合素质，熟悉无损检测技术的基本原理和应用方法，针对道路桥梁工程的实际情况，对无损检测技术进行合理选择，保证检测结果准确可靠，为我国交通运输行业的发展奠定良好的基础。

18.6 r/min

相应链传动的线速度可达到:

v=πDn2=3.14×0.9×18.6=52.6 m/min 综上所述,在链传动为空载或轻载(钢管自重)时,减速机完全可以承受电动机的最高输出转速5 000 r/min,使链传动线速度超过40 m/min。

3.2 链传动系统位置和矢量复合控制

链传动系统的控制由预焊机主控PLC系统实现,采用西门子S7-400,伺服单元选用西门子MASTERDRIVES MC 全数字运动控制器,具有过载能力大、调速范围宽等特点。链传动伺服电动机有一套独立的伺服单元,采用位置环、速度环、电流环三环控制,是一种高动态响应、高精度的运动控制方式。传动系统经Profibus DP和PLC系统进行通讯,系统结构如图5所示。在链传动过程中,PLC系统根据链条的位置对伺服控制器进行速度给定,伺服电动机通过内置编码器获得实际位置信号和实际速度信号,分别作为位置环反馈信号和速度环反馈信号实现三环控制,而使系统快速平滑地跟随位置设定值,保证链传动实现钢管的精确定位,同时在焊接过程中实现恒定的焊接速度。整个控制系统是以伺服电动机电流环、电动机速度为内环,链条传输位置为外环的三环控制结构,系统精度高,速度响应快,运行平稳可靠,定位准确。

其实，那一大勺酸奶就相当于咱们每次蒸馒头最后留出的那一小块面，也就是老面肥，留作下次发面的引子（菌种）。而这勺酸奶就是发酵一整瓶酸奶用的引子，可以起到四两拨千斤的作用。

图5 链传动系统结构 Fig.5 Chain drive system structure

MASTERDRIVES MC集成了位置、速度、扭矩控制器,能够实现绝对位置、相对位置控制,以及不同控制模式之间的快速转换。MASTERDRIVES MC与具有高动态响应的SIEMENS永磁伺服电动机(1FK、1FT6)和异步电动机(1PH)具有最佳的协调性;可以连接所有类型的编码器,包括旋转式编码器、正弦/余弦编码器、绝对值编码器、脉冲编码器。本文采用MASTERDRIVES MC与1PH7异步伺服电动机作为链传动的伺服控制系统,电动机内置绝对值编码器,通过SBM2板获取电动机位置反馈信号,实现位置、速度复合闭环控制,系统功能结构如图6 (SLC A&D MC PM Road show 2003)所示。

要确定基层刚度指数的标准范围，则需要先清楚基层刚度与什么有关。我们知道，基层模量的刚度越大，荷载的扩散能力越大。而荷载又会对路面产生作用力，从而使路面发生变形。因此我们需要考虑应力扩散角和弯沉盆，也可以用刚度指数表示弯沉盆参数。又因为刚度影响弯沉盆的范围集中于20～60cm，基层刚度指数为BDP，DX代表距离某点Xcm的弯沉值，所以可以表示为BDP=D20-D60。

图6 MC位置和速度闭环控制 Fig.6 MC position and speed closed loop control

预焊机链传动系统在一个工作周期内根据运动过程中链条的载荷与位置不同,将整个过程分为如下六个步骤:①从校准零位到挂钩到达钢管尾部的预载管位置为S1;②挂钩从预载管位置到钩住钢管末端为S2;③挂钩运送钢管到达辊笼入口处为S3;④从辊笼入口处到焊接位置为S4;⑤焊接过程为S5;⑥从焊接结束到零位校准为S6。

根据最初设备调试时的设定,链传动机构空载转速度为7 m/min,焊接速度为4 m/min。根据本文传动机构承载能力分析,可知链传动机构在空载和载管自由状态时完全可以承受5 000 r/min的输出转速,可以适当提高空载转速。为了最大程度提高链传动的速度,提高生产节奏,链传动驱动控制器采用了速度、位置复合控制方式,针对每一个步骤的控制要求采取了适合的控制模式。根据上文所分的六个步骤,每个步骤的运行距离分别为7.6、1.3、3.9、1.0、12.0、3.1 m,其中焊接过程S5的速度由焊接工艺决定,无法改变;S2、S4过程为尽量减小钢管接触过程中的冲击,速度不宜过高。因此主要针对过程S1、S3、S6进行优化提高,针对这三个过程的载荷,同时考虑链条在高速运转过程中,离心力过大,链条的震动对齿轮和链槽的冲击极大,会造成对设备寿命及安全性的影响,以及载管状态钢管的惯性问题等。为此,对链条空载和载管自由状态进行了速度优化试验,分别选取20、18、16、14、13、12 m/min这6个速度进行验证试验。根据试验,在速度高于16 m/min时,传动链条运行不平稳,对链盘和链槽的撞击严重;同时由于高速,在过程S2、S4中,即链条挂钩与钢管接触的瞬间以及钢管进入辊笼的瞬间,钢管的撞击强烈。但在速度降至14 m/min时,链传动运行平稳,同时钢管接触冲击也大大减小。因此,如图7所示,焊接全过程耗时6.28 min,通过提高链传动空载及载管自由状态下的速度,将传动机构在S1、S3、S6段速度从7 m/min提高到14 m/min,而S2段速度为9.85 m/min,可以节省焊前辅助时间约1 min,可提高生产效率16%。

图7 链传动速度及位置曲线 Fig.7 Chain drive system speed and position curve

4 结语

研究了预焊机在焊接过程中影响钢管运行稳定性的关键因素,通过钢管运行时在辊笼中的受力分析,明晰了钢管尾部产生抖动的原因,并针对性地提出了解决办法,对设备进行调整后,焊接过程的稳定性得到了明显改善。同时通过理论计算分析了链传动机构的承载能力,在满足额定负载的情况下,对链传动机构在焊接过程中的传动速度进行了优化,通过链传动驱动控制器实现速度、位置复合控制,对链传动机构在空载及钢管自由状态下的传输速度进行了大幅提升,有效减少了焊接辅助时间,提高了生产效率。下一步将进一步致力于钢管尾部抖动问题的研究,力求完美解决钢管尾部的焊接质量问题。