压力管道射线检测装置的设计
压力管道射线检测装置的设计 压力管道射线检测装置的设计 崔云龙，李成超，刘亮亮 （泰安市特种设备检验研究院，山东泰安271000） 摘要：为了提高管道射线检测效率，即在保证焊接质量的前提下有效提高其生产效率和质量，研究并设计了一种射线检测控制系统，该系统运用Pro/E进行三维建模，采用气压传动系统，结合先进的控制理论，通过PLC作为其控制系统，实现对检测装置的控制。 关键词：检测装置；焊接系统；气压传动；PLC 0 引言 在射线检测实施工作过程中，巧妙借助简易工装设施，既能提高工作效率，又能保证检测质量，更能有效地减少射线对人体的危害，提高射线检测技术效能；常规无损检测方法之一的射线检测，在工业上有着非常广泛的应用。尤其是在特种设备生产和检验过程中，是最常用的无损检测方法，但是，与其他几种常用的无损检测方法相比，射线检测设备体积大、重量大，在生产和检验现场操作起来比较麻烦，工作强度大，效率低［1］。针对这种现状，利用一些简单的工装设备，不但能大大提高工作效率，而且能更好地保证检测质量。本设备主要是针对环焊缝架空管道的工装。架空管道一般在5米以上，射线探伤时探伤机很难固定，并且难于升降，造成工作效率低，无法拍片确定焊缝质量；生产厂家难于开工生产，造成经济损
失。 1 机械系统的结构设计及工作流程分析 1.1 机械系统的结构设计 为了解决现有技术存在的问题，设计一种用于检测管道和容器焊缝的平台升降式射线机装置［2］，具有周向360°自动旋转、焦距准确、安装方便和升降灵活等特点。 一种用于检测管道和容器焊缝的平台升降式射线机装置，包括工作平台，工作平台的下方安装有滚轮，左右两侧设有竖直的导轨，两个导轨的顶端通过顶梁连接；还包括钢丝绳和驱动装置，钢丝绳的一端与驱动装置的输出轴连接，钢丝绳的另一端通过顶梁与工作平台连接；工作平台的左右两侧开设有卡槽，导轨穿过相应的卡槽；导轨为伸缩导轨；顶梁上安装有滑轮，钢丝绳穿过滑轮与工作平台连接；驱动装置为电动机；支撑架设置在工作平台上，工作平台的一个侧边与支撑架的一端铰接；工作平台的上方还设有支撑杆，支撑杆的一端与工作平台的正面铰接，其另一端与支撑架连接；支撑杆为伸缩杆；支撑杆为液压杆，一端与工作平台的正面铰接，另一端与支撑架连接；射线机安装在支撑架的活动端。 通过在工作平台的左右两侧设置竖直的伸缩导轨，并在工作平台的左右两侧开设卡槽，两个导轨穿过相应的卡槽，电动机通过钢丝绳牵引工作平台沿着导轨上下移动，稳定到达并固定在指定的位置，实现了自动调整工作平台高度的目的，进而调整工作平台上的射线机的高度，代替了现有依靠人力调整射线机的方式，降低了劳动强度，提高了工作效率。 支
撑杆的一端与工作平台铰接，其另一端与支撑架连接，支撑杆通过控制系统使支撑架旋转，保证射线机焦距在合理范围之内，实现射线机对纵、环焊缝周向360°旋转检验［3］。 射线机安装在支撑架的活动端，其设计合理、安装简单、操作方便，通过控制系统实现其对纵、环焊缝的自动检验，极大程度地降低了辐射对操作人员的伤害。如图1所示。 1.2 机械系统的工作流程分析 进行气压传动系统和电气控制系统的设计之前，首先应对机械系统的工作流程进行分析。其具体的工作流程如下： 图1 机械系统的整体结构 （1）进行开机前的检查工作，检查电源、气源供应； （2）接通电源、气源后，启动射线控制系统，延时开始工作，利用触摸屏进行归位； （3）旋转射线机，并对准焊缝工件； （4）按动启动按钮，射线机在伺服电机带动下进入到焊缝工位； （5）伺服电机动作，射线机上升，控制系统控制焊接头对准射线机动作； （6）拍片过程中，停留半分钟，使射线机休息； （7）拍片结束气缸动作，整个拍片过程完成，伺服电机动作，带动射线机返回原点； （8）打开肘夹固定，取下射线机； （9）重复（3）到（8）动作，进行下一工件的拍片。 2 压传动系统的构成及原理分析 2.1 气压传动系统的构成 该气压传动系统由气源、气源处理单元（气动三联件）、储气罐、气缸、气压开关、调压阀、消音器等组成。 2.2 气压系统的原理分析 该气压系统的工作原理如下：工作介质空
气经空气压缩机压缩处理后成为高压气源，然后经由气源处理单元（一般由空气过滤器、除油器、空气干燥器等组成）对压缩空气进行净化干燥等处理后存储于存气罐内，然后经过精密减压阀减压达到工作要求压力，当电磁换向阀动作后进入气缸带动负载运动，或进入吹气管道对焊接部位进行冷却。气压系统在排气过程中会产生强烈的噪声污染，因此在管道排气口及电磁阀排气口都安装有消声器；此外，气缸进出口都配有调速阀，方便在调试过程中对气缸进行速度的调节［4］。 3 控制系统的软件设计 3.1 人机界面分析 控制系统选用的人机界面是三菱公司生产的，具体型号为GT1055-QSBD-C，该设备是三菱公司主打的GT系列中的中型产品，拥有分辨率为320×240、大小为5.7寸265色STN彩色液晶屏，内置的标准接口有USB、RS-422及RS-232，用户存储器大小为3M［5］。 3.2 软件分析 人机界面的设计要使用相对应的人机界面设计软件，本系统使用的人机界面是三菱公司GT10系列，相对应的人机界面设计软件为GT Designer 2，该软件是三菱公司开发的最新一代人机界面设计软件，对于GT10系列所有型号的人机界面皆可使用。通过编程软件的升级，用户可方便快捷地进行人机界面的设计、修改及升级等工作［6］。 4 结论 （1）对该系统的机械系统进行了结构设计及工作流程分析，通过机械框架、工件定位、气压传动装置等几部分构成该机械系统，
确保射线拍片的效率和准确度。 （2）对该焊接系统的气压传动部分进行设计，分析并绘制气动原理图，使该气压传动系统能实现稳定运行、速度刚性好、反应快速、准确停位等要求。 （3）该系统大大降低了操作人员劳动强度及工作时间，同时运行稳定可靠、定位精准、操作便捷、人机交互性强，提高了射线拍片质量和效率，能够满足射线拍片工装的要求。 参考文献： ［1］胡超.无损检测中的机器人技术［J］.机电工程技术，1999（5）：139-140. ［2］濮良贵，纪名刚.机械设计［M］.北京：高等教育出版社，2012. ［3］张云伟.煤气管道检测机器人系统及其运动控制技术研究［D］.上海：上海交通大学，2007. ［4］陆鑫盛，周洪.气动自动化系统的优化设计［M］.上海：上海科学技术文献出版社，2000. ［5］三菱电机自动化（中国）有限公司.三菱FX中文编程手册［K］.2007. ［6］韩跃平.X射线视觉自动检测技术［M］.北京：国防工业出版社，2012. Design of Radiation Detection Device for Pressure Piping CUI Yun-long，LI Cheng-chao，LIU Liang-liang
（Tai'an Special Equipment Inspection and Research Institute，Tai'an 271000，China） Abstract：In order to improve the detection efficiency of pipeline radiation，that is to improve the production efficiency and quality under the premise of guaranteeing the quality of welding，a ray
detection and control system is designed and implemented.The system uses Pro/ E for
three-dimensional modeling，and pneumatic transmission system，combined with advanced control theory，took the PLC as its control system，to achieve the detection device control. Key words：detection devices；welding systems；pneumatic transmission；PLC 中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009－9492(2017)04－0027－02 第一作者简介：崔云龙，男，1983年生，山东泰安人，硕士研究生，工程师。研究领域：特种设备检验及无损检测。 (编辑：阮毅) DOI：10.3969/j.issn.1009-9492.2017.04.008 收稿日期：2016－10－31