Меню Рубрики

Установки индукционного нагрева труб большого диаметра

Оборудование для индукционного нагрева

Отказ от применения нагрева стыков труб перед сваркой с помощью газовых горелок вследствие их низкой эффективности послужил основой для использования для этих целей установок индукционного нагрева. В частности, при строительстве магистральных трубопроводов в России (Восточная Сибирь – Тихий Океан, Североевропейский газопровод, Бованенково – Ухта и др.) нашли широкое применение установки ProHeat 35et фирмы MillerElectric, США. Указанное оборудование представляет собой установку, состоящую из инверторного источника питания, гибкого индуктора, соединительных высокочастотных кабелей и датчиков температуры (термопар).

Источник питания представляет собой высокочастотный генератор тока с номинальной выходной мощностью 35 кВт при ПВ=100% и выходной частотой 5-30 кГц. Запитывается источник от 3-х фазной сети переменного тока 380 В, 50 Гц (или автономной электростанции), максимальная потребляемая мощность в момент пуска 37 кВт. Генератор имеет габаритные размеры 640х550х940 мм при массе 103 кг., что позволяет размещать его в сварочном тракторе (кунге) вместе со сварочными источниками питания. Все кнопки управления генератора имеют сенсорное исполнение (нет выступающих тумблеров, переключателей), что исключает возможность их механического повреждения.

Температурный интервал эксплуатации источника тока – от минус 25°С до плюс 45°С.

В условиях Севера желательно эксплуатировать генератор при положительных температурах (располагать рекомендуется в отапливаемом кунге), хранить в нерабочем состоянии допускается при низких температурах вплоть до минус 50°С.

Источник питания ProHeat 35et позволяет одновременно подключать до двух нагревательных индукторов. В случае использования одного индуктора, выход второго индуктора закрывается специальной заглушкой во избежание поражения током обслуживающего персонала.

Индукционный источник питания ProHeat 35et оборудован встроенным терморегулятором, который позволяет задавать температуру нагрева, время выдержки, скорость охлаждения после нагрева. Последнее весьма актуально в случае использования установки для термической обработки конструкций.

Установка ProHeat 35et комплектуется индукторами (одеялами) с воздушным охлаждением или индукторами (кабелями) с жидкостным охлаждением.

Система с воздушным охлаждением рассчитана на предварительный или сопутствующий нагрев до температуры плюс 200°С. Одеяла с воздушным охлаждением выпускаются под трубы диаметром от 8 дюймов (200 мм) до 56 дюймов (1420мм). Ширина одеяла составляет 190мм. В случае использования двух одеял одновременно (если позволяет изоляция на свариваемых торцах трубы), одеяла располагаются по обе стороны от стыка.

Такая компоновка позволяет проводить и сопутствующий подогрев. При этом одеяла раздвигаются от стыка на 50 — 70 мм в обе стороны и осуществляется сварка. Влияния магнитного поля на стабильность горения дуги (магнитного дутья) нет. В случае использования одного одеяла, оно располагается по оси стыка. Перед сваркой после нагрева одеяло снимается. Одеяла снаружи закрыты сменными кевларовыми чехлами, обеспечивающими защиту одеял от истирания, порезов и продлевающих их срок службы.

Индукционная система нагрева с жидкостным охлаждением рассчитана на нагрев до температуры плюс 780°С. Кабели с жидкостным охлаждением представляют собой универсальный инструмент для предварительного нагрева и термообработки труб различного диаметра и плоских деталей.

В общем случае более короткие кабели применяются для нагрева труб небольшого размера и более просты в установке. Более длинные кабели применяются для нагрева труб большого диаметра, а также небольших сосудов давления и резервуаров.

Все индукторы ( как воздушного, так и жидкостного охлаждения ) могут эксплуатироваться в широком температурном интервале от минус 45°С до плюс 45°С.

Соединительные высокочастотные кабели выпускаются длиной 7,5 м, 15 м, и 22,5 м и служат для соединения источника питания и индуктора. Кабели длиной 7,5 м используются, как правило, трубосварочных базах (БТС), а кабели длиной 15м и 22,5 м – на трассе. Длина кабеля выбирается в зависимости от сложности трассы (возможности доступа к трубе).На проекте ВСТО применяются главным образом кабели 15 м., на Бованенково – Ухта – 22,5 м.

Нагрев стыков при использовании установок ProHeat 35et отслеживается с помощью 6 штук термопар, одна из которых является управляющей. При нагреве до 200°С применяются контактные термопары в виде зонда, при термообработке (нагрев порядка 650°С) термопара приваривается к трубе с помощью конденсаторной сварки (поставляется в качестве опции для ProHeat 35et ).

Читайте также:  Установка полимерный канализационный люк

Установка ProHeat 35et оснащена системой защиты от пробоя изоляции, которая обеспечивает автоматическое отключение установки при закорачивании источника питания на землю.

Исследована эффективность нагрева труб магистральных трубопроводов как при нормальной температуре окружающей среды, так и при низких температурах, вплоть до минус 45°С.

Последние эксперименты проводились в климатической камере. Было установлено, что при температуре минус 40°С двумя источниками ProHeat 35et и двумя одеялами (суммарная мощность 70 кВт) труба диаметром 1067 мм. и толщиной стенки 25 мм. до температуры плюс 50°С нагревалась за 5 мин. 45 сек., до температуры плюс 100°С – за 9 мин., до температуры плюс 150°С – за 12 мин. 20 сек. При этом запаса тепла от предварительного подогрева до температуры плюс 150°С при температуре окружающего воздуха минус 40°С и тепла от сварочного нагрева достаточно для сварки корневого и 1-го заполняющего слоев шва всеми рекомендованными (в частности для ВСТО) методами сварки при соблюдении регламентированных температур предварительного подогрева (не менее плюс 100°С) и межслойной температуры (не менее плюс 50°С). Сопутствующий подогрев стыка до температуры плюс 130°С при температуре окружающего воздуха минус 40°С позволяет обеспечить требуемую межслойную температуру (не менее плюс 50°С) при сварке заполняющих слоев шва всеми рекомендованными (для ВСТО, Бованенково – Ухта) методами сварки. Использование схемы сопутствующего подогрева для сварки 2-го заполняющего и последующих слоев шва при установке одеяла индукционного нагрева только с одной стороны стыка позволяет обеспечивать требуемую межслойную температуру (не менее плюс 50°С) всего стыка (передача тепла от одеяла ко второму стыку осуществляется через «тепловой мост», созданный заваренным корнем шва). Это актуально, в частности, при использовании сварочных головок типа М300 Proteus, когда на одной стороне стыка устанавливается направляющий пояс, по которому движется головка, а на другой стороне стыка – индукционное одеяло.

Исследована эффективность нагрева труб магистральных трубопроводов при низких температурах одной установкой ProHeat 35et. Так, при температурах окружающей среды минус 35°С одной установкой ProHeat 35et и одним одеялом труба диаметром 1420 мм и толщиной стенки 27,7мм до температуры плюс 130°С нагревалась за 12,5 минут. При этом запаса тепла от предварительного было достаточно для заварки стыка всеми рекомендованными для проекта Бованенково – Ухта методами сварки.

Эффективность предварительного и сопутствующего индукционного нагрева с помощью установок ProHeat 35et подтверждена для ручной дуговой сварки, механизированной сварки самозащитной проволокой, сварочных головок типа М300 Proteus, а также автоматических сварочных комплексов типа Serimax (Франция). Целесообразно использовать установки ProHeat 35et для нагрева при ремонте сварных стыков, при сварке захлестов, при изоляции стыков (установке термоусадочных манжетов). Всего на проекты ВСТО, Бованенково – Ухта (трубы диаметром 820 мм,1067 мм,1220 мм, 1420мм) было поставлено около 150 шт. установок ProHeat 35et.

источник

Для нагрева перед гибкой труб

ЗАВОД ИНДУКЦИОННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Проектирует и производит установки индукционного нагрева в полном соответствии с техническим заданием Заказчика, модернизирует имеющиеся установки с заменой или ремонтом отдельных узлов и технологических единиц оборудования.

Использование установок индукционного нагрева для гибки деталей трубопроводов применяется для следующих марок сталей труб:

— Гибка труб из углеродистой стали марок Ст2, Ст3, 10 и 20 без последующей термической обработки.

— Гибка труб из высоколегированной стали аустенитного класса (марок 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 08Х17Н16МЗТ, 10Х23Н18). Гибка труб при этом совмещается с термической обработкой — аустенизацией.

— Гибка труб из легированной стали мартенситного класса (марок 15Х5, 15Х5М, 15Х5ВФ, 12Х5МА, 12Х8ВФ), а также труб из легированной стали перлитного класса (марок 15ХМ, 30ХМА и др.).

Установки индукционного нагрева в составе трубогибочного станка позволяют осуществить гибку труб стандартных типоразмеров:

Диаметры труб: 159, 168, 219, 273, 299, 325, 351, 377, 402, 426, 530 мм.

Процесс гибки труб с использованием установки индукционного нагрева в составе трубогибочного станка происходит за счет нагрева зоны трубы (шириной равной толщине стенки трубы) при продольной подаче трубной заготовки в зону индуктора 1 и одновременном воздействии на трубу в поперечном направлении при помощи нажимного ролика 2. Радиус и угол изгиба трубы контролируется с помощью закрепленного хомута 3 по показаниям радиусоугломера со стрелкой 4 и транспортиром 5, а при его отсутствии – шаблоном.

Читайте также:  Установка конденсации водяных паров

Охлаждение трубы после нагрева может быть как водяное, так и воздушное.

Для каждого типоразмера труб используется размерный ряд сменных индукторов, технологическая карта режимов нагрева, охлаждения и скорости продольной подачи трубы и поперечной подачи нажимного ролика.

Рекомендуемые температуры нагрева различных марок сталей труб для последующей операции гиба

Марка стали Температура нагрева, °С
Начало процесса Окончание процесса
не более не менее не менее
Ст3сп, 10 1050 1000 750
20, 10Г2, 09Г2С 1030 980 750
18Х3М3, 15ХМ, 18ХГ 1060 1000 800
12Х1МФ, 30ХМА, 15Х5, 15Х5М 1080 1030 800
08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т 1100 1030 850
10Х17Н13М2Т, 08Х17Н16М3Т 1150 1100 850

1. Технические характеристики установки индукционного нагрева труб в составе трубогибочного станка

Наименование 1 Наружный диаметр изгибаемых труб, мм 2 Наибольшая толщина стенки изгибаемых труб, мм 3 Наибольший угол гиба, град. 4 Длина изгибаемых труб, мм 5 Максимальная мощность установки нагрева, кВт 6 Номинальная частота контура, кГц 7 Номинальное напряжение на выходе ТПЧ, В 8 Расход охлаждающей воды, м 3 /ч 9 Давление охлаждающей воды, МПа 10 Напряжение питающей сети, В 11 Частота питающей сети, Гц 12 Скорость продольной подачи трубы, мм/с 13 Скорость поперечной подачи нажимного ролика, мм/с

Предназначен для организации продольной непрерывной подачи трубной заготовки через зону нагрева, обеспечения соосности трубной заготовки и индуктора-спрейера, обеспечения поперечного усилия нажимного ролика на трубную заготовку в процессе гиба.

Приводные части станка реализованы с помощью редукторных механизмов, электродвигателей и частотного регулирования.

Позволяет осуществлять дистанционное управление преобразователем частоты, визуально наблюдать за параметрами процесса нагрева с отражением температуры в области нагрева, обеспечивать продольное перемещение трубной заготовки и перемещение нажимного ролика с необходимой скоростью согласно технологическим режимам.

Выполняет следующие функции:

— Индикация основных параметров работы установки и состояния оборудования;

— Отображение работы всей установки в режиме постоянного мониторинга;

— Отображение температуры в зоне нагрева;

— Управление частотным регулированием систем электропривода.

Информация о режимах работы преобразователя отражается на жидкокристаллическом дисплее, установленном на панели управления.

Программное обеспечение ПДУ позволяет составлять и запоминать технологическую карту режимов нагрева и перемещения управляемых механизмов для разных типоразмеров труб.

В шкафу управления приводами станка смонтирована система частотного регулирования электродвигателей приводных механизмов.

Система контроля температуры

Позволяет контролировать температуру в зоне нагрева. Показания снимаются оптическим пирометром в одной или нескольких точках и передаются на монитор ПДУ.

По согласованию с Заказчиком может включать тиристоры, конденсаторы, токопроводы и т.д.

Комплект монтажный по воде

Комплект рукавов, хомутов и пр. предназначенный для соединения по воде тиристорного преобразователя, блока конденсаторов, индуктора-спрейера, закалочного трансформатора, шины переходной, станции охлаждения, узла контроля охлаждения.

Комплект технической и эксплуатационной документации

Паспорт и руководство по эксплуатации на каждый узел отдельно и всю установку в целом.

Привязка оборудования к условиям Заказчика

Выполняется с учетом специфических условий Заказчика.

Шеф-монтаж и пуско-наладочные работы

При шеф-монтаже осуществляется контроль установки и подключения всех единиц оборудования.

— Соединение внутренних электрических схем;

— Отладка режимов работы оборудования;

— Холодные функциональные испытания;

— Горячие функциональные испытания;

— Ввод в эксплуатацию и сдача установки Заказчику.

Обучение обслуживающего персонала

На этапе отладки требуемых энерготехнологических режимов оборудования Исполнитель объясняет персоналу принципы работы всех узлов и управления оборудованием, с участием Заказчика составляет местную инструкцию для рабочего персонала по работе на установке индукционного нагрева.

Гарантийное обслуживание 12 месяцев с момента запуска оборудования в эксплуатацию, но не более 18 месяцев с момента отгрузки Заказчику.

4. Организационные мероприятия и требования по эксплуатации установки индукционного нагрева труб в составе трубогибочного станка

При работе на установке индукционного нагрева в составе трубогибочного станка должны соблюдаться следующие требования:

— установка обслуживается не менее чем двумя рабочими-гибщиками — оператором и электриком. Замена оператора и электрика необученными рабочими запрещается;

— в помещении или зоне оборудования установки индукционного нагрева вход (нахождение) посторонним лицам должен быть запрещен;

— двери шкафов электропитания должны быть заперты, открывать их можно только при снятии напряжения на шинах;

— все токоведущие детали на трансформаторах, шинах, дросселях должны быть недоступны для случайного прикосновения;

— в случае необходимости регулировки емкостей конденсаторов напряжение должно быть снято. Перед прикосновением к токоведущим частям необходимо разрядить конденсаторы путем заземления каждого элемента конденсатора на общий контур заземления;

— регулировка работы энергетического оборудования установки должна производиться квалифицированными электриками только с разрешения главного механика или главного энергетика предприятия и в соответствии с инструкцией завода-изготовителя.

источник

Наименование 1 Индуктор-спрейер, комплект 2 Тиристорный преобразователь частоты — ТПЧ 3 Трансформатор закалочный 4 Шина переходная 5 Блок конденсаторов 6 Станция охлаждения — СО 7 Токопровод, комплект 8 Узел контроля водоохлаждения 9 Станок с приводом подачи трубы и нажимного ролика 10 Пульт дистанционного управления — ПДУ нагревом и перемещением трубы 11 Шкаф управления приводами станка 12 Система контроля температуры 13 Комплект ЗИП 14 Комплект монтажный по воде 15 Комплект технической и эксплуатационной документации 16 Привязка оборудования к условиям Заказчика 17 Шеф-монтаж и пуско-наладочные работы 18 Обучение обслуживающего персонала 19 Гарантийное обслуживание

! Цифровую систему автоматического управления, регулирования, диагностики и защиты ТПЧ;

Управляемый выпрямитель;

— Систему стабилизации уровня потребляемой мощности;

— Автоматическое управление инвертором;

! Герметичный шкаф, степень защиты — IP55.

! Внутренний микроклимат.

Предназначен для согласования напряжения индуктора с напряжением источника питания в установках индукционного нагрева и закалки на средних и высоких частотах тока.

Предназначена для передачи электрической энергии от трансформатора закалочного к индуктору-спрейеру. Компьютерное моделирование, электрический расчет и конструкция данного узла обеспечивают надежность эксплуатации при больших токовых нагрузках, а также быструю замену индуктора-спрейера для гибки трубы другого типоразмера.

Предназначен для компенсации реактивной мощности установки индукционного нагрева.

Выполнен в закрытом исполнении.

Состоит из рамы, с размещенными на ней электротермическими конденсаторами с токоведущими шинами, коллекторами для подачи и слива охлаждающей жидкости, блоков индикации с датчиками протока и температуры охлаждающей жидкости.

В блоке конденсаторов реализована возможность регулирования электрических параметров (ëмкости, реактивной мощности) для наладки режимов работы установки с трубами разных типоразмеров.

Читайте также:  Установка мангала в лесу

Может быть выполнена по системе «вода/вода» или «вода/воздух».

— Пластинчатый теплообменник(и) с системой нержавеющих трубопроводов ALFA LAVAL (или подобный);

— Датчики температуры и протока охлаждающей жидкости, соединенные с блоком автоматики;

— Приборы давления и температуры;

Предназначен для передачи электрической энергии ко всем технологическим единицам установки.

Узел контроля водоохлаждения

Осуществляет контроль режимов охлаждения установки индукционного нагрева и режимов охлаждения трубы.

Представляет собой коллекторную систему с датчиками протока и температуры охлаждающей жидкости. Ограничивает эксплуатацию установки при возникновении критических режимов работы.

Станок с приводом подачи трубы и нажимного ролика
Пульт дистанционного управления — ПДУ нагревом и перемещением трубы