Диссертация (Разработка методики адаптации технологии автоматической сварки корневого слоя шва кольцевых соединений магистральных трубопроводов)

1ОГЛАВЛЕНИЕСтр.СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ…………………………………………..5ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 6ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ КОРНЕВОГОСЛОЯ ШВА КОЛЬЦЕВЫХ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙМАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ. ............................................................

111.1. Обзор технологий и оборудования для автоматической сварки корневогослоя шва, применяемых при строительстве магистральных трубопроводов. .... 121.2. Исследования и разработки процессов дуговой сварки с адаптивнымуправлением ............................................................................................................... 181.2.1. Анализ процесса сварки корневого слоя шва как объектауправления ............................................................................................................. 181.2.2.

Обзор способов сбора данных о процессе дуговой сварки иприменяемых следящих систем ........................................................................... 221.2.3. Обзор подходов к формализации законов и алгоритмов адаптивногоуправления процессом дуговой сварки............................................................... 271.2.4. Обзор сварочного оборудования с адаптивным управлением ............. 36Цель и задачи работы ................................................................................................ 41ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВОЗМУЩЕНИЙ ГЕОМЕТРИИКРОМОК НА ФОРМИРОВАНИЕ КОРНЕВОГО СЛОЯ ШВА ...........................

422.1. Исследование разброса геометрических параметров сборки стыка ............ 422.1.1. Методика проведения исследования ....................................................... 422.1.2. Обработка полученных результатов ....................................................... 442Стр.2.2. Экспериментальное исследование стабильности формированиякорневого слоя шва в условиях возмущения геометрии стыка............................ 492.2.1.

Методика проведения экспериментов .................................................... 502.2.2. Обработка и анализ полученных результатов........................................ 532.3. Выводы по результатам исследований 2 главы ............................................. 55ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА СПОСОБА ФОРМАЛИЗАЦИИ ЗАКОНОВАДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СВАРКИ КОРНЕВОГОСЛОЯ ШВА И СИНТЕЗ УПРАВЛЯЮЩИХ ВОЗДЕЙСВИЙ .............................

563.1. Постановка задачи............................................................................................. 563.2. Исследование процесса формирования корневого слоя шва иуправляющих воздействий в системе «геометрия сборки – сварочноеоборудование» ........................................................................................................... 573.2.1. Методика проведения экспериментального исследования .................. 573.2.2. Анализ полученных результатов .............................................................

593.3. Разработка метода формализации законов управления процессом сваркикорневого слоя шва ................................................................................................... 633.3.1. Общая схема метода ................................................................................. 643.3.2. Применение предложенного подхода к формализации законовуправления процессом сварки корневого слоя шва .......................................... 673.4. Обеспечения непрерывности синтеза управляющих воздействий всистеме управления сварочным оборудованием ...................................................

723.4.1. Структура методов на основе нечёткой логики для решения задачуправления процессами ........................................................................................ 723.4.2. Применение методов нечеткой логики в задаче управленияпроцессом сварки корневого слоя шва ............................................................... 743.4.3. Тестирование полученной системы ........................................................

763Стр.3.5. Апробация разработанных подходов в процессе сварки корневого слояшва стыковых соединений магистральных трубопроводов ................................. 783.5.1. Методика проведения тестирования ....................................................... 793.5.2. Результаты экспериментов ....................................................................... 803.6. Выводы по результатам исследований 3 главы .............................................

84ГЛАВА 4. ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ СВАРОЧНОГООБОРУДОВАНИЯ С АДАПТИВНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ .................................. 854.1. Прикладные аспекты интеграции следящих систем и автоматическогосварочного оборудования ......................................................................................... 854.1.1. Описание работы системы слежения за стыком .................................... 854.1.2. Сбор параметров геометрии кромок с датчика ......................................

874.1.3. Оптимизация параметров датчика........................................................... 914.1.4. Реализация контура слежения за стыком ............................................... 944.2. Прикладные аспекты реализации адаптивного управленияавтоматическим сварочным оборудованием .......................................................... 964.2.1. Основные структурные элементы автоматического сварочногооборудования ......................................................................................................... 964.2.2. Пример реализации контроллера управления сварочнымоборудованием.......................................................................................................

994.3. Выводы по результатам исследований 4 главы ........................................... 102ГЛАВА 5. ОБОБЩЕННАЯ МЕТОДИКА АДАПТАЦИИ ТЕХНОЛОГИИАВТОМАТИЧЕСКОЙ СВАРКИ КОРНЕВОГО СЛОЯ ШВА КГЕОМЕТРИЧЕСКИМ ВОЗМУЩЕНИЯМ СБОРКИ СТЫКА ........................... 1035.1. Этап 1. Анализ объекта адаптации ................................................................ 10345.2. Этап 2. Анализ возмущений геометрии сборки процессаСтр.автоматической сварки ........................................................................................... 1055.3. Этап 3. Установление критических возмущений геометрии сборки.........

1065.4. Этап 4. Интеграция систем слежения за стыком и модернизациясуществующего оборудования .............................................................................. 1085.5. Этап 5. Сбор экспертных данных о формировании корневого слоя шва вусловиях возмущений геометрии сборки .............................................................

1095.6. Этап 6. Формализация законов управления ................................................. 1115.7. Этап 7. Синтез непрерывных управляющих воздействий .......................... 114ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ................................................................................................. 116СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.......................................................................................

117ПРИЛОЖЕНИЕ ....................................................................................................... 1255СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙКСС – контрольное сварное соединениеУКП – управляемый каплепереносУСО – устройство согласования обмена даннымиПЗС – прибор с зарядовой связьюVOF – (англ. Volume of Fluid Method, метод объёма жидкости)ПО – программное обеспечение6ВВЕДЕНИЕАКТУАЛЬНОСТЬ.

В настоящее время вопросы строительства иэксплуатации конструкций трубопроводного транспорта нефти и газа являютсяодними из ключевых в отечественной экономике. Основным, наиболее сложными в тоже время, определяющим технологическим процессом при строительстветрубопроводных систем является сварка элементов трубопровода, и в частности,сварка кольцевых стыков линейной части. Научные и инженерные решения вобласти технологий и соответствующего сварочного оборудования являютсяосновополагающимивширокомкомплексеработпристроительстве.Возрастающие темпы производства работ, стремление к обеспечениюстабильностикачестваприводяткнеизбежномуувеличениюдолиавтоматических сварочных процессов по отношению к доле ручного сварке.Наиболее ответственным и трудоёмким этапом проведения комплексасварочно-монтажных работ при строительстве магистральных трубопроводовявляется выполнение сварки корневого слоя шва кольцевых сварныхсоединений.

Именно этот элемент производства работ является наиболееподверженным влиянию возмущений различной природы, что существенноосложняет его автоматизацию, которая, традиционно требует алгоритмовуправления, отображающих внутренние взаимосвязи процесса. Многомерностьи многосвязность процесса сварки корневого слоя шва существенно усложняетпоиск и формализацию данных зависимостей, поэтому, на настоящий момент,сварка корневого слоя шва если и проводится с помощью автоматическогооборудования, то оператор оборудования постоянно корректирует процесссварки в соответствии со своими навыками, опытом и интуицией, - которыепозволяют ему управлять процессом в условиях неполной, нечеткойинформации, в условиях неопределённости.