带压燃气输送管道在线智能开孔的研究

摘要

随着工业生产的迅速发展和人民生活水平的显著提高，燃气经由管道运输越来越普遍。但是在燃气运输的过程中，如何在不降压、不停气的情况下安全、高效、可靠地对主燃气管道进行开孔并安装分支输气管，是燃气运输中一直难以解决的一个问题。目前出现的一些管道开孔机，不仅效率太低，而且安全性得不到保障，特别是在安装大口径分支管方面更是无能为力。而燃气输送管道开孔技术是关系到工业生产和人民生活的一个关键问题，因此研制一台安全、可靠、高效、智能的带压燃气输送管道开孔装置具有重要的经济意义。
　　 本文首先介绍了在线智能开孔装置的总体方案，分析了在线智能开孔的工作流程，针对该装置可能存在的无法高效、可靠地在燃气输送管道上切下分支孔的问题，主要从两方面来讨论如何解决这个问题：一是讨论了几个影响切割质量的等离子弧工艺参数，并运用热力学理论建立了等离子弧切割的数学模型，研究如何对切割速度进行调整。二是对割炬摆动机构进行了演化分析和设计，确定了割炬摆动机构的控制量，并对管道的开孔过程进行了分析，提高了开孔质量。在经过分析对比后，针对实际情况确定使用超声波测厚技术和旋转变压器测角技术，为割炬摆动控制系统的设计奠定了基础。
　　 本文最后部分根据割炬摆动系统的特点进行了控制系统的软件、硬件设计。开发了以单片机为核心的割炬摆动控制卡，用Visual C＋＋编制了系统的软件，然后分析了割炬摆动控制系统的干扰源，讨论了抗干扰措施。
　　 经实际应用验证，上述研究工作的各项性能指标达都到了预期的目标，实现了安全、高效、可靠地进行燃气输送管道开孔，具有很高的经济效益和社会效益。