抽油杆中频感应热处理的质量监控系统浙江大学傅建中狄瑞坤陈子辰摘要介绍以工业微机为核心的抽 油杆中频感应热处理质量监控系统。系统采用先进的光导纤维红外测温技术，成功地实现了对抽油 杆中频感应热处理各工艺过程的温度监测及回火温度的闭环控制，有效地监控了抽油杆热处理的加 工质量。关键词感应热处理质量监控温度控制ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｂａｓ ｅｄｏｎｋｅｍｅｌｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｔｈｅｑｕａｌｉｔｙｍｏｎ ｉｔｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｆｏｒｍｅｄｉｕｍ－ｆｒｅｑｕｅ ｎ－ｃｙｉｎｄｕｃｔｉｏｎｈｅａｔｔｒｅａｔ－ｍｅｎｔｏｆｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｉｌｂ ａｒ．Ｔｈｅａｄｖａｎｃｅｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｆｉｂｒｅｌｉｇｔｈｇｕｉｄｅｍｅａ ｓｕｒｉｎｇｔｅｍ－ｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｙｕｓｅｄｔｏｍｏｎｉｔｏ ｒｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｔｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓｏｆｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔａｎｄｔ ｈｅｃｌｏｓｅ－ｌｏｏｐｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｆｏｒｔｅｍｐｅｒｉｎｇｉ ｓａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｍｏｎｉｔｏｒｔｈｅｑｕａｌｉ－ｔｙｅｆｅ ｃｔｉｖｅｌｙ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＩｎｄｕｃｔｉｏｎｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔＱｖａｌｉ ｔｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌ１．中频感应热处理质量监控 系统的构成抽油杆属细长杆件类型，两端粗大，中间细长。质量要求按ＧＢ７２２９—８７《抽油 杆及其接箍》规定。为符合国际质量要求，经反复试验，确定的中频感应热处理的工艺为：淬火＋ 回火＋杆头和杆尾的局部正火＋校直。其流程为：抽油杆被放在链传动的滚轮生产线上，并作直线 和旋转两种运动，首先穿过固定的淬火感应圈，然后到达喷水环淬火，接着到达固定的回火感应圈 回火，最后杆头和杆尾的正火和校直工艺，整个热处理过程是连续进行的。我们设计的质量监控系 统是采用光纤测温技术对淬火、回火、杆头杆尾的局部正火进行实时监测并超限报警，还对关键工 艺回火过程采用了闭环温度实时控制，其方法是通过调节抽油杆在回火感应圈中的速度来达到的。 系统主要有以研华ＰＣＬ６１３７ＣＰＵ卡为核心的微机基本系统，加上Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ卡，光导 纤维测温系统，声光报警系统及励磁电磁调速系统等组成。由于抽油杆在不停地作旋转和直线运动 ，加上水雾、强电磁场和振动，若采用接触法测量抽油杆温度，传感器安装及使用寿命问题不易得 到解决，因而监测精度难以保证，采用光导纤维红外测温技术进行非接触监测较好地解决了这一问 题，其原理如下图所示。光导纤维具有独特的性能，辐射能量在光导纤维中传输不受外电电磁场的 干扰，也不会向周围环境辐射出电磁波干扰环境。同时，光导纤维具有很高的绝缘性和耐腐蚀性。 光导纤维还具有一定的柔韧性，可在一定限度曲率半径范围内弯曲，辐射能量可以沿着弯曲的光导 纤维传送给后续处理电路。抽油杆热处理中回火温度是影响质量的关键参数，所以在监控系统中， 对它进行了闭环控制。由于抽油杆感应出口温度是其在感应圈中的速度和中频机输出功率的函数， 所在控制温度的调节方法也有两种。一种方法是根据温度偏差调节中频机的输出功率，这种方法是 较为常用的方法，但是成本太高。另一种方法是根据温度偏差调节抽油杆在感应线圈中的速度达到 温度闭环控制的目的，这种方法简单易行，十分合适。２．质量监控系统的软件设计本系统的软件 设计与实现严格按照软件规范进行，采用软件工程设计方法，使得软件具有良好的品质和清晰的结 构，易于维护，软件采用了Ｃ语言嵌入汇编语言的编程方法，充分利用了汇编语言的实时性和Ｃ语 言强大的图形功能以实现良好的人机界面和管理功能。该系统应用软件主要有：人机界面模块、数 据采集模块、质量报警模块、控制算法模块、实时数据库处理模块，实时图形显示模块、打印管理 模块等组成。主要特点是：实时数据库在软件中充当总线角色，所有任务或从数据库中取数据，或 将处理好的数据及修改送入数据库。实时数据库中的质量参数可定时存入硬盘，实现了抽油杆质量 信息的动态存储、传递、查询和统计分析，有利用于生产管理和组织者的质量控制。３．结论抽油 杆感应热处理质量监控系统投入运行后，取得了显著的经济效益和社会效益。产品质量明显得到了 提高并大大减轻了操作人员的劳动强度和紧张程度。本系统在恶劣的工况环境下，稳定运行已近两 年，表明系统设计合理，可靠性高，光导纤维测温监控具有很强的抗干扰能力，特别是抗强电磁场 干扰能力，可在感应热处理中得到广泛的应用。参考文献１刘怀文．抽油杆螺旋推进热处理机组， 工业加热．１９９３，２．２王常力．工业控制计算机系统．设计与应用．北京：电子工业出版社 ，１９９３．抽油杆中频感应热处理的质量监控系统$浙江大学@傅建中@狄瑞坤@陈子辰感应热 处理,质量监控,温度控制介绍以工业微机为核心的抽油杆中频感应热处理质量监控系统。系统采 用先进的光导纤维红外测温技术，成功地实现了对抽油杆中频感应热处理各工艺过程的温度监测及 回火温度的闭环控制，有效地监控了抽油杆热处理的加工质量。１刘怀文．抽油杆螺旋推进热处理 机组，工业加热．１９９３，２．２王常力．工业控制计算机系统．设计与应用．北京：电子工业 出版社，１９９３．油杆中频感应热处理质量监控系统。系统采用先进的光导纤维红外测温技术， 成功地实现了对抽油杆中频感应热处理各工艺过程的温度监测及回火温度的闭环控制，有效地监控了抽油杆热处理的加工质量。１刘怀文．抽油杆螺旋推进热处理机组，工业加热．１９９３，２．２王常力．工业控制计算机系统．设计与应用．北京：电子工业出版社，１９９３．
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