Вимірник овальності

Корисна модель відноситься до вимірювальної техніки, зокрема, засобів вимірювання зовнішніх діаметрів, і може бути використана при контролі овальності, зокрема, великогабаритних трубопроводів в поперечному перерізі їх гибов. Запропоновано пристрій, що забезпечує високу продуктивність процесу вимірювання овальності трубопроводів високого тиску з малою похибкою. Такого результату досягнуто, коли у вимірнику овальності, переважно трубопроводів високого тиску, що включає балкову основу, встановлені перпендикулярно йому губки, нерухомі та рухливі опори, датчики лінійних переміщень, основа виконана з двох взаємно ортогональних балок з лінійними направляючими та встановленими в них карет встановлені нерухомі опори у вигляді роликів, вісь обертання яких паралельна осі балок, на каретках встановлені губки з розміщеними на них рухомими опорами у вигляді роликів, вісь обертання яких перпендикулярна до осі балок, на яких вони розміщені, уздовж балок встановлені датчики лінійного переміщення, підключені до обчислювального пристрою через пристрій введення вимірювальної інформації, каретки з'єднані з основою пружинами силового замикання, при цьому щонайменше одна з губок виконана рухомою і з можливістю зміни та точної фіксації кута установки на каретку. 1 іл.

Овальність трубопроводів високого тиску в поперечному перерізі згинів є важливою характеристикою, що багато в чому визначає їх прогнозований ресурс та ремонтопридатність. Автоматизація процесуВимірювання овальності трубопроводів дає можливість створити архів даних, що дозволяє прогнозувати залишковий ресурс трубопроводу.

Такий кругломір обмежений за сферою застосування: за принципом роботи він не придатний для вимірювання овальності трубопроводів, оскільки вимагає обертання валу (труби) щодо корпусу кругломіра, що неможливо. Перехід до обертання кругломіра навколо труби значно ускладнить конструкцію (зажадає силового замикання самовстановлювальних опор та балансувань).

Найбільш близькою до запропонованої корисної моделі, обраної нами як прототипу, є застосовувана на практиці для вимірювання овальності індикаторна скоба [А.Д.Рубінов, Контроль великих розмірів у машинобудуванні, Ленінград, Машинобудування, 1982, стр.62, рис.2.28], основа, що включає з поперечної балки, з розташованими на ньому двома губками, встановленими перпендикулярно йому з можливістю дискретної зміни відстані між ними. На губках встановлені опори: на одній – нерухома опора, на іншій – рухома з датчиком лінійних переміщень.

Пристрій має необхідний діапазон вимірювання діаметрів, компактну конструкцію.

Недоліком пристрою є необхідність послідовного вимірювання діаметрів двох взаємно перпендикулярних перерізах трубопроводу, що призводить до збільшення часу вимірювань. При цьому скоба при двох вимірюваннях повинна утримуватися в одному вимірюваному поперечному перерізі гиба трубопроводу, оскільки відхилення призводить до значного збільшення похибки вимірювань. При контролі за допомогою скоби тривалий час витрачається на визначення перерізу згину труби з максимальною овальністю, що вимагає вимірювання овальності в декількох перерізах.

Запропонований пристрій забезпечує високупродуктивність процесу вимірювання овальності трубопроводів високого тиску з малою похибкою.

Такий результат досягнутий, коли у вимірнику овальності, переважно трубопроводів, що включає балкову основу, встановлені перпендикулярно йому губки, нерухомі та рухливі опори, датчик лінійних переміщень, новим є те, що основа виконана з двох взаємно ортогональних балок з лінійними напрямними та встановленими в них , на балках встановлені нерухомі опори у вигляді роликів, вісь обертання яких паралельна осі балок, на каретках встановлені губки з розміщеними на них рухомими опорами у вигляді роликів, вісь обертання яких перпендикулярна осі балок, на яких вони розміщені, уздовж балок встановлені датчики лінійного переміщення, підключені до обчислювального пристрою через пристрій введення вимірювальної інформації, каретки з'єднані з основою пружинами силового замикання, при цьому щонайменше одна з губок виконана рухомою та з можливістю зміни та точної фіксації кута установки на каретку.

Підходи до виконання обчислювального пристрою з функцією введення вимірювальної інформації датчиків відомі.

Підходи до вирішення завдання встановлення датчиків лінійного переміщення відомі.

На фіг. наведена схема вимірювача овальності, де балкова основа 1 лінійні напрямні 2, каретки 3, ролики 4, губки 5, 6, пружини 7 силового замикання, датчики 8 лінійних переміщень, пристрій 9 введення вимірювальної інформації, обчислювальний пристрій 10;

позначення змінного стану деталей.

Вимірник овальності працює наступним чином.

Пристрій встановлюють на трубу, що вимірюється, для чого спочатку одну з губок, наприклад, губку 6 знімають або розвертають, губку 5за допомогою каретки 3 лінійним напрямним 2 переміщують до величини діаметра труби. Після цього губка 6 встановлюється фіксований кут 90 град. до каретки 3. в результаті чого труба виявляється затиснута пружинами силового 7 замикання між роликами 4. Потім пристрій орієнтують так, що нормалі до опорних роликів збігаються з осями еліпса труби. Пристрій прокочують на нерухомих опорних роликах 4 вздовж згинання труби. Завдяки тому, що губки 5 і 6 виконані з рухомими роликами, переміщаючись на каретці 3 в напрямних 2, вони підтискаються пружинами силового 7 замикання до діаметрально протилежних точок труби. При цьому датчики 8 лінійних переміщень, пов'язані з каретками 2, при переміщенні пристрою одночасно зчитують інформацію, відповідну величинам максимального і мінімального діаметрів перерізу, і одночасно через пристрій 9 введення вимірювальної інформації здійснюють її запис у обчислювальний пристрій 10. У обчислювальному пристрої 10 труби в поперечному перерізі згину трубопроводу за результатами вимірювання величини максимального та мінімального діаметрів. Еліптичність визначається як напіврізність максимального та мінімального діаметрів.

Перед проведенням вимірювань необхідно провести встановлення вимірювача на номінальний діаметр (калібрування). Установку можна провести по еталонному диску з точно відомим діаметром, близьким до номінального діаметра труби Dет.

Ця операція може бути проведена за допомогою кінцевих заходів, що відповідають номінальному значенню діаметра. Операцію необхідно проводити послідовно за двома координатами х, у. Підходи до вирішення завдань калібрування відомі.

Після проведення операції встановлення на номінальний діаметр вимірювач визначає значення найбільшого танайменшого діаметрів і здійснює розрахунок еліптичності.

де EFK – еліптичність, мм;

- максимальне значення діаметра, мм;

- Мінімальне поточне значення діаметра, мм.

Приклад конкретного виконання.

За схемою, наведеною на фіг., розроблено та виготовлено зразок вимірювача овальності трубопроводів діаметром від 300 до 400 мм в діапазоні овальності ±25%.

Пристрій розроблено з урахуванням промислових вузлів. Як лінійні напрямні з каретками використовуються модулі лінійного переміщення типу FBL-27S фірми ТНК Со. Довжина напрямних складає 350 мм, хід каретки – 250 мм. На каретках модулів розташовані рухливі губки з роликами діаметром 20 мм, встановлені на підшипниках кочення. Аналогічні ролики встановлені на підставі.

Між каретками та основою напрямних встановлені абсолютні датчики лінійних переміщень потенціометричного типу фірми Burster моделі 8709, підключені через USB пристрій введення вимірювальної інформації до міні-комп'ютера. Діапазон вимірювання датчиків – 250 мм.

Було проведено 5 серій вимірів овальності.

За результатами випробувань похибка визначення овальності не перевищувала 0,25% номінального значення діаметра, що для трубопроводів високого тиску є малою величиною.

Надалі передбачається використання вимірювача овальності трубопроводів під час регламентних робіт з контролю трубопроводів високого тиску на АЕС.

Вимірювач овальності, переважно, трубопроводів, що включає балкову основу, встановлені перпендикулярно йому губки, нерухомі та рухливі опори, датчик лінійних переміщень, який відрізняється тим, що основа виконана з двох взаємно ортогональних балок з лінійними напрямними тавстановленими в них каретками, на балках встановлені нерухомі опори у вигляді роликів, вісь обертання яких паралельна осі балок, на каретках встановлені губки з розміщеними на них рухомими опорами у вигляді роликів, вісь обертання яких перпендикулярна до осі балок, на яких вони розміщені, уздовж балок встановлені датчики лінійного переміщення, підключені до обчислювального пристрою через пристрій введення вимірювальної інформації, каретки з'єднані з основою пружинами силового замикання, при цьому щонайменше одна з губок виконана рухомий і з можливістю зміни та точної фіксації кута установки на каретку.