间接控温固定式钢管感应加热装置.pdf

本发明涉及钢管加热领域，尤其涉及一种在线控温的钢管感应加热装置。一种间接控温固定式钢管感应加热装置，感应加热机构由两段顺次设置的感应加热线圈构成，两段所述的感应加热线圈之间留有一间隙段，所述间隙段外套装有环形固定支架，所述感应加热线圈、线圈支架和环形固定支架同轴设置；所述环形固定支架上安装有三个激光位移传感器，激光位移传感器成正三角排列，发出的激光穿过间隙段照射被加热钢管的外壁。本发明通过激光位移传感器精确测量被加热钢管在加热过程中外壁的位移量，实现了钢管加热过程中的温度在线实时监测，温度精度能够保证在±1℃范围内，不会被表面氧化铁皮所影响，实现了加热温度的精确控制，提高了产品质量。

权利要求书
1.  一种间接控温固定式钢管感应加热装置，包括箱体(1)、感应加热机构(2)和线圈支架(7)，所述感应加热机构(2)通过线圈支架(7)固定安装在箱体(1)内，所述箱体(1)的两侧分别开设有钢管进口(4)和钢管出口(5)，其特征是：所述感应加热机构(2)由两段顺次设置的感应加热线圈构成，两段所述的感应加热线圈之间留有一间隙段(6)，所述间隙段(6)外套装有环形固定支架(9)，所述感应加热线圈、线圈支架(7)和环形固定支架(9)同轴设置；所述环形固定支架(9)上安装有三个激光位移传感器(3)，三个激光位移传感器(3)成正三角排列，所述激光位移传感器(3)发出的激光穿过间隙段(2)照射被加热钢管(10)的外壁。

2.  如权利要求1所述的间接控温固定式钢管感应加热装置，其特征是：所述箱体(1)上设置有冷却水进口(11)和冷却水出口(12)，所述线圈支架(7)内设置有冷却水循环管路，所述冷却水循环管路的进口和出口分别与箱体(1)上的冷却水进口(11)和冷却水出口(12)连通。

3.  如权利要求1所述的间接测温钢管感应加热装置，其特征是：所述激光位移传感器(3)外设置有隔热护套(8)。

4.  如权利要求1所述的间接控温固定式钢管感应加热装置，其特征是：所述间隙段(6)的宽度为1～5mm。

说明书间接控温固定式钢管感应加热装置
技术领域
本发明涉及钢管加热领域，尤其涉及一种在线控温的钢管感应加热装置。
背景技术
在钢管加热领域，因为感应加热具有快速、节能、高效等优点，已经被广泛应用；在钢管加热加工过程中因为一般需要对加热温度进行精确控制，以便于保证产品质量，因此如何准确检测加热温度，以及有效控制加热时间成为一个需要重点解决的问题。
现有技术中，对钢管温度的检测大多采用钢管出线圈后用红外线温度传感器测温度，在布置时红外线温度传感器一般会离开感应线圈一段距离，钢管表面往往还有一层氧化铁皮，这样检测出来的温度非常不精确，因此经常会出现钢管加热不够或过烧，影响了钢管加工质量，因此需要一种能够在线实时控制温度的钢管感应加热装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种间接控温固定式钢管感应加热装置通过激光位移传感器精确测量被加热钢管在加热过程中外壁的位移量，并结合热胀冷缩线性变化的原理通间接计算得到钢管温度，激光位移传感器本身的测量精度很高，最终得到的温度精度能够保证在±1℃范围内，实现了对钢管感应加热温度的精确控制，提高了产品质量。
本发明是这样实现的：一种间接控温固定式钢管感应加热装置，包括箱体、感应加热机构和线圈支架，所述感应加热机构通过线圈支架固定安装在箱体内，所述箱体的两侧分别开设有钢管进口和钢管出口，所述感应加热机构由两段顺次设置的感应加热线圈构成，两段所述的感应加热线圈之间留有一间隙段，所述间隙段外套装有环形固定支架，所述感应加热线圈、线圈支架和环形固定支架同轴设置；所述环形固定支架上安装有三个激光位移传感器，三个激光位移传感器成正三角排列，所述激光位移传感器发出的激光穿 过间隙段照射被加热钢管的外壁。
所述箱体上设置有冷却水进口和冷却水出口，所述线圈支架内设置有冷却水循环管路，所述冷却水循环管路的进口和出口分别与箱体上的冷却水进口和冷却水出口连通。
所述激光位移传感器外设置有隔热护套。
所述间隙段的宽度为1～5mm。
本发明间接控温固定式钢管感应加热装置通过激光位移传感器精确测量被加热钢管在加热过程中外壁的位移量，并结合热胀冷缩线性变化的原理通间接计算得到钢管温度；测量参数采用三个正三角形排列的传感器得到，避免了因钢管外形圆度不足造成的检测误差，实现了钢管加热过程中的温度在线实时监测；激光位移传感器本身的测量精度很高，最终得到的温度精度能够保证在±1℃范围内；而且利用该方式测量得到的温度基本不会被表面氧化铁皮所影响，实现了对钢管感应加热温度的精确控制，提高了产品质量。
附图说明
图1为本发明间接控温固定式钢管感应加热装置的主视截面视图；
图2为图1的A-A截面图。
图中：1箱体、2感应加热机构、3激光位移传感器、4钢管进口、5钢管出口、6间隙段、7线圈支架、8隔热护套、9环形固定支架、10被加热钢管、11冷却水进口、12冷却水出口。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明表述的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
如图1所示，一种间接控温固定式钢管感应加热装置，包括箱体1、感应加热机构2和线圈支架7，所述感应加热机构2通过线圈支架7固定安装在箱 体1内，所述箱体1的两侧分别开设有钢管进口4和钢管出口5，所述感应加热机构2由两段顺次设置的感应加热线圈构成，两段所述的感应加热线圈之间留有一间隙段6，所述间隙段6外套装有环形固定支架9，所述感应加热线圈、线圈支架7和环形固定支架9同轴设置；所述环形固定支架9上安装有三个激光位移传感器3，三个激光位移传感器3成正三角排列，激光位移传感器3，所述激光位移传感器3发出的激光穿过间隙段2照射被加热钢管10的外壁，采用三个激光位移传感器3测量结果的算数平均值为最终测量结果；在进行加热时，被加热钢管10同轴设置在感应加热线圈中，激光位移传感器3的检测方向指向被加热钢管10的轴线。
本发明可以进一步描述为，所述箱体1上设置有冷却水进口11和冷却水出口12，所述线圈支架7内设置有冷却水循环管路，所述冷却水循环管路的进口和出口分别与箱体1上的冷却水进口11和冷却水出口12连通；为了对激光位移传感器3进行保护，所述激光位移传感器3外设置有隔热护套8，隔热护套8内可以设置冷却水管路。
在本发明中，所述间隙段6的宽度为1～5mm即可实现激光位移传感器3探测激光的需求，因此对实际加热效果影响很小，间隙段6的存在不会影响对钢管的加热工作。
使用本装置进行检测时，确认工作现场初始温度和标准钢管的外径，首先将一个标准钢管放置到感应加热机构2中，将激光位移传感器3对标准钢管的外壁定位并归零；然后将被加热钢管10放入感应加热机构2中，测量得到被加热钢管10外壁的初始位移值，初始位移值结合标准钢管的直径即可计算得到被加热钢管10的初始外径；
在开始加热时，激光位移传感器3实时检测检测被加热钢管10的当前位移值，并将当前位移值与初始位移值进行比较得到的被加热钢管外壁的实际当前位移值，最后利用热胀冷缩的原理通过公式1计算得到被加热钢管的当前温度t；
2ΔH＝(t-T)*α*D(1)
式中：T为工作现场初始温度；
D为被加热钢管的初始外径；
α为被加热钢管所用材料的热胀冷缩系数；
ΔH为被加热钢管外壁的实际当前位移值＝被加热钢管外壁的当前位移值-被加热钢管外壁的初始位移值。