PE燃氣管道焊機智能化控制研究

摘 要：PE燃氣管道的焊接質(zhì)量影響到使用壽命和供氣安全。而在焊接施工中存在的不規(guī)范作業(yè)行為，給燃氣管網(wǎng)的安全運營帶來威脅。通過對焊機進行智能化改造，加強對焊接施工過程中各關(guān)鍵點的控制和信息追蹤，能有效提高PE燃氣管道的焊接質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：PE管道焊接；焊機；智能化控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.098

1 前言

PE管道具有價格低、壽命長、耐腐蝕、施工方便等優(yōu)點，在燃氣行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。PE的溫度達到190℃-210℃時會被熔化，在PE熔化時，施以規(guī)定的壓力作用，使PE管焊接端相互融合，然后經(jīng)保壓冷卻管材熔接成為一體。在進行PE燃氣管道連接時，常使用數(shù)字電熔焊機或熱熔焊機來完成對接工作。PE管道的焊接質(zhì)量主要依靠數(shù)字焊機設(shè)定的過程參數(shù)來控制，同時也受到材料因素、設(shè)備因素、環(huán)境因素和人為因素的影響。本文以廣州燃氣集團有限公司PE管道焊接施工中發(fā)現(xiàn)的問題為例，探討PE數(shù)字焊機智能化管理的必要性。

2 PE管道焊接質(zhì)量問題

PE管道的焊接是布管施工中的關(guān)鍵， 關(guān)系到燃氣管網(wǎng)的安全運營。PE管道的焊接工藝包括預(yù)熱、吸熱、加熱板取出、對接、保壓冷卻，每一個步驟都關(guān)系到焊接質(zhì)量的好壞。PE數(shù)字焊機在完成焊接作業(yè)后，可以將過程參數(shù)進行打印或者存入U盤，作為施工管理部門進行質(zhì)量判斷和備案的資料。

工程管理人員在對已經(jīng)完成焊接的PE管道焊口進行檢查的時候，發(fā)現(xiàn)有部分焊口沒按照要求進行保壓冷卻的問題。在使用自動或半自動PE數(shù)字焊機焊接施工過程中，由于保壓冷卻需要較長時間，部分施工人員為了趕時間，會在完成PE管對接后通過強制關(guān)機、斷電等手段提前松開夾具，把夾具拿到下一個施焊點進行作業(yè)，而讓剛剛對接的PE燃氣管道常壓冷卻，同時修改或偽造過程控制參數(shù)打印單，以掩飾施工過程的違規(guī)行為，這樣會降低焊口的強度，給PE管道安全運營帶來隱患。

3 問題分析

在PE管道焊接過程中沒有進行保壓冷卻的情況，主要原因有：

（1）在焊接過程中，保壓冷卻占用的時間比較多。由于保壓冷卻過程中需要占用夾具等設(shè)備，這段時間就不能開展其它焊口的焊接，部分施工人員為了趕時間不顧施工質(zhì)量，私自采用強制關(guān)機、斷電等方式來松開夾具，跳過保壓冷卻階段。

（2）焊接施工的監(jiān)控是通過完成焊接作業(yè)后由焊機將焊接過程控制參數(shù)打印出來或存入U盤，再交給監(jiān)管單位。由于存在時間差，這就存在偽造數(shù)據(jù)的機會，且焊口信息不能追溯到作業(yè)人和焊口定位，不便于追責(zé)，這讓投機分子有機可乘。

4 PE焊機的智能化改造

4.1 應(yīng)對思路

由于質(zhì)量控制方式存在滯后性，不便于及時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，應(yīng)對措施就是要設(shè)置關(guān)鍵監(jiān)控點和提高監(jiān)控的時效，并增加對作業(yè)人員的管理，利用無線網(wǎng)絡(luò)將焊機焊接數(shù)據(jù)實時回傳，使焊機焊接過程處于受控狀態(tài)。

4.2 改造方案

硬件方面在PE數(shù)字焊機上增加GPS模塊、4G網(wǎng)絡(luò)模塊、指紋模塊、打印模塊、條形碼掃描槍、數(shù)據(jù)傳輸接口模塊等。軟件方面搭建數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，焊工、焊機信息統(tǒng)一在系統(tǒng)中登記備案，并設(shè)置有效期，合格證到期自動提醒，只有已經(jīng)在系統(tǒng)中備案且在有效期的焊機才可以在工程中使用。

4.3 控制要點

（1）通過指紋模塊將焊工指紋寫入U盤，焊工通過“U盤+指紋”雙驗證啟動焊機。

（2）施工單位在開工前領(lǐng)取“工程編碼信息對照表”，每次使用焊機焊接作業(yè)前，焊工通過焊機掃描“工程編號條碼信息對照表” 記錄焊機、焊工信息，將焊口編號與工程編號關(guān)聯(lián)，并將焊機的位置進行坐標(biāo)定位。

（3）在系統(tǒng)中錄入工程信息、管材信息、合格焊口信息庫。每次焊接前用焊機掃描管材上面的追溯碼，設(shè)置焊接、管材/管件參數(shù)，系統(tǒng)按照已經(jīng)設(shè)置好的焊口編碼規(guī)則進行自動編碼，并記錄焊口定位。

（4）焊接數(shù)據(jù)將與系統(tǒng)中設(shè)定的合格焊接數(shù)據(jù)進行比對，不合格數(shù)據(jù)自動過濾，焊接失敗。焊接完成后實時上傳數(shù)據(jù)。

5 焊機智能化改造的效果

廣州燃氣集團PE數(shù)字焊機智能傳輸系統(tǒng)于2016年12月正式上線，并于2017年6月取得軟件著作權(quán)登記證書。在完成PE數(shù)字焊機的智能化改造后，實現(xiàn)了PE管道焊口信息的實時監(jiān)控，有效防止在焊接過程中的焊口質(zhì)量問題，同時還能追溯焊口的作業(yè)者信息，有效防止人為質(zhì)量問題的發(fā)生。

6 結(jié)論

PE燃氣管道的焊口質(zhì)量是燃氣管網(wǎng)安全運營的關(guān)鍵，施工過程監(jiān)控應(yīng)該貫穿于焊接作業(yè)的始終。PE數(shù)字焊機實現(xiàn)智能化改造，能夠?qū)附淤|(zhì)量的全過程監(jiān)控和焊接過程信息的追蹤，有效控制PE燃氣管道的焊接質(zhì)量，這對于提升燃氣管網(wǎng)的安全性有重要的現(xiàn)實意義。

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作者簡介：王堅，男，廣東汕頭人，工程師，研究方向：機電工程。