[发明专利]一种基于PE电熔管件电熔温度特性优化的温控实现方法

说明书

本发明属于PE电熔管件焊接技术领域，公开了一种基于PE电熔管件电熔温度特性优化的温控实现方法，该方法在有限元仿真的基础上，通过分时段优化电熔温度特性的方式，来确定可以获得良好电熔温度特性的电源输出参数调整规则，然后将该调整规则作为控制规则来控制电熔管件熔接过程中电源的输出参数，来实现电熔管件熔接过程中温度的控制。本发明方法在无法实现PE电熔管件内部温度的无损检测的情况下，成功实现了电熔管件熔接过程中温度的有效控制。同时还引进了闭环控温熔接的概念，以使本发明的温控实现方法，具有更好适应用。

技术领域

本发明属于PE电熔管件焊接技术领域，具体涉及PE电熔管件焊接过程中如何控制电阻丝对PE材料的加热温度的技术。

背景技术

高密度聚乙烯（PE）电熔管件是一种内部埋置电加热熔接用电阻丝的管道连接件。一组电阻丝在管件内测两头分布两个环带区，两端插入对接管后，PE电熔管件电阻丝通电升温，达到PE材料熔融温度区间并保持一段时间，使PE管件和对接管段的PE材料均保证有一定深度熔融层，同时熔浆充满对接管段环形区缝隙，再断电自然降温后实现可靠的分子缠结及固化，完成整个熔接过程。

目前普遍采用的PE管件熔接方法，是电源恒压输出、定时长为PE管件的电阻丝供电，其中的通电时长控制，一般依赖于特定管件结构及对接条件下的经验参数，一种规格的管件，对应一组电熔接参数（常为固定39.5V~时长t）。这种电熔方法，实际上并没有严格的对接管段熔接温度控制的概念，可能受到对接管缝隙、环境温度及空气对流条件、管件结构参数与电熔参数匹配合理性等多重因素的影响，出现过熔（焦化）、欠熔等现象，进而导致对接管出现熔接质量问题，给燃气等管网建设留下严重安全隐患。

在电熔过程中，对温度进行有效控制，是保证熔接质量和熔接效率的有效手段，电熔过程中温度的控制包括：分界面过/欠熔的控制、熔融区范围的控制、熔接效率的控制、冷却降温的时间控制。理论上，实时监测分界面和熔融区的边界的温度（例如在管件上开孔，将热电偶分别植入分界面和熔融区的边界等需要监测温度的部位），根据监测值即时调整电源输出参数（电压/电流），即可以达到上述控制目的。但是无损检测PE电熔管件内部温度，目前尚没有有效的方案。有没有办法可以实现PE电熔管件内部温度的无损检测，或者，在无法实现PE电熔管件内部温度的无损检测的情况下，是否有办法可以实现电熔过程中温度的控制，是目前尚未解决的问题。

发明内容

本发明目的是针对现有技术中尚未实现PE电熔管件电熔过程中温度的控制这一现实，在无法实现PE电熔管件内部温度的无损检测的情况下，通过PE电熔管件电熔温度特性的优化，来实现电熔温度控制。

为实现上述目的，本发明给出的技术方案是：一种基于PE电熔管件电熔温度特性优化的温控实现方法，其特征在于，包括：

步骤1, 基于仿真分析的PE电熔管件电熔温度特性优化，该步骤基于有限元仿真的热分析，通过调整模拟电源输出参数，优化PE电熔管件电熔温度特性，具体包括：

步骤1-1，建立目标PE电熔管件的仿真模型；

步骤1-2，在不同的电源输出参数下对仿真模型进行恒参仿真（恒定电源输出参数的有限元热分析），选取仿真结果中最优的一种，将其电熔温度特性作为电熔温度特性优化的基础进行下一步；