测量钢管直径偏差的算法应用.pdf

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1、经验交流·机械研究与应用·测量钢管直径偏差的算法应用张鸣昕(中国石油大学(华东)机电工程学院，山东东营257o61)摘要：介绍了钢管测量系统中直径偏差的具体算法，该算法将钢管测量数据转变成极坐标系，利用余弦定理近似求出周长。最后进行误差分析并在VB环境下模拟验证。关键词：极坐标系；直径偏差；误差评定中图分类号：TH124文献标识码：B文章编号：1006—4414(2011)ol一0107—0lAlgorithmappficafionfordiameterdeviationofsteelpipeZhangMing—xin(Mech

2、anicalande~ctricalengineering，Chinaun&e~ityofpetroleum，D0r，lgShandong257601，China)Absrtact：Thediameterdeviationalgorithmofsteelpipemeasurementsystemisintroduced．Thealgorithmconvertsmeasure—mentdataintotheformofpolarcoordinatesandthentheperimeteriscalculatedbycosineth

3、eorem．Finally，systematicerrorisanalyzedanddynamicallysimulatedunderVBcircumstancesKeywords：polarcordinates；diameterdeviation；errorevaluation1引言AysinO1‘P1一sin02‘P2。随着我国对能源需求的不断扩大，油气输送管线当P，P足够近，即，△，，_÷o时，可认为AL，=不断向长距离、大口径、高钢级、高韧性等方向发展。(△1+△1)，则周长=ALl+△+⋯ALi(—∞)。为了满足恶劣环

4、境下的管道对接要求，必须对钢管的2．2误差评定质量提出更高要求。在石油工业标准IS03183及整个周长的误差主要反映在直线代替圆弧的算Spec5L中，对钢管的直径偏差有着严格的要求⋯。法误差上。以直径1422．4mm的钢管作为例，如按每以下主要介绍了测量钢管直径偏差的算法应用。1mm取一个数据点的密度进行数据采样，则整个圆2直径偏差可获取4468个数据。下面单独以两个邻近数据点作2．1基本算法为分析对象，如图2所示。直径偏差即钢管根据余弦定理，直线对应公式为t。的平均直径与标称直=r2+r2—2r2·COS径的偏差。测量系统其中

5、：半径r=711．2mm；夹角a=360／4468；弧采用测距传感器绕钢长，=r·Ot·,rr／180。管转动的运行方式在求得：L=1．00035841103；，=1．00035849350高速采集频率下对钢管表面进行扫描，得图1测量数据转化的极坐标图到大量数据。主要叙述将测量数据转换成极坐标系的形式，如图1所示。基本数据：测量点角度，钢管半径r，测量点角度O／=m×(180／n)，m∈(O—)，其中180为半个圆图2余弦定理求解图周的角度，n为采集数据点数目，m为第m个数据点；钢管半径r=传感器转动半径一测量值；直径偏差即：整

6、圆误差=(一L)·4468一O．368pm=周长／2仃，即平均直径与标称直径的偏差；以运行由此，可知使用这种算法的精度完全可以满足测轨道圆心为极点建立极坐标系，设P点极坐标(P，量要求。0。)，P2点极坐标(p：，)，如图1所示，则两点在轴此外，在实际获取的数据中难免会存在因外界干上的增量=cos0l·P1一COS02·P2，(下转第109页)收稿日期：2010—11—27作者简介：张鸣昕(1981一)，男，天津人，硕士，研究方向：钢管圆周截面形状检测技术。·107·经验交流·机械研究与应用·融区为金属接触面，建议喷焊或堆焊硬质

7、合金厚度需另外针对不同的阀座(或阀球)材料应选择合适要大于3mm以上。的硬化工艺，在煤化工领域中双相不锈钢材料被广泛3硬密封球阀阀球和阀座接触面的硬度配合使用，双相不锈钢材料具有良好的耐腐蚀疲劳和磨损金属滑动接触面需具有一定的硬度差，否则容易腐蚀性能。发生咬死现象。在实际运用中，一般阀球和阀座的硬双相不锈钢材料是一种既具有铁素体又具有奥度差在5一IOHRC，该硬度差使球阀能具有较好使用氏体组织结构的钢种，铁素体和奥氏体组织结构各占寿命。由于球体加工复杂，加工成本高，为保护球体约50％，且二相组织是独立存在的，其性能特点是兼不易受

8、到损坏和磨损，一般选择球体的硬度高于阀座有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特性J。在铁素表面的硬度。体不锈钢特性中，当温度在400—500~C范围内，长时阀球和阀座接触表面硬度配合使用比较广泛的间保温会产生强烈的脆化，这种现象一般称为475oC有两种硬度配合：①阀球