本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種焊接設(shè)備，具體地說(shuō)是一種耐水壓、密封性能好、可在水下200m環(huán)境下穩(wěn)定輸出并且基于DSP實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過(guò)程控制的潛水式數(shù)字化水下濕法焊接電源，包括殼體以及位于殼體內(nèi)的焊機(jī)主電路，其特征在于所述殼體的兩端設(shè)有法蘭及法蘭端蓋，其中法蘭與殼體采用搭接對(duì)焊連接，法蘭端蓋與法蘭采用厚度3mm的聚四氟乙烯法蘭墊密封，殼體上還設(shè)有氣閥以及動(dòng)力輸入電纜接口、控制電纜接口、電源輸出接口，本發(fā)明專利技術(shù)具有耐水壓、密封性能好、可在水下200m環(huán)境下穩(wěn)定輸出等顯著地優(yōu)點(diǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種焊接設(shè)備，具體地說(shuō)是一種耐水壓、密封性能好、可在水下200m環(huán)境下穩(wěn)定輸出并且基于DSP實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過(guò)程控制的潛水式數(shù)字化水下濕法焊接電源及其應(yīng)用。
技術(shù)介紹
隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，水下焊接技術(shù)已成為當(dāng)今的熱點(diǎn)話題。大型艦船修復(fù)，海底管道連接等都必須采用水下焊接技術(shù)。水下環(huán)境使得水下焊接過(guò)程比陸上焊接過(guò)程復(fù)雜得多，除焊接技術(shù)外，還涉及到潛水作業(yè)技術(shù)等諸多因素。采用局部干法等水下焊接技術(shù)雖然可以得到期望的焊接質(zhì)量，但是操作環(huán)境等受到一定制約。水下濕法焊接與干法及局部干法焊接相比，應(yīng)用廣泛；但安全性最差，海水中焊接時(shí)，如果海水進(jìn)入焊接設(shè)備的電力系統(tǒng)中，不僅造成觸電危險(xiǎn)，還會(huì)損壞焊接設(shè)備，因此密封成為濕法焊接設(shè)備的一項(xiàng)安全問(wèn)題。水下濕法焊接時(shí)，所使用的設(shè)備容易受到海水的腐蝕，在材料選擇上要考慮耐海水腐蝕問(wèn) 題。而在深水處濕法焊接時(shí)，由于海水所產(chǎn)生的巨大壓力，焊接設(shè)備也要具有一定的抗壓能力。大部分水下濕法焊接系統(tǒng)，其焊接電源和控制系統(tǒng)在陸地上，送絲機(jī)在水下，這種系統(tǒng)適合于水深較淺的情況下焊接。而對(duì)于水深較深時(shí)，這種系統(tǒng)已失去可行性，這主要由焊接電弧的特性及電源內(nèi)部器件耐壓值所決定的。焊接電弧是一種低電壓、大電流的氣體放電現(xiàn)象，當(dāng)水深較深時(shí)，如果焊接電源在陸地上，焊把線及地線也會(huì)很長(zhǎng)，電阻很大，由于電弧的這種特性，在焊把線及地線上會(huì)有很大的壓降，從而造成焊接電源輸出端電壓急劇降低，無(wú)法完成水下焊接過(guò)程。如何降低輸出端線纜過(guò)長(zhǎng)帶來(lái)的壓降問(wèn)題，保證焊接電源的可靠輸出便成為解決深水焊接的關(guān)鍵問(wèn)題。同時(shí)，隨著我國(guó)對(duì)海洋能源(潮汐、波浪、海流，溫差)的開(kāi)發(fā)規(guī)模越來(lái)越大，這也為深海水下焊接的提供了電力來(lái)源，未來(lái)即時(shí)發(fā)電即時(shí)水下焊接便成為降低水下建造與修復(fù)成本、提高大水深焊接與修復(fù)可行性的有效途徑。為達(dá)到上述深水焊接之目的，本專利技術(shù)研發(fā)了可放置于水下的基于DSP控制的潛水式數(shù)字化水下濕法焊接電源。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，提出一種耐水壓、密封性能好、可在水下200m環(huán)境下穩(wěn)定輸出并且基于DSP實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過(guò)程控制的潛水式數(shù)字化水下濕法焊接電源及其應(yīng)用。本專利技術(shù)可以通過(guò)以下措施達(dá)到 一種潛水式數(shù)字化水下濕法焊接電源，包括殼體以及位于殼體內(nèi)的焊機(jī)主電路，其特征在于所述殼體的兩端設(shè)有法蘭及法蘭端蓋，其中法蘭與殼體采用搭接對(duì)焊連接，法蘭端蓋與法蘭采用厚度3mm的聚四氟乙烯法蘭墊密封，殼體上設(shè)有氣閥以及分別與焊機(jī)主電路相連接的動(dòng)力輸入電纜接口、控制電纜接口、電源輸出接口，殼體內(nèi)充有惰性氣體，當(dāng)深度h在Om-IOOm的范圍內(nèi)時(shí)，殼體內(nèi)氣壓值Ptl=O. 2MP，當(dāng)深度h > IOOm時(shí)，Ptl=O. 2+0. Olh，殼體上的動(dòng)力輸入電纜接口、控制電纜接口均采用插接式的水密接頭，該水密接頭主要包括插頭底座、0型密封圈、插頭體以及填料函，其中插頭底座焊接到殼體上的法蘭端蓋上，插頭體與插頭底座采用螺紋加0型圈密封連接，電纜與插頭體采用填料函進(jìn)行密封，殼體內(nèi)側(cè)設(shè)有用于熱量循環(huán)的盤(pán)管，殼體上設(shè)有分別與盤(pán)管的輸入端和輸出端相連接的水冷輸入口和水冷輸出口。本發(fā) 明中殼體上的動(dòng)力輸入電纜接口、控制電纜接口均采用插接式的水密接頭，該水密接頭主要包括插頭底座、0型密封圈、插頭體以及填料函，其中插頭底座焊接到殼體上的法蘭端蓋上，插頭體與插頭底座采用螺紋加0型圈密封連接，電纜與插頭體采用填料函進(jìn)行密封，即依靠填料函中的壓緊裝置擠壓填料，通過(guò)電纜與填料產(chǎn)生的塑性變形來(lái)達(dá)到密封效果，本專利技術(shù)殼體內(nèi)側(cè)設(shè)有用于熱量循環(huán)的盤(pán)管，使用時(shí)可以采用熱量交換性能良好的銅管實(shí)現(xiàn)，殼體上設(shè)有分別與盤(pán)管的輸入端和輸出端相連接的水冷輸入口和水冷輸出口，可通過(guò)與外界水環(huán)境進(jìn)行熱量交換(水循環(huán))來(lái)保證電源自身工作的穩(wěn)定性。本專利技術(shù)中位于殼體內(nèi)的焊機(jī)主電路包括用于給整個(gè)焊接系統(tǒng)供電的電源電路以及用于根據(jù)水下環(huán)境智能控制電源電路輸出參數(shù)的控制電路，其中控制電路基于DSP控制芯片實(shí)現(xiàn)，包括DSP控制芯片以及分別與DSP控制芯片相連接的參數(shù)存儲(chǔ)單元、與電源電路相連接的電壓傳感器、與電源電路相連接的電流傳感器、由多路DA單元和多路驅(qū)動(dòng)單元組成的輸出電流電壓波形的優(yōu)化控制單元、水深測(cè)量傳感器；電源電路由依次相連的整流電路、逆變電路、變壓電路、二次整流電路組成，外部的動(dòng)力電源經(jīng)動(dòng)力輸入電纜接口輸入后，進(jìn)入電源電路，依次經(jīng)過(guò)整流處理、逆變處理、變壓再經(jīng)二次整流后輸出。本專利技術(shù)焊機(jī)主電路中的控制電路內(nèi)還可以設(shè)有送絲機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，送絲機(jī)驅(qū)動(dòng)單元與DSP控制芯片相連接，從而采用藥芯焊絲焊接時(shí)，可以配合半自動(dòng)送絲機(jī)使用。本專利技術(shù)焊機(jī)主電路中的控制電路還可以設(shè)有水下控制與顯示單元，該單元可以采用控制鍵盤(pán)等輸入裝置以及液晶屏/數(shù)碼管等顯示裝置實(shí)現(xiàn)，用于方便使用者獲知裝置的工作參數(shù)、工作狀態(tài)，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境的不同進(jìn)行調(diào)節(jié)。本專利技術(shù)還設(shè)有地面控制盒，地面控制盒內(nèi)的控制芯片事先內(nèi)嵌嵌入式操作系統(tǒng)，可通過(guò)通信電纜和水下控制系統(tǒng)通信，實(shí)時(shí)獲取水下焊接參數(shù)，并保存，同時(shí)運(yùn)行診斷系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)或者事后分析該數(shù)據(jù)，地面控制盒與殼體內(nèi)的焊機(jī)主電路中的控制電路相連接，在使用時(shí)地面控制盒位于施工水域外，例如甲板上，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)本裝置電流電壓調(diào)節(jié)、顯示及電源的啟動(dòng)、停止等工作狀態(tài)的外部控制，因此，焊機(jī)主電路中的控制電路內(nèi)對(duì)應(yīng)設(shè)有通信接口，通信接口與DSP控制芯片相連接，用于實(shí)現(xiàn)與外部的數(shù)據(jù)交換。本專利技術(shù)還提出一種應(yīng)用上述潛水式數(shù)字化水下濕法焊接電源實(shí)現(xiàn)水下200m環(huán)境下穩(wěn)定輸出焊接電壓電流的方法，其特征在于焊接開(kāi)始時(shí)根據(jù)施工環(huán)境所處深度的水壓，向焊接電源的殼體內(nèi)充入惰性氣體，來(lái)平衡殼體內(nèi)外壓力，焊接電源在焊接過(guò)程中位于水底，根據(jù)水深測(cè)量傳感器采集的數(shù)據(jù)，通過(guò)DSP控制芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接過(guò)程輸出的電壓電流波形的優(yōu)化。本專利技術(shù)所述對(duì)對(duì)焊接過(guò)程輸出的電壓電流波形的優(yōu)化，是指隨著焊接水深的增力口，該電源的輸出空載電壓可以隨水深變化，空載電壓U隨水深h的變化規(guī)律如下當(dāng)Om 彡 h < 50m 時(shí)，U=75V ;當(dāng) 50m 彡 h 彡 IOOm 時(shí)，U=85V ；當(dāng) IOOm 彡 h < 150m 時(shí)，U=95V ；當(dāng)150m彡h彡200m時(shí)，U=IOOV ;以適應(yīng)水下濕法焊接穩(wěn)定性的要求，在此基礎(chǔ)上可以根據(jù)水深在DSP控制芯片內(nèi)部設(shè)置焊接參數(shù)組，從而實(shí)現(xiàn)不同水深的水下濕法焊接參數(shù)有效選擇，同時(shí)結(jié)合地面控制系統(tǒng)，根據(jù)水下焊接的實(shí)際需要，修改參數(shù)組，達(dá)到靈活控制的目的。本專利技術(shù)在使用時(shí)，由于焊接主要分三個(gè)部分，起弧過(guò)程、焊接過(guò)程、收弧過(guò)程，起弧過(guò)程中起弧電壓也即空載電壓隨水深增加而增加，本專利技術(shù)在使用時(shí)主要通過(guò)查表的方式，以20cm為間隔，將水深和起弧電壓相對(duì)應(yīng)進(jìn)行存儲(chǔ)，實(shí)際焊接時(shí)，直接調(diào)用該參數(shù)；起弧和焊接之間的過(guò)渡，存儲(chǔ)了線性過(guò)渡曲線、指數(shù)曲線、對(duì)數(shù)曲線、和可修改的任意過(guò)渡曲線四種功能，根據(jù)不同焊接工件進(jìn)行選擇；在焊接過(guò)程中，焊接電源外特性為恒壓，這里采用改進(jìn)PID算法,來(lái)控制電壓的穩(wěn)定性,其中^gSError (n)表示當(dāng)前的采樣數(shù)值與給定值的差，一階后項(xiàng)差分為(I)式，表不相鄰兩次偏差之間的差值 V Error (n) =Error (n) -Error (n_l)(I) 當(dāng)Error (n)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種潛水式數(shù)字化水下濕法焊接電源，包括殼體以及位于殼體內(nèi)的焊機(jī)主電路，其特征在于所述殼體的兩端設(shè)有法蘭及法蘭端蓋，其中法蘭與殼體采用搭接對(duì)焊連接，法蘭端蓋與法蘭采用厚度3mm的聚四氟乙烯法蘭墊密封，殼體上設(shè)有氣閥以及分別與焊機(jī)主電路相連接的動(dòng)力輸入電纜接口、控制電纜接口、電源輸出接口，殼體內(nèi)充有惰性氣體，當(dāng)深度h在0m？100m的范圍內(nèi)時(shí)，殼體內(nèi)氣壓值P0=0.2MP，當(dāng)深度h＞100m時(shí)，P0=0.2+0.01h，殼體上的動(dòng)力輸入電纜接口、控制電纜接口均采用插接式的水密接頭，該水密接頭主要包括插頭底座、O型密封圈、插頭體以及填料函，其中插頭底座焊接到殼體上的法蘭端蓋上，插頭體與插頭底座采用螺紋加O型圈密封連接，電纜與插頭體采用填料函進(jìn)行密封，殼體內(nèi)側(cè)設(shè)有用于熱量循環(huán)的盤(pán)管，殼體上設(shè)有分別與盤(pán)管的輸入端和輸出端相連接的水冷輸入口和水冷輸出口。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種潛水式數(shù)字化水下濕法焊接電源，包括殼體以及位于殼體內(nèi)的焊機(jī)主電路,其特征在于所述殼體的兩端設(shè)有法蘭及法蘭端蓋，其中法蘭與殼體采用搭接對(duì)焊連接，法蘭端蓋與法蘭采用厚度3mm的聚四氟乙烯法蘭墊密封，殼體上設(shè)有氣閥以及分別與焊機(jī)主電路相連接的動(dòng)力輸入電纜接口、控制電纜接口、電源輸出接口，殼體內(nèi)充有惰性氣體，當(dāng)深度h在Om-IOOm的范圍內(nèi)時(shí)，殼體內(nèi)氣壓值Ptl=O. 2MP，當(dāng)深度h > IOOm時(shí)，Ptl=O. 2+0. Olh,殼體上的動(dòng)力輸入電纜接口、控制電纜接口均采用插接式的水密接頭，該水密接頭主要包括插頭底座、O型密封圈、插頭體以及填料函，其中插頭底座焊接到殼體上的法蘭端蓋上，插頭體與插頭底座采用螺紋加O型圈密封連接，電纜與插頭體采用填料函進(jìn)行密封，殼體內(nèi)側(cè)設(shè)有用于熱量循環(huán)的盤(pán)管，殼體上設(shè)有分別與盤(pán)管的輸入端和輸出端相連接的水冷輸入口和水冷輸出口。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種潛水式數(shù)字化水下濕法焊接電源，其特征在于位于殼體內(nèi)的焊機(jī)主電路包括用于給整個(gè)焊接系統(tǒng)供電的電源電路以及用于根據(jù)水下環(huán)境智能控制電源電路輸出參數(shù)的控制電路，其中控制電路基于DSP控制芯片實(shí)現(xiàn)，包括DSP控制芯片以及分別與DSP控制芯片相連接的參數(shù)存儲(chǔ)單元、與電源電路相連接的電壓傳感器、與電源電路相連接的電流傳感器、由多路DA單元和多路驅(qū)動(dòng)單元組成的輸出電流電壓波形的優(yōu)化控制單元、水深測(cè)量傳感器；電源電路由依次相連的整流電路、逆變電路、變壓電路、二次整流電路組成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種潛水式數(shù)字化水下濕法焊接電源，其特征在于焊機(jī)主電路中的控制電路內(nèi)還設(shè)有送絲機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，送絲機(jī)驅(qū)動(dòng)單元與DSP控制芯片相連接。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種潛水式數(shù)字化水下濕法焊接電源，其特征在于焊機(jī)主電路中的控制電路還設(shè)有與DSP控制芯片相連接的水下控制與顯示單元。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種潛水式數(shù)字化水下濕法焊接電源，其特征在于還設(shè)有地面控制盒，地面控制盒與殼體內(nèi)的焊機(jī)主電路中的控制電路經(jīng)纜線相連接...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張洪濤，袁新，馮吉才，趙占峰，代翔宇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：哈爾濱工業(yè)大學(xué)威海，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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