[發(fā)明專(zhuān)利]潛水式數(shù)字化水下濕法焊接電源及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210289768.6
• 申請(qǐng)日: 2012-08-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102773582A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張洪濤;袁新;馮吉才;趙占峰;代翔宇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）
• 主分類(lèi)號(hào): B23K9/00
• 分類(lèi)號(hào): B23K9/00;B23K9/095;B23K9/10
• 代理公司: 威海科星專(zhuān)利事務(wù)所 37202
• 代理人: 于濤

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。

2.根據(jù)權(quán)利要求1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。

6.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，其特征在于殼體采用采用內(nèi)徑400mm-600mm，壁厚15-25mm，長(zhǎng)度600-900mm的無(wú)縫鋼管或者鈦合金管。

7.一種應(yīng)用權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的潛水式數(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，其中對(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h的增加，該電源的輸出空載電壓U有如下變化規(guī)律：當(dāng)0m≤h＜50m時(shí)，U=75V；當(dāng)50m≤h≤100m時(shí)，U=85V；當(dāng)100m≤h＜150m時(shí)，U=95V；當(dāng)150m≤h≤200m時(shí)，U=100V。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種實(shí)現(xiàn)水下200m環(huán)境下穩(wěn)定輸出焊接電壓電流的方法，其特征在于在焊接過(guò)程中采用改進(jìn)PID算法來(lái)控制輸出電壓的穩(wěn)定性，其中：假定Error（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(1)式，表示相鄰兩次偏差之間的差值，

▽Error（n）=Error（n）-Error（n-1）?????????????(1)

當(dāng)Error（n）的絕對(duì)值大于某給定值時(shí)，認(rèn)為誤差已經(jīng)很大，控制器輸出最大，反向控制，最快減小誤差；

當(dāng)Error（n）的絕對(duì)值小于某給定值時(shí)，認(rèn)為誤差很小，通過(guò)積分環(huán)節(jié)減小穩(wěn)態(tài)誤差即可；

當(dāng)Error（n）大于零，▽Error（n）也大于零或者兩者均小于零則說(shuō)明誤差在增大，表明原來(lái)減小誤差的方法效果不明顯，應(yīng)該采取更強(qiáng)的控制方法；

當(dāng)Error（n）大于零，▽Error（n）小于零或者前者小于零，后者大于零，則說(shuō)明誤差在減小，說(shuō)明控制方法有效，根據(jù)▽Error（n）變化率來(lái)修改控制參數(shù)，保證輸出電壓的穩(wěn)定。