[發明專利]潛水式數字化水下濕法焊接電源及其應用

有效

• 申請號: 201210289768.6
• 申請日: 2012-08-15
• 公開（公告）號: CN102773582A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 張洪濤;袁新;馮吉才;趙占峰;代翔宇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: B23K9/00
• 分類號: B23K9/00;B23K9/095;B23K9/10
• 代理公司: 威海科星專利事務所 37202
• 代理人: 于濤

技術領域

?本發明涉及一種焊接設備，具體地說是一種耐水壓、密封性能好、可在水下200m環境下穩定輸出并且基于DSP實現對焊接過程控制的潛水式數字化水下濕法焊接電源及其應用。

背景技術

隨著焊接技術的發展，水下焊接技術已成為當今的熱點話題。大型艦船修復，海底管道連接等都必須采用水下焊接技術。水下環境使得水下焊接過程比陸上焊接過程復雜得多，除焊接技術外，還涉及到潛水作業技術等諸多因素。采用局部干法等水下焊接技術雖然可以得到期望的焊接質量，但是操作環境等受到一定制約。水下濕法焊接與干法及局部干法焊接相比，應用廣泛；但安全性最差，海水中焊接時，如果海水進入焊接設備的電力系統中，不僅造成觸電危險，還會損壞焊接設備，因此密封成為濕法焊接設備的一項安全問題。水下濕法焊接時，所使用的設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題。而在深水處濕法焊接時，由于海水所產生的巨大壓力，焊接設備也要具有一定的抗壓能力。

大部分水下濕法焊接系統，其焊接電源和控制系統在陸地上，送絲機在水下，這種系統適合于水深較淺的情況下焊接。而對于水深較深時，這種系統已失去可行性，這主要由焊接電弧的特性及電源內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象，當水深較深時，如果焊接電源在陸地上，焊把線及地線也會很長，電阻很大，由于電弧的這種特性，在焊把線及地線上會有很大的壓降，從而造成焊接電源輸出端電壓急劇降低，無法完成水下焊接過程。如何降低輸出端線纜過長帶來的壓降問題，保證焊接電源的可靠輸出便成為解決深水焊接的關鍵問題。同時，隨著我國對海洋能源（潮汐、波浪、海流，溫差）的開發規模越來越大，這也為深海水下焊接的提供了電力來源，未來即時發電即時水下焊接便成為降低水下建造與修復成本、提高大水深焊接與修復可行性的有效途徑。為達到上述深水焊接之目的，本發明研發了可放置于水下的基于DSP控制的潛水式數字化水下濕法焊接電源。

發明內容

本發明針對現有技術存在的缺點和不足，提出一種耐水壓、密封性能好、可在水下200m環境下穩定輸出并且基于DSP實現對焊接過程控制的潛水式數字化水下濕法焊接電源及其應用。

本發明可以通過以下措施達到：

一種潛水式數字化水下濕法焊接電源，包括殼體以及位于殼體內的焊機主電路，其特征在于所述殼體的兩端設有法蘭及法蘭端蓋，其中法蘭與殼體采用搭接對焊連接，法蘭端蓋與法蘭采用厚度3mm的聚四氟乙烯法蘭墊密封，殼體上設有氣閥以及分別與焊機主電路相連接的動力輸入電纜接口、控制電纜接口、電源輸出接口，殼體內充有惰性氣體，當深度h在0m-100m的范圍內時，殼體內氣壓值P₀=0.2MP，當深度h＞100m時，P₀=0.2+0.01h，殼體上的動力輸入電纜接口、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行密封，殼體內側設有用于熱量循環的盤管，殼體上設有分別與盤管的輸入端和輸出端相連接的水冷輸入口和水冷輸出口。

本發明中殼體上的動力輸入電纜接口、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行密封，即依靠填料函中的壓緊裝置擠壓填料，通過電纜與填料產生的塑性變形來達到密封效果，本發明殼體內側設有用于熱量循環的盤管，使用時可以采用熱量交換性能良好的銅管實現，殼體上設有分別與盤管的輸入端和輸出端相連接的水冷輸入口和水冷輸出口，可通過與外界水環境進行熱量交換（水循環）來保證電源自身工作的穩定性。

本發明中位于殼體內的焊機主電路包括用于給整個焊接系統供電的電源電路以及用于根據水下環境智能控制電源電路輸出參數的控制電路，其中控制電路基于DSP控制芯片實現，包括DSP控制芯片以及分別與DSP控制芯片相連接的參數存儲單元、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單元和多路驅動單元組成的輸出電流電壓波形的優化控制單元、水深測量傳感器；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，外部的動力電源經動力輸入電纜接口輸入后，進入電源電路，依次經過整流處理、逆變處理、變壓再經二次整流后輸出。