[實用新型]一種汽輪機空心靜葉片自動化焊接系統

有效

• 申請號: 201320583519.8
• 申請日: 2013-09-22
• 公開（公告）號: CN203484814U
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 盛仲曦;董娜;吳建東;蘭鑫;莫堃;栗園園;桂仲成;鐘杰;張從平;陳達平;熊建坤;劉顯平;洪陽東
• 申請（專利權）人: 中國東方電氣集團有限公司
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;B23K37/02;B23K37/047
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 蘇丹

技術領域

本實用新型涉及汽輪機領域，尤其涉及一種汽輪機用空心葉片自動化焊接系統。

背景技術

空心葉片是汽輪機的關鍵部件，又是最精細、最重要的部件之一。葉片工作條件極苛刻，承受高溫、高壓、離心力、蒸汽力、蒸汽激振力、腐蝕和振動以及濕蒸汽區水滴沖蝕的共同作用。汽輪機葉片的空氣動力學性能、加工幾何形狀、表面粗糙度、安裝間隙及運行工況、結垢等因素均影響汽輪機的效率、出力。汽輪機葉片的結構設計、振動強度及運行方式則對機組的安全可靠性起決定性的影響。

汽輪機第五級空心靜葉片的焊接制造是葉片制造的難點。主要原因是汽輪機第五級空心靜葉片的空心結構、壁薄、尺寸大，與此同時，葉片整體焊接變形需要極其精確的控制，并且不能存在過大的殘余應力，焊接成型成為葉片加工制造的難題。

目前我國很多汽輪機發電設備中的空心靜葉片都是國外進口的，例如西門子公司的空心葉片基本是采用激光焊接，焊接時葉片不易變形，但是進口葉片的價格非常昂貴，導致汽輪機發電設備的制造成本加大。此外，法國阿爾斯通公司的空心葉片主要是采用五段或七段藥芯焊接方法，焊接變形能夠有效控制，但是由于焊接接頭數過多，焊接質量較難控制。

如專利申請號為200810021508，申請日2008年7月30日，名稱為“汽輪機空心靜葉片焊接制造方法”的發明專利，其技術方案為：本發明為汽輪機空心靜葉片焊接制造方法。使用現有的焊接設備，可以生產出高質量的空心葉片，而且對操作工人的技術要求不需要很高，只要焊接工藝評定合格的焊接工人即可，生產成本低，易于國內推廣，可以生產出其它牌號鋼材和各種截面形狀的空心葉片。其特征在于：其按照以下步驟順序進行，交互點焊進氣邊、出汽邊、交互進行出汽邊打底焊和進氣邊打底焊、全焊出汽邊、全焊進氣邊。

現有對空心葉片進行自動化焊接有如下問題：1、空心葉片為人工裝配，每片之間均存在裝配誤差導致每條焊縫的空間位置不一，重復工作的焊接專機和示教再現型焊接機器人難以滿足要求；2、每片空心葉片具有四條彼此不在同一平面內的空間直線焊縫，焊接時難以保證施焊焊縫基本保持水平；3、葉片都具有一個變形量的限制，超過該限制即為不合格產品；4、焊接過程不具有可追溯性，出現問題不能及時發現。

發明內容

為了克服現有的空心葉片焊接系統存在的上述問題，現特別提出一種高效、可靠、安全的汽輪機空心靜葉片自動化焊接系統。

為實現上述目的，本實用新型的具體方案如下：

一種汽輪機空心靜葉片自動化焊接系統，其特征在于：包括軌道、六軸焊接機器人、雙軸翻轉變位機、激光掃描傳感器、焊接電源、散熱機構和焊接過程監控器，所述軌道橫向設置，六軸焊接機器人位于軌道上，在所述軌道旁設置有焊接過程監控器，在各軌道的兩側均設置有雙軸翻轉變位機，在所述雙軸翻轉變位機上裝有散熱機構，在所述六軸焊接機器人的末關節上固定有激光掃描傳感器和焊槍。

所述軌道安裝在系統中部，所述雙軸翻轉變位機為四臺，四臺雙軸翻轉變位機兩兩一邊分隔在軌道的兩側。

所述的激光掃描傳感器與六軸焊接機器人信號連接，所述激光掃描傳感器包括前置的一字線性激光。激光掃描傳感器是對每段要焊接的葉片焊縫進行預先掃描，確定焊縫相對于焊接機器人的空間位置，以此控制機器人進行焊接；所述激光掃描傳感器通過獲取前置一字線性激光照射在焊縫上產生的激光條紋圖像，進行圖像處理，獲取焊縫三維位置信息；所述激光掃描傳感器得到焊縫起始點、焊縫和焊縫終點的位置信息。

所述的雙軸翻轉變位機屬于雙軸翻轉變位機工位，所述用于保持焊接時焊縫處于水平位置的雙軸翻轉變位機與六軸焊接機器人信號連接，并在到達焊接位置后將信息反饋給六軸焊接機器人；所述雙軸翻轉變位機工位還包括葉片工裝，所述用于將葉片固定在雙軸翻轉變位機上并實現焊接時接地的葉片工裝與雙軸翻轉變位機固定相連。

所述雙軸翻轉變位機與接地銅樁相連，葉片通過導電的葉片工裝與變位機連通，雙軸翻轉變位機是在兩個自由度上調節葉片，在四條葉片焊縫分別處于水平的位置，同時發送信號至機器人控制器，讓機器人準備開始焊接。