[發明專利]一種基于自適應原理的水冷壁現場自動堆焊裝置

在審

• 申請號: 202011255828.3
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112475538A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 魯立;田宏偉;楊佳;朱紅彬;張禹;呂一仕;徐忠峰
• 申請（專利權）人: 蘇州熱工研究院有限公司;國家能源集團諫壁發電廠
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/12;B23K9/127;B23K9/133;B23K9/32
• 代理公司: 常州國洸專利代理事務所(普通合伙) 32467
• 代理人: 吳麗娜

本發明屬于水冷壁管道修復設備技術領域，特別涉及一種基于自適應原理的水冷壁現場自動堆焊裝置，包括三軸移動平臺、焊炬、環境攝像頭、熔池監測攝像頭、電弧高度自適應模塊、弧壓采集模塊、送絲系統、焊絲位置調整模塊。實現了對水冷壁遠程可視化自動堆焊，利用電弧高度自適應技術和行走示教技術，確保獲得高質量的堆焊層，滿足現場焊接的實際需要。

技術領域

本發明屬于水冷壁管道修復設備技術領域，特別涉及一種基于自適應原理的水冷壁現場自動堆焊裝置。

背景技術

在火電站領域，鍋爐一般采用膜式水冷壁結構(高度方向共4個面，單面高度超過50米，單面寬度超過30米)，利用煤粉的燃燒加熱水冷壁中的水，通過產生的高溫高壓蒸汽推動汽輪機轉動，進而推動發電機產生電能。在機組運行過程中，水冷壁表面受到高溫煙氣腐蝕、表面結垢(結渣)等影響，導致水冷壁厚度減薄或表面產生裂紋，嚴重時發生爆管，致使機組非正常停機，嚴重影響機組安全運行。

目前，水冷壁管道的維修一般采用換管修復的方法，利用搭建的腳手架平臺或吊籃，首先進行切管，然后采用手工焊的方式完成新管與舊管的焊接，不僅耗費大量的人力、物力，而且換管焊接難度大、進度緩慢；而且一般水冷壁管道的對口焊接需要焊前預熱和焊后熱處理，操作復雜，對接難度大，成形質量不易控制。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于自適應原理的水冷壁現場自動堆焊裝置，是一種基于爬壁機器人的GTAW堆焊裝置，實現了對水冷壁遠程可視化自動GTAW堆焊，利用電弧高度自適應技術和行走示教技術，確保獲得高質量的堆焊層，滿足現場焊接的實際需要，避免了搭設腳手架或吊籃進行手工換管焊接的問題，同時避免了焊前預熱和焊后熱處理工序，縮短了工期、降低了焊接修復成本和技術難度。

本發明的基于自適應原理的水冷壁現場自動堆焊裝置包括三軸移動平臺、焊炬、環境攝像頭、熔池監測攝像頭、電弧高度自適應模塊、弧壓采集模塊、送絲系統、焊絲位置調整模塊和控制系統，

三軸移動平臺主要用于焊接機頭的整體三軸移動，以及焊接過程中焊接機頭的示教行走和焊接行走，包括支架、橫向電機、橫向移動梁、縱向電機、縱向移動梁、上下電機和上下移動梁，橫向電機和橫向移動梁實現三軸移動平臺的橫向移動；縱向電機和縱向移動梁實現三軸移動平臺的縱向移動；上下電機和上下移動梁實現三軸移動平臺的上下移動，三軸移動平臺上面安裝有支架，整體通過固定螺栓固定在爬壁機器人本體上；

環境攝像頭主要用于對整體環境、位置的觀察；整體通過螺栓固定在焊炬上，

熔池監測攝像頭主要用于焊接過程中對焊接熔池的觀察，確保焊接成形質量；整體通過螺栓固定在焊炬上，

焊絲位置調整模塊用于焊絲與焊炬之間相對位置的調整，包括上下距離、內外距離和角度，整體通過螺栓固定在焊炬上，

焊炬用于實際的焊接，在高頻脈沖作用下，擊穿空氣，鎢針與水冷壁之間產生電弧，熔化母材和焊絲，完成焊接，

環境攝像頭、熔池監測攝像頭、焊絲位置調整模塊、焊炬整體通過螺栓固定在電弧高度自適應模塊上；

電弧高度自適應模塊主要包括調整電機、齒輪、齒條、弧壓采集模塊和電弧高度控制器，整體通過螺栓固定在三軸移動平臺的上下移動梁上，電弧高度自適應模塊主要用于焊接過程中焊炬(鎢針)與水冷壁之間距離的自適應調整，保證焊炬與水冷壁之間距離按照焊接工藝規定的數值保持不變，

弧壓采集模塊安裝于焊炬外側，主要用于焊接過程中電弧電壓的采集，根據弧壓采集模塊采集到的數值與設定值進行對比，再通過電弧高度控制器驅動調整電機調整焊炬與水冷壁之間距離至焊接工藝規定的數值，