一種水下濕法焊條電弧焊專用焊接電源的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及焊接設備技術領域，具體涉及一種水下濕法焊條電弧焊專用焊接電源。
【背景技術】
[0002]水下濕法焊接技術在實施過程中，直接在水中引燃電弧進行焊接，不采取特殊的排水設施，僅依靠焊條燃燒時產生的氣體即可達到保護效果。相對于干法焊接，濕法在焊接接頭質量等方面有一定的差距，但憑其成本低廉、操作方便、生產效率高及設備簡單等優點，仍然成為水下焊接技術的研宄熱點。
[0003]濕法水下焊接時，潛水員身著潛水衣處于水中。由于水具有導電特性，因此，在焊接過程中難免會發生麻電現象。麻電現象發生時，不僅容易導致焊接缺陷，更為重要的是會影響焊工的情緒，產生恐懼感，甚至影響身體健康。在水下焊接專用電源設計時尤其需注意這一現象。
[0004]潛水員水下作業時，一般需要陸上人員輔助工作，這主要包括傳遞操作指令、保障氧氣供應等。若進行的是水下焊接作業，陸上操作人員還需根據水下焊工的工作需要，設置焊接電源相關電氣參數，控制焊機的啟停等。根據國家規定，為了保護潛水焊工，采用的措施為在焊接回路中應設有可靠的用于切斷電源的專用設備，可以隨時強制切斷電源。在實踐中常用是刀式開關。該設備簡單，但操作不夠靈活，切斷速度較慢，切斷大電流時經常有拉弧現象，這不僅有一定的危險性，還會因此增大閘刀處的壓降。因此，需要便捷安全的電流切斷方式。
[0005]設水下焊接由于其特殊的工作環境導致了電弧壓縮加劇，回路阻抗增加等現象。常用的焊接電源由于其設計時主要考慮到陸上焊接的使用要求進行設計，將其應用于水下，會對焊接質量帶來一定的影響。若要為水下焊接量身定做焊接電源，需要研宄者從電弧物理、水下焊接工藝等角度深入分析，進一步優化焊機。
【實用新型內容】
[0006]針對現有技術存在的不足，本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種操作靈活、安全性高、遙控啟停、實時獲取電弧電壓及回路阻抗值，可根據工作環境實時設置拐點電壓的水下濕法焊條電弧焊專用焊接電源。
[0007]為解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是:一種水下濕法焊條電弧焊專用焊接電源，包括:
[0008]焊接電流反饋電路；
[0009]電弧推力控制電路；
[0010]焊接電流遙控給定電路；
[0011 ] 焊機遙控啟停控制電路；
[0012]PWM 控制器；
[0013]逆變器；
[0014]拐點判斷；
[0015]所述焊接電流遙控給定電路和所述電弧推力控制電路與所述PWM控制器連接，為PWM控制器提供電流給定值；所述電弧推力控制電路與所述拐點判斷連接，用于設置水下焊接時拐點電壓；所述焊接電流反饋電路與所述PWM控制器連接，為PWM控制器提供實時焊接電流反饋值；所述PWM控制器與所述逆變器連接，為逆變器提供功率開關元件驅動信號；所述焊機遙控啟停控制電路與所述逆變器連接，便于實現通過遙控裝置控制焊機的啟動與停止。
[0016]上述的水下濕法焊條電弧焊專用焊接電源，所述拐點判斷包括弧壓采集、拐點電壓設置、水深調節、線纜阻抗調節；所述弧壓采集和所述拐點電壓設置與所述拐點判斷連接，用于采集電弧電壓，進行拐點電壓設置；所述水深調節和所述線纜阻抗調節與拐點電壓設置連接，用于根據水深及阻抗值進行拐點電壓修正。
[0017]本實用新型水下濕法焊條電弧焊專用焊接電源的優點是:
[0018]1、水下濕法焊條電弧焊專用焊接電源，所述焊接電流遙控給定電路，將原有的焊條電弧焊電流預置旋鈕安裝到遙控盒處而非焊機面板，便于現場施工人員操作；所述焊機遙控啟停控制電路，為焊條電弧焊電源增加了焊機啟停控制功能；傳統的焊條電弧焊焊接電源，當其與供電電網聯通后，焊機即處于工作狀態，無啟停控制按鈕；所述電弧推力控制電路，可以根據水深條件和電纜阻抗設置拐點電壓。
[0019]2、水下濕法焊條電弧焊專用焊接電源，實時采集水下施工深度及線纜阻抗值，通過水深調節預估出拐點電壓修正值；通過線纜阻抗調節，得出拐點電壓修正值；兩個不同修正值處理后，用于實現拐點電壓的設置。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型的邏輯框圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖及具體實施例對本實用新型做進一步詳細說明:
[0022]如圖1所示，一種水下濕法焊條電弧焊專用焊接電源，包括:焊接電流反饋電路；電弧推力控制電路；焊接電流遙控給定電路；焊機遙控啟停控制電路；PWM控制器；逆變器；拐點判斷；所述焊接電流遙控給定電路和所述電弧推力控制電路與所述PWM控制器連接，為PWM控制器提供電流給定值；所述電弧推力控制電路與所述拐點判斷連接，用于設置水下焊接時拐點電壓；所述焊接電流反饋電路與所述PWM控制器連接，為PWM控制器提供實時焊接電流反饋值；所述PWM控制器與所述逆變器連接，為逆變器提供功率開關元件驅動信號；所述焊機遙控啟停控制電路與所述逆變器連接，便于實現通過遙控裝置控制焊機的啟動與停止。
[0023]所述焊接電流反饋電路是通過霍爾電流傳感器，將實時焊接電流轉化成電壓信號，用于PWM控制器調節焊機的輸出電流；
[0024]所述焊接電流遙控給定電路，將原有的焊條電弧焊電流預置旋鈕安裝到遙控盒處而非焊機面板，便于現場施工人員操作。
[0025]所述焊機遙控啟停控制電路，為焊條電弧焊電源增加了焊機啟停控制功能。傳統的焊條電弧焊焊接電源，當其與供電電網聯通后，焊機即處于工作狀態，無啟停控制按鈕。
[0026]所述電弧推力控制電路，可以根據水深條件和電纜阻抗設置拐點電壓。在水下濕法焊接過程中，隨著水深的增加，電弧壓縮程度加劇，相同弧長對應的電弧電壓隨之增加，因此，需要根據水深條件設置拐點電壓。另外隨著水深的增加，電纜的加長，導致回路阻抗也回與之相應的增加。受上述兩種情況影響，需要根據實際情況，改變拐點電壓。
[0027]所述PWM控制器，對電弧推力電流給定值、焊接電流給定值以及反饋電流值進行綜合比較，確定用于控制功率開關元件的脈沖信號的占空比。
[0028]所述逆變器，內部大功率開關元件根據PWM控制器提供的脈沖波形，將高壓直流電轉化成高頻高壓交流電，然后借助高頻變壓器，將高頻高壓電流轉化成高頻低壓電流，最后通過快速恢復二極管轉化成低壓直流電，為焊接電弧提供能源。在空氣中進行焊條電弧焊時，為提高引弧成功率，一般采用較大的空載電壓，但是，在水中進行焊接操作，必須首先保證焊工的人身安全，因此，需要將控制電壓設置到安全電壓范圍以內。
[0029]所述拐點判斷包括弧壓采集、拐點電壓設置、水深調節、線纜阻抗調節；所述弧壓采集和所述拐點電壓設置與所述拐點判斷連接，用于采集電弧電壓，進行拐點電壓設置；所述水深調節和所述線纜阻抗調節與拐點電壓設置連接，用于根據水深及阻抗值進行拐點電壓修正。
[0030]操作者通過水深調節和線纜阻抗調節，實現對拐點電壓的修正:在水深調節過程中，通過設置的水下焊接施工位置的深度，結合工程經驗，系統預估出該水深調節對電弧的壓縮程度，藉此提出拐點電壓修正值；在線纜阻抗調節過程中，操作通過實際測繪，評估出線纜阻抗輸入系統，系統結合實時預置的焊接電流與線纜阻抗，得出拐點電壓修正值。兩個不同的修正值經綜合處理，用于實現拐點電壓的設置。
[0031]對于拐點電壓設置，以基礎拐點電壓Utl為18V，焊接電纜長度為60米，截面積為70mm2，焊接水深50米，焊接電流200A等條件下工作為例，進行說明:
[0032]焊接電纜阻抗對拐點電壓影響較大，需要實現通過線纜阻抗調整焊機拐點電壓。根據國家標準，截面積為70mm2電纜，阻抗與線纜長度的關系為每1000米電纜，阻抗
0.28 Ω，當電纜長度為0.06km時，對應的拐點電壓修正值U1= Iweld*(0.28 Ω/km*L*2)，其中，Ud為焊接電流，L為電纜長度。
[0033]隨著水深條件的增加，水環境對電弧的壓力增加導致弧長變短，電弧收縮，因此需要結合水壓條件對拐點電壓進行修正。根據經驗，水深每增加10米，拐點電壓需要增加0.5V，對應的拐點電壓修正值U2=0.05V/m*H,其中H為水的深度。當水深為50米時，U2=2.5V。
[0034]在上述條件下，拐點電壓仏％+%+%=18+6.72+2.5=27.22V。
[0035]對于安全空載電壓，為保證水下施工人員人身安全，在本實施例中，將焊機空載電壓設置為直流36V。
[0036]當然，上述說明并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不限于上述舉例，本技術領域的普通技術人員，在本實用新型的實質范圍內，作出的變化、改變、添加或替換，都應屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種水下濕法焊條電弧焊專用焊接電源，其特征在于:包括: 焊接電流反饋電路； 電弧推力控制電路； 焊接電流遙控給定電路； 焊機遙控啟停控制電路； PWM控制器； 逆變器； 拐點判斷； 所述焊接電流遙控給定電路和所述電弧推力控制電路與所述PWM控制器連接，為PWM控制器提供電流給定值；所述電弧推力控制電路與所述拐點判斷連接，用于設置水下焊接時拐點電壓；所述焊接電流反饋電路與所述PWM控制器連接，為PWM控制器提供實時焊接電流反饋值；所述PWM控制器與所述逆變器連接，為逆變器提供功率開關元件驅動信號；所述焊機遙控啟停控制電路與所述逆變器連接，便于實現通過遙控裝置控制焊機的啟動與停止。2.根據權利要求1所述的水下濕法焊條電弧焊專用焊接電源，其特征在于:所述拐點判斷包括弧壓采集、拐點電壓設置、水深調節、線纜阻抗調節；所述弧壓采集和所述拐點電壓設置與所述拐點判斷連接，用于采集電弧電壓，進行拐點電壓設置；所述水深調節和所述線纜阻抗調節與拐點電壓設置連接，用于根據水深及阻抗值進行拐點電壓修正。
【專利摘要】本實用新型公開了一種水下濕法焊條電弧焊專用焊接電源，包括：焊接電流反饋電路；電弧推力控制電路；焊接電流遙控給定電路；焊機遙控啟停控制電路；PWM控制器；逆變器；拐點判斷；所述焊接電流遙控給定電路和所述電弧推力控制電路與所述PWM控制器連接，為PWM控制器提供電流給定值；所述電弧推力控制電路與所述拐點判斷連接，用于設置水下焊接時拐點電壓；本實用新型提供一種操作靈活、安全性高、遙控啟停、實時獲取電弧電壓及回路阻抗值，可根據工作環境實時設置拐點電壓的水下濕法焊條電弧焊專用焊接電源。
【IPC分類】B23K9/10
【公開號】CN204686249
【申請號】CN201520395963
【發明人】杜永鵬, 袁康喆
【申請人】青島哈工海洋工程技術有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月10日