一种水下湿法焊条电弧焊专用焊接电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及焊接设备技术领域，具体涉及一种水下湿法焊条电弧焊专用焊接电源。
【背景技术】
[0002]水下湿法焊接技术在实施过程中，直接在水中引燃电弧进行焊接，不采取特殊的排水设施，仅依靠焊条燃烧时产生的气体即可达到保护效果。相对于干法焊接，湿法在焊接接头质量等方面有一定的差距，但凭其成本低廉、操作方便、生产效率高及设备简单等优点，仍然成为水下焊接技术的研宄热点。
[0003]湿法水下焊接时，潜水员身着潜水衣处于水中。由于水具有导电特性，因此，在焊接过程中难免会发生麻电现象。麻电现象发生时，不仅容易导致焊接缺陷，更为重要的是会影响焊工的情绪，产生恐惧感，甚至影响身体健康。在水下焊接专用电源设计时尤其需注意这一现象。
[0004]潜水员水下作业时，一般需要陆上人员辅助工作，这主要包括传递操作指令、保障氧气供应等。若进行的是水下焊接作业，陆上操作人员还需根据水下焊工的工作需要，设置焊接电源相关电气参数，控制焊机的启停等。根据国家规定，为了保护潜水焊工，采用的措施为在焊接回路中应设有可靠的用于切断电源的专用设备，可以随时强制切断电源。在实践中常用是刀式开关。该设备简单，但操作不够灵活，切断速度较慢，切断大电流时经常有拉弧现象，这不仅有一定的危险性，还会因此增大闸刀处的压降。因此，需要便捷安全的电流切断方式。
[0005]设水下焊接由于其特殊的工作环境导致了电弧压缩加剧，回路阻抗增加等现象。常用的焊接电源由于其设计时主要考虑到陆上焊接的使用要求进行设计，将其应用于水下，会对焊接质量带来一定的影响。若要为水下焊接量身定做焊接电源，需要研宄者从电弧物理、水下焊接工艺等角度深入分析，进一步优化焊机。
【实用新型内容】
[0006]针对现有技术存在的不足，本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种操作灵活、安全性高、遥控启停、实时获取电弧电压及回路阻抗值，可根据工作环境实时设置拐点电压的水下湿法焊条电弧焊专用焊接电源。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是:一种水下湿法焊条电弧焊专用焊接电源，包括:
[0008]焊接电流反馈电路；
[0009]电弧推力控制电路；
[0010]焊接电流遥控给定电路；
[0011 ] 焊机遥控启停控制电路；
[0012]PWM 控制器；
[0013]逆变器；
[0014]拐点判断；
[0015]所述焊接电流遥控给定电路和所述电弧推力控制电路与所述PWM控制器连接，为PWM控制器提供电流给定值；所述电弧推力控制电路与所述拐点判断连接，用于设置水下焊接时拐点电压；所述焊接电流反馈电路与所述PWM控制器连接，为PWM控制器提供实时焊接电流反馈值；所述PWM控制器与所述逆变器连接，为逆变器提供功率开关元件驱动信号；所述焊机遥控启停控制电路与所述逆变器连接，便于实现通过遥控装置控制焊机的启动与停止。
[0016]上述的水下湿法焊条电弧焊专用焊接电源，所述拐点判断包括弧压采集、拐点电压设置、水深调节、线缆阻抗调节；所述弧压采集和所述拐点电压设置与所述拐点判断连接，用于采集电弧电压，进行拐点电压设置；所述水深调节和所述线缆阻抗调节与拐点电压设置连接，用于根据水深及阻抗值进行拐点电压修正。
[0017]本实用新型水下湿法焊条电弧焊专用焊接电源的优点是:
[0018]1、水下湿法焊条电弧焊专用焊接电源，所述焊接电流遥控给定电路，将原有的焊条电弧焊电流预置旋钮安装到遥控盒处而非焊机面板，便于现场施工人员操作；所述焊机遥控启停控制电路，为焊条电弧焊电源增加了焊机启停控制功能；传统的焊条电弧焊焊接电源，当其与供电电网联通后，焊机即处于工作状态，无启停控制按钮；所述电弧推力控制电路，可以根据水深条件和电缆阻抗设置拐点电压。
[0019]2、水下湿法焊条电弧焊专用焊接电源，实时采集水下施工深度及线缆阻抗值，通过水深调节预估出拐点电压修正值；通过线缆阻抗调节，得出拐点电压修正值；两个不同修正值处理后，用于实现拐点电压的设置。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型的逻辑框图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步详细说明:
[0022]如图1所示，一种水下湿法焊条电弧焊专用焊接电源，包括:焊接电流反馈电路；电弧推力控制电路；焊接电流遥控给定电路；焊机遥控启停控制电路；PWM控制器；逆变器；拐点判断；所述焊接电流遥控给定电路和所述电弧推力控制电路与所述PWM控制器连接，为PWM控制器提供电流给定值；所述电弧推力控制电路与所述拐点判断连接，用于设置水下焊接时拐点电压；所述焊接电流反馈电路与所述PWM控制器连接，为PWM控制器提供实时焊接电流反馈值；所述PWM控制器与所述逆变器连接，为逆变器提供功率开关元件驱动信号；所述焊机遥控启停控制电路与所述逆变器连接，便于实现通过遥控装置控制焊机的启动与停止。
[0023]所述焊接电流反馈电路是通过霍尔电流传感器，将实时焊接电流转化成电压信号，用于PWM控制器调节焊机的输出电流；
[0024]所述焊接电流遥控给定电路，将原有的焊条电弧焊电流预置旋钮安装到遥控盒处而非焊机面板，便于现场施工人员操作。
[0025]所述焊机遥控启停控制电路，为焊条电弧焊电源增加了焊机启停控制功能。传统的焊条电弧焊焊接电源，当其与供电电网联通后，焊机即处于工作状态，无启停控制按钮。
[0026]所述电弧推力控制电路，可以根据水深条件和电缆阻抗设置拐点电压。在水下湿法焊接过程中，随着水深的增加，电弧压缩程度加剧，相同弧长对应的电弧电压随之增加，因此，需要根据水深条件设置拐点电压。另外随着水深的增加，电缆的加长，导致回路阻抗也回与之相应的增加。受上述两种情况影响，需要根据实际情况，改变拐点电压。
[0027]所述PWM控制器，对电弧推力电流给定值、焊接电流给定值以及反馈电流值进行综合比较，确定用于控制功率开关元件的脉冲信号的占空比。
[0028]所述逆变器，内部大功率开关元件根据PWM控制器提供的脉冲波形，将高压直流电转化成高频高压交流电，然后借助高频变压器，将高频高压电流转化成高频低压电流，最后通过快速恢复二极管转化成低压直流电，为焊接电弧提供能源。在空气中进行焊条电弧焊时，为提高引弧成功率，一般采用较大的空载电压，但是，在水中进行焊接操作，必须首先保证焊工的人身安全，因此，需要将控制电压设置到安全电压范围以内。
[0029]所述拐点判断包括弧压采集、拐点电压设置、水深调节、线缆阻抗调节；所述弧压采集和所述拐点电压设置与所述拐点判断连接，用于采集电弧电压，进行拐点电压设置；所述水深调节和所述线缆阻抗调节与拐点电压设置连接，用于根据水深及阻抗值进行拐点电压修正。
[0030]操作者通过水深调节和线缆阻抗调节，实现对拐点电压的修正:在水深调节过程中，通过设置的水下焊接施工位置的深度，结合工程经验，系统预估出该水深调节对电弧的压缩程度，藉此提出拐点电压修正值；在线缆阻抗调节过程中，操作通过实际测绘，评估出线缆阻抗输入系统，系统结合实时预置的焊接电流与线缆阻抗，得出拐点电压修正值。两个不同的修正值经综合处理，用于实现拐点电压的设置。
[0031]对于拐点电压设置，以基础拐点电压Utl为18V，焊接电缆长度为60米，截面积为70mm2，焊接水深50米，焊接电流200A等条件下工作为例，进行说明:
[0032]焊接电缆阻抗对拐点电压影响较大，需要实现通过线缆阻抗调整焊机拐点电压。根据国家标准，截面积为70mm2电缆，阻抗与线缆长度的关系为每1000米电缆，阻抗
0.28 Ω，当电缆长度为0.06km时，对应的拐点电压修正值U1= Iweld*(0.28 Ω/km*L*2)，其中，Ud为焊接电流，L为电缆长度。
[0033]随着水深条件的增加，水环境对电弧的压力增加导致弧长变短，电弧收缩，因此需要结合水压条件对拐点电压进行修正。根据经验，水深每增加10米，拐点电压需要增加0.5V，对应的拐点电压修正值U2=0.05V/m*H,其中H为水的深度。当水深为50米时，U2=2.5V。
[0034]在上述条件下，拐点电压仏％+%+%=18+6.72+2.5=27.22V。
[0035]对于安全空载电压，为保证水下施工人员人身安全，在本实施例中，将焊机空载电压设置为直流36V。
[0036]当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本实用新型的实质范围内，作出的变化、改变、添加或替换，都应属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种水下湿法焊条电弧焊专用焊接电源，其特征在于:包括: 焊接电流反馈电路； 电弧推力控制电路； 焊接电流遥控给定电路； 焊机遥控启停控制电路； PWM控制器； 逆变器； 拐点判断； 所述焊接电流遥控给定电路和所述电弧推力控制电路与所述PWM控制器连接，为PWM控制器提供电流给定值；所述电弧推力控制电路与所述拐点判断连接，用于设置水下焊接时拐点电压；所述焊接电流反馈电路与所述PWM控制器连接，为PWM控制器提供实时焊接电流反馈值；所述PWM控制器与所述逆变器连接，为逆变器提供功率开关元件驱动信号；所述焊机遥控启停控制电路与所述逆变器连接，便于实现通过遥控装置控制焊机的启动与停止。2.根据权利要求1所述的水下湿法焊条电弧焊专用焊接电源，其特征在于:所述拐点判断包括弧压采集、拐点电压设置、水深调节、线缆阻抗调节；所述弧压采集和所述拐点电压设置与所述拐点判断连接，用于采集电弧电压，进行拐点电压设置；所述水深调节和所述线缆阻抗调节与拐点电压设置连接，用于根据水深及阻抗值进行拐点电压修正。
【专利摘要】本实用新型公开了一种水下湿法焊条电弧焊专用焊接电源，包括：焊接电流反馈电路；电弧推力控制电路；焊接电流遥控给定电路；焊机遥控启停控制电路；PWM控制器；逆变器；拐点判断；所述焊接电流遥控给定电路和所述电弧推力控制电路与所述PWM控制器连接，为PWM控制器提供电流给定值；所述电弧推力控制电路与所述拐点判断连接，用于设置水下焊接时拐点电压；本实用新型提供一种操作灵活、安全性高、遥控启停、实时获取电弧电压及回路阻抗值，可根据工作环境实时设置拐点电压的水下湿法焊条电弧焊专用焊接电源。
【IPC分类】B23K9/10
【公开号】CN204686249
【申请号】CN201520395963
【发明人】杜永鹏, 袁康喆
【申请人】青岛哈工海洋工程技术有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年6月10日