專利名稱：一種水下遙控焊接系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水下焊接實(shí)驗(yàn)研究設(shè)備,尤其是一種水下遙控焊接組^S殳備。
背景技術(shù)：
核電站放射性容器眾多，例如^^應(yīng)堆壓力容器、蒸發(fā)器、穩(wěn)壓器、冷凝器、 乏燃料池、換料水池、給水池等。放射性容器因?yàn)楹溯椛鋺?yīng)力等作用而容易產(chǎn)生 嚴(yán)重威脅電站安全運(yùn)行的腐蝕裂紋、表面磨蝕，需要進(jìn)行漏點(diǎn)補(bǔ)板焊接、裂紋開(kāi) 坡口補(bǔ)焊、磨損腐蝕表面堆焊等形式的焊接修復(fù)。為了降低維修成本和輻射影響， 焊接在水中進(jìn)行。雖然在其他許多核電設(shè)備維修之中采用了機(jī)器人，但是成熟實(shí) 用的水下遙控焊接系統(tǒng)尚未出現(xiàn)，目前均是由潛水焊工穿著厚重的專業(yè)防護(hù)月^ 進(jìn)行手工焊接。潛水焊工手工焊接，直接暴露在輻射環(huán)境之中，而且因?yàn)殡娬静?br>
能接受高達(dá)每小時(shí)50萬(wàn)美元的冷卻停堆費(fèi)用，有的容器內(nèi)部水溫很高，作業(yè)環(huán)境 極其惡劣， 一個(gè)焊工作業(yè)時(shí)間通常不超過(guò)l小時(shí)，另外水面還需要人員監(jiān)控潛水焊 工所受輻射劑量等，從而人力^v成本高昂。采用水下遙控焊接系統(tǒng)進(jìn)行放射性 容器維修，能夠極大地降低人員輻射成本和停堆成本，對(duì)于核電維修而言具有重 要意義。 發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)背景技術(shù)所述，本實(shí)用新型的目的在于提供一種主要由空氣壓縮機(jī)、焊 接電源、水下焊接試驗(yàn)銓、水下焊接攝^^L、排水氣罩、焊接平臺(tái)、焊接手控盒、
控制系統(tǒng)拒和監(jiān)視電 巨組成的水下遙控焊接組合設(shè)備，其中水下焊接攝像機(jī)、 排水氣革和伴接平臺(tái)安裝在水下彈接^^給內(nèi)，空氣壓縮機(jī)將壓縮空氣充入水下
焊接試驗(yàn)槍內(nèi)直至與工程應(yīng)用所需要的水深壓力相當(dāng)?shù)膲毫λ?，焊接保護(hù)氣體 充入排水氣軍形成供焊接電弧燃燒所需要的局部干式空間，焊接平臺(tái)實(shí)現(xiàn)焊接所 需要的三維運(yùn)動(dòng)，焊接電IM過(guò)水下焊接攝^^ii行監(jiān)視，焊接操作通過(guò)焊接手 控盒控制，從而形成水下遙控焊接系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的 一種水下遙控彈接系統(tǒng)，主要由空^縮機(jī)(1 )、 Ar氣瓶(2 )、試驗(yàn)搶g 站(3)、焊接電源(4)、焊接平臺(tái)'氣醫(yī)站(5)、水下焊接試l^餘(6)、焊接平臺(tái) 閥組(7 )、送絲機(jī)(8 )、水下焊接攝像機(jī)(9 )、排水氣罩(10 )、 鋼板(11 )、 水面(12)、焊接手控盒(13)、控制系統(tǒng)柜(14)、監(jiān)視電視拒(15)、水面攝像機(jī)(16 )、水下攝^^凡(17 )和焊接平臺(tái)(18 )組成，其中水下焊接試驗(yàn)搶(6 ) 內(nèi)部加水到水面(12)，焊接平臺(tái)閥組(7)、送絲機(jī)(8)、水下焊接才IHI^幾(9 )、 排水氣罩(10)、試驗(yàn)鋼板(11)、水面攝像機(jī)(16)、水下攝像機(jī)(17)、焊接平 臺(tái)(18)安裝在水下焊接試驗(yàn)艙(6)內(nèi)，空氣壓縮機(jī)(1)、 Ar氣瓶(2)、試驗(yàn) 艙液壓站(3)、焊接電源(4)、焊接平臺(tái)液壓站(5)、焊接手控盒(13)、控制系 統(tǒng)拒(14 )和監(jiān)視電視拒(15 )位于水下焊接試-驗(yàn)艙(6 )外部，水下焊接試—瞼搶 (6)內(nèi)部和外部設(shè)備之間，由穿越法蘭(63)的電纜、氣管來(lái)連接；水下遙控焊 接組合設(shè)備采用PLC系統(tǒng)控制。
所述的水下焊接試驗(yàn)艙(6 )是快開(kāi)鎖緊立式壓力容器，由試驗(yàn)搶液壓站(3) 通過(guò)液壓油驅(qū)動(dòng)油缸實(shí)現(xiàn)卡箍(62)的松開(kāi)鎖緊和快開(kāi)艙門(61)的開(kāi)啟閉合。
所述的焊接平臺(tái)閥組(7 )安裝在水面(12 )之上，升降支架(181 )、焊接行 走滑臺(tái)(182)、焊接擺動(dòng)滑臺(tái)(183)、焊接跟蹤滑臺(tái)(184)和焊接高低調(diào)節(jié)支架 (185)均由液壓缸通過(guò)焊接平臺(tái)閥組(7)的比例伺l良閥進(jìn)^f亍控制。
所述的焊接平臺(tái)(18)的水下部分、艙內(nèi)場(chǎng)景和焊接電弧分別由水下電視 (152)、水面電視(153)和焊接電視(154)監(jiān)視，其中任意一個(gè)畫(huà)面均可以通 過(guò)大屏電視(151)進(jìn)行放大，電視系統(tǒng)操作面板(155 )對(duì)電視進(jìn)行操作以及進(jìn) 行錄像。
所迷的排水氣罩(10)采用帶鎮(zhèn)靜氣室環(huán)向進(jìn)氣方式，水下焊接攝#^幾(9) 安裝在排水氣罩(10)上部，內(nèi)置冷光照明，采用自動(dòng)光圏和自動(dòng)遮光電焊鏡片。 所述的PLC系統(tǒng)劃分為環(huán)境控制子系統(tǒng)(142)以及焊接控制子系統(tǒng)(143 )。 由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果
1、 本實(shí)用新型區(qū)別于目前潛水焊工背負(fù)水下送絲箱進(jìn)行手工作業(yè)的局部干 式水下焊接，水下遙控焊接組合設(shè)備為全自動(dòng)焊接，可以用于深水以及輻射環(huán)境 等人員不能進(jìn)入的場(chǎng)合，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度、提高了生產(chǎn)效率；
2、 本實(shí)用新型焊接平臺(tái)液壓驅(qū)動(dòng)，與電機(jī)驅(qū)動(dòng)相比、水下密封設(shè)計(jì)得到很 大簡(jiǎn)化，提高了系統(tǒng)水下作業(yè)可靠性；
3、 本實(shí)用新型排水氣罩采用帶鎮(zhèn)靜氣室環(huán)向進(jìn)氣方式，提高了罩內(nèi)氣體屏 蔽效果，有利于焊接電弧穩(wěn)定和焊接煙霧排除，提高了攝像清晰程度；
4、 本實(shí)用新型水下焊接攝像機(jī)內(nèi)置冷光照明，使得排水氣罩不再需要安裝 照明光源，簡(jiǎn)化了排水罩的設(shè)計(jì)；
5、 本實(shí)用新型水下焊接才IH象頭采用自動(dòng)光圏，能夠適應(yīng)不同氣體壓力、不 同焊接工藝Wt的要求；
6、 本實(shí)用新型水下焊接攝像頭采用"自動(dòng)遮光電焊鏡片"作為4聶〗象頭的濾
4光片，焊前和焊后無(wú)需拆卸濾光片、UV鏡也可以獲得清晰的電禍L監(jiān)^L效果，實(shí)現(xiàn) 了焊前、焊接過(guò)程當(dāng)中以及焊后不同階段的自適應(yīng)電# 視；
7、 本實(shí)用新型通過(guò)電視監(jiān)視水下焊接系統(tǒng)作業(yè)和焊接電弧，通過(guò)手控盒操 作焊接過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了焊接過(guò)程的遙控。
8、 本實(shí)用新型采用2套PLC系統(tǒng)，分別用于環(huán)境控制和焊接控制符合水下遙
控焊接系統(tǒng)需要，筒化了控制邏輯，提高了系統(tǒng)可靠性。
圖l為本實(shí)用新型總體組成示意圖
具體實(shí)施方式
由圖l示出， 一種水下遙控焊接系統(tǒng)，主要由空氣壓縮機(jī)l、 Ar氣瓶2、試 驗(yàn)槍液壓站3、焊接電源4、焊接平臺(tái)液壓站5、水下焊接試l^輪6、焊接平臺(tái)閥 組7、送絲機(jī)8、水下焊接攝#^幾9、排水氣罩IO、試—險(xiǎn)鋼板ll、水面12、焊接 手控盒13、控制系統(tǒng)拒14、監(jiān)視電視拒15、水面攝像機(jī)16、水下攝像機(jī)17和焊 接平臺(tái)18組成，其中水下焊接試驗(yàn)搶6內(nèi)部加水到水面12,焊接平臺(tái)閥組7、 送絲機(jī)8、水下焊接攝<|^凡9、排水氣罩IO、試驗(yàn)鋼板ll、水面攝#^幾16、水下 攝像機(jī)17、焊接平臺(tái)18安裝在水下焊接試驗(yàn)艙6內(nèi)，空氣壓縮機(jī)l、 Ar氣瓶2、 試驗(yàn)搶液壓站3、焊接電源4、焊接平臺(tái)液壓站5、焊接手控盒13、控制系統(tǒng)拒 14和監(jiān)視電視拒15位于水下焊接試-瞼艙6外部，水下焊接試驗(yàn)艙6內(nèi)部和外部 設(shè)備之間，由穿越法蘭63的電纜、氣管來(lái)連接。
水下焊接試驗(yàn)搶6是一個(gè)快開(kāi)鎖緊立式壓力容器，由試驗(yàn)搶液壓站3通過(guò)M 油驅(qū)動(dòng)油缸實(shí)現(xiàn)卡箍62的松開(kāi)鎖緊和快開(kāi)艙門61的開(kāi)啟閉合。
快開(kāi)艙門61閉合之后，空氣壓縮機(jī)1向水下焊接試驗(yàn)搶6內(nèi)充^&縮空氣，直 至壓力相當(dāng)于工程應(yīng)用所需要的水深壓力相等。焊接平臺(tái)液壓站5提供的壓力油經(jīng) 過(guò)焊接平臺(tái)閥組7之后，控制焊接平臺(tái)18的運(yùn)動(dòng)。Ar氣瓶2向排水氣罩10內(nèi)充入焊 接保護(hù)氣體Ar，升降支架181下降，焊接平臺(tái)18潛入水中，焊接手控盒13操作焊接 行走滑臺(tái)182、焊揍接動(dòng)滑臺(tái)183、焊接跟蹤滑臺(tái)184和焊接高低調(diào)節(jié)支架185,實(shí) 現(xiàn)排水氣罩10內(nèi)部焊槍與試驗(yàn)鋼板11的就位對(duì)中。焊接手控盒13發(fā)出焊接指令， 焊接電源4啟動(dòng)，送絲機(jī)8送絲，排水氣罩10內(nèi)部焊槍燃弧，焊接過(guò)程開(kāi)始。
焊接平臺(tái)液壓驅(qū)動(dòng)，焊接平臺(tái)閥組7安裝在水面12之上，與電機(jī)驅(qū)動(dòng)相比、水 下密封設(shè)計(jì)得到很大簡(jiǎn)化。升降支架181、焊接行走滑臺(tái)182、焊接擺動(dòng)滑臺(tái)183、 焊接跟蹤滑臺(tái)18 4和焊接高低調(diào)節(jié)支架18 5均由液壓缸通過(guò)焊接平臺(tái)岡組7的比例 祠服閥進(jìn)行控制。焊接行走滑臺(tái)182行程滿足試驗(yàn)鋼板11長(zhǎng)度的需要，焊接擺動(dòng)滑 臺(tái)183以焊縫中心為平衡位置左右高速擺動(dòng)，焊接跟蹤滑臺(tái)184實(shí)現(xiàn)焊槍對(duì)于焊縫中心的跟蹤，焊接高低調(diào)節(jié)支架185實(shí)現(xiàn)排水氣罩10與試驗(yàn)鋼板11的接觸。
焊接開(kāi)始之后，通過(guò)監(jiān)視電視柜監(jiān)視整個(gè)焊接過(guò)程。水下電視152、水面電視 153和焊接電視154分別監(jiān)視焊接平臺(tái)18的水下部分、艙內(nèi)場(chǎng)景和焊接電弧，其中 任意一個(gè)畫(huà)面均可以通過(guò)大屏電視152進(jìn)行放大，電視系統(tǒng)操作面板155用于對(duì)電 視進(jìn)行操作以及進(jìn)行錄像。
排水氣罩10采用帶鎮(zhèn)靜氣室環(huán)向進(jìn)氣方式，提高了罩內(nèi)氣體屏蔽效果，有利 于焊接電弧穩(wěn)定和焊接煙霧排除，提高了攝像清晰程度。水下焊接攝#^幾9安裝在 排水氣罩10上部，內(nèi)置冷光照明，使得排水氣罩不再需要安裝照明光源，簡(jiǎn)化了 排水罩的設(shè)計(jì)。水下焊接攝Jl^9采用自動(dòng)光圏，能夠適應(yīng)不同氣體壓力、不同焊 接工藝參數(shù)的要求，采用自動(dòng)遮光電焊鏡片作為攝像頭的濾光片，焊前和焊后無(wú) 需拆卸濾光片、UV鏡也可以獲得清晰的電視監(jiān)視效果，并且實(shí)現(xiàn)了焊前、焊接過(guò) 程當(dāng)中以及焊后不同階段的自適應(yīng)電視監(jiān)視。
水下遙控焊接系統(tǒng)釆用PLC控制，劃分為2個(gè)子系統(tǒng)，即用于水下焊接試^^搶 6內(nèi)部試驗(yàn)環(huán)境建立的環(huán)境控制子系統(tǒng)，以及用于焊接電源4、送絲機(jī)8和焊接平臺(tái) 18控制的焊接控制子系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)拒14劃分成為3個(gè)模塊，即控制系統(tǒng)顯示操作 面板141、環(huán)境控制子系統(tǒng)PLC142和焊接控制子系統(tǒng)PLC143。采用2套PLC系統(tǒng)，符 合水下遙控焊接系統(tǒng)需要，簡(jiǎn)化了控制邏輯，提高了系統(tǒng)可靠性。
權(quán)利要求1、一種水下遙控焊接系統(tǒng)，主要由空氣壓縮機(jī)(1)、Ar氣瓶(2)、試驗(yàn)艙液壓站(3)、焊接電源(4)、焊接平臺(tái)液壓站(5)、水下焊接試驗(yàn)艙(6)、焊接平臺(tái)閥組(7)、送絲機(jī)(8)、水下焊接攝像機(jī)(9)、排水氣罩(10)、試驗(yàn)鋼板(11)、水面(12)、焊接手控盒(13)、控制系統(tǒng)柜(14)、監(jiān)視電視柜(15)、水面攝像機(jī)(16)、水下攝像機(jī)(17)和焊接平臺(tái)(18)組成，其特征在于水下焊接試驗(yàn)艙(6)內(nèi)部加水到水面(12)，焊接平臺(tái)閥組(7)、送絲機(jī)(8)、水下焊接攝像機(jī)(9)、排水氣罩(10)、試驗(yàn)鋼板(11)、水面攝像機(jī)(16)、水下攝像機(jī)(17)、焊接平臺(tái)(18)安裝在水下焊接試驗(yàn)艙(6)內(nèi)，空氣壓縮機(jī)(1)、Ar氣瓶(2)、試驗(yàn)艙液壓站(3)、焊接電源(4)、焊接平臺(tái)液壓站(5)、焊接手控盒(13)、控制系統(tǒng)柜(14)和監(jiān)視電視柜(15)位于水下焊接試驗(yàn)艙(6)外部，水下焊接試驗(yàn)艙(6)內(nèi)部和外部設(shè)備之間，由穿越法蘭(63)的電纜、氣管來(lái)連接；水下遙控焊接組合設(shè)備采用PLC系統(tǒng)控制。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下遙控焊接系統(tǒng)，其特征在于所述的水下焊接試 驗(yàn)搶(6 〉是快開(kāi)鎖緊立式壓力容器，由試驗(yàn)輪液壓站(3 )通過(guò)液壓油驅(qū)動(dòng) 油缸實(shí)現(xiàn)卡箍(62)的+>開(kāi)鎖緊和快開(kāi)搶門(61)的開(kāi)啟閉合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所迷的水下遙控焊接系統(tǒng)，其特征在于所迷的焊接平臺(tái)閥 組(7)安#水面(12)之上，升降支架(181)、焊接行走滑臺(tái)(182)、焊 接擺動(dòng)滑臺(tái)U83)、焊接跟蹤滑臺(tái)(184)和焊接高低調(diào)節(jié)支架(1S5)均由 液壓缸通過(guò)焊接平臺(tái)閥組(7)的比例伺服閥進(jìn)行控制。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下遙控焊接系統(tǒng)，其特征在于所述的排水氣罩(10) 釆用帶鎮(zhèn)靜氣室環(huán)向進(jìn)氣方式，水下焊接攝<14^ (9)安裝在排水氣罩(10) 上部，內(nèi)置冷光照明，采用自動(dòng)光團(tuán)和自動(dòng)遮光電焊鏡片。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下遙控焊接系統(tǒng)，其特征在于所述的PIX系統(tǒng)劃 分為環(huán)境控制子系統(tǒng)U42)以及焊接控制子系統(tǒng)(143)。
專利摘要一種水下遙控焊接系統(tǒng)，主要由空氣壓縮機(jī)(1)、Ar氣瓶(2)、試驗(yàn)艙液壓站(3)、焊接電源(4)、焊接平臺(tái)液壓站(5)、水下焊接試驗(yàn)艙(6)、焊接平臺(tái)閥組(7)、送絲機(jī)(8)、水下焊接攝像機(jī)(9)、排水氣罩(10)、試驗(yàn)鋼板(11)、水面(12)、焊接手控盒(13)、控制系統(tǒng)柜(14)、監(jiān)視電視柜(15)、水面攝像機(jī)(16)、水下攝像機(jī)(17)和焊接平臺(tái)(18)組成。其中水下焊接試驗(yàn)艙(6)、焊接平臺(tái)閥組(7)、送絲機(jī)(8)、水下焊接攝像機(jī)(9)、排水氣罩(10)、試驗(yàn)鋼板(11)、水面攝像機(jī)(16)、水下攝像機(jī)(17)、焊接平臺(tái)(18)安裝在水下焊接試驗(yàn)艙(6)內(nèi)，空氣壓縮機(jī)(1)、Ar氣瓶(2)、試驗(yàn)艙液壓站(3)、焊接電源(4)、焊接平臺(tái)液壓站(5)、焊接手控盒(13)、控制系統(tǒng)柜(14)和監(jiān)視電視柜(15)位于水下焊接試驗(yàn)艙(6)外部，并通過(guò)電纜、氣管和水下焊接試驗(yàn)艙(6)內(nèi)部設(shè)備連接。本實(shí)用新型可以用于深水以及輻射環(huán)境等人員不能進(jìn)入的場(chǎng)合，設(shè)備組成緊湊，整體可靠性高，降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)B23K9/32GK201376138SQ20082023365
公開(kāi)日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者燕 余, 劉德華, 周燦豐, 張俊寶, 朱加雷, 沈秋平, 焦向東, 煜 陳, 顧國(guó)興, 輝 高 申請(qǐng)人:北京石油化工學(xué)院;上海核工程研究設(shè)計(jì)院