專利名稱：一種水下遙控焊接系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及水下焊接實驗研究設備,尤其是一種水下遙控焊接組^S殳備。
背景技術：
核電站放射性容器眾多，例如^^應堆壓力容器、蒸發(fā)器、穩(wěn)壓器、冷凝器、 乏燃料池、換料水池、給水池等。放射性容器因為核輻射應力等作用而容易產生 嚴重威脅電站安全運行的腐蝕裂紋、表面磨蝕，需要進行漏點補板焊接、裂紋開 坡口補焊、磨損腐蝕表面堆焊等形式的焊接修復。為了降低維修成本和輻射影響， 焊接在水中進行。雖然在其他許多核電設備維修之中采用了機器人，但是成熟實 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)防護月^ 進行手工焊接。潛水焊工手工焊接，直接暴露在輻射環(huán)境之中，而且因為電站不
能接受高達每小時50萬美元的冷卻停堆費用，有的容器內部水溫很高，作業(yè)環(huán)境 極其惡劣， 一個焊工作業(yè)時間通常不超過l小時，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，對于核電維修而言具有重 要意義。 發(fā)明內容
根據(jù)背景技術所述，本實用新型的目的在于提供一種主要由空氣壓縮機、焊 接電源、水下焊接試驗銓、水下焊接攝^^L、排水氣罩、焊接平臺、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備，其中水下焊接攝像機、 排水氣革和伴接平臺安裝在水下彈接^^給內，空氣壓縮機將壓縮空氣充入水下
焊接試驗槍內直至與工程應用所需要的水深壓力相當?shù)膲毫λ剑附颖Ｗo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，焊接平臺實現(xiàn)焊接所 需要的三維運動，焊接電IM過水下焊接攝^^ii行監(jiān)視，焊接操作通過焊接手 控盒控制，從而形成水下遙控焊接系統(tǒng)。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型是通過以下技術方案來實現(xiàn)的 一種水下遙控彈接系統(tǒng)，主要由空^縮機(1 )、 Ar氣瓶(2 )、試驗搶g 站(3)、焊接電源(4)、焊接平臺'氣醫(yī)站(5)、水下焊接試l^餘(6)、焊接平臺 閥組(7 )、送絲機(8 )、水下焊接攝像機(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(16 )、水下攝^^凡(17 )和焊接平臺(18 )組成，其中水下焊接試驗搶(6 ) 內部加水到水面(12)，焊接平臺閥組(7)、送絲機(8)、水下焊接才IHI^幾(9 )、 排水氣罩(10)、試驗鋼板(11)、水面攝像機(16)、水下攝像機(17)、焊接平 臺(18)安裝在水下焊接試驗艙(6)內，空氣壓縮機(1)、 Ar氣瓶(2)、試驗 艙液壓站(3)、焊接電源(4)、焊接平臺液壓站(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-驗艙(6 )外部，水下焊接試—瞼搶 (6)內部和外部設備之間，由穿越法蘭(63)的電纜、氣管來連接；水下遙控焊 接組合設備采用PLC系統(tǒng)控制。
所述的水下焊接試驗艙(6 )是快開鎖緊立式壓力容器，由試驗搶液壓站(3) 通過液壓油驅動油缸實現(xiàn)卡箍(62)的松開鎖緊和快開艙門(61)的開啟閉合。
所述的焊接平臺閥組(7 )安裝在水面(12 )之上，升降支架(181 )、焊接行 走滑臺(182)、焊接擺動滑臺(183)、焊接跟蹤滑臺(184)和焊接高低調節(jié)支架 (185)均由液壓缸通過焊接平臺閥組(7)的比例伺l良閥進^f亍控制。
所述的焊接平臺(18)的水下部分、艙內場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，其中任意一個畫面均可以通 過大屏電視(151)進行放大，電視系統(tǒng)操作面板(155 )對電視進行操作以及進 行錄像。
所迷的排水氣罩(10)采用帶鎮(zhèn)靜氣室環(huán)向進氣方式，水下焊接攝#^幾(9) 安裝在排水氣罩(10)上部，內置冷光照明，采用自動光圏和自動遮光電焊鏡片。 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方案，本實用新型具有如下優(yōu)點和效果
1、 本實用新型區(qū)別于目前潛水焊工背負水下送絲箱進行手工作業(yè)的局部干 式水下焊接，水下遙控焊接組合設備為全自動焊接，可以用于深水以及輻射環(huán)境 等人員不能進入的場合，降低了勞動強度、提高了生產效率；
2、 本實用新型焊接平臺液壓驅動，與電機驅動相比、水下密封設計得到很 大簡化，提高了系統(tǒng)水下作業(yè)可靠性；
3、 本實用新型排水氣罩采用帶鎮(zhèn)靜氣室環(huán)向進氣方式，提高了罩內氣體屏 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、 本實用新型水下焊接攝像機內置冷光照明，使得排水氣罩不再需要安裝 照明光源，簡化了排水罩的設計；
5、 本實用新型水下焊接才IH象頭采用自動光圏，能夠適應不同氣體壓力、不 同焊接工藝Wt的要求；
6、 本實用新型水下焊接攝像頭采用"自動遮光電焊鏡片"作為4聶〗象頭的濾
4光片，焊前和焊后無需拆卸濾光片、UV鏡也可以獲得清晰的電禍L監(jiān)^L效果，實現(xiàn) 了焊前、焊接過程當中以及焊后不同階段的自適應電# 視；
7、 本實用新型通過電視監(jiān)視水下焊接系統(tǒng)作業(yè)和焊接電弧，通過手控盒操 作焊接過程，實現(xiàn)了焊接過程的遙控。
8、 本實用新型采用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為本實用新型總體組成示意圖
具體實施方式
由圖l示出， 一種水下遙控焊接系統(tǒng)，主要由空氣壓縮機l、 Ar氣瓶2、試 驗槍液壓站3、焊接電源4、焊接平臺液壓站5、水下焊接試l^輪6、焊接平臺閥 組7、送絲機8、水下焊接攝#^幾9、排水氣罩IO、試—險鋼板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16、水下攝像機17和焊 接平臺18組成，其中水下焊接試驗搶6內部加水到水面12,焊接平臺閥組7、 送絲機8、水下焊接攝<|^凡9、排水氣罩IO、試驗鋼板ll、水面攝#^幾16、水下 攝像機17、焊接平臺18安裝在水下焊接試驗艙6內，空氣壓縮機l、 Ar氣瓶2、 試驗搶液壓站3、焊接電源4、焊接平臺液壓站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，水下焊接試驗艙6內部和外部 設備之間，由穿越法蘭63的電纜、氣管來連接。
水下焊接試驗搶6是一個快開鎖緊立式壓力容器，由試驗搶液壓站3通過M 油驅動油缸實現(xiàn)卡箍62的松開鎖緊和快開艙門61的開啟閉合。
快開艙門61閉合之后，空氣壓縮機1向水下焊接試驗搶6內充^&縮空氣，直 至壓力相當于工程應用所需要的水深壓力相等。焊接平臺液壓站5提供的壓力油經 過焊接平臺閥組7之后，控制焊接平臺18的運動。Ar氣瓶2向排水氣罩10內充入焊 接保護氣體Ar，升降支架181下降，焊接平臺18潛入水中，焊接手控盒13操作焊接 行走滑臺182、焊揍接動滑臺183、焊接跟蹤滑臺184和焊接高低調節(jié)支架185,實 現(xiàn)排水氣罩10內部焊槍與試驗鋼板11的就位對中。焊接手控盒13發(fā)出焊接指令， 焊接電源4啟動，送絲機8送絲，排水氣罩10內部焊槍燃弧，焊接過程開始。
焊接平臺液壓驅動，焊接平臺閥組7安裝在水面12之上，與電機驅動相比、水 下密封設計得到很大簡化。升降支架181、焊接行走滑臺182、焊接擺動滑臺183、 焊接跟蹤滑臺18 4和焊接高低調節(jié)支架18 5均由液壓缸通過焊接平臺岡組7的比例 祠服閥進行控制。焊接行走滑臺182行程滿足試驗鋼板11長度的需要，焊接擺動滑 臺183以焊縫中心為平衡位置左右高速擺動，焊接跟蹤滑臺184實現(xiàn)焊槍對于焊縫中心的跟蹤，焊接高低調節(jié)支架185實現(xiàn)排水氣罩10與試驗鋼板11的接觸。
焊接開始之后，通過監(jiān)視電視柜監(jiān)視整個焊接過程。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18的水下部分、艙內場景和焊接電弧，其中 任意一個畫面均可以通過大屏電視152進行放大，電視系統(tǒng)操作面板155用于對電 視進行操作以及進行錄像。
排水氣罩10采用帶鎮(zhèn)靜氣室環(huán)向進氣方式，提高了罩內氣體屏蔽效果，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，內置冷光照明，使得排水氣罩不再需要安裝照明光源，簡化了 排水罩的設計。水下焊接攝Jl^9采用自動光圏，能夠適應不同氣體壓力、不同焊 接工藝參數(shù)的要求，采用自動遮光電焊鏡片作為攝像頭的濾光片，焊前和焊后無 需拆卸濾光片、UV鏡也可以獲得清晰的電視監(jiān)視效果，并且實現(xiàn)了焊前、焊接過 程當中以及焊后不同階段的自適應電視監(jiān)視。
水下遙控焊接系統(tǒng)釆用PLC控制，劃分為2個子系統(tǒng)，即用于水下焊接試^^搶 6內部試驗環(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8和焊接平臺 18控制的焊接控制子系統(tǒng)。控制系統(tǒng)拒14劃分成為3個模塊，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，簡化了控制邏輯，提高了系統(tǒng)可靠性。
權利要求1、一種水下遙控焊接系統(tǒng)，主要由空氣壓縮機(1)、Ar氣瓶(2)、試驗艙液壓站(3)、焊接電源(4)、焊接平臺液壓站(5)、水下焊接試驗艙(6)、焊接平臺閥組(7)、送絲機(8)、水下焊接攝像機(9)、排水氣罩(10)、試驗鋼板(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(16)、水下攝像機(17)和焊接平臺(18)組成，其特征在于水下焊接試驗艙(6)內部加水到水面(12)，焊接平臺閥組(7)、送絲機(8)、水下焊接攝像機(9)、排水氣罩(10)、試驗鋼板(11)、水面攝像機(16)、水下攝像機(17)、焊接平臺(18)安裝在水下焊接試驗艙(6)內，空氣壓縮機(1)、Ar氣瓶(2)、試驗艙液壓站(3)、焊接電源(4)、焊接平臺液壓站(5)、焊接手控盒(13)、控制系統(tǒng)柜(14)和監(jiān)視電視柜(15)位于水下焊接試驗艙(6)外部，水下焊接試驗艙(6)內部和外部設備之間，由穿越法蘭(63)的電纜、氣管來連接；水下遙控焊接組合設備采用PLC系統(tǒng)控制。
2、 根據(jù)權利要求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 驗搶(6 〉是快開鎖緊立式壓力容器，由試驗輪液壓站(3 )通過液壓油驅動 油缸實現(xiàn)卡箍(62)的+>開鎖緊和快開搶門(61)的開啟閉合。
3、 根據(jù)權利要求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閥 組(7)安#水面(12)之上，升降支架(181)、焊接行走滑臺(182)、焊 接擺動滑臺U83)、焊接跟蹤滑臺(184)和焊接高低調節(jié)支架(1S5)均由 液壓缸通過焊接平臺閥組(7)的比例伺服閥進行控制。
4、 根據(jù)權利要求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)向進氣方式，水下焊接攝<14^ (9)安裝在排水氣罩(10) 上部，內置冷光照明，采用自動光團和自動遮光電焊鏡片。
5、 根據(jù)權利要求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(1)、Ar氣瓶(2)、試驗艙液壓站(3)、焊接電源(4)、焊接平臺液壓站(5)、水下焊接試驗艙(6)、焊接平臺閥組(7)、送絲機(8)、水下焊接攝像機(9)、排水氣罩(10)、試驗鋼板(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(16)、水下攝像機(17)和焊接平臺(18)組成。其中水下焊接試驗艙(6)、焊接平臺閥組(7)、送絲機(8)、水下焊接攝像機(9)、排水氣罩(10)、試驗鋼板(11)、水面攝像機(16)、水下攝像機(17)、焊接平臺(18)安裝在水下焊接試驗艙(6)內，空氣壓縮機(1)、Ar氣瓶(2)、試驗艙液壓站(3)、焊接電源(4)、焊接平臺液壓站(5)、焊接手控盒(13)、控制系統(tǒng)柜(14)和監(jiān)視電視柜(15)位于水下焊接試驗艙(6)外部，并通過電纜、氣管和水下焊接試驗艙(6)內部設備連接。本實用新型可以用于深水以及輻射環(huán)境等人員不能進入的場合，設備組成緊湊，整體可靠性高，降低了作業(yè)風險，減輕了勞動強度，提高了生產效率。
文檔編號B23K9/32GK201376138SQ20082023365
公開日2010年1月6日 申請日期2008年12月25日 優(yōu)先權日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, 顧國興, 輝 高 申請人:北京石油化工學院;上海核工程研究設計院