[发明专利]潜水式数字化水下湿法焊接电源及其应用

说明书

技术领域

 本发明涉及一种焊接设备，具体地说是一种耐水压、密封性能好、可在水下200m环境下稳定输出并且基于DSP实现对焊接过程控制的潜水式数字化水下湿法焊接电源及其应用。

背景技术

随着焊接技术的发展，水下焊接技术已成为当今的热点话题。大型舰船修复，海底管道连接等都必须采用水下焊接技术。水下环境使得水下焊接过程比陆上焊接过程复杂得多，除焊接技术外，还涉及到潜水作业技术等诸多因素。采用局部干法等水下焊接技术虽然可以得到期望的焊接质量，但是操作环境等受到一定制约。水下湿法焊接与干法及局部干法焊接相比，应用广泛；但安全性最差，海水中焊接时，如果海水进入焊接设备的电力系统中，不仅造成触电危险，还会损坏焊接设备，因此密封成为湿法焊接设备的一项安全问题。水下湿法焊接时，所使用的设备容易受到海水的腐蚀，在材料选择上要考虑耐海水腐蚀问题。而在深水处湿法焊接时，由于海水所产生的巨大压力，焊接设备也要具有一定的抗压能力。

大部分水下湿法焊接系统，其焊接电源和控制系统在陆地上，送丝机在水下，这种系统适合于水深较浅的情况下焊接。而对于水深较深时，这种系统已失去可行性，这主要由焊接电弧的特性及电源内部器件耐压值所决定的。焊接电弧是一种低电压、大电流的气体放电现象，当水深较深时，如果焊接电源在陆地上，焊把线及地线也会很长，电阻很大，由于电弧的这种特性，在焊把线及地线上会有很大的压降，从而造成焊接电源输出端电压急剧降低，无法完成水下焊接过程。如何降低输出端线缆过长带来的压降问题，保证焊接电源的可靠输出便成为解决深水焊接的关键问题。同时，随着我国对海洋能源（潮汐、波浪、海流，温差）的开发规模越来越大，这也为深海水下焊接的提供了电力来源，未来即时发电即时水下焊接便成为降低水下建造与修复成本、提高大水深焊接与修复可行性的有效途径。为达到上述深水焊接之目的，本发明研发了可放置于水下的基于DSP控制的潜水式数字化水下湿法焊接电源。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺点和不足，提出一种耐水压、密封性能好、可在水下200m环境下稳定输出并且基于DSP实现对焊接过程控制的潜水式数字化水下湿法焊接电源及其应用。

本发明可以通过以下措施达到：

一种潜水式数字化水下湿法焊接电源，包括壳体以及位于壳体内的焊机主电路，其特征在于所述壳体的两端设有法兰及法兰端盖，其中法兰与壳体采用搭接对焊连接，法兰端盖与法兰采用厚度3mm的聚四氟乙烯法兰垫密封，壳体上设有气阀以及分别与焊机主电路相连接的动力输入电缆接口、控制电缆接口、电源输出接口，壳体内充有惰性气体，当深度h在0m-100m的范围内时，壳体内气压值P₀=0.2MP，当深度h＞100m时，P₀=0.2+0.01h，壳体上的动力输入电缆接口、控制电缆接口均采用插接式的水密接头，该水密接头主要包括插头底座、O型密封圈、插头体以及填料函，其中插头底座焊接到壳体上的法兰端盖上，插头体与插头底座采用螺纹加O型圈密封连接，电缆与插头体采用填料函进行密封，壳体内侧设有用于热量循环的盘管，壳体上设有分别与盘管的输入端和输出端相连接的水冷输入口和水冷输出口。

本发明中壳体上的动力输入电缆接口、控制电缆接口均采用插接式的水密接头，该水密接头主要包括插头底座、O型密封圈、插头体以及填料函，其中插头底座焊接到壳体上的法兰端盖上，插头体与插头底座采用螺纹加O型圈密封连接，电缆与插头体采用填料函进行密封，即依靠填料函中的压紧装置挤压填料，通过电缆与填料产生的塑性变形来达到密封效果，本发明壳体内侧设有用于热量循环的盘管，使用时可以采用热量交换性能良好的铜管实现，壳体上设有分别与盘管的输入端和输出端相连接的水冷输入口和水冷输出口，可通过与外界水环境进行热量交换（水循环）来保证电源自身工作的稳定性。

本发明中位于壳体内的焊机主电路包括用于给整个焊接系统供电的电源电路以及用于根据水下环境智能控制电源电路输出参数的控制电路，其中控制电路基于DSP控制芯片实现，包括DSP控制芯片以及分别与DSP控制芯片相连接的参数存储单元、与电源电路相连接的电压传感器、与电源电路相连接的电流传感器、由多路DA单元和多路驱动单元组成的输出电流电压波形的优化控制单元、水深测量传感器；电源电路由依次相连的整流电路、逆变电路、变压电路、二次整流电路组成，外部的动力电源经动力输入电缆接口输入后，进入电源电路，依次经过整流处理、逆变处理、变压再经二次整流后输出。