专利名称：一种工程车液压系统驱动的车载式焊接电源的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种工程车液压系统驱动的车载式焊接电源，涉及焊接和管道系统技术领域。
背景技术：
在油气管道施工作业中，管线焊接作业是最基本最重要的工作。目前管线焊接形式主要是利用大功率柴油发动机带动三相交流发电机发电，用三相交流电驱动焊接设备进行焊接，由于柴油发动机和三相交流发电机的体积和重量都很大，因此焊接工程车要正常作业必须载上体积庞大而且沉重的柴油发电机组和配套焊接设备，这不仅影响了焊接工程车的工作效率和性能，而且过宽的框架和负重行走会使施工的危险系数大大增加，因此要想使焊接施工效率提高，降低事故发生率就要求一种新型焊接电源的出现。
实用新型内容本实用新型的目的是设计一种利用焊接工程车自带的液压系统，通过液压马达带动中频弧焊机进行焊接作业、传动效率高、降低配套焊接设备的体积和重量、焊接工作效率高、节省成本、降低焊接工程车危险系数的工程车液压系统驱动的车载式焊接电源。本实用新型的构成见图1，它由柴油发动机I、液压泵2、集成化中频发电机组3、控制器4、液压阀5、液压油管6、液压马达7、液压油箱8、液压油箱9和中频发电机10组成。柴油发动机I输出接液压泵2，液压泵2经液压油管6和液压阀5接液压马达7，液压马达7输出轴与中频发电机10连接，中频发电机10电输出接控制器4，控制器4输出即为焊接电源。由柴油发动机I带动液压泵2，再由液压泵2经液压阀5、液压油管6和液压马达7带动中频发电机10发电，中频发电机10发出的中频电源经中频整流系统8后，再由控制器4控制，输出焊接电源。本焊接电源的具体构成如图2所示，柴油发动机I、液压泵2、控制器4、液压阀5安装在一机箱内，集成化中频发电机组3单装一箱，两箱之间由液压油管6连接，通过液压油管6将液压油箱9、液压泵2、液压阀5、液压马达7连接起来。所述集成化中频发电机组3内部包括液压马达7、中频发电机10、中频整流系统8，液压马达7和中频发电机10的转子同轴连接，通过高速旋转的液压马达进行中频发电，经过中频整流系统8的整流后输出；所述控制器4的构成见图3，它包括斩波功率模块、控制板、电抗、分流器；接中频整流系统8输出的斩波功率模块的输出接电抗，电抗的输出接分流器，分流器的一路输出再接电抗至焊把，另一路输出至控制板，控制板输出接斩波功率模块的输入；中频整流系统8的中频输出经斩波功率模块的斩波和功率放大，再加到电抗和分流器上并经控制板反馈到斩波功率模块，控制焊接电源的外特性。控制板的原理框图如图3所示，它由脉宽调制电路、电流反馈控制电路、电压反馈控制电路、动态引弧电路、长短弧控制电路、飞溅控制电路组成。2500Hz 3相70V交流电接整流电路后，除直接接焊接直流输出外，还有一路经电流反馈控制电路连接到飞溅控制电路，而飞溅控制电路输出又与动态引弧电路和长短弧控制电路的输入有连接；另一路经电压反馈控制电路后与动态引弧电路连接；而飞溅控制电路、动态引弧电路与长短弧控制电路互相依次连接。中频整流后信号流向电流经过中频整流后，进入斩波器功率模块进行电流波形处理，斩波后的电流进入电路板进行外特性控制(脉宽调制电路、电流反馈控制电路、电压反馈控制电路、动态引弧电路、长短弧控制电路、飞溅控制电路组成)，输出电流经过分流器采集电流信号反馈给控制板进行电 流控制，输出电流在电路板各个外特性控制电路的控制下达到焊接要求。控制板的电原理如图4和图5所示。其中电流反馈控制电路由集成电路LM339、电阻R1、电阻R2、电阻R4、电阻R8、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R16、电阻R24、电阻R60、二极管D1、二极管D2、电容C3、二极管D4、电容C4、电容Cl2、电容C37、电容C26构成；集成电路LM339的I脚经电阻Rl后接3脚，2脚[接]经电阻R4后接3脚，3脚经电阻R60接9脚，4脚与8脚连接，9脚经电阻R24接地，11脚经电容C4接地，5脚经电阻R2接插座XS2的3端，插座XS2的3端经电阻R12接4脚，4脚接并联的两支电阻R16后再接并联的电容C37、电容C12和稳压二极管Dl到地；6脚经串联的电阻R7和电阻R9接8脚，电阻R7和电阻R9之间一路经并联的两支电阻R20、电阻R34串联电容C28后接插座XS3的3端(地)，另一路经二极管D5到插座XS3的4端，插座XS3的4端经串联的电阻R36、二极管D4后一路接插座XS3的3端(地)，另一路再接并联的电阻R8、电阻RlO到插座XS2的2端；集成电路LM339的7脚一路经电阻Rl3接插座XS2的I端，另一路经电容C3接插座XS3的3端；脉宽调制电路由集成电路SC3525AN、电阻R27、电阻R37、电阻R38、电阻R52、电阻R65、电阻R68、电阻R49、电容C26、电容C38、二极管D6、二极管D8构成；SC3525AN的I端接地，8端经电容C38接地，5端经电容C26接地，6端经电阻R37接地，5端与7端之间接电阻R52，15端接电源，13端经电阻R65也接电源，9端接电流反馈控制电路的二极管D2，16端经电阻R27接电流反馈控制电路的二极管D2，2端经电阻R38与电阻R27串联后也接电流反馈控制电路的二极管D2，10端与12端之间并接电阻R49和电容C40后12端接地，10端接串联的二极管D6和二极管D8后接动态引弧电路LM339的6脚，11端经电阻R68接并联的两场效应管的栅极，两漏极经电容C9接变压器初级的一端，变压器初级的另一端接源极，源极经电容C35接电阻R56后接动态引弧电路LM339的9脚，经电容C35接电阻R51后接动态引弧电路LM339的8脚，一源极与漏极之间接二极管D22，另一极与漏极之间接二极管D21 ;变压器两次级线圈的4输出端分别接插座XS7的1、2、3、4端；集成电路SC3525AN的16端经电阻R38接2端，16端经电阻R27与9端经电容C33相接后再接向电流反馈控制电路的二极管D2 ;中频发电机发出70V交流电，与插头XS7连接作为控制电源的输入；动态引弧电路由集成电路LM339、电阻R33、电阻R50、电阻R62、电阻R59、电阻R48、电容C2、电容C36、电容C26构成；动态引弧电路LM339的I脚接插座XS6的3端，动态引弧电路LM339的2脚与10脚连接，并经电阻R62与3脚及7脚、11脚经电阻R33共同接电源正压，5脚经并联的电阻R59和电容C2接地，7脚经一电阻接5脚，6脚接脉宽调制电路的输出；动态引弧电路LM339的和8脚插座XS6的1、2、5端接地，插座XS6的4端经电阻R26和6端经电阻R25后共同接电源正压；动态引弧电路LM339的14脚接4脚后接至电流反馈控制电路LM339的14脚；电压反馈控制电路由放大器VT2、电阻R30、二极管D19、电阻R40、电阻R28、电阻R46构成；放大器VT2的发射机接XS8的2端，放大器VT2的集电极经过电阻R28、电阻R46与二极管D19的阴极连接，二极管D19的阳极经过电阻R30与放大器VT2的基极连接，二极管D19的阴极同时经过电阻R40与插座XS8的I端连接。长短弧控制电路由集成电路LM339、电阻R14、电阻R15、电阻R17、电阻R22、电阻R29、电阻R71、电阻R64、电容Cl、电容C3、电容C21构成；集成电路LM339的I和2端连接并经电阻R6接3端，I和2端经电阻R22到放大器VT4输入，放大器VT4输出接并联二极管D13的继电器J2 —端，继电器J2的另一端接集成电路LM339的3端，继电器J2的常开触点两端分别接插座XS5的3端和4端；集成电路LM339的12端接地，9端一路经并联的电阻R17和电容C3接地，另一路经电阻R55串联二极管D17到插座XS4的4端；集成电路LM339·的3端一路经电阻R15接8端，二路经电阻R14接5端，三路经电阻R71接6端，四路经电容C32接地，接地的并联的电容Cl、电容C21、电阻R22再接7端，7端经并联的电阻R6和二极管D6后接从电容C32与并联的电容Cl、电容C21、电阻R22接点之间接出的电阻R15后经二极管D14到插座XS4的I端，插座XS4的I端一路经二极管D17串联电阻R55接9端，另一路经2支二极管D17到插座XS4的4端；集成电路LM339的5端经电阻R29接地，6端经电阻R64接地；集成电路LM339的4端一路经并联的电阻R21、电容C24、电容C5、稳压二极管Dll后接地，另一路经并联的电阻R19、电阻R69再接二极管DlO到插座XS3的2端，插座XS3的2端接串联的电阻R67、二极管D9到地；飞溅控制电路组成由二极管D6、二极管D14、电阻R6构成；并联的二极管D6和电阻R6 —端接长短弧控制电路LM339的7端，另一端接插座XS4的I端。插座XS2与插座XS3连接，插座XS4与插座XS6连接，插座XS5外接送丝机构，插座XS7外接电源，插座XS8外接仪表指示。中频整流后信号流向电流经过中频整流后，进入斩波器功率模块进行电流波形处理，斩波后的电流进入电路板进行外特性控制一脉宽调制电路、电流反馈控制电路、电压反馈控制电路、动态引弧电路、长短弧控制电路、飞溅控制电路组成，输出电流经过分流器采集电流信号反馈给控制板进行电流控制，输出电流在电路板各个外特性控制电路的控制下达到焊接要求。本实用新型实现了工程车的全液压传动，大大降低了配套焊接设备的体积和重量，提高了焊接工作效率，节省了成本，降低了焊接工程车的危险系数。
图I车载式焊接电源原理框图图2车载式焊接电源构成框图图3控制板原理框图图4中频整流后控制电原理图(A)图5中频整流后控制电原理图(B)[0026]其中I一柴油发动机2—液压泵3—集成化中频发电机组4 一控制器5—液压阀6—液压油管7一液压马达8—中频整流系统9 一液压油箱10—中频发电机
具体实施方式
实施例.本例是一实验样机，其构成如图2所示。它由柴油发动机I、液压泵2、集成化中频发电机组3、控制器4、液压阀5、液压油管6、液压马达7、液压油箱8、液压油箱9和中频发电机10组成。柴油发动机I输出接液压泵2，液压泵2经液压油管6和液压阀5接液压马达7，液压马达7输出轴与中频发电机10连接，中频发电机10电输出接控制器4，控制器4输出即为焊接电源。由柴油发动机I带动液压泵2，再由液压泵2经液压阀5、液压油管6和液压马达7带动中频发电机10发电，中频发电机10发出的中频电源经中频整流系统8后，再由控制器4控制，输出焊接电源。柴油发动机I采用功率为75千瓦的雷沃1004-4TWC04发动机。液压泵2采用北京华德A7V78DR1RSR)变量泵，液压泵2通过连接盘连接在柴油发动机I的飞轮上，两者构成液压系统的动力侧，在其旁边固定有液压油箱9用来给液压系统供油，液压油箱9的底部固定有液压阀5，用来控制液压油的输出。集成化中频发电机组3内部包括液压马达7、中频发电机10、中频整流系统8，液压马达7和中频发电机10的转子同轴连接，通过高速旋转的液压马达可以进行中频发电，经过中频整流系统8的整流后输出。通过液压油管6将液压油箱9、液压泵2、液压阀5、液压马达7连接起来。控制器9固定在集成化中频发电机10框架的前端，用来进行焊接外特性控制。柴油发动机I起动后，带动液压泵2开始工作，从液压油箱9出来的液压油经过液压泵2输出高压油，高压油经过液压阀5后进入液压马达7，液压马达7在液压油的驱动下进行工作，高速旋转的液压马达7带动中频发电机进行中频发电，发出来的中频电进行中频整流系统8的整流后通过控制器4的控制进行焊接作业。控制板的原理框图如图3所示，它由脉宽调制电路、电流反馈控制电路、电压反馈控制电路、动态弓I弧电路、长短弧控制电路、飞溅控制电路组成。2500HZ3相70V交流电接整流电路后，一路经电流反馈控制电路、另一路经电压反馈控制电路以及2500Hz 3相70V交流电经脉宽调制电路均至动态引弧电路、长短弧控制电路、飞溅控制电路；而飞溅控制电路、动态引弧电路与长短弧控制电路互相依次连接。控制板的电原理如图4和图5所示。电路中的元器件值如下表
权利要求1.一种工程车液压系统驱动的车载式焊接电源，其特征是它由柴油发动机(I)、液压泵(2)、集成化中频发电机组(3)、控制器(4)、液压阀(5)、液压油管(6)、液压马达(7)、液压油箱(8)、液压油箱(9)和中频发电机(10)组成；柴油发动机(I)输出接液压泵(2)，液压泵(2)经液压油管(6)和液压阀(5)接液压马达(7)，液压马达(7)输出轴与中频发电机(10)连接，中频发电机(10)电输出接控制器(4)，控制器(4)输出即为焊接电源；由柴油发动机(I)带动液压泵(2)，再由液压泵(2)经液压阀(5)、液压油管(6)和液压马达(7)带动中频发电机(10 )发电，中频发电机(10 )发出的中频电源经中频整流系统(8 )后，再由控制器(4)控制，输出焊接电源； 电流经过中频整流后，进入斩波器功率模块进行电流波形处理，斩波后的电流进入电路板由脉宽调制电路、电流反馈控制电路、电压反馈控制电路、动态引弧电路、长短弧控制电路和飞溅控制电路进行外特性控制，输出电流经过分流器采集电流信号反馈给控制板进行电流控制，输出电流在电路板各个外特性控制电路的控制下达到焊接要求。
2.根据权利要求I所述的一种工程车液压系统驱动的车载式焊接电源，其特征是它的具体构成为柴油发动机(I)、液压泵(2)、控制器(4)、液压阀(5)安装在一机箱内，集成化中频发电机组(3)单装一箱，两箱之间由液压油管(6)连接，通过液压油管(6)将液压油箱(9)、液压泵(2)、液压阀(5)、液压马达(7)连接起来。
3.根据权利要求I所述的一种工程车液压系统驱动的车载式焊接电源，其特征是所述集成化中频发电机组(3 )内部包括液压马达(7 )、中频发电机(10 )、中频整流系统(8 )，液压马达(7)和中频发电机(10)的转子同轴连接，通过高速旋转的液压马达进行中频发电，经过中频整流系统(8)的整流后输出。
4.根据权利要求I所述的一种工程车液压系统驱动的车载式焊接电源，其特征是所述控制器(4)包括斩波功率模块、控制板、电抗、分流器；接中频整流系统(8)输出的斩波功率模块的输出接电抗，电抗的输出接分流器，分流器的一路输出再接电抗至焊把，另一路输出至控制板，控制板输出接斩波功率模块的输入；中频整流系统(8)的中频输出经斩波功率模块的斩波和功率放大，再加到电抗和分流器上并经控制板反馈到斩波功率模块，控制焊接电源的外特性。
5.根据权利要求4所述的一种工程车液压系统驱动的车载式焊接电源，其特征是所述控制板由脉宽调制电路、电流反馈控制电路、电压反馈控制电路、动态引弧电路、长短弧控制电路、飞溅控制电路组成；2500Hz 3相70V交流电接整流电路后，除直接接焊接直流输出夕卜，还有一路经电流反馈控制电路连接到飞溅控制电路，而飞溅控制电路输出又与动态引弧电路和长短弧控制电路的输入有连接；另一路经电压反馈控制电路后与动态引弧电路连接；而飞溅控制电路、动态引弧电路与长短弧控制电路互相依次连接。
6.根据权利要求5所述的一种工程车液压系统驱动的车载式焊接电源，其特征是所述电流反馈控制电路由集成电路LM339、电阻R1、电阻R2、电阻R4、电阻R8、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R16、电阻R24、电阻R60、二极管D1、二极管D2、电容C3、二极管D4、电容C4、电容C12、电容C37、电容C26构成；集成电路LM339的I脚经电阻Rl后接3脚，2脚经电阻R4后接3脚，3脚经电阻R60接9脚，4脚与8脚连接，9脚经电阻R24接地，11脚经电容C4接地，5脚经电阻R2接插座XS2的3端，插座XS2的3端经电阻R12接4脚，4脚接并联的两支电阻R16后再接并联的电容C37、电容C12和稳压二极管Dl到地；6脚经串联的电阻R7和电阻R9接8脚，电阻R7和电阻R9之间一路经并联的两支电阻R20、电阻R34串联电容C28后接插座XS3的3端，另一路经二极管D5到插座XS3的4端，插座XS3的4端经串联的电阻R36、二极管D4后一路接插座XS3的3端，另一路再接并联的电阻R8、电阻RlO到插座XS2的2端；集成电路LM339的7脚一路经电阻R13接插座XS2的I端，另一路经电容C3接插座XS3的3端；插座XS2与插座XS3连接。
7.根据权利要求5所述的一种工程车液压系统驱动的车载式焊接电源，其特征是所述脉宽调制电路由集成电路SC3525AN、电阻R27、电阻R37、电阻R38、电阻R52、电阻R65、电阻R68、电阻R49、电容C26、电容C38、二极管D6、二极管D8构成；集成电路SC3525AN的I端接地，8端经电容C38接地，5端经电容C26接地，6端经电阻R37接地，5端与7端之间接电阻R52，15端接电源，13端经电阻R65也接电源，9端接电流反馈控制电路的二极管D2，16端经电阻R27接电流反馈控制电路的二极管D2，2端经电阻R38与电阻R27串联后也接电流反馈控制电路的二极管D2，10端与12端之间并接电阻R49和电容C40后12端接地，10端接串联的二极管D6和二极管D8后接动态引弧电路LM339的6脚，11端经电阻R68接并联的两场效应管的栅极，两漏极经电容C9接变压器初级的一端，变压器初级的另一端接源极，源极经电容C35接电阻R56后接动态引弧电路LM339的9脚，经电容C35接电阻R51后接动态弓I弧电路LM339的8脚，一源极与漏极之间接二极管D22，另一极与漏极之间接二极管D21 ;变压器两次级线圈的4输出端分别接插座XS7的1、2、3、4端；中频发电机发出70V交流电，与插头XS7连接作为控制电源的输入；集成电路SC3525AN的16端经电阻R38接2端，16端经电阻R27与9端经电容C33相接后再接向电流反馈控制电路的二极管D2。
8.根据权利要求5所述的一种工程车液压系统驱动的车载式焊接电源，其特征是所述动态引弧电路由集成电路LM339、电阻R33、电阻R50、电阻R62、电阻R59、电阻R48、电容C2、电容C36、电容C26构成；动态引弧电路LM339的I脚接插座XS6的3端，动态引弧电路LM339的2脚与10脚连接，并经电阻R62与3脚及7脚、11脚经电阻R33共同接电源正压，5脚经并联的电阻R59和电容C2接地，7脚经一电阻接5脚，6脚接脉宽调制电路的输出 ’动态引弧电路LM339的和8脚插座XS6的1、2、5端接地，插座XS6的4端经电阻R26和6端经电阻R25后共同接电源正压；动态引弧电路LM339的14脚接4脚后接至电流反馈控制电路LM339的14脚；插座XS6与插座XS4连接。
9.根据权利要求5所述的一种工程车液压系统驱动的车载式焊接电源，其特征是所述电压反馈控制电路由放大器VT2、电阻R30、二极管D19、电阻R40、电阻R28、电阻R46构成；放大器VT2的发射机接插座XS8的2端，放大器VT2的集电极经过电阻R28、电阻R46与二极管D19的阴极连接，二极管D19的阳极经过电阻R30与放大器VT2的基极连接，二极管D19的阴极同时经过电阻R40与插座XS8的I端连接；插座XS8外接仪表指示。
10.根据权利要求5所述的一种工程车液压系统驱动的车载式焊接电源，其特征是所述长短弧控制电路由集成电路LM339、电阻R14、电阻R15、电阻R17、电阻R22、电阻R29、电阻R71、电阻R64、电容Cl、电容C3、电容C21构成；集成电路LM339的I和2端连接并经电阻R6接3端，I和2端经电阻R22到放大器VT4输入，放大器VT4输出接并联二极管D13的继电器J2 —端，继电器J2的另一端接集成电路LM339的3端，继电器J2的常开触点两端分别接插座XS5的3端和4端；集成电路LM339的12端接地，9端一路经并联的电阻R17和电容C3接地，另一路经电阻R55串联二极管D17到插座XS4的4端；集成电路LM339的3端一路经电阻R15接8端，二路经电阻R14接5端，三路经电阻R71接6端，四路经电容C32接地，接地的并联的电容Cl、电容C21、电阻R22再接7端，7端经并联的电阻R6和二极管D6后接从电容C32与并联的电容Cl、电容C21、电阻R22接点之间接出的电阻R15后经二极管D14到插座XS4的I端，插座XS4的I端一路经二极管D17串联电阻R55接9端，另一路经2支二极管D17到插座XS4的4端；集成电路LM339的5端经电阻R29接地，6端经电阻R64接地；集成电路LM339的4端一路经并联的电阻R21、电容C24、电容C5、稳压二极管Dll后接地，另一路经并联的电阻R19、电阻R69再接二极管DlO到插座XS3的2端，插座XS3的2端接串联的电阻R67、二极管D9到地；插座XS4与插座XS6连接，插座XS5外接送丝机构，插座XS3与XS2连接。
11.根据权利要求5所述的一种工程车液压系统驱动的车载式焊接电源，其特征是所述飞溅控制电路组成由二极管D6、二极管D14、电阻R6构成；并联的二极管D6和电阻R6 —端接长短弧控制电路LM339的7端，另一端接插座XS4的I端，插座XS4与插座XS6连接。
专利摘要本实用新型是一种工程车液压系统驱动的车载式焊接电源。柴油发动机(1)输出接液压泵(2)，液压泵(2)经液压油管(6)和液压阀(5)接液压马达(7)，液压马达(7)输出轴与中频发电机(10)连接，中频发电机(10)电输出接控制器(4)，控制器(4)输出即为焊接电源；由柴油发动机(1)带动液压泵(2)，再由液压泵(2)经液压阀(5)、液压油管(6)和液压马达(7)带动中频发电机(10)发电，中频发电机(10)发出的中频电源经中频整流系统(8)后，再由控制器(4)控制，输出焊接电源。本实用新型传动效率高、降低配套焊接设备的体积和重量、焊接工作效率高、节省成本、降低焊接工程车危险系数。
文档编号B23K9/10GK202741892SQ20122015776
公开日2013年2月20日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者梅广庆 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油天然气管道局