专利名称：一种水下遥控焊接系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水下焊接实验研究设备,尤其是一种水下遥控焊接组^S殳备。
背景技术：
核电站放射性容器众多，例如^^应堆压力容器、蒸发器、稳压器、冷凝器、 乏燃料池、换料水池、给水池等。放射性容器因为核辐射应力等作用而容易产生 严重威胁电站安全运行的腐蚀裂紋、表面磨蚀，需要进行漏点补板焊接、裂紋开 坡口补焊、磨损腐蚀表面堆焊等形式的焊接修复。为了降低维修成本和辐射影响， 焊接在水中进行。虽然在其他许多核电设备维修之中采用了机器人，但是成熟实 用的水下遥控焊接系统尚未出现，目前均是由潜水焊工穿着厚重的专业防护月^ 进行手工焊接。潜水焊工手工焊接，直接暴露在辐射环境之中，而且因为电站不
能接受高达每小时50万美元的冷却停堆费用，有的容器内部水温很高，作业环境 极其恶劣， 一个焊工作业时间通常不超过l小时，另外水面还需要人员监控潜水焊 工所受辐射剂量等，从而人力^v成本高昂。采用水下遥控焊接系统进行放射性 容器维修，能够极大地降低人员辐射成本和停堆成本，对于核电维修而言具有重 要意义。 发明内容
根据背景技术所述，本实用新型的目的在于提供一种主要由空气压缩机、焊 接电源、水下焊接试验銓、水下焊接摄^^L、排水气罩、焊接平台、焊接手控盒、
控制系统拒和监视电 巨组成的水下遥控焊接组合设备，其中水下焊接摄像机、 排水气革和伴接平台安装在水下彈接^^給内，空气压缩机将压缩空气充入水下
焊接试验枪内直至与工程应用所需要的水深压力相当的压力水平，焊接保护气体 充入排水气軍形成供焊接电弧燃烧所需要的局部干式空间，焊接平台实现焊接所 需要的三维运动，焊接电IM过水下焊接摄^^ii行监视，焊接操作通过焊接手 控盒控制，从而形成水下遥控焊接系统。
为了实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案来实现的 一种水下遥控彈接系统，主要由空^缩机(1 )、 Ar气瓶(2 )、试验抢g 站(3)、焊接电源(4)、焊接平台'氣医站(5)、水下焊接试l^餘(6)、焊接平台 阀组(7 )、送丝机(8 )、水下焊接摄像机(9 )、排水气罩(10 )、 钢板(11 )、 水面(12)、焊接手控盒(13)、控制系统柜(14)、监视电视拒(15)、水面摄像机(16 )、水下摄^^凡(17 )和焊接平台(18 )组成，其中水下焊接试验抢(6 ) 内部加水到水面(12)，焊接平台阀组(7)、送丝机(8)、水下焊接才IHI^几(9 )、 排水气罩(10)、试验钢板(11)、水面摄像机(16)、水下摄像机(17)、焊接平 台(18)安装在水下焊接试验艙(6)内，空气压缩机(1)、 Ar气瓶(2)、试验 舱液压站(3)、焊接电源(4)、焊接平台液压站(5)、焊接手控盒(13)、控制系 统拒(14 )和监视电视拒(15 )位于水下焊接试-验舱(6 )外部，水下焊接试—睑抢 (6)内部和外部设备之间，由穿越法兰(63)的电缆、气管来连接；水下遥控焊 接组合设备采用PLC系统控制。
所述的水下焊接试验艙(6 )是快开锁紧立式压力容器，由试验抢液压站(3) 通过液压油驱动油缸实现卡箍(62)的松开锁紧和快开舱门(61)的开启闭合。
所述的焊接平台阀组(7 )安装在水面(12 )之上，升降支架(181 )、焊接行 走滑台(182)、焊接摆动滑台(183)、焊接跟踪滑台(184)和焊接高低调节支架 (185)均由液压缸通过焊接平台阀组(7)的比例伺l良阀进^f亍控制。
所述的焊接平台(18)的水下部分、舱内场景和焊接电弧分别由水下电视 (152)、水面电视(153)和焊接电视(154)监视，其中任意一个画面均可以通 过大屏电视(151)进行放大，电视系统操作面板(155 )对电视进行操作以及进 行录像。
所迷的排水气罩(10)采用带镇静气室环向进气方式，水下焊接摄#^几(9) 安装在排水气罩(10)上部，内置冷光照明，采用自动光圏和自动遮光电焊镜片。 所述的PLC系统划分为环境控制子系统(142)以及焊接控制子系统(143 )。 由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下优点和效果
1、 本实用新型区别于目前潜水焊工背负水下送丝箱进行手工作业的局部干 式水下焊接，水下遥控焊接组合设备为全自动焊接，可以用于深水以及辐射环境 等人员不能进入的场合，降低了劳动强度、提高了生产效率；
2、 本实用新型焊接平台液压驱动，与电机驱动相比、水下密封设计得到很 大简化，提高了系统水下作业可靠性；
3、 本实用新型排水气罩采用带镇静气室环向进气方式，提高了罩内气体屏 蔽效果，有利于焊接电弧稳定和焊接烟雾排除，提高了摄像清晰程度；
4、 本实用新型水下焊接摄像机内置冷光照明，使得排水气罩不再需要安装 照明光源，简化了排水罩的设计；
5、 本实用新型水下焊接才IH象头采用自动光圏，能够适应不同气体压力、不 同焊接工艺Wt的要求；
6、 本实用新型水下焊接摄像头采用"自动遮光电焊镜片"作为4聂〗象头的滤
4光片，焊前和焊后无需拆卸滤光片、UV镜也可以获得清晰的电祸L监^L效果，实现 了焊前、焊接过程当中以及焊后不同阶段的自适应电# 视；
7、 本实用新型通过电视监视水下焊接系统作业和焊接电弧，通过手控盒操 作焊接过程，实现了焊接过程的遥控。
8、 本实用新型采用2套PLC系统，分别用于环境控制和焊接控制符合水下遥
控焊接系统需要，筒化了控制逻辑，提高了系统可靠性。
图l为本实用新型总体组成示意图
具体实施方式
由图l示出， 一种水下遥控焊接系统，主要由空气压缩机l、 Ar气瓶2、试 验枪液压站3、焊接电源4、焊接平台液压站5、水下焊接试l^輪6、焊接平台阀 组7、送丝机8、水下焊接摄#^几9、排水气罩IO、试—险钢板ll、水面12、焊接 手控盒13、控制系统拒14、监视电视拒15、水面摄像机16、水下摄像机17和焊 接平台18组成，其中水下焊接试验抢6内部加水到水面12,焊接平台阀组7、 送丝机8、水下焊接摄<|^凡9、排水气罩IO、试验钢板ll、水面摄#^几16、水下 摄像机17、焊接平台18安装在水下焊接试验艙6内，空气压缩机l、 Ar气瓶2、 试验抢液压站3、焊接电源4、焊接平台液压站5、焊接手控盒13、控制系统拒 14和监视电视拒15位于水下焊接试-睑舱6外部，水下焊接试验舱6内部和外部 设备之间，由穿越法兰63的电缆、气管来连接。
水下焊接试验抢6是一个快开锁紧立式压力容器，由试验抢液压站3通过M 油驱动油缸实现卡箍62的松开锁紧和快开舱门61的开启闭合。
快开舱门61闭合之后，空气压缩机1向水下焊接试验抢6内充^&缩空气，直 至压力相当于工程应用所需要的水深压力相等。焊接平台液压站5提供的压力油经 过焊接平台阀组7之后，控制焊接平台18的运动。Ar气瓶2向排水气罩10内充入焊 接保护气体Ar，升降支架181下降，焊接平台18潜入水中，焊接手控盒13操作焊接 行走滑台182、焊揍接动滑台183、焊接跟踪滑台184和焊接高低调节支架185,实 现排水气罩10内部焊枪与试验钢板11的就位对中。焊接手控盒13发出焊接指令， 焊接电源4启动，送丝机8送丝，排水气罩10内部焊枪燃弧，焊接过程开始。
焊接平台液压驱动，焊接平台阀组7安装在水面12之上，与电机驱动相比、水 下密封设计得到很大简化。升降支架181、焊接行走滑台182、焊接摆动滑台183、 焊接跟踪滑台18 4和焊接高低调节支架18 5均由液压缸通过焊接平台岡组7的比例 祠服阀进行控制。焊接行走滑台182行程满足试验钢板11长度的需要，焊接摆动滑 台183以焊缝中心为平衡位置左右高速摆动，焊接跟踪滑台184实现焊枪对于焊缝中心的跟踪，焊接高低调节支架185实现排水气罩10与试验钢板11的接触。
焊接开始之后，通过监视电视柜监视整个焊接过程。水下电视152、水面电视 153和焊接电视154分别监视焊接平台18的水下部分、舱内场景和焊接电弧，其中 任意一个画面均可以通过大屏电视152进行放大，电视系统操作面板155用于对电 视进行操作以及进行录像。
排水气罩10采用带镇静气室环向进气方式，提高了罩内气体屏蔽效果，有利 于焊接电弧稳定和焊接烟雾排除，提高了摄像清晰程度。水下焊接摄#^几9安装在 排水气罩10上部，内置冷光照明，使得排水气罩不再需要安装照明光源，简化了 排水罩的设计。水下焊接摄Jl^9采用自动光圏，能够适应不同气体压力、不同焊 接工艺参数的要求，采用自动遮光电焊镜片作为摄像头的滤光片，焊前和焊后无 需拆卸滤光片、UV镜也可以获得清晰的电视监视效果，并且实现了焊前、焊接过 程当中以及焊后不同阶段的自适应电视监视。
水下遥控焊接系统釆用PLC控制，划分为2个子系统，即用于水下焊接试^^抢 6内部试验环境建立的环境控制子系统，以及用于焊接电源4、送丝机8和焊接平台 18控制的焊接控制子系统。控制系统拒14划分成为3个模块，即控制系统显示操作 面板141、环境控制子系统PLC142和焊接控制子系统PLC143。采用2套PLC系统，符 合水下遥控焊接系统需要，简化了控制逻辑，提高了系统可靠性。
权利要求1、一种水下遥控焊接系统，主要由空气压缩机(1)、Ar气瓶(2)、试验舱液压站(3)、焊接电源(4)、焊接平台液压站(5)、水下焊接试验舱(6)、焊接平台阀组(7)、送丝机(8)、水下焊接摄像机(9)、排水气罩(10)、试验钢板(11)、水面(12)、焊接手控盒(13)、控制系统柜(14)、监视电视柜(15)、水面摄像机(16)、水下摄像机(17)和焊接平台(18)组成，其特征在于水下焊接试验舱(6)内部加水到水面(12)，焊接平台阀组(7)、送丝机(8)、水下焊接摄像机(9)、排水气罩(10)、试验钢板(11)、水面摄像机(16)、水下摄像机(17)、焊接平台(18)安装在水下焊接试验舱(6)内，空气压缩机(1)、Ar气瓶(2)、试验舱液压站(3)、焊接电源(4)、焊接平台液压站(5)、焊接手控盒(13)、控制系统柜(14)和监视电视柜(15)位于水下焊接试验舱(6)外部，水下焊接试验舱(6)内部和外部设备之间，由穿越法兰(63)的电缆、气管来连接；水下遥控焊接组合设备采用PLC系统控制。
2、 根据权利要求1所述的水下遥控焊接系统，其特征在于所述的水下焊接试 验抢(6 〉是快开锁紧立式压力容器，由试验輪液压站(3 )通过液压油驱动 油缸实现卡箍(62)的+>开锁紧和快开抢门(61)的开启闭合。
3、 根据权利要求1所迷的水下遥控焊接系统，其特征在于所迷的焊接平台阀 组(7)安#水面(12)之上，升降支架(181)、焊接行走滑台(182)、焊 接摆动滑台U83)、焊接跟踪滑台(184)和焊接高低调节支架(1S5)均由 液压缸通过焊接平台阀组(7)的比例伺服阀进行控制。
4、 根据权利要求1所述的水下遥控焊接系统，其特征在于所述的排水气罩(10) 釆用带镇静气室环向进气方式，水下焊接摄<14^ (9)安装在排水气罩(10) 上部，内置冷光照明，采用自动光團和自动遮光电焊镜片。
5、 根据权利要求1所述的水下遥控焊接系统，其特征在于所述的PIX系统划 分为环境控制子系统U42)以及焊接控制子系统(143)。
专利摘要一种水下遥控焊接系统，主要由空气压缩机(1)、Ar气瓶(2)、试验舱液压站(3)、焊接电源(4)、焊接平台液压站(5)、水下焊接试验舱(6)、焊接平台阀组(7)、送丝机(8)、水下焊接摄像机(9)、排水气罩(10)、试验钢板(11)、水面(12)、焊接手控盒(13)、控制系统柜(14)、监视电视柜(15)、水面摄像机(16)、水下摄像机(17)和焊接平台(18)组成。其中水下焊接试验舱(6)、焊接平台阀组(7)、送丝机(8)、水下焊接摄像机(9)、排水气罩(10)、试验钢板(11)、水面摄像机(16)、水下摄像机(17)、焊接平台(18)安装在水下焊接试验舱(6)内，空气压缩机(1)、Ar气瓶(2)、试验舱液压站(3)、焊接电源(4)、焊接平台液压站(5)、焊接手控盒(13)、控制系统柜(14)和监视电视柜(15)位于水下焊接试验舱(6)外部，并通过电缆、气管和水下焊接试验舱(6)内部设备连接。本实用新型可以用于深水以及辐射环境等人员不能进入的场合，设备组成紧凑，整体可靠性高，降低了作业风险，减轻了劳动强度，提高了生产效率。
文档编号B23K9/32GK201376138SQ20082023365
公开日2010年1月6日 申请日期2008年12月25日 优先权日2008年12月25日
发明者燕 余, 刘德华, 周灿丰, 张俊宝, 朱加雷, 沈秋平, 焦向东, 煜 陈, 顾国兴, 辉 高 申请人:北京石油化工学院;上海核工程研究设计院