[发明专利]一种基于自适应原理的水冷壁现场自动堆焊装置

说明书

本发明属于水冷壁管道修复设备技术领域，特别涉及一种基于自适应原理的水冷壁现场自动堆焊装置，包括三轴移动平台、焊炬、环境摄像头、熔池监测摄像头、电弧高度自适应模块、弧压采集模块、送丝系统、焊丝位置调整模块。实现了对水冷壁远程可视化自动堆焊，利用电弧高度自适应技术和行走示教技术，确保获得高质量的堆焊层，满足现场焊接的实际需要。

技术领域

本发明属于水冷壁管道修复设备技术领域，特别涉及一种基于自适应原理的水冷壁现场自动堆焊装置。

背景技术

在火电站领域，锅炉一般采用膜式水冷壁结构(高度方向共4个面，单面高度超过50米，单面宽度超过30米)，利用煤粉的燃烧加热水冷壁中的水，通过产生的高温高压蒸汽推动汽轮机转动，进而推动发电机产生电能。在机组运行过程中，水冷壁表面受到高温烟气腐蚀、表面结垢(结渣)等影响，导致水冷壁厚度减薄或表面产生裂纹，严重时发生爆管，致使机组非正常停机，严重影响机组安全运行。

目前，水冷壁管道的维修一般采用换管修复的方法，利用搭建的脚手架平台或吊篮，首先进行切管，然后采用手工焊的方式完成新管与旧管的焊接，不仅耗费大量的人力、物力，而且换管焊接难度大、进度缓慢；而且一般水冷壁管道的对口焊接需要焊前预热和焊后热处理，操作复杂，对接难度大，成形质量不易控制。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于自适应原理的水冷壁现场自动堆焊装置，是一种基于爬壁机器人的GTAW堆焊装置，实现了对水冷壁远程可视化自动GTAW堆焊，利用电弧高度自适应技术和行走示教技术，确保获得高质量的堆焊层，满足现场焊接的实际需要，避免了搭设脚手架或吊篮进行手工换管焊接的问题，同时避免了焊前预热和焊后热处理工序，缩短了工期、降低了焊接修复成本和技术难度。

本发明的基于自适应原理的水冷壁现场自动堆焊装置包括三轴移动平台、焊炬、环境摄像头、熔池监测摄像头、电弧高度自适应模块、弧压采集模块、送丝系统、焊丝位置调整模块和控制系统，

三轴移动平台主要用于焊接机头的整体三轴移动，以及焊接过程中焊接机头的示教行走和焊接行走，包括支架、横向电机、横向移动梁、纵向电机、纵向移动梁、上下电机和上下移动梁，横向电机和横向移动梁实现三轴移动平台的横向移动；纵向电机和纵向移动梁实现三轴移动平台的纵向移动；上下电机和上下移动梁实现三轴移动平台的上下移动，三轴移动平台上面安装有支架，整体通过固定螺栓固定在爬壁机器人本体上；

环境摄像头主要用于对整体环境、位置的观察；整体通过螺栓固定在焊炬上，

熔池监测摄像头主要用于焊接过程中对焊接熔池的观察，确保焊接成形质量；整体通过螺栓固定在焊炬上，

焊丝位置调整模块用于焊丝与焊炬之间相对位置的调整，包括上下距离、内外距离和角度，整体通过螺栓固定在焊炬上，

焊炬用于实际的焊接，在高频脉冲作用下，击穿空气，钨针与水冷壁之间产生电弧，熔化母材和焊丝，完成焊接，

环境摄像头、熔池监测摄像头、焊丝位置调整模块、焊炬整体通过螺栓固定在电弧高度自适应模块上；

电弧高度自适应模块主要包括调整电机、齿轮、齿条、弧压采集模块和电弧高度控制器，整体通过螺栓固定在三轴移动平台的上下移动梁上，电弧高度自适应模块主要用于焊接过程中焊炬(钨针)与水冷壁之间距离的自适应调整，保证焊炬与水冷壁之间距离按照焊接工艺规定的数值保持不变，

弧压采集模块安装于焊炬外侧，主要用于焊接过程中电弧电压的采集，根据弧压采集模块采集到的数值与设定值进行对比，再通过电弧高度控制器驱动调整电机调整焊炬与水冷壁之间距离至焊接工艺规定的数值，