【摘要】：水電站接地扁鋼是電網(wǎng)的重要組成部分,接地扁鋼的作用是在輸配電系統(tǒng)與大地之間建立安全可靠的連接,并使接地電阻達(dá)到國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),從而為水電站內(nèi)的電氣設(shè)備提供穩(wěn)定可靠的參考零電位,在出現(xiàn)意外情況時(shí)可將過電流導(dǎo)入大地,避免其引起電氣設(shè)備故障和造成人員傷亡。但接地扁鋼的焊接形式多樣,焊接地點(diǎn)不固定,焊接工況復(fù)雜,采用人工焊接雖然靈活方便,但是焊接效率低,焊接可靠性難以保證。針對這一情況,本論文設(shè)計(jì)了一套自動焊接系統(tǒng)代替人工來完成接地扁鋼的焊接任務(wù),以期解決這一問題。該自動焊接系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作主要包括以下四個(gè)方面:第一,確定扁鋼的搭接形式,并據(jù)此設(shè)計(jì)相應(yīng)的工裝夾具,以實(shí)現(xiàn)待焊扁鋼的快速定位,包括固定機(jī)構(gòu)底座設(shè)計(jì)、支撐擋塊設(shè)計(jì)、定位擋塊設(shè)計(jì)、快速壓鉗設(shè)計(jì)等,之后確定焊件的定位夾緊工作步驟,保證焊件在焊接工位上的牢固定位;第二,完成焊接運(yùn)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),包括三軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、末端旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及確定運(yùn)動機(jī)構(gòu)工作步驟,保證不同焊接形式下的焊槍可達(dá)性,同時(shí)選擇高精度的控制電機(jī)以及合適的位置傳感器,保證焊槍在可控范圍內(nèi)運(yùn)動,最終實(shí)現(xiàn)焊槍位移量的精確控制;第三,確定合適的焊接方法,搭建完整的焊接子系統(tǒng),包括焊接電源、送絲機(jī)構(gòu)、保護(hù)氣體輸送裝置等,并確定焊接子系統(tǒng)的工作流程,通過對影響焊接質(zhì)量的工藝因素進(jìn)行分析,確定合適的實(shí)驗(yàn)方法,并通過實(shí)驗(yàn)確定合理的焊接工藝,以保證焊接質(zhì)量的穩(wěn)定可靠;第四,完成自動控制子系統(tǒng)的設(shè)計(jì),包括自動控制子系統(tǒng)的硬件組成、工作原理以及PLC梯形圖程序?qū)崿F(xiàn)等。自動控制子系統(tǒng)的硬件組成包括PLC及其外部接線、變壓器、智能相機(jī)、光電開關(guān)式位置傳感器、電機(jī)驅(qū)動器、控制電機(jī)等。該自動焊接系統(tǒng)的搭建工作主要包括以下兩個(gè)方面:一是搭建以可編程控制器PLC為核心的自動控制子系統(tǒng),并通過設(shè)計(jì)有效的焊接自動控制程序,實(shí)現(xiàn)焊槍從起焊點(diǎn)開始逐段有序地完成對各條焊縫的焊接任務(wù),同時(shí)利用光電開關(guān)式位置傳感器限制各軸運(yùn)動副的極限位置,確保焊槍在有效行程內(nèi)運(yùn)動;二是通過智能相機(jī)來實(shí)現(xiàn)對兩扁鋼接口處圖像信息的采集、處理與傳輸,并通過安裝在PC機(jī)上與智能相機(jī)配套的軟件取得焊接預(yù)定軌跡上關(guān)鍵點(diǎn)的相機(jī)坐標(biāo)并進(jìn)行直線擬合,之后通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換得到這些點(diǎn)在三軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系下的坐標(biāo),并以通訊的方式將該坐標(biāo)直接傳給PLC,PLC則根據(jù)所取得的坐標(biāo)控制三軸運(yùn)動機(jī)構(gòu)運(yùn)動,驅(qū)使焊槍到達(dá)目標(biāo)位置并開始焊接,直至完成自動焊接任務(wù)并在完成任務(wù)后進(jìn)行各軸位置歸零,為下一次的自動焊接做準(zhǔn)備。
【圖文】：

水電站接地扁鋼自動焊接系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一章 緒論1.1 研究背景水電站使用接地扁鋼的目的是要將一些重要的電氣設(shè)備與大地連接，把大地作為穩(wěn)定的參考零電位，在出現(xiàn)意外情況時(shí)將故障電流或雷擊電流導(dǎo)入大地，防止電氣設(shè)備損壞或造成人員傷亡，因此，接地系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要[1]，如下圖 1-1 所示為水電站施工現(xiàn)場的接地扁鋼搭接形式示意圖。

圖 1-2 人工焊接與自動焊接但有批評者指出，在目前情況下，基于施工現(xiàn)場的實(shí)際工況等因素，人工焊比用機(jī)器焊接更加方便，更加靈活，且易于實(shí)現(xiàn)，使用機(jī)器代替人工不僅麻煩，且沒有必要，對接地扁鋼自動焊接系統(tǒng)的研究開發(fā)也顯得有些畫蛇添足，其現(xiàn)實(shí)用意義并不明顯。針對批評者所指出的情況，本文認(rèn)為，隨著生產(chǎn)力水平的不斷高以及勞動力成本的不斷增加，在未來水電站施工過程中將會越來越多地使用可制的機(jī)器來代替人工來完成工程任務(wù)[11]，這其中就包括我們所要研究的面向接地鋼的自動焊接系統(tǒng)，雖然目前來說人工焊接較為方便，也較為靈活，，但是，我們能因此就放棄對新技術(shù)的研發(fā)，就像火車在剛出現(xiàn)之時(shí)，速度還沒有馬快，但隨研究的深入以及相關(guān)技術(shù)水平的不斷提高，當(dāng)下火車的速度可以達(dá)到 350km/h，已取代了馬作為現(xiàn)代人出行的主要交通工具[12]。在科學(xué)技術(shù)日新月異的今天，放對新技術(shù)的研發(fā)而在科技創(chuàng)新方面止步不前，是不可取的[13]。雖然我們所研究設(shè)的自動焊接系統(tǒng)在靈活性和便捷性方面暫時(shí)還不如人工，但相比于人工來說卻也著諸多優(yōu)勢，例如較高的焊接效率，較高的焊接質(zhì)量可靠性等，對于不足之處只在以后加以改進(jìn)，相信，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我們所研發(fā)的自動焊接系統(tǒng)在工實(shí)踐中代替人工勞動而得到廣泛應(yīng)用也將是為期不遠(yuǎn)的事情了。
【學(xué)位授予單位】：南昌工程學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TV738

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2706747