产品目录
 
应用实例

新型弧焊二次变流器及其在电站锅炉的应用
  发表时间:2013-2-7 16:10:14  作者:admin
北京坤和兴业科技有限公司     http://www.arcnova.com.cn http://www.kunhetech.com


 
1.概述
  近些年,我国电站锅炉朝着大容量、高参数和高效率的方向发展,电站机组容量也从300MW等级机组发展成为600MW、1000MW等级,锅炉制造、安装技术水平也有着非常大的提高。焊接是锅炉制造和安装过程中最为关键的工艺方法之一,焊接技术的发展直接影响着我国发电装备制造行业的发展,锅炉技术的发展进一步加快了焊接技术的发展,同时焊接技术水平的提高也推动了锅炉行业的发展[1][2]。为了提高焊接质量,除了研究材料的焊接性能,采用先进的焊接工艺,开发相应的新型焊接材料,焊机或焊接电源的性能对于焊接质量的保障也至关重要。

2.技术原理及特性
2.1技术原理
  传统焊机往往根据不同的焊接规范或工艺,采用专门的焊机对焊材进行焊接,即被动地适应电弧变化,焊机既要充当电源,又要满足工艺过程需要,因此传统焊机具有品种繁多,互换性差,固定资产投入大等缺点。同时传统焊机为了加强耐冲击力,而使得焊机设备复杂,降额使用。二次变流器是一种新型的焊接电源,其思想是通过主动控制,对不稳定的焊接电弧为稳定的负载,同时做到等弧长、等熔深、熔深可控。二次变流器简化了焊机功能,让焊机成为只承担一个稳定负载的简单电源。二次变流器的原理如图2-1所示。

图2-1 二次变流器原理图

  弧焊二次变流器的整个控制电路由电压环调节器、电流环调节器、PWM波形发生器组成,外环是电压环保证焊接电压稳定,用于恒压工作模式;内环是电流环,由波形控制器和电流环来保证焊接电源的动特性,用于恒流工作模式。主回路中,功率可控硅控制主电流通断,避免输入接错对IGBT器件和变流器损坏现象。IGBT器件在PWM波驱动控制下实现对主电流的变频,电抗器主要用于保证焊接电流的连续。

2.2特性及参数
  弧焊二次变流器由直流电源供电,输入电压范围为DC50V~DC115V,由以上技术原理分析可以看出,其主要特性如下:
  (1)安全性高:特有的电流/电压复合感应控制技术,空载待机电压只有12VDC,提高了安全性;
  (2)可靠性高:原理及主要回路简单、控制集成度高,只需要一根输入电缆,大幅提高了设备的可靠性;
  (3)性能优异:二次变流器CC/CV(恒流/恒压)多特性,输出电流品质高、纹波电流小、几乎不受网压影响,加长线长度对电流品质影响小,保证了工艺性能;
  (4)通用性强:适用于手工焊、半自动焊和自动焊,适用于任何类型的焊接材料,能够将一款大容量CC电源转换为多工位和多用途焊机;
  (5)扩展性强:多台二次变流器可随意并联使用,并带有可扩展数字接口;
  (6)适应性强:输入电压范围宽广,电压范围为DC50V~DC115V,焊接电流不受电网电压波动影响,电缆可延长至1.5km;
  (7)对电网污染小:屏蔽了焊接电弧对电源的影响,大幅减少对电网的污染;
  (8)便于携带:体积小、重量轻,输出电流为500A的二次变流器重量仅为25kg,便于携带。
  弧焊二次变流器主要性能参数如表2-1所示。



序号
名称 单位 数值
1 额定输入电流 A 290
2 额定输入容量 KVA 22.5
3 额定持续负载率 % 60
4 输出电流 A 0~500
5 输出电压 V 0~40
6 输入电压 V 50~115VDC
7 空载电压 V 12
8 空载一次电流 A <0.5
9 空载损耗 W <30
10 功率因数 >0.90
11 效率 >0.90


表2-1 弧焊二次变流器主要性能参数表

  弧焊二次变流器具有两种工作模式:恒流工作模式和恒压工作模式。弧焊二次变流器两种工作模式的静外特性曲线分别如图2-2和2-3所示。

  图2-2 恒流静外特性曲线               图2-3 恒压静外特性曲线

  图2-2为恒流工作模式的静外特性曲线,恒流模式要求电源具有陡降外特性,即焊接电流随着焊接电压的变化而产生的变化量尽量小,恒流工作模式适用于手工焊。图2-3为恒压工作模式的静外特性曲线,恒压模式要求电源的焊接电流无论怎样变化,焊接电压都要保持相对的恒定,恒压工作模式主要适用于MIG/MAG焊机上。
3.试验与应用
3.1输油管道焊接
  图3-1为使用新型弧焊二次变流器对输油管道进行焊接的实物图,试验地点为某石油管道局,管道材质为X70,从试验结果分析,可以看出焊缝波纹均匀、焊缝与母材过渡圆滑、无咬边、表面无气泡和裂纹。


图3-1 输油管道焊接实物照片


3.2与逆变焊接的对比
  在相同条件下,分别对新型弧焊二次变流器和逆变焊机的电源输出特性和实际焊接结果进行了对比。图3-2是新型弧焊二次变流器的电流分别在150A、200A和300A时电压输出曲线;图3-3是逆变焊机的电流分别在150A、200A和300A时电压输出曲线;图3-4是在电流/电压为220-240A/28-30V的条件下二者的实际焊接结果实物照片。



图3-2 新型弧焊二次变流器电压输出曲线


图3-3 逆变焊机电压输出曲线


图3-4 新型弧焊二次变流器(左)和逆变焊机(右)焊接实物照片

  从图3-2、图3-3和图3-4可以看出,新型二次变流器电流输出品质优秀,纹波电流小,几乎不受电网电压影响;根据焊接试验结果的对比可以看出,新型二次变流器焊接几乎无飞溅,而逆变焊机飞溅较大,焊接性能稍差。

3.3超(超)临界锅炉用钢的焊接试验

  T91钢材焊接工艺概述如下:

  采用手工钨极氩弧焊,坡口型式为V型,对口间隙为1.0-3.0mm;环境温度20-25℃,相对湿度<60%;焊丝为TGS-9CB,直径为Φ2.4;焊接之前彻底清除坡口内外母材表面两侧10mm范围内及焊丝表面的油污、铁锈、水分等,直至露出金属光泽;使用专用对口卡具对口;坡口两侧150mm左右预热150-200℃,层间温度保持200-250℃;采用背面充氩保护工艺,以避免焊缝根部氧化;焊后热处理,温度保持在760±10℃,恒温时间为0.5h;升温速度:280℃/h,降温速度:213℃/h。

  焊接过程中基本无飞溅,焊丝熔化正常;焊后通过外观检查,焊缝均匀,未发现表面出现气泡、裂纹等现象,母材变形很小;经X射线探伤,评定质量等级为Ⅰ级。常温力学性能试验未作,从以上结果初步可以得出,此新型弧焊二次变流器完全可以满足T91/P91钢材的焊接对于焊接电源的要求。由于此种新型弧焊二次变流器是初次应用在T91/P91的焊接中,实际使用过程中对其特性掌握不是十分熟练,其与焊接工艺的配合还需要更多的实践来充分认识和掌握;随着对新型弧焊二次变流器使用和认识的不断深入,其本身优良的特性也会逐渐体现出来,进而会逐步地促进焊接质量的提高。

4.结束语
  电站锅炉发展的方向是大容量、高参数,特别是超(超)临界锅炉,同时对锅炉的制造、安装等方面提出了更高的要求,而焊接——尤其是耐高温钢材的焊接是其快速发展的关键技术之一;提高焊接设备本身的性能、开发出新型焊接设备是提高焊接质量的重要途径之一。通过对新型弧焊二次变流器的结构组成、技术原理以及在实际焊接中的试验可以得出,新型弧焊二次变流技术有着优异的性能,其在各工业生产中,包括超(超)临界锅炉制造和安装工艺中,有着非常广阔的应用前景.
更多] [回到顶部
加入收藏-招聘信息
地址:北京市昌平区科技园区超前路37号8号楼6层601 邮编:102200 电话:010-80114706  传真:010-80114706
  E-mail:market@kunhetech.com 京ICP备13004537号