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1第一章 氢氧焰电弧焊割机原理及结构第一节 氢氧焰电弧焊割机原理工业上用电解水的方法制取氢和氧时，大多采用苛性碱溶液作为电解液，其中尤以含量 30%左右的 KOH 溶液为佳，因为其具有最大的导电度因此电解液中的电压降最小，有利于减少发热量和提高电流效率在电解液中靠近电极表面的水分子离解生成 H+和 OH-：H2O H+ + OH-当电解时在电极上进行如下反应而获得氢气和氧气：阳极：2OH- — 2e = H2O + 1/2O2阴极：2H+ + 2e = H2 电解液中的杂质离子及悬浮物对电解槽有很大影响Cl-、SO42-会强烈地腐蚀阳极，Fe2+易附着于阴极上，从而影响电解槽的寿命和增大电解池电压；Ca2+、Mg2+及 CO32-的存在会生成 CaCO3、MgCO3沉淀，严重时致使堵塞液道，造成电解液循环不良这些有害杂质离子，在一般自来水中都不同程度地存在，所以在配制电解液和给电解槽补充水量时应用蒸馏水或去离子水，起码要用软水第二节 氢氧焰电弧焊割机结构一．HGQU-2000 型氢氧焰电弧焊割机原理如下：2本机包括气体发生系统、气体处理系统、电源系统、控制保护系统、管路、洁气、阻火、防爆等。

1．气体发生系统是指以电解槽、分离罐、进液管、出气管组合起来的一个系统当电解槽被通以一定的直流电压时，槽中的电解液在极片上发生电解反应，产生氢氧混合气所产生的气体及水蒸气通过出气管连同部分液体一起进入分离罐，在分离罐中气液分离，液体存贮在分离罐下部并在重力和压差的作用下通过进液管不断进入电解槽以保持电解槽中的液面高度，使工作能够持续进行该系统是核心部分极片和电解槽结构的设计要求使电解的效率高、电解液循环效果好，电解槽稳定可靠的工作分离罐要求适中的体积，较好的气液分离效果，足够的强度和耐蚀性2．气体处理系统在气体发生系统中产生的氢氧混合气要进入气体处理系统进行处理，才能进一步作为焊割燃气该系统包括水封罐、过滤器、助剂罐、雾化器、贮气罐以及与之相连的各管道从发生系统产生的气体首先进入水封罐并经过水过滤，使气体更加干净, 同时也作为安全防护设施然后经过助剂罐、雾化器、调节阀组成的气体性质处理单元，变为具有可燃性质的气体进入贮气罐，在贮气罐中气体进一步均匀化，气水分离；最后经过过滤进一步分离水蒸气后，送至焊割矩进行燃烧3． 电源系统电源系统采用逆变弧焊整流电源，为电解过程提供直流电源，逆变弧焊整流电源技术１００％的负载持续率下应能输出≥7KW（对于 2000型）和≥5KW（对于 1500 型）的功率。

电流具有稳流可调的特性，电流与电压的关系配匹能适用于所设计的电解槽具备各种保护功能，并具3有手工弧焊功能，使整机的功能得以提高4．控制保护系统由气压控制、电气控制、电解槽松驰报警等构成气压控制要求当机器内部气压达到 0.2MPa（若减小要从售后现场来降）时切断电源供应，当气压下降到一定值时又恢复供电，使工作能持续进行电气控制要求对电流进行控制使电流在一定的范围内稳定可调，即实现产气量的稳定可调，同时要求在进行电解或进行电焊时系统间能相互协调电解槽松驰报警要求在电解槽老化松驰到设定控制量时停机、报警，做到事前维护而不是事后维修二．常规维护﹑保养1．防止泄漏如机器在使用时出现泄漏应检查以下部位：⑴ 检查机器内部：罐盖（三处） 、出气快速接头、放液阀（四处） 、液位计、电解槽、单向阀、阻火器、硬管和软管接头⑵ 检查机器外部：外接阻火器、软管及接头、焊割炬、液位汁、球阀、吸气阀、外置水封等所有接头查出泄漏后，拧紧接头直到泄漏排除如电解槽有泄漏，处理方法参见 6.3若液路部分有泄漏，处理完后应用 3%的硼酸溶液洗干净，以免机器被腐蚀☆注：打开机盖前必须先切断电源2．保持机器内外部的清洁加液时如有液体溅出，应用 3%的硼酸溶液清洗并抹干；机器内部应定期进行除尘处理（特别是电源部分和电解槽） 。

除尘4宜用干燥的压缩空气吹（或用皮老虎） 3．电解槽压紧弹簧的再紧固机器使用相当一段时间后，在开机时出现面板上的黄色指示灯亮，报警器响，机器不工作等情况时，应重新紧固电解槽压紧弹簧及螺母图 6-1紧固方法：卸下机器的前下面板，可见到电解槽的十根拉杆、压紧装置及如图示装置6-2用扳手按对角、均匀、顺序的方法拧螺母，压紧弹簧，使图示装置恢复到所示尺寸即可 （2000 型、3000 型用）4．电解液的调整本机正常工作时电解质 KOH 的消耗极少，使用很长时间后，才需少5量补充正常工作时，电流稳定在 240A，其电源的输出电压应在 28V 以下如果发现电压一直高于 30V，则需适量补充 KOH 了 （注：在冬天或电解槽在冷态下阻值大，运行稳定后电解槽升温后看的数值）调整方法：将 2kg 分析纯 KOH 溶解后加入分离罐中然后开机运行一段时间后看电压是否恢复正常,若仍高可再加少许 KOH,但一般最多加入3～4kgKOH 即可5．电解槽的清洗本机连续使用半年以后，应对电解槽进行清洗，具体步骤为：(1)打开分离罐盖，再打开电解液放液阀，将电解液全部放出；(2)关上放液阀，从分离罐口倒入干净的蒸馏水，几分钟后再打开电解液放液阀放掉，如此重复几次，即可清洗干净。

3) 放出的电解液沉淀后去掉沉淀物可重复使用4）发现有液放不出来可用 3%的硼酸浸泡 8 小时再清洗6．防爆膜的维护水封罐盖上有一片防爆膜，应注意保持膜的表面完好，不得有打褶、破损、腐蚀等异常情况，并保持清洁如有异常情况或防爆膜爆破后立即更换防爆盖的拆装，更换防爆膜可参见下图：6本机使用两种类型的防爆膜（爆破压力均为 0.5MPa） ⑴ 铝片防爆膜，厚度 0.12mm，直径 50mm使用时必须用耐腐蚀胶带将铝片两面全部覆盖⑵ 不锈钢防爆膜是本公司制造，需要时可与本公司联系7．阻火式出气快速接头的清洗使用一段时间后，在电流， 、电压、气压正常，各液位显示均正常的情况下，若出现气体输出量太小，而机器频繁出现限压停机状态,这时应对出气快速接头进行清洗拆洗方法：卸下快速接头，参见下图拆开全部零件，放于乙醇或丙酮中浸泡清洗（特别注意对阻火芯在液体内摇摆清洗） ，几分钟后，取出晒干，组装复原，再用高压空气或氧气吹洗 3～5 分钟即可组装上机使用8．阻火器的清洗在进行完上述操作后,若出气量仍然很小,则应对焊(割)炬尾部的阻火器进行清洗阻火器的拆装参见下图，清洗方法参见 7第二章 氢氧焰电弧焊割机电源第一节 HGQU-2000 系列氢氧焰电弧焊割机电源概述一．本公司制造的 HGQU-2000 系列氢氧焰电弧焊割机电源由 IGBT 逆7变电源、缺相保护板、电流调节板（或氩弧焊电流无级衰减调节板） 、控制器、压控器等部分组成。

1．IGBT 逆变电源是由 IGBT 管（又称绝缘栅双极晶体管——它是继可控硅、晶体管、MOSFET 管之后推出的一种最为先进的大功率开关器件）为核心元件组成的逆变电源电路（由交流 直流 交流 直流） ，其开关频率高达 20KHZ 以上，PY 电源组件由平阳电器有限责任公司提供，它在技术上独家采用了安全控制回路设计技术并取得国家专利，其原理是采用微处理器对多信息进行跟踪分析、预测系统变化趋势，找出事故隐患，改传统的事后保护为事前预防，从而有效地保证各部件在最佳状态下安全运行，使整机可靠性得到飞跃性提高2．缺相保护板是对市电源输入三相进行监控，当市电缺相时能及时有效地控制逆变电源暂时停止工作，以保护逆变焊机电源因缺相而受到损伤3．电流调节板是作为逆变电源的给定量调节控制脉冲宽度调制PWM，进而控制焊机输出电源；如果用户选用带无级衰减调节的氩弧焊机型时，则该电流调节板除了同样具有主电流调节、推力电流调节外还在电弧收弧时具有电流无级衰减功能（衰减时间可在 3 秒至 13 秒间选定） 4．控制器的作用是对电源启动，电解产气时控制电解槽冷却风机运行工作，当压控器压力超压（压力达 0.2MPa）时暂时软关断电源输出，当电解槽松弛时能报警并将各种工作状态给予指示。

5．压控器作为压力、电气控制元件实现压/电转换控制，它有常开、常闭触关各一对，当氢氧气体压力＜0.16MPa 时，常闭触关接通，绿色工作灯亮，指示氢氧焊割机处于正常工作状态，当产气体压力达到80.16MPa 时，压控器动作，常闭触关断开，控制器中 J3 继电器释放，绿色灯灭，红色（限压）灯亮，指示焊机产气超压；而压控器常开触点闭合使控制器 9、10 接线端子短路，进而控制焊机电源软关断暂停产气，当气压低于 0.14MPa 时，又恢复正常产气工作状态二．本机电源既要保证电解供电，又能兼作手工电弧焊与氩弧焊的焊接电源，因此它应具备焊接电源基本要求并作说明1．空载电压要求：当作为直流 TIG 焊接时，电弧引弧时阴极斑点在钨极上面，容易造成电弧不稳定，特别在小电流焊接时，即使用高频引弧而空载电压较低的直流电源也会造成引弧（或稳弧）困难，因此使用焊接电源的空载电压一般不希望低于 60~70V，本焊机空载电压在60~80V 间但是本机使用的 IGBT 逆变焊机与常规焊机不同，起弧性能主要取决于电流上升率，与空载电压基本无关，而且逆变电源的空载电压与寄生参数、输出电容量、电网电压等因素有关，由于 IGBT 逆变焊机频率高，电流上升率大，因而引弧容易，焊弧平稳。

2．短路电流要求：作为焊接电源应能满足适应频繁短路引弧工作状态而不损坏电源元器件；电源所用高频变压器、电抗器应具备饱和特性，电路应设置限流和电流负反馈环节，以限制电源最大电流输出；本机电源组件均具备上述特性并使最大电流输出被限定在 320A，当超过此值时电源组件控制系统将产生保护，并伴有鸣叫声，但是在该状态下工作时将对组件的可靠性产生影响使用时应不超过额定电流（315A） ，长期工作时电流值应相应减少，以确保焊机使用寿命的延长3．外特性要求：常用 TIG 焊电源希望有恒流外特性，而药皮焊条手工电弧焊希望有下降外特性，对于 TIG 焊、手工电弧焊两用电源常用恒流陡降带外拖特性本机逆变式弧焊电源利用电子调节性能可以灵活得到9最到最佳输出特性恒流下降外拖特性4．动特性及可调特性：要求灵活可调、反应灵敏，特别在引弧起弧时焊接电源应马上提供后续电流：电弧才能顺利引燃，电感的大小直接影响 di/dt（即电流上升率） 这就需要较高的空载电压，故动特性是影响引弧性能的 主要因素；而 TIG 焊引弧时，为解决动特性不好的问题，一般在焊接电源两输出极并联一个大电容；用来在引弧时提供较大的瞬时电流，因为焊接电流比较大时，电弧更容易引燃。

本焊机电源组件的控制电路采用电流、电压数字型多闭环控制，反馈信号经微处理器分析再支持 PWM 脉宽调制进行控制，提供较大的电流上升率（di/dt） ，反应快故动特性好，可调性好，引弧容易，且电弧平稳，电流高度稳定，并备有推力电流调节以提高电弧挺度使熔池深、飞溅少，焊接质量好第二节 逆变式直流弧焊电源（ZX7-315）工作原理及特点一．逆变式直流弧焊电源工作原理框图（图 B）直流弧焊电源是由三相交流电经三相整流桥堆变成 500V 以上的直流电压，并经滤波进入 IGBT 单端正激式逆变电路，变成高压（700V10以上）高频（20KHZ 以上）交流方波电压，再经高频变压器降压成100V 以下的高频交流电压，再后经快速整流管整流，电抗器整定成直流输出电压，控制电路采用电流、电压、数字型多闭环控制；输出电压、主回路电压、反馈信号和主力、推力电流合成的电流合定值信号以及保护信号经微处理器跟踪、分析、预测整个系统变化趋势，对 PWM 脉冲调制进行控制，驱动 IGBT 逆变电源，确保 IGBT 逆变电路处于安全可靠的运行状态二．IGBT 单端正激式逆变直流弧焊电源特点：1．独特的安全与控制回路设计已获国家专利，改传统的事后保护为事前预防措施，确保整机始终处于最佳工作状态。

2．控制电路采用厚膜集成电路设计技术，通过其全闭合腔体屏蔽，断绝了干扰，提高了整机可靠性3．具有体积小、重量轻。