一種新型管母線焊接輔助裝置

李國良

摘要：隨著電網的發展，設計的不斷更新，高電壓及大容量的變電站多數采用鋁鎂合金管作為匯流用管母線。使用鋁鎂合金管母線具有占地面積少、構架簡明、布置清晰、腐蝕率低而經久耐用、集膚效應系數小等優點。目前在建變電站多采用管母線直徑為φ250、φ170、φ150、φ135mm，安裝后跨度最長達54m，因運輸原因不能一次加工完成，只能施工現場加工，通過用氬弧焊接的方式，將每條9m的鋁合金管焊接達到設計的要求。因此，通過技術創新和工器具的研發，制造一套實用的管母線焊接輔助裝置，減少了焊接過程中的人為出錯、提高焊接效率顯得尤為迫切。

關鍵詞：管母線；焊接

中圖分類號TId6 文獻標識碼A 文章編號2095-6363（2015）12-0061-02

1.研究背景和意義

1.1管母線焊接輔助裝置的研究背景

在現階段，新建變電站工程因施工現場的條件復雜，管母線焊接工序過程只能由一名輔助工人轉動管母線，配合焊工完成管母線的拼焊工作；在輔助工人轉動管母的過程中，常常出現轉動與焊接不同步的情況，導致多次的管母焊接試件檢測不合格。

1.2管母線焊接輔助裝置的研究意義

針對以上焊接過程出現的配合問題，通過技術部門分析，認為試件的不合格有三個原因，第一是焊工的工藝、第二是管母與襯管的配合、第三是焊接過程中的人員配合問題；通過施工現場的反復驗證，采取不同的焊工和更加精密的管母配合及焊接過程中的任務觀察；最終發現，問題出自輔助工和焊工之間的配合。

如何改善焊接過程中的配合問題成為管母試件焊接的成功所在，所以公司組織技術人員對焊接的各個環節進行深入的研究，以便及早完成整改方案，保證施工現場進度的開展。

2.變電站工程管母線焊接工序的現狀分析

2.1焊接工序的安排

首先，我們要在焊接前就確認我們需要焊材的牌號，要清楚其化學、物理性能和化學成分，這樣才能正確的選擇我們需要的焊接材料，在批量焊接作業前，要先試驗焊接，按照規定試件送檢。

將母線坡口兩側表面各50mm范圍內清刷干凈，不得有氧化膜、水分和油污；坡口加工面應無毛刺和飛邊。

每個焊縫都應該一次焊完，除了瞬間的斷弧外，不可以停焊，在母線焊完未冷卻前，也不得移動或受力。

管母線對口完成后應及時進行點固，點固焊示意圖見圖1。水平固定焊焊接順序示意圖見圖2。

咬邊深度不得超過母線壁厚的10%，且其總長度不得超過焊縫總長度的20%。管型母線對接焊縫的部位距離支柱絕緣子母線夾板邊緣不應小于50mm。

焊后應清理，使焊縫光潔，工件上由于燃燒產生的黑斑及焊接產生的飛濺均必須用布或鋼絲刷刷干凈。焊好的管型母線應做好相應編號，并存放在多點支撐、操平找正的軌道上。

2.2焊接過程中出現的問題

通過焊接試件剖面的仔細觀察，我們發現，在焊接后的切開的管母焊口，會出現突變性的焊縫，并且切開的焊口處也常常發現有縫隙出現，從不合格試件的檢驗報告，我們也得到結論：“未焊透、氣孔、咬邊”等三種情況居多。

3.變電站工程管母線焊接輔助裝置的研發與應用

3.1變電站工程管母線焊接輔助裝置的研發

實施一：設計制作能帶動管型母線轉動的機械裝置。

1）通過計算機模擬設計出轉動軸承和管內輪鼓三維圖形，結合現場情況對設計方案進行討論，最后確定方案可行。

2）通過管母重量和在專業焊接架上的摩擦因素，確定需要購買交流電機的技術參數。

在管母轉動的時電機功率輸出284W即可，當管母轉動的瞬間，由于受到橡膠與鋁合金的摩擦因素影響及管母直線度等方面考慮，施工現場選用電機的功率在735W=1匹。

為此我們根據以上的計算，選用減速電動的參數：220V、0.07轉/分鐘，重量40kg。具有轉矩大、體積小、重量輕的特點，符合便于移動的要求。

3）按照設計圖進行了裝配，經過測試該裝置能帶動長達54m的管型母線轉動，完全能夠代替人工輔助轉動管型母線。

實施二：設計制作有變頻控制電機轉速功能的控制箱。

1）設計出控制電路路和控制箱體。主要部件為變頻器。

2）將控制箱和已裝配好的管型母線轉動裝置進行聯動調試。經過測試，控制箱對電動機控制實現正轉、反轉和0.3～15min/圈的范圍任意調節，并實現焊接操作工腳踏人工控制。

經過聯動測試，具有變頻控制電機轉速功能的控制箱能實現由焊接操作人員腳踏控制管型母線轉動速度，不再需要人工配合轉動，人機配合率實現100%，停工耗費時間0min，達到了預期目標。

3.2變電站工程管母線焊接輔助裝置的應用

3.2.1作業方法

1）施工準備：按施工要求準備機具，并對其性能及狀態進行檢查和維護。

2）固定電機及安裝扭矩轉動法蘭：將電機固定在角鋼焊接架子上，然后通過電機轉子的引出部分將扭矩傳遞到法蘭上，用長螺桿穿過管母的補強孔，固定在法蘭上。

3）安裝控制箱及連接腳踏開關：將控制箱放置在焊工順手位置，并將腳踏開關的電源線接到變頻器下方的端子排中，擰緊螺絲把電源安裝好。

4）啟動電源、調節變頻器進行調速：旋開急停按鈕，合上空氣開關后按下起動按鈕，腳踩腳踏開關后電機工作，管母線將受力轉動。

5）單人進行變速控制管母焊接：焊工通過腳踏開關控制管母線轉動，進行焊接工作。

6）完成對口焊接松開管母固定螺桿：當焊接完成后松開腳踏開關、按下急停按鈕、拉開空氣開關。

7）向前移出管母、放置新管母：當焊工完成了整個對口后，通過管母焊接架子，用過滑車將整條管母前移，空出9m多的距離，重新防止新管母，安裝襯管，準備對口焊接。

8）重復單人管母焊接流程。

4.結論

運行變電站擴建項目進度的管理，需要遵守一般工程項目的管理原則。最基本而且最實際的要求便是完成工程建設。電網建設是國家的基礎產業，對社會穩定和經濟發展有著很大影響，電力行業不斷追求者提供優質的電力供應，保證地方經濟的穩固發展。而只有電網建設總體超前于地方經濟的發展速度，才可以滿足經濟發展的需要。所以，為了滿足國民經濟快速發展和社會進步必須要求，同時為了提高運行變電站擴建工程的項目建設與管理水平，促進新設備、新技術的使用，運行變電站擴建工程應該借鑒現代項目進度管理的理論。