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  編者語(yǔ)：長(zhǎng)期以來(lái)，在重燃?xì)鉁u輪機(jī)上完成的角焊縫和V型焊縫焊接都是采用手工焊接，現(xiàn)在，將焊接機(jī)器人安裝在C型支架上以后，焊接時(shí)間由114h減少到80h，并且后續(xù)的清理工作量也減少了10％。，可代替手工焊接完成80% 的生產(chǎn)任務(wù)。

在幾乎10m高的C型支架上工作的焊接機(jī)器人比手工焊接的工時(shí)減少了35h

   隨著全球能源危機(jī)的加重，有利于環(huán)境保護(hù)的能源生產(chǎn)技術(shù)越來(lái)越受到歡迎。一直以來(lái)，在大型的火力發(fā)電廠中，都是利用燃?xì)鉁u輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電的，而天然氣儲(chǔ)量豐富的國(guó)家更是利用其豐富的天然氣資源和燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)電，并把剩余的電力能源出口到國(guó)外。可以不斷地保持其基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展。目前，SIEMENS燃?xì)鉁u輪機(jī)能夠發(fā)出的電力達(dá)到了340kW，該渦輪機(jī)也是世界上體積最大的、發(fā)電功率最大的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)了。這樣的燃?xì)鉁u輪機(jī)可以為一個(gè)城市的居民供電。

優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料制造的燃?xì)鉁u輪機(jī)零件重約30t，直徑達(dá)5m

   為了能夠制造出更多的燃?xì)鉁u輪機(jī)，SIEMENS公司不斷對(duì)其生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行優(yōu)化，投資購(gòu)買先進(jìn)的生產(chǎn)加工設(shè)備，其中購(gòu)買的Cloos公司研發(fā)生產(chǎn)的機(jī)器人焊接生產(chǎn)設(shè)備能夠精確地完成重量為30t的燃?xì)鉁u輪機(jī)零件，可以更快地焊接好燃?xì)鉁u輪機(jī)的外殼。

　　原來(lái)，大約340m長(zhǎng)的角焊縫和V型焊縫都是由焊接工人手工焊接的，因此，焊接工人要付出極大的體力勞動(dòng)。使用焊接機(jī)器人以后，焊接的質(zhì)量有了很大的提高，也把焊接后的焊縫清理工作降低到了最小的程度。機(jī)器人焊接帶來(lái)的好處可以通過(guò)下列數(shù)字予以表示：焊接工時(shí)由原來(lái)的114h減少到80h。焊后清理的工作量減少了10％。

　 根據(jù)SIEMENS公司的CAD零件數(shù)據(jù)，Cloos公司在離線方式下研發(fā)設(shè)計(jì)了焊接機(jī)器人的控制程序

　　在C型支架上運(yùn)動(dòng)

　　為了使直徑為4m、高度為2m的燃?xì)鉁u輪機(jī)零部件得到最佳焊接效果，Cloos公司把Romat 350型機(jī)器人安裝在高度約為10m的C型支架上。在地基、升降機(jī)構(gòu)和橫向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及回轉(zhuǎn)－反轉(zhuǎn)工作臺(tái)的共同作用下，拐臂式機(jī)器人能夠完成重量為30t零件80％的焊接任務(wù)。Romat焊接機(jī)器人手臂采用的是鉸接頭式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有著六個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)自由度。而350型的第三坐標(biāo)軸也進(jìn)一步地得到了延長(zhǎng)，將工作范圍擴(kuò)大到了2200mm，在大型工件加工中有著最佳的可接近性能。動(dòng)態(tài)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使得這種焊接機(jī)器人能夠承擔(dān)15kg的焊接機(jī)械手，精密的集成式驅(qū)動(dòng)裝置提供的重復(fù)定位精度達(dá)0.1mm。Rotrol II型機(jī)器人控制系統(tǒng)控制著機(jī)器人六個(gè)基本坐標(biāo)和12個(gè)賦值坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，例如焊炬定位系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。

   機(jī)器人的六坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)控制使它能夠接近那些比較難以接近的焊接部位。整個(gè)零件只有20%的焊接工作量需要手工焊接

　　根據(jù)被焊接零件的CAD數(shù)據(jù)，Cloos公司在研發(fā)和制造焊接機(jī)器人時(shí)已經(jīng)對(duì)焊縫的位置和質(zhì)量控制程序進(jìn)行了模擬，使得根據(jù)實(shí)際工件進(jìn)行調(diào)試時(shí)所需更改的參數(shù)大大地減少，因此這一措施明顯地降低了設(shè)備調(diào)試的時(shí)間。例如在對(duì)不同焊接附件的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程中，在機(jī)器人和定位控制系統(tǒng)的幫助下，整個(gè)零件只剩下20％的焊接任務(wù)需要采用手工焊接。為了便于焊接工人的手工焊接，SIEMENS公司還專門設(shè)計(jì)了一個(gè)升降臺(tái)，能夠把焊工帶到高度6.5m的空中進(jìn)行焊接。

　　活性氣體的有利幫助

　　焊接機(jī)器人的角焊縫和V型焊縫焊接大多數(shù)情況下采用的是3層焊縫的MAG活性氣體保護(hù)焊接工藝。為了保障這種焊接工藝得到最佳的焊接效果，根據(jù)焊縫的形式和焊接深度，Duo-Drive復(fù)式送絲機(jī)構(gòu)能夠根據(jù)變化的焊接深度連續(xù)輸出熔化的焊絲溶液。另外，焊接時(shí)使用的保護(hù)氣體也混合了一定成分的活性氣體，對(duì)焊接質(zhì)量帶來(lái)了有利的影響。SIEMENS公司使用的混合型保護(hù)氣體成分為78％的Ar、20％的CO2和2％的He，保證了厚壁不銹鋼零件的可靠焊接。同時(shí)，感觸式的傳感器能夠可靠的找到焊縫的起點(diǎn)。電弧傳感器負(fù)責(zé)跟蹤焊縫，并控制著焊頭進(jìn)行焊接，從而降低了SIEMENS公司對(duì)焊縫準(zhǔn)備工作和焊縫寬度的要求。

　　使用了大量傳感器和復(fù)式焊絲輸送驅(qū)動(dòng)（Duo-Drive-Drahtzufuhr）技術(shù)、600A焊接電流的焊接電源保障了極高的焊接質(zhì)量

　　微處理器控制的焊接電源

　　Quinto GLC 603型焊接電源能夠提供最高600A的焊接電流，有著充足的功率儲(chǔ)備。反應(yīng)速度極快的焊接特性控制程序調(diào)節(jié)和微處理器控制系統(tǒng)構(gòu)成了焊接設(shè)備最佳的根據(jù)焊縫和被焊接材料進(jìn)行焊接的基礎(chǔ)。在一塊大型的LC顯示屏中，操作者能夠看到所有有關(guān)焊接操作的文字信息。遙控器保障了操作者能夠快速、簡(jiǎn)便地對(duì)20 000個(gè)工作參數(shù)進(jìn)行輸入。從而也能夠隨時(shí)調(diào)用一次性輸入的質(zhì)量控制參數(shù)。此外，為了使SIEMENS公司的職工能夠熟悉、掌握這種全新的焊接機(jī)器人，Cloos公司的柏林辦事處提供了一臺(tái)實(shí)習(xí)用機(jī)器人供燃?xì)鉁u輪機(jī)生產(chǎn)廠的使用。從而使生產(chǎn)廠能夠利用這一實(shí)習(xí)用機(jī)器人進(jìn)行教學(xué)、練習(xí)及對(duì)工作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。目前，SIEMENS公司仍在使用這臺(tái)實(shí)習(xí)用機(jī)器人進(jìn)行各種焊接試驗(yàn)和焊接技術(shù)的研發(fā)。

　　15min后即可滿負(fù)荷工作

圖5 Siemens公司SGT5-4000F型燃?xì)鉁u輪機(jī)

   SIEMENS公司生產(chǎn)的燃?xì)鉁u輪機(jī)的功率范圍為68～340MW。440t重的340MW燃?xì)鉁u輪機(jī)長(zhǎng)13m、高5m。與火力發(fā)電和核發(fā)電相比較，燃?xì)鉁u輪機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是效率高，有著很好的調(diào)節(jié)控制可能性。只需15min的時(shí)間，啟動(dòng)后的渦輪機(jī)即可滿負(fù)荷工作。啟動(dòng)時(shí)，首先把發(fā)電機(jī)當(dāng)作電動(dòng)機(jī)使用、驅(qū)動(dòng)著渦輪機(jī)的主軸旋轉(zhuǎn),多級(jí)壓縮機(jī)的精密葉輪產(chǎn)生一定的壓縮空氣,點(diǎn)燃燃?xì)庵?，渦輪機(jī)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，直到穩(wěn)定在其最高轉(zhuǎn)速并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。溫度高達(dá)600℃的廢氣將被回收利用：由熱交換器生產(chǎn)出蒸汽，并將這些蒸汽輸送到燃?xì)鉁u輪機(jī)后端的蒸汽渦輪機(jī)中進(jìn)行發(fā)電。已經(jīng)很高的、幾乎達(dá)到40％的燃?xì)鉁u輪機(jī)效率也因此進(jìn)一步得到了提高：整套發(fā)電機(jī)組的總效率高達(dá)60％。另外， SIEMENS公司的燃?xì)鉁u輪機(jī)還可以適應(yīng)初級(jí)端使用的能源載體，不同質(zhì)量的燃?xì)夂腿加投伎梢宰鳛榘l(fā)電的能源載體。將來(lái)，還有可能利用煤炭生產(chǎn)出來(lái)的可燃?xì)怏w進(jìn)行發(fā)電。