一种新型管母线焊接辅助装置

李国良

摘要：随着电网的发展，设计的不断更新，高电压及大容量的变电站多数采用铝镁合金管作为汇流用管母线。使用铝镁合金管母线具有占地面积少、构架简明、布置清晰、腐蚀率低而经久耐用、集肤效应系数小等优点。目前在建变电站多采用管母线直径为φ250、φ170、φ150、φ135mm，安装后跨度最长达54m，因运输原因不能一次加工完成，只能施工现场加工，通过用氩弧焊接的方式，将每条9m的铝合金管焊接达到设计的要求。因此，通过技术创新和工器具的研发，制造一套实用的管母线焊接辅助装置，减少了焊接过程中的人为出错、提高焊接效率显得尤为迫切。

关键词：管母线；焊接

中图分类号TId6 文献标识码A 文章编号2095-6363（2015）12-0061-02

1.研究背景和意义

1.1管母线焊接辅助装置的研究背景

在现阶段，新建变电站工程因施工现场的条件复杂，管母线焊接工序过程只能由一名辅助工人转动管母线，配合焊工完成管母线的拼焊工作；在辅助工人转动管母的过程中，常常出现转动与焊接不同步的情况，导致多次的管母焊接试件检测不合格。

1.2管母线焊接辅助装置的研究意义

针对以上焊接过程出现的配合问题，通过技术部门分析，认为试件的不合格有三个原因，第一是焊工的工艺、第二是管母与衬管的配合、第三是焊接过程中的人员配合问题；通过施工现场的反复验证，采取不同的焊工和更加精密的管母配合及焊接过程中的任务观察；最终发现，问题出自辅助工和焊工之间的配合。

如何改善焊接过程中的配合问题成为管母试件焊接的成功所在，所以公司组织技术人员对焊接的各个环节进行深入的研究，以便及早完成整改方案，保证施工现场进度的开展。

2.变电站工程管母线焊接工序的现状分析

2.1焊接工序的安排

首先，我们要在焊接前就确认我们需要焊材的牌号，要清楚其化学、物理性能和化学成分，这样才能正确的选择我们需要的焊接材料，在批量焊接作业前，要先试验焊接，按照规定试件送检。

将母线坡口两侧表面各50mm范围内清刷干净，不得有氧化膜、水分和油污；坡口加工面应无毛刺和飞边。

每个焊缝都应该一次焊完，除了瞬间的断弧外，不可以停焊，在母线焊完未冷却前，也不得移动或受力。

管母线对口完成后应及时进行点固，点固焊示意图见图1。水平固定焊焊接顺序示意图见图2。

咬边深度不得超过母线壁厚的10%，且其总长度不得超过焊缝总长度的20%。管型母线对接焊缝的部位距离支柱绝缘子母线夹板边缘不应小于50mm。

焊后应清理，使焊缝光洁，工件上由于燃烧产生的黑斑及焊接产生的飞溅均必须用布或钢丝刷刷干净。焊好的管型母线应做好相应编号，并存放在多点支撑、操平找正的轨道上。

2.2焊接过程中出现的问题

通过焊接试件剖面的仔细观察，我们发现，在焊接后的切开的管母焊口，会出现突变性的焊缝，并且切开的焊口处也常常发现有缝隙出现，从不合格试件的检验报告，我们也得到结论：“未焊透、气孔、咬边”等三种情况居多。

3.变电站工程管母线焊接辅助装置的研发与应用

3.1变电站工程管母线焊接辅助装置的研发

实施一：设计制作能带动管型母线转动的机械装置。

1）通过计算机模拟设计出转动轴承和管内轮鼓三维图形，结合现场情况对设计方案进行讨论，最后确定方案可行。

2）通过管母重量和在专业焊接架上的摩擦因素，确定需要购买交流电机的技术参数。

在管母转动的时电机功率输出284W即可，当管母转动的瞬间，由于受到橡胶与铝合金的摩擦因素影响及管母直线度等方面考虑，施工现场选用电机的功率在735W=1匹。

为此我们根据以上的计算，选用减速电动的参数：220V、0.07转/分钟，重量40kg。具有转矩大、体积小、重量轻的特点，符合便于移动的要求。

3）按照设计图进行了装配，经过测试该装置能带动长达54m的管型母线转动，完全能够代替人工辅助转动管型母线。

实施二：设计制作有变频控制电机转速功能的控制箱。

1）设计出控制电路路和控制箱体。主要部件为变频器。

2）将控制箱和已装配好的管型母线转动装置进行联动调试。经过测试，控制箱对电动机控制实现正转、反转和0.3～15min/圈的范围任意调节，并实现焊接操作工脚踏人工控制。

经过联动测试，具有变频控制电机转速功能的控制箱能实现由焊接操作人员脚踏控制管型母线转动速度，不再需要人工配合转动，人机配合率实现100%，停工耗费时间0min，达到了预期目标。

3.2变电站工程管母线焊接辅助装置的应用

3.2.1作业方法

1）施工准备：按施工要求准备机具，并对其性能及状态进行检查和维护。

2）固定电机及安装扭矩转动法兰：将电机固定在角钢焊接架子上，然后通过电机转子的引出部分将扭矩传递到法兰上，用长螺杆穿过管母的补强孔，固定在法兰上。

3）安装控制箱及连接脚踏开关：将控制箱放置在焊工顺手位置，并将脚踏开关的电源线接到变频器下方的端子排中，拧紧螺丝把电源安装好。

4）启动电源、调节变频器进行调速：旋开急停按钮，合上空气开关后按下起动按钮，脚踩脚踏开关后电机工作，管母线将受力转动。

5）单人进行变速控制管母焊接：焊工通过脚踏开关控制管母线转动，进行焊接工作。

6）完成对口焊接松开管母固定螺杆：当焊接完成后松开脚踏开关、按下急停按钮、拉开空气开关。

7）向前移出管母、放置新管母：当焊工完成了整个对口后，通过管母焊接架子，用过滑车将整条管母前移，空出9m多的距离，重新防止新管母，安装衬管，准备对口焊接。

8）重复单人管母焊接流程。

4.结论

运行变电站扩建项目进度的管理，需要遵守一般工程项目的管理原则。最基本而且最实际的要求便是完成工程建设。电网建设是国家的基础产业，对社会稳定和经济发展有着很大影响，电力行业不断追求者提供优质的电力供应，保证地方经济的稳固发展。而只有电网建设总体超前于地方经济的发展速度，才可以满足经济发展的需要。所以，为了满足国民经济快速发展和社会进步必须要求，同时为了提高运行变电站扩建工程的项目建设与管理水平，促进新设备、新技术的使用，运行变电站扩建工程应该借鉴现代项目进度管理的理论。