船用物联网式智能型防触电节能焊机.pdf

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1、第25卷第6期2012年12月中国修船CHINASHIPREPAIRV01．25No．6Dec．2012船用物联网式智能型防触电节能焊机左敬民1，李心宁2(1．天津修船技术研究所，天津300456；2．天津新港船舶重工有限责任公司，天津300456)摘要：船舶焊接作业中，常有电击事故发生，一直未能得到有效解决。天津新港船舶重工有限责任公司正在使用中的“物联网式智能型防触电节能焊机”解决了这一难题并取得成功。文章对其性能、研发过程、相关装置的技术原理以及使用效果进行了较为详细的说明与论述。关键词：物联网；电焊机；电击；

2、节能中图分类号：U672文献标志码：C文章编号：1001—8328(2012)06—0041—04Abstract：Electricshockstakeplaceveryofteninelectricweldingoperationsofshipengineeringandhavenotbeensolvedeffectivelyforalongtime．Webofthingsintelligentelectricshocksprotctedandenergy—savingarcwelderthathasbeenuse

3、dbyTianjinXingangshipbuildingHeavyIndustryCo．，Ltd．succeededinsolvingthisproblem．Thearticleintroducesitscharacteris，developingprocesses，principlesandusingeffectsindetail．Keywords：webofthings；arewelder；electricshocks；energy-saving1防触电节能焊机的研制船用物联网式智能型防触电节能焊机，其核心技术

4、是：用一根简易的指环信号线，将电焊工身体任意部位触电时的微弱电感应信号同步、准确地提取出来，并迅速驱动专门定制的漏电保护器断电。船上焊接作业时，电焊工工作现场及周边电磁环境非常复杂，比如：①各种船用设备工作时工频及高频电磁场的干扰；②船厂供船用的大功率变频电站的广谱高强电磁泄漏；③吊车工作时滑环处的电磁干扰；④塔式变频吊车的使用。这些对焊工触电信号的提取和处理都会产生影响。尤其是大量焊工大面积换板焊接作业时，电磁干扰就显得更为强烈。针对以上不同干扰源的性质和特点分别采用了多种抑制和剔除措施。为抑制干扰源，核心电路板采

5、用了4层板设计方案，电路采用多种接地方案和多重屏蔽措施。为了适应船坞中高压水、喷砂等作业环境的多盐、高湿、多金属粉尘的特点，加工制造时，还对信号采集、处理、驱动输出的核心电路装置采用了集成电路及电脑芯片用的封装技术进行封装，对外只留下插接件接口。图1为防触电节能焊机主要结构模块的原理框图。图1防触电节能焊机的原理框图为了使用方便，并保证指环线信号传输可靠，智能型防触电节能焊机系统研制成功后，在大量装备时，对焊接用的电缆做了专门的定制，定制的电缆与指环信号线是合为一体的电缆。人体触电时，电流从零增至致命电流是很短的过程

6、。该防触电装置在人体触电初期，通过人体的电流还处于微安(¨A)级阶段时，就使驱动装置迅速动作，切断电源，这就最大限度地起到了保护作用。实践应用证明，该装置在人体触电时电压仅为4～5V时即可切断电源，保证焊工安全。作者简介：左敬民(1956一)，男，天津人，高级工程师，大学本科，主要从事船舶工程技术研究工作。·41·2012年第6期中国修船第25卷为了保证防触电设备工作的可靠性，各焊机都配有触电模拟试验按钮，每次作业前都必须做模拟断电试验。电焊机空载耗电一般为2～3kW，多数情况下，焊接作业时间很短，若忘记拉闸或下班、

7、下船时再拉闸，势必造成很大的电能浪费。何况船厂的焊机数量很多，修、造船时需局部少量焊接的部位很多，空载时间相对较长，空载耗电量很大，因而对电焊机实行节能管理，可达到降本增效的目的。为了节能而又不影响焊接质量，同时还能防止空载电焊机漏电伤人，电焊机设计了智能延时断电式节能装置，并与防触电装置整合在一起。该装置驱动的时间继电器延时时间可在1h内自由设置，焊接时每接到焊接信号，重新开始计时，超过了设定时间电焊机不工作，时间继电器的常开触点闭合，驱动漏电保护器断电。既保证了节电，又防止了万一电焊机漏电，伤及人身。经过几年来的

8、实际应用，该保护装置灵敏可靠，带上指环线，只要触电，在人体毫无察觉的情况下会100％地迅速切断电源。图2为采用2输入端与th'1数字集成电路制作的节能延时电路。图2节能装置原理图图2中，与非门I的①和与非门Ⅱ的⑤脚平时均为高电平“1”，无焊接信号时，门I的②脚为低电平，所以门I的输出端③脚为高电平。而门Ⅱ的另一输入端即⑥脚由于在稳态时c，已充好