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技术领域

本实用新型属于汽车焊接工厂循环冷却水工程技术领域，具体涉及一种汽车焊接工厂机器人焊机循环冷却水增压装置。

背景技术

汽车焊接工厂大多设有几百台甚至上千台焊机，这些焊机一般可分为固定式焊机、移动式焊机和机器人焊机。这些焊机一般需要循环冷却水进行冷却，其中，机器人焊机数量较少，但却承担复杂而且高难的焊接工作。工程建设时，考虑工程造价和维护管理等因素，机器人焊机和其它焊机一般共用一套循环冷却水系统，如图1所示，管路形式为同程管路，各焊机采用并联方式接入同程管路系统。由于机器人焊机冷却部位一般具有细长、曲折的水流通道，机器人焊机水头损失H₁比其它焊机水头损失H₂大，即H₁＞H₂，所以，采用上述系统设置方式存在以下问题：

①当工厂焊机循环冷却水系统供水压力P₁以少数机器人焊机水头损失H₁为计算基准时，根据并联管路等压原理,必须在其它焊机水头损失H₂基础上附加水头损失△H₂才能实现压力平衡(因所有焊机进、出口管路较短，沿程水头损失忽略不计)即H₁＝H₂+△H₂，几百台其它焊机都要靠附加减压装置增加附加水头损失是不现实的，而且，此时工厂焊机循环冷却水系统设计供水压力P₁也因满足少数机器人焊机过高的水头损失而加大，工厂焊机总循环水泵的功率和造价相应的增加，不节能、也不经济；

②当工厂焊机循环冷却水系统供水压力P₁以占绝大多数其它焊机水头损失H₂为计算基准时(工程常用)，机器人焊机通过的流量为q[q＝(BH₂)⁰_.⁵，式中B-机器人焊机流量特性系数]，因H₂＜H₁，所以，q＜q_min[q_min＝(BH₁)⁰_.⁵，式中q_min-机器人焊机必须通过的最小流量]，根据热能方程W＝Cpq(t₂-t₁)(式中W-机器人焊机散热量，C-水的比热，p-水的密度，t₁-进水温度，t₂-出水温度)，在机器人焊机散发的热量W和进水温度t₁一定的情况下，当机器人焊机通过的流量q变小时，循环冷却水的出水温度t₂就会升高，所以，当循环冷却水的温度t₂达到机器人焊机需要保护的极限温度时，机器人焊机就会触发报警系统并停机，严重影响生产。

发明内容

本实用新型的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种汽车焊接工厂机器人焊机循环冷却水增压装置。

本实用新型采用的技术方案是：一种汽车焊接工厂机器人焊机循环冷却水增压装置，包括工厂焊机循环冷却水供水干管、工厂焊机循环冷却水回水干管、多个机器人焊机、多个固定式焊机、多个移动式焊机和工厂焊机总循环水泵；所述工厂焊机循环冷却水供水干管一端与工厂焊机总循环水泵出水口相连、另一端分别通过焊机循环冷却水供水支管与多个固定式焊机和多个移动式焊机的进水口相连；所述工厂焊机循环冷却水回水干管一端分别通过焊机循环冷却水回水支管与多个机器人焊机、多个固定式焊机、多个移动式焊机的出水口相连、另一端与工厂焊机总循环水泵进水口相连；还包括机器人焊机循环冷却水供水管和控制器，所述机器人焊机循环冷却水供水管一端与工厂焊机循环冷却水供水干管连通、另一端分别通过机器人焊机供水支管与多个机器人焊机的进水口连通，所述机器人焊机循环冷却水供水管上设有用于提高机器人焊机供水压力的变频增压水泵，变频增压水泵与控制器电连接。

进一步地，所述变频增压水泵设有两台，两台变频增压水泵并联安装于机器人焊机循环冷却水供水管上，两台变频增压水泵分别与控制器电连接。

进一步地，所述机器人焊机循环冷却水供水管上安装有前端压力传感器，所述前端压力传感器设置在变频增压水泵的入口端，前端压力传感器与控制器电连接。前端压力传感器将工厂焊机循环冷却水供水干管的压力变化(即工厂焊机总循环冷却水泵的启动和关闭)信号传递给控制器，对变频增压水泵实施同步启、停控制。

进一步地，所述机器人焊机循环冷却水供水管上安装有后端压力传感器，所述后端压力传感器设置在变频增压水泵的出口端，后端压力传感器与控制器电连接。后端压力传感器用于感知机器人焊机循环冷却水供水管压力，对变频增压水泵实施变频供水和故障识别，同时，对后述泄压阀实施启、闭控制，以防系统超压。

进一步地，所述机器人焊机循环冷却水供水管上安装有后端水流开关，所述后端水流开关设置在变频增压水泵的出口端，后端水流开关与控制器电连接。后端水流开关根据机器人焊机循环冷却水供水管的水流状况，知晓变频增压水泵中工作泵故障，立即启用备泵实施增压并报警。

进一步地，所述机器人焊机循环冷却水供水管上连接有支出管，所述支出管一端与变频增压水泵的出口端连通、另一端与工厂焊机循环冷却水回水干管连通，所述支出管上安装有泄压阀，泄压阀与控制器电连接。

更进一步地，所述机器人焊机循环冷却水供水管上安装有检修阀、止回阀和压力表，所述检修阀设置在变频增压水泵的入口端和出口端，所述止回阀和压力表设置在变频增压水泵的出口端。

本实用新型机器人焊机循环冷却水增压装置的控制原理为：当工厂焊机总循环冷却水系统开启时(即工厂焊机总循环水泵开启)，前端压力传感器压力升高，当前端压力传感器达到0.30MPa时，启动变频增压水泵实施增压供水，同时，变频增压水泵根据后端压力传感器压力变化，对机器人焊机实施变频供水，当工厂焊机总循环冷却水系统关闭时(即工厂焊机总循环水泵关闭)，前端压力传感器压力降低，当前端压力传感器压力低于0.20MPa时，关闭变频增压水泵，停止增压供水。

机器人焊机循环冷却水增压装置故障控制原理：当后端压力传感器压力低于0.55MPa(延时10S)或后端水流开关无水流信号(延时10S)时，立即启动备用泵实施供水并报警。

机器人焊机循环冷却水增压装置防超压控制原理：当后端压力传感器感知机器人焊机循环冷却水供水管压力超过机器人焊机最高允许压力0.70MPa时，开启泄压阀泄压。

本实用新型适合汽车焊接工厂机器人焊机循环冷却水系统增压，也可应用于类似循环冷却水系统增压，具有如下优点：

1、安全-设置了机器人焊机循环冷却水增压技术，在工厂焊机总循环冷却水供水压力基础上再施加压力(叠压作用)于机器人焊机，克服了机器人焊机过高的水头损失，消除了其它焊机循环冷却水出水顶压作用，保证机器人焊机进、出口所需压力差，使机器人焊机通过正常循环冷却水流量，及时地吸收机器人焊机散发的热量，维持机器人焊机正常温度，避免机器人焊机报警停机，同时，该技术设置了防超压控制、变频增压水泵故障报警和自动切换控制，确保机器人焊机安全生产。

2、维护管理方便-采用全自动控制，实现无人操作。

3、布置灵活-可根据机器人焊机布置情况，灵活设置，占地面积小,不需要专用泵房。

4、节能-工厂焊机总循环冷却水系统供水压力P₁以占绝大多数的其它焊机水头损失为计算基准，使工厂总循环供水泵的功率降低，同时，通过采用叠压供水和变频控制对少数机器人焊机实施增压，节约能源。

5、经济-增压设施系统简单，管路距离短，无需另设专用站房，投资省。

附图说明

图1为现有技术汽车焊接工厂焊机循环冷却水系统原理图。

图2为本实用新型新增机器人焊机循环冷却水管道示意图。

图3为本实用新型变频增压水泵设置示意图。

图4为本实用新型前端压力传感器设置示意图。

图5为本实用新型后端压力传感器设置示意图。

图6为本实用新型后端水流开关设置示意图。

图7为本实用新型泄压阀设置示意图。

图8本实用新型控制器接线示意图。

图9本实用新型变频增压水泵上的变频器接线示意图。

图中：1-工厂焊机循环冷却水供水干管；2-工厂焊机循环冷却水回水干管；3-机器人焊机；4-固定式焊机；5-移动式焊机；6-焊机循环冷却水供水支管；7-焊机循环冷却水回水支管；8-机器人焊机循环冷却水供水管；9-机器人焊机供水支管；10-支出管；11-变频增压水泵；12-前端压力传感器；13-后端压力传感器；14-后端水流开关；15-泄压阀；16-检修阀；17-止回阀；18-压力表；19-控制器；20-工厂焊机总循环水泵；21-定压装置；22-闭式冷却塔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明，便于清楚地了解本实用新型，但它们不对本实用新型构成限定。

如图2、图3所示，本实用新型包括工厂焊机循环冷却水供水干管1、工厂焊机循环冷却水回水干管2、多个机器人焊机3、多个固定式焊机4、多个移动式焊机5、机器人焊机循环冷却水供水管8、控制器19和工厂焊机总循环水泵20；所述工厂焊机循环冷却水供水干管1一端与工厂焊机总循环水泵20出水口相连，工厂焊机循环冷却水供水干管1另一端分别通过焊机循环冷却水供水支管6与多个固定式焊机4和多个移动式焊机5的进水口相连；所述工厂焊机循环冷却水回水干管2一端分别通过焊机循环冷却水回水支管7与多个机器人焊机3、多个固定式焊机4、多个移动式焊机5的出水口相连，工厂焊机循环冷却水回水干管2另一端与工厂焊机总循环水泵20进水口相连；工厂焊机循环冷却水回水干管2上还安装定压装置21和闭式冷却塔22；所述机器人焊机循环冷却水供水管8一端与工厂焊机循环冷却水供水干管1连通、另一端分别通过机器人焊机供水支管9与多个机器人焊机3的进水口连通，所述机器人焊机循环冷却水供水管8上设有用于提高机器人焊机供水压力的变频增压水泵11，变频增压水泵11与控制器19电连接。

如图2所示，本实用新型在如图1所示的管路上断开所有与机器人焊机3连接的焊机循环冷却水供水支管6，其它管道维持原有不变，然后在工厂焊机循环冷却水供水干管1上开口接入管道，管道的另一端按原有接管顺序依次接入所有机器人焊机3的循环冷却水进水口，构成机器人焊机循环冷却水供水管8，此做法的目的是便于所有机器人焊机循环冷却水集中统一增压，其回水仍能按原有回水管路循环使用。

如图3所示，在机器人焊机循环冷却水供水管8上并联安装2台带变频控制的管道泵(1用1备)，构成两台变频增压水泵11，两台变频增压水泵11分别与控制器19电连接。变频增压水泵11的作用之一：在工厂焊机总循环冷却水供水压力P₁[P₁为以其它焊机(固定式焊机4、移动式焊机5)水头损失H₂为计算基准的系统供水压力]基础上再施加压力△P₁，以提供机器人焊机3比其它焊机(固定式焊机4、移动式焊机5)更高的供水压力P₁+△P₁(叠压作用)，克服机器人焊机3过高的水头损失H₁，使机器人焊机出水压力P₁+△P₁-H₁与其它焊机出水压力P₁-H₂(H₂为其它焊机水头损失)平衡即P₁+△P₁-H₁＝P₁-H₂，消除其它焊机(固定式焊机4、移动式焊机5)出水对机器人焊机3出水的顶压作用,保证机器人焊机3进、出口所需压力差△P≥H₁，使机器人焊机3通过正常循环冷却水流量q[q＝(B△P)⁰_.⁵≥q_min＝(BH₁)⁰_.⁵式中B-机器人焊机流量特性系数，q_min-机器人焊机必须通过的最小流量]，及时地吸收机器人焊机3散发的热量W，保持机器人焊机3正常温度，避免机器人焊机3报警停机，保证正常生产；其作用之二为采用变频控制的增压水泵有利于节约能源。变频增压水泵11的流量Q应为所有同时使用机器人焊机3的循环冷却水流量q之和即Q＝∑q，变频增压水泵11的扬程应保证机器人焊机循环冷却水出水压力与其它焊机(固定式焊机4、移动式焊机5)循环冷却水出水压力平衡即P₁+△P₁-H₁＝P₁-H₂。

如图4所示，在变频增压水泵11的入口端、机器人焊机循环冷却水供水管8上安装压力传感器，构成前端压力传感器12，前端压力传感器12与控制器19电连接。其作用为：用于检测工厂焊机循环冷却水供水干管1的压力，当前端压力传感器12的压力大于0.3MPa{即工厂焊机总循环水泵20启动}时，启动变频增压水泵11；当前端压力传感器12的压力小于0.2MPa{即工厂焊机总循环水泵20关闭}时，关闭变频增压水泵11。前端压力传感器12应设置2台，以保证传送的压力准确无误。

如图5所示，在变频增压水泵11的出口端、机器人焊机循环冷却水供水管8上安装压力传感器，构成后端压力传感器13，后端压力传感器13与控制器19电连接。其作用之一：根据机器人焊机循环冷却水供水管8的压力变化，对机器人焊机循环冷却水实施变频供水，节约能源；其作用之二：当后端压力传感器13压力低于0.55MPa(延时10S)，说明变频增压水泵中工作泵出现故障，立即启动备用泵并报警；其作用之三：当后端压力传感器压力超过0.70MPa时，开启如图7中的泄压阀泄压15，保证机器人焊机安全。

如图6所示，在变频增压水泵11的出口端、机器人焊机循环冷却水供水管8上安装水流开关，构成后端水流开关14，后端水流开关14与控制器19电连接。其作用为：当后端水流开关14没有水流信号时(延时10S)，表明变频增压水泵中工作泵出现故障，立即启动备用泵运行并报警。

如图7所示，在变频增压水泵11的出口端、机器人焊机循环冷却水供水管8上接支出管10，支出管10的另一端与工厂焊机循环冷却水回水干管2连通，在支出管10上安装电磁阀，构成泄压阀15，泄压阀15与控制器19电连接。其功能为：当后端压力传感器13检测的压力超过0.70Mpa时，开启泄压阀15泄压，以保护机器人焊机安全。

上述方案中，在机器人焊机循环冷却水供水管8上还安装有检修阀16、止回阀17和压力表18，所述检修阀16设置在变频增压水泵11的入口端和出口端，用于在变频增压水泵11出现故障时，检修维护；止回阀17和压力表18设置在变频增压水泵11的出口端，分别用于防止水倒流和监测管道工作状态。

如图8所示，为控制器19的接线图，上述设置在机器人焊机循环冷却水供水管上的各设备均由控制器满足给排水专业的控制要求。控制器采用西门子LOGO！智能逻辑控制器，因为该控制器有简单的安装，最少的接线和简单的编程。该控制器可以完美地适用于小型自动化工程，并可通过取代大量的时间开关和继电器、计数器和保护继电器使得自动化系统的建立变得简单；另外，该控制器便于产品化。具体采用LOGO！230RC外加扩展模块DM8230R智能逻辑控制器。开关输入量：传感器开关(压力上下限信号、水流信号)，主令控制开关(增压泵开/关、备用泵开/关)，反馈信号(增压泵、备用泵运行信号)。开关输出量：增压泵开/关，备用水泵开/关，综合故障报警。图中，KA1为增压水泵开控制继电器，KA2为增压水泵关控制继电器，KA3为备用水泵开控制继电器，KA4为备用水泵关控制继电器，KA5为压力>0.3MPa信号继电器，KA6为为压力<0.2MPa信号继电器，KA7为增压水泵后流量指示信号继电器，KA8为压力>0.55MPa信号继电器，KA9为综合故障报警控制继电器，KA10为增压泵运行信号继电器，KA11为增压泵备用泵运行信号继电器，KA12为压力>0.7MPa信号继电器，KA13为泄压阀控制继电器，SA1为手动/自动选择旋钮，SA2为增压水泵开/关控制旋钮，SA3为备用增压水泵开/关控制旋钮。

按如下要求编制程序：1.当上限压力开关感知水泵吸水管上压力大于0.3MPa时，自动启动变频增压水泵。2.当下限压力开关感知水泵吸水管上压力低于0.2MPa时，自动关闭变频增压水泵。3.二台变频增压水泵互为备用，交替运行，要求连续两次运行时启动不同的水泵。4.一台变频增压水泵故障、水泵启动后仍没有水流或压力<0.55MP(延时10S)时自动切换到备用泵，切换后仍没有流量或压力声光报警。5.当后端压力传感器感知机器人焊机循环冷却水供水管压力超过机器人焊机最高允许压力0.70MPa时，开启泄压阀泄压。

如图9所示，为变频增压水泵的变频器的接线图，变频器采用西门子M430变频控制器，图中M1为增压水泵，VVVF1为增压水泵变频器，KM1为接触器，QF1为M1保护断路器，INPUT1为压力信号模拟输入，SB5为变频器复位按钮，HL4为变频器运行信号；M2为备用水泵，VVVF2为备用水泵变频器，KM2为接触器，QF2为M2保护断路器，INPUT2为压力信号模拟输入，SB6为变频器复位按钮，HL5为变频器运行信号，QF0为总断路器。该变频器要求有运行、停止、复位、运行指示、故障指示功能功能；并支持4～20mA电流信号输入，要求能作闭环PID调节，使出水压力恒定。数字显示控制仪要求支持标准二线制压力信号(4～20mA)输入，并要求有两路4～20mA信号输出，分别进入两变频器；同时需有上、下限调节功能。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。