摘 要

随着我国对内对外基建工程的不断增多，大型化工设备、输油管道、天然气管道越来越多，在工程中缠绕垫片被大规模使用。目前关于缠绕垫片的研究大多是研究缠绕垫片本身的质量，极少有关注缠绕垫片的焊接，本文研究的重点就是被大多人忽略的缠绕垫片的专用焊接系统，希望能从另一个角度入手达到提高缠绕垫片质量的目的。

本文设计了两套方案，分别是单相和三相可控硅型缠绕垫片专用焊接控制系统。单相控制系统由220V交流驱动，电路由电源、相位角控制器、直流交互式电压、变压器、负载组成，通过调节晶闸管触发角从而改变输出电压，触发角范围是0°～180°。三相控制系统由380V交流驱动，电路由电源、六脉冲相位角控制器、变压器、直流交互式电压、负载组成，通过调节晶闸管触发角从而改变输出电压，触发角范围是0°～100°。

使用NI公司的Multisim软件仿真单相和三相控制系统，并分别对其负载上的电压进行了测试。通过示波器可以看出单相控制系统只将一半的交流转换为直流，三相控制系统将交流完全转换为直流，测试结果表明三相控制系统输出电压波动更小，电流更连续。

根据设计方案组装电路，电路由直流电源、空气开关、熔断器、交流调压模块、整流桥、电位器组成。对所设计的控制系统进行了负载测试，得到了各电压下负载波形。实测结果表明，该控制系统输出电流连续，电压脉动小，适合缠绕垫片的焊接。

关键词：缠绕垫片 焊接系统 晶闸管 整流电路

Exclusive welding system for spiral-wound gasket and its experimental research

ABSTRACT

With the increasing number of infrastructure projects at home and abroad in China, there are more and more large-scale chemical equipment, oil pipelines, and natural gas pipelines. In the project, the wound gaskets are used on a large scale. At present, most of the research on the wound gasket is to study the quality of the wound gasket itself, and there is little attention to the welding of the wound gasket. The focus of this paper is on the special welding system of the wound gasket that most people neglect, hoping to get another Angle to achieve the purpose of improving the quality of the wound gasket.

This paper designs two sets of solutions, namely single-phase and three-phase control systems. The single-phase control system is driven by 220V AC. The circuit consists of power supply, phase angle controller, DC interactive voltage, transformer and load. Adjusting the phase angle controller is a good way to change the output voltage. The trigger angle range is 0°~180°. The three-phase control system is driven by 380V AC. The circuit consists of power supply, six-pulse phase angle controller, transformer, DC interactive voltage and load. The output voltage can be controlled by adjusting the phase angle controller. The firing angle range is 0°~100°.

The single-phase and three-phase control systems were simulated by National Instruments' Multisim software and the voltages on their loads were tested separately. It can be seen from the oscilloscope that the single-phase control system converts only half of the AC to DC, and the three-phase control system completely converts the AC to DC. The test results show that the output voltage fluctuation of the three-phase control system is better.

According to the design scheme, the circuit is composed of a DC power supply, an air switch, a fuse, an AC voltage regulating module, a rectifier bridge, and a potentiometer. The load control of the designed control system was carried out, and the load waveform under each voltage was obtained. The measured results show that the control system has continuous output current and small voltage pulsation, which is suitable for welding of wound gaskets.

Key Words: Spiral-wound gasket; Welding system; Thyristor; Rectifier circuit

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2缠绕垫片国内外研究现状 1

1.2.1缠绕垫片简介 1

1.2.2缠绕垫片国内研究现状 2

1.2.3缠绕垫片国外研究现状 3

1.3 缠绕垫片焊接电源和焊接系统研究现状 4

1.3.1缠绕垫片焊接电源研究现状 4

1.3.2缠绕垫片焊接系统研究现状 5

1.4本课题研究的问题及实验内容 6

1.4.1本课题要研究的问题 6

1.4.2研究内容 6

1.4.3研究方法上的创新及可行性分析 6

第二章 控制系统方案设计 7

2.1单相控制系统方案设计 7

2.2三相控制系统方案设计 8

2.3本章小结 8

第三章 电路仿真分析 9

3.1电路模拟软件简介 9

3.2单相控制系统 9

3.2.1单相控制系统仿真 9

3.2.2单相控制系统仿真结果分析 10

3.3三相控制系统 12

3.3.1三相控制系统仿真 12

3.3.2三相控制系统仿真结果分析 13

3.4本章小结 15

第四章 缠绕垫片焊接系统主电路 16

4.1主电路组成 16

4.1.1主电路 16

4.1.2主电路元器件 16

4.2主电路接线 19

4.3本章小结 20

第五章 缠绕垫片专用三相控制系统负载测试 21

5.1主电路波形分析 21

5.2经济性分析 24

5.3本章小结 24

第六章 结论与展望 26

参考文献 27

致 谢 29

第一章 绪论

1.1研究背景

随着我国在国内外基础工程建设的增多，大型的化工设备、天然气管道、石油管道越来越多，在这些工程中垫片被大量使用。缠绕垫片因适应工况范围广、密封性能好且便于安装等优点，在密封系统中有着大量应用，目前国内生产缠绕垫片的厂家多达500多家^[1]。密封一旦失效，不仅会造成财产上的损失，还会对环境、人身安全造成威胁。在石油化工企业中，约八成非计划维修是维修密封装置。因此，制造可靠性强、使用寿命长、应用范围广的流体静密封件一直是工业界的目标。

电阻点焊时电流产生热量并外加一定压力从而形成接头。在电阻点焊过程中，焊接电源影响了焊接电流和焊接时间，根据焦耳定律Q=I²RT可以看出，焊接电源的质量直接影响到焊接质量，因此焊接电源一直是研究的重点。

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