一种竖井压力钢管对接与焊接装置及方法与流程

本发明涉及压力钢管焊接，尤其涉及一种竖井压力钢管对接与焊接装置及方法。

背景技术：

1、引水竖井压力钢管安装的空间狭小且工序繁琐，通常面临人员与设备井内活动风险高、井内焊接操作的环境阻力大和人员职业健康条件差等问题亟待解决。针对以上几点问题，本发明专利提出一种少人或无人下井的智能化压力钢管对接与焊接的方法与装置，显著提升竖井压力钢管安装的自动化与安全文明水平，保证压力钢管焊接质量。

2、目前，竖井压力钢管多采用人工对接与焊接的方式，由提升系统将待焊接钢管送至接近焊接工作面位置后由钢管外的液压装置承接，现场工人利用承重液压装置调整压力待焊接钢管与已安装钢管的距离，然后利用两侧的液压装置调整待焊接钢管的水平位置，使上下的轴心尽可能在同一铅垂线上。这种对接方法过程中主要依赖现场工人的操作，需频繁调整液压装置，上下钢管距离难以准确调整至规范要求的范围内，且对接耗时较长，效率低下。同时，这种方法依靠压力钢管外部的独立液压装置调整钢管位置，压力钢管外部空间极为狭窄，多个设备频繁地上下运输不仅限制了施工速度，还对现场安全文明施工产生负面影响。压力钢管对接完成后，工人利用点焊固定上下钢管,然后对上下压力钢管进行完整的焊接。当前，压力钢管焊接多采用多层的简易台车配合焊接设备进行，台车主要依靠提升系统调整位置，一节压力钢管焊接完成后提升至下一节钢管的焊接位置，循环往复直至全部钢管焊接完成。然而，这种台车目前存在风大潮湿与通风散烟困难两大环境问题难以有效解决，一方面在压力钢管焊接时洞内风大潮湿，焊接过程熔池很难做到全过程惰性气体保护，尤其是仰焊位置，熔池形成和保护难度大，需要采取措施限制焊接区域的风流以保证焊接效率与质量；另一方面，压力钢管焊接时会产生大量的烟尘、粉尘，严重污染作业环境，对施工人员的健康带来极大危害，需要及时将施工烟雾排出工作面保证现场作业人员职业健康。当前，无人焊接机器人等技术可以有效解决井下焊接工作环境差等问题，但无人焊接多在室内环境干扰较小的情况下进行，面对竖井压力钢管焊接的特定场景时还未有与之匹配的专用设备来帮助完成无人焊接。

技术实现思路

1、针对现有竖井压力钢管对接与焊接施工工艺的缺点，本专利发明了一种竖井压力钢管智能对接与焊接的方法及装置，利用本方法和装置可快速完成竖井内压力钢管的对口和焊接。

2、本发明的第一方面，提供一种竖井压力钢管对接与焊接装置，包括两个焊接平台和设置在两个焊接平台之间的焊接工作平台，位于顶部的焊接平台上均匀设至少三个钢管对接导入装置，焊接平台顶部外缘上连接平台挂接滑轨，两个焊接平台之间连接有焊接平台中部通风管道，所述焊接平台中部通风管道内部设置扇叶隔风筒，所述焊接工作平台位于两个所述焊接平台中部，所述焊接平台顶部设有顶部防护棚；其中，

3、钢管对接导入装置包括钢管对接导入滑轮、燕尾型导入桩、导入桩承力固定座、对接装置滑轨和导入桩液压推进缸，钢管对接导入滑轮设于燕尾型导入桩的外侧，导入桩承力固定座连接在导入桩顶部与焊接平台之间，对接装置滑轨位于焊接平台与燕尾型导入桩的连接处，导入桩液压推进缸位于焊接平台顶部连接燕尾型导入桩侧边；

4、两个所述焊接平台底部设置至少四组液压管壁支撑装置，所述液压管壁支撑装置用于将钢管内壁抵接后使所述焊接平台固定，所述焊接工作平台上同心的设置三组平台滑轨，三组所述平台滑轨从内到外依次滑动设置三维激光扫描仪、钢管间距微调装置和全自动焊接机，所述工作平台底部设置配电箱，所述配电箱分别与三维激光扫描仪、钢管间距微调装置和全自动焊接机电连接，所述钢管间距微调装置用于在上下两根钢管对口时调整对口位置。

5、优选的方案中，所述液压管壁支撑装置包括两个连接在所述焊接平台上的铰座，其中一个铰座上在高度不同位置铰接两组拐臂，其中一组拐臂的一端连接弹性滑轮，另一端与所述焊接平台固定连接，另一组拐臂一端铰接调整块，另一端与调整油缸铰接，所述调整油缸另一端与另一个铰座铰接。

6、优选的方案中，所述钢管间距微调装置包括滑动连接在所述平台滑轨上的调整箱，所述调整箱上设有调节旋钮，所述调节旋钮与调节齿轮的转轴固定连接，所述调节齿轮转动安装在所述调整箱，所述调节齿轮与齿条啮合，所述齿条滑动设置在所述调整箱内；所述调整箱的一端连接固定楔形块，所述固定楔形块的楔形面上转动连接多个驱动齿轮，所述齿条的一端固定连接调节块，所述调节块上构造有啮合齿并同时与多个所述驱动齿轮啮合，所述固定楔形块的上部还设有活动楔形块，所述活动楔形块的底部构造有啮合齿并与所述驱动齿轮啮合。

7、优选的方案中，所述平台挂接滑轨包括固定连接在所述焊接平台上固定滑轨，所述固定滑轨上滑动连接支撑臂，所述平台挂接滑轨用于将所述竖井压力钢管对接与焊接装置挂接在压力钢管的管口上。

8、本发明的第二方面，提供一种竖井压力钢管对接与焊接方法，使用上述的的一种竖井压力钢管对接与焊接装置，具体包括以下步骤：

9、s1待对接压力钢管吊装，利用竖井井口起重设备主钩将待对接压力钢管吊装到已焊接钢管上方位置，大致调整安装位置；

10、s2对接与焊接装置吊装，利用竖井井口的起重设备的副钩将所述的一种竖井压力钢管对接与焊接装置提升至焊接工作面，提升距离与每节压力钢管的长度保持一致，然后调整液压管壁支撑装置使液压管壁支撑装置抵接在所述已压力钢管内壁上；

11、s3压力钢管预对接，起重设备主钩运送第二压力钢管，缓慢通过平台顶部导入装置后即可完成上下两节压力钢管的预对接，预对接完成后待焊接钢管继续下降，距离工作面10cm时停止下降，下端管壁支撑装置撑紧下端压力钢管，上段支撑装置移动距离与上段支撑装置移动距离保持相同，以使待对接钢管的圆心与已焊接钢管的圆心在同一铅垂线上，然后停止。

12、s4压力钢管精准对接，利用三维激光扫描仪旋转扫描两段钢管的管口位置，根据扫描结果，计算出上下两段钢管管口的距离，选取上下两端钢管管口距离最小的三个点，并计算出该点对应的下端钢管端口点的位置坐标，调节三组钢管间距微调装置至这三个点的坐标，随后压力钢管继续下降放置在钢管间距微调装置的活动楔形块上，调整平台挂接滑轨使平台挂接滑轨挂接在待焊接压力钢管顶部管口上；挂接完成后，使连接在下部焊接平台上的液压管壁支撑装置再次与第一段压力钢管抵接，利用钢管间距微调装置调节两端钢管管口的对口位置，使第二段压力钢管与第一段压力钢管达到同心度要求，完成精准对接；

13、s5焊接，利用全自动焊接机对管口完成焊接，焊接完成后利用三维激光扫描仪再次扫描确认上下钢管位置至规范要求的范围之内，焊接完成；

14、s6重复步骤s3-s5，继续完成其他待焊接钢管的焊接。

15、相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

16、1.本专利中采用水平面预对接-水平面液压装置精准微调-垂直面智能承接-上下钢管距离精准微调-焊接机自动焊接的方案与装置，大幅提升了竖井压力钢管对接与焊接的智能化水平，能够快速精准地实现压力钢管的对接与焊接，克服了以往竖井压力钢管焊接过程中需要工人依靠经验反复调整钢管位置和工人井下焊接的难题。

17、2.本专利提出的对接焊接装置集成了竖井压力钢管焊接过程中所需的多种设备，显著减少了井下多个设备上下运输的时间及其带来的安全风险，也克服了传统压力钢管焊接过程中风流难以控制和通风散烟不理想等问题，能够显著改善现场施工环境。