杭州制氧机集团股份有限公司是目前全球最大的空分设备制造企业，属高新技术企业，拥有国家级企业技术中心，是我国重大技术装备国产化基地。从1950年建厂，1955年设计制造出中国第一套空分设备以来，杭氧一直引领中国空分产业发展，为世界提供一流的空分设备。经过多年的技术攻关和持续创新，杭氧已经具备了自主的特大型空分设备的研发和制造能力，空分设备最大单机容量已经达到十二万等级，大型空分设备的技术性能指标已达到国际领先水平，稀有气体氖、氦、氪、氙等提取设备的研制方面也取得重大突破，杭氧已成为世界一流的空分设备供应商。杭氧制造基地具备年产50套以上大中型空分设备的能力，年产空分设备制氧量总和达到180万m3/h。

近年来，冶金、石化行业的快速发展推动了空分行业的蓬勃发展，公司大型、特大型空分设备订单不断增加，大量订单使得我们的产能长期处于饱和状态，工人苦不堪言。现存的主要焊接方式都需要依靠焊工来进行操作，人工操作中可变因素多，劳动强度大，焊接过程中对员工也有职业健康方面的损害。人工操作受经验、身体条件和心情影响很大，操作不能保证稳定，不但不能保证焊接的稳定性且生产效率较低。其中，黑色容器我们采用埋弧焊，而黑色筒体直缝、环缝数量多，焊接时间长，焊工工作劳动强度非常大。为研发一种自动化、智能化的工装或者设备，把焊工从简单枯燥、没有技术含量还浪费时间的工作中解放出来，以降低焊工劳动强度，达到“减少焊工劳动时间”的效果，我们需要研制一种新式的设备。

埋弧焊智能焊接跟踪控制系统可以实现黑色材料压力容器筒体埋弧焊焊接工作自动进行，在保证焊接质量的同时提高生产效率。该系统主要由一台激光焊缝跟踪器、一套电气控制系统、一台埋弧焊机、一台焊接操作机、一套滚轮架、两套CCD视频监视系统、一台焊剂回收机、一套焊丝校直装置、一台焊剂自动上料机和一只无线遥控器组成。通过电气控制系统自动控制整个焊接过程的进行，可以实现工件落位后自动定位筒体位置、自动定位焊缝位置、自动调节滚轮架位置、自动调节焊接操作机位置、自动开始施焊、自动焊剂回收和输送、自动匹配焊接速度、自动调节焊接参数、焊后自动熄弧，从工件落位后由系统控制过程自动进行，焊接过程中自动反馈工件及设备运行状态，并且可以通过信息输出端口与MES系统连接，进行远程操作，在保证焊接质量的同时提高生产效率。

该埋弧焊智能焊接跟踪控制系统结构简单、操作方便，可以自动完成焊接过程中焊枪的位置调整，自动完成焊剂输送、回收工作；通过电气控制系统控制，可以实现工件落位后自动定位筒体位置、自动定位焊缝位置、自动调节滚轮架位置、自动调节焊接操作机位置、自动开始施焊、自动焊剂回收和输送；通过电气控制系统可以匹配焊接速度、调节焊接参数；从工件落位后由系统控制过程自动进行，焊接过程中自动反馈焊接工件焊缝质量，并且可以通过信息输出端口与MES系统连接，进行远程操作，在保证焊接质量的同时提高生产效率。

例如以一条13.5m的焊缝为例 (一般黑色筒体分子筛直径为4.2m， 环缝长度约为13.5m) 焊工在埋弧焊中主要工作以及花费时间占比：

焊枪位置观察、调整：35min

焊参数调整：2min

焊剂回收：5min

焊透程度观察：10min

其他工装调节：2.5min

共用时：54.5min



使用了埋弧焊智能焊接跟踪控制系统后：

现在共用时：54.5min

焊枪位置观察、调整：0.5min

焊接参数调整：2min

焊剂回收：0min

焊透程度观察：10min

其他工装调节：2.5min

空闲时间：39.5min

焊缝焊接总时间不变，工人劳动时间下降了72.5%。焊工可以从简单却又费时费力的劳动中解放出来，拿出更多尽力来关注焊缝成型和焊透方面的质量问题。一个焊工同时操作两台产品的环缝焊接工作。

从焊接效果来看，新系统使用后在KJT30D分子筛试焊结果非常良好。所有10条焊缝长度总计135000mm，焊缝无损检测合格率为100%，且全为I级片，且焊缝成型良好。焊工劳动强度大大降低。从经济效益来看，每套埋弧焊接控制系统的售价为30万元人民币。折旧年限为10年，每年使用成本3万。每个焊工每年工资约为10万。原先需要两名焊工才能完成的焊接工作现在由一名焊工来完成，每年可节约10万人工成本，每年可以节约7万成本。

附图说明

图1 埋弧焊智能焊接跟踪控制系统示意图

图2 埋弧焊机机头示意图

图3 电气控制系统示意图