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强核辐射环境机器人 水下可靠焊接与增材制造新技术

2019-02-25

   在核电站核乏燃料池、构件池以及核岛的基准和应急事故中,可能发生水池裂纹、孔洞、破口等事故。由于强核辐射对人体健康的影响,采用机器人代替焊工已成为核电水下焊接维修的必然趋势。但由于屏蔽水的特殊性、水的强冷却作用、水深压力等因素对机器人水下焊接过程存在较大影响,极易出现引弧/重燃弧困难、断弧、熔滴过渡均匀性差等问题,难以获得优质水下焊接与增材制造效果。

   华南理工大学王振民教授研究团队针对强核辐射环境水下机器人焊接与增材制造面临的难题,将第三代宽禁带功率器件和基于人工智能的全数字控制技术相结合,率先研制出逆变频率可达200 kHz的高端数字化焊接电源,突破水下机器人焊接与增材制造电源“卡脖子”核心技术,实现了水下焊接电弧能量的精细化配置;开发了全数字闭环控制的智能潜水送丝系统;设计了双气流结构微型排水装置,较好地解决了水下焊接作业时微区域排水与电弧自由扩展之间的难题;开发了水下机器人状态监测与故障诊断系统以及其他配套设备;将上述技术集成创新,成功研制出水下机器人可靠焊接新技术及装备,可在强核辐射环境获得优异的水下焊接质量,已通过中广核研究院的现场验收。以此为基础,通过产学研合作研发的系列机器人装备为我国在核乏燃料池、构件池和核岛等强核辐射环境水下自动化修复机器人方面的创造性、新颖性和工业实用性成果。该技术成果在整体上处于国际先进水平,在超高频水下机器人焊接电源方面居于国际前列。