现代水焊机原理及商业化应用.doc
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1、现代水焊机原理及商业化应用长沙沃克能源成套设备有限公司 可再生能源行业协会审编1、 水焊机原理水焊机又称氢氧发生器、布朗气发生器,在有些行业中称为水焊机,水氧焊机、水氢火焰机,有时也称为氢氧焊机、氢氧焰机、氢氧能源机。事实上都是通过水电解产生氢气和氧气的装置。水焊机是将工频电(交流电)进行整流转换直流电,在电解槽中对碱性水(H2O)进行电化学分解形成氢离子(H+)和氢氧离子(OH-),其中氢离子移向电极板的阴极面,形成氢气(H2), 氢氧离子移向电极板的阳极面,形成氧气(O2)。在电解槽中形成的氢气和氧气,经冷却装置冷却、安全装置(防回火装置)解决后,通过软管输送至氢氧火焰枪,打开氢氧火焰枪阀
2、门,即可通过打火机点火(或电子点火)点燃,形成氢氧火焰,可用于切割、加热或是焊接作业。根据行业应用的不同,稍加改造,也可以应用于其他行业如重油催化燃烧提高燃烧效率、汽车发动机引擎除积碳等。2、 水焊机产品的特点水焊机是一种只需要水和电就可以按需产生氢气和氧气的设备。氧气是一种助燃的气体,氢气是一种无碳气体。氢氧气体的制造和使用过程中均不会对环境产生影响。通过水焊机产生氢氧能源燃料,与其他燃料相比,具有如下优点:1) 安全环保: 氢气分子量为2,比空气轻1/14,因此,氢气泄漏于空气中会自动逃离地面,不会形成聚集。而其他燃油燃气均会聚集地面而构成易燃易爆危险。 无味无毒,不会导致人体中毒,燃烧产
3、物仅为水,不污染环境。2)高温高能: 1kg氢气的热值为34000Kcal,是汽油的三倍。氢氧焰温度高达2800度,高于常规液气。3)热能集中: 氢氧焰火焰挺直,热损失小,运用效率高。4)自动再生: 氢能来源于水,燃烧后又还原成水。5)催化特性: 氢气是活性气体催化剂,可以与空气混合方式加入催化燃烧所有固体,液体、气体燃料。加速反映过程,促进完全燃烧,达成提高焰温、节能减排之功效。6)还原特性:各种原料加氢精炼.7)变温特性:可根据加热物体的熔点实现焰温的调节。8)来源广泛:氢气可由水电解制取,水取之不尽,并且每kg水可制备1860升氢氧燃气。9)即产即用:运用先进的自动控制技术,由水焊机按照
4、用户设定的按需供气,不贮存气体。10)应用范围广:适合于一切需要燃气进行火焰加工的场合,特别是火焰切割、火焰焊接、加热等领域。11)节能效果显著:如下表所示。按每千焦热值的成本进行比较。3、 水焊机产品的安全性沃克能源水焊机使用起来是非常安全的。1) 用电安全a. 沃克能源水焊机采用了专用电解电源,内置隔离变压器将交流输入与直流输出进行了物理隔离, 并且输出的直流电是低压的。电源采用独立封闭的外壳,不会有触电风险。b. 所有的控制系统都是12V或是24V低压供电。以上两点保证,即使打开水焊机的外壳,里面人手可见的地方,由于都是低压部分,因此都是可以触摸的,不会触电。c. 机器内置过压、过热、过
5、流、超温、缺水、短路等保护功能,出现故障时自动停止产气。2) 用气安全a. 机器内置双备份的压力检测装置,氢氧气体的产生高于0.2Mpa时,自动停止产气。与气瓶压力相比,水焊机的最大供气压力是气瓶(10Mpa)的2%。这一装置保证用户用多少气产多少气,用不完就停止产气,不贮存多余的气体,从而避免了高压气瓶存在的风险。b. 机器内置泄压装置,即使在压力控制器失效的情况下,当压力超过0.3Mpa时,自动泄压。c. 机器内置防回火装置,氢氧气体输出时通过湿式防回火罐的底部,由于湿式防回火罐中有水,因此,气体是从水中冒出来的。当有回火发生时,水将火封住并自动熄灭。d. 防泄漏保护:沃克能源的水焊机采用
6、一体化成形的防爆电解槽,杜绝了气液泄漏。另一方面,即使有气体泄漏,由于氢气的密度低,重量轻,因此,氢气不会聚集地面而是向上向外迅速逃逸。4、 水焊机产品系列5.1 微型水焊机系列5.1.1) OH100微型水焊机电源输入220V/110V 功率400W产气量80100升/小时每小时耗水量0.054升/小时重量12kg体积L*W*H480*280*360mm应用范围:焊接、加热5.1.2) OH200微型水焊机电源输入220V/110V 功率800W产气量180200升/小时每小时耗水量0.11升/小时重量31kg体积L*W*H620380420应用范围:焊接、加热5.1.3) OH300微型水
7、焊机电源输入220V/110V 功率1200W产气量280300升/小时每小时耗水量0.17升/小时重量38kg体积L*W*H780380520应用范围:焊接、加热5.1.4) OH400微型水焊机电源输入220V/110V 功率1400W产气量360400升/小时每小时耗水量0.22升/小时重量48kg体积L*W*H950380520应用范围:焊接、加热5.2 中大型水焊机系列5.2.1) OH1500高效水焊机应用:切割、焊接、加热、催化燃烧、除碳1). 电源输入:380伏三相四线输入2).额定容量:6KVA 实际工作功率:34.5KWH3).工作气压:0.2Mpa4).相对湿度:90%5
8、).产气量:10001500L/h6).耗水量:1kg/h7).工作介质:纯净水8).冷却方式:风冷9).绝缘等级:F10).电源防护等极:IP21S11).火焰温度:2800度12).工作方式:连续工作13).体积:L*W*H 1200*800*1200 14).重量:280kg5.2.2) OH3000高效水焊机应用:切割、焊接、加热、催化燃烧、除碳1). 电源输入:380伏三相四线输入2).额定容量:9KVA 实际工作功率:68KWH3).工作气压:0.2Mpa4).相对湿度:90%5).产气量:25003000L/h6).耗水量:2kg/h7).工作介质:纯净水8).冷却方式:风冷9)
9、.绝缘等级:F10).电源防护等极:IP21S11).火焰温度:2800度12).工作方式:连续工作13).体积:L*W*H 1300*800*130014).重量:330kg5.2.3) OH5500高效水焊机应用:切割、焊接、加热、催化燃烧、除碳1). 电源输入:380伏三相四线输入2).额定容量:18KVA 工作功率:1416KWH3).工作气压:0.2Mpa4).相对湿度:90%5).产气量:45005000L/h6).耗水量:3kg/h7).工作介质:纯净水8).冷却方式:风冷9).绝缘等级:F10).电源防护等极:IP21S11).火焰温度:2800度12).工作方式:连续工作13
10、).体积:L*W*H 1500*800*145014).重量:396kg5.2.4) OH7500高效水焊机应用:切割、焊接、加热、催化燃烧、除碳1). 电源输入:380伏三相四线输入2).额定容量:6KVA 实际工作功率:34.5KWH3).工作气压:0.2Mpa4).相对湿度:90%5).产气量:10001500L/h6).耗水量:1kg/h7).工作介质:纯净水8).冷却方式:风冷9).绝缘等级:F10).电源防护等极:IP21S11).火焰温度:2800度12).工作方式:连续工作13).体积:L*W*H 1650*800*1500 14).重量:552kg5、 沃克水焊机产品的特点沃
11、克能源公司水焊机吸取了韩国Best公司、加拿大Eagle-Research研究所、澳大利亚Yull Browns,美国William Rhodes,Bob Boyce等公司水焊机(Oxy-hydrogen Generator)的实用高效的特点,并结合中国特点而研究开发的新一代工业级高效节能型水焊机。沃克能源水焊机产品具有如下特点:1) 电源:采用进口IGBT功率管制作的逆变直流谐振电源,电解效率高、电解电流稳定可调,产气量稳定可调节;可连续二十四小时长期不间断工作。同类厂家采用可控硅整流,电源效率低。2)电解槽:采用大型模具一体化成型,抗爆防泄漏性能非常高、使用寿命长,适合各种复杂工况条件。3
12、)散热系统:结构合理的三维立体散热风道设计,保证散热效果,不需要水循环冷却。4)安全系统:采用多级回旋式水封设计、自动检测及控制安全水位,保证100%防回火可靠,免干式阻火器。5)控制系统:自动水位控制、自动压力控制、异常捕获设立,压力稳定装置。6)水气分离系统:重力回旋水气分离、水汽收集及回流设计,保证气体输出管路中不带水分。7)其他:能源专业博士领队的研究开发队伍、ISO9000质量管理体系、CCC电器强制认证、欧洲CE认证。以下是沃克水焊机与同行其他水焊机厂家的对比表格序号项目厂家沃克能源其他厂家1电源采用IGBT 变频技术,交流电源转为直流电源的转换效率差高。采用可控硅整流技术,交流电
13、源转为直流电源的转换效率差。2电解槽采用一体化成型电解槽,没有气液泄漏的地方。采用串联、拼装方式,每块极板之间都设有一个密封圈,通过密封圈防止气液泄漏。每个电解槽有几十个密封圈,只要有一个密封圈泄漏,电解槽就不能正常使用,因此,电解槽的技术问题。3防回火采用专利技术的湿式防回火装置,并内置了自动泄压、自动恢复装置,不需要手工复位。防回火百分之百可靠,永不失效。采用干式阻火器防止回火,每次回火都要手工复位才干使用。多次回火后,阻火器内的橡胶密封垫损坏会导致防回火失效。4气压稳定性内置压力稳定装置,有智能感应装置检测用户的气量需求,而实现产气量的自动调节,保证产气量等于用户的用气量,从而保证气体输
14、出压力的稳定性,保持火力的稳定。这一特性对于自动化流水线作业,特别重要。当用户的用气量少于机器的产气量时,会引起机器内部过压保护自动停机,当机器内部压力下降时,又自动开机。在自动停机然后又自动开机的这段时间,气压的波动会导致火焰不稳定从而也许引起产品加工的不一致性。5散热效果独特的风道设计以及较大的散热空间,满足在夏天40度高温时连续24小时作业的需求。机器内部器件安装紧密、散热空间少,在夏天会出现散热不良导致:1)热保护自动停机 2) 气体带水分,减少火焰温度,影响产品质量。6、 水焊机产品的商业化应用6.1 沃克能源水焊机在碳钢切割领域的应用6.1.1 氢氧切割的优点1) 与乙炔、丙烷等燃
15、气比,火力集中、同等能量条件下预热时间短。左图为氢氧焰(直线形状),右图为氧乙炔焰(如灯笼状)2) 与其他燃气切割相比,火焰对工件的热影响区小。左边图是氢氧切割的热影响区(heat affected zone),右边是乙炔切割的热影响区。3) 与其他燃气切割相比,几乎不挂渣、切割断面垂直性好。左图是氢氧切割效果图,右图是乙炔切割效果图。4) 零污染、无黑烟发生。有助于环保和工人的身体健康。氢氧切割:2H2+O2 2H2O , 在切割过程中只生成水蒸汽,无任何碳排放。乙炔切割:2C2H2+5O24CO2+2H2O 有二氧化碳排放氧-丙烷切割:C3H8+5O2 3CO2+4H2O有二氧化碳排放另一
16、方面:氢气是无味无毒的,而乙炔、丙烷等工业燃气具有硫化物、铅化物等有害物质,工人吸入常会引发呼吸道疾病。5) 节能效果显著a) 采用氢氧切割机,运用水电解产生氢气和氧气,不再需要燃气瓶,可以省去燃气瓶的租赁、搬运、贮存的费用。b)氢氧切割由于自产部分低压氧气,可以节省预热氧,只需要少量高压氧即可。氢氧切割与氧乙炔切割相比,节省50%左右, 与氧丙烷切割相比,节省30%左右。6.1.2 沃克氢氧切割机选型指南1) 选型所需要的数据向我公司征询选型方案时,我公司需要贵公司提供如下数据:项目枪数切割最大厚度是否需要打孔天天工作时长1手工切割2直线切割3仿形切割4数控切割2)沃克水焊机切割技术参数项目
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- 现代 水焊机 原理 商业化 应用
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