怎（zěn）樣選擇聚乙烯管道係（xì）統電熔焊機（jī）設備

一、序言

      近年來，塑料（liào）管（guǎn）道在燃氣和（hé）給水領域得到了赿來赿（dì）多的應用（yòng）。塑料管道從原料上主要分為PVC、PE和PP－R管道三（sān）大類。其中（zhōng）PE管道係統以其強度（dù）大、剛度（dù）高、經（jīng）久耐用、複合能力和抗斷裂能力強、易（yì）於生產和安裝、成本低等（děng）優點，占（zhàn）據了市場相當大的分額，並且還處於上升（shēng）期。特別因為耐腐（fǔ）蝕、柔韌性、連接可靠等（děng）突出的（de）優點，在（zài）燃（rán）氣輸配管網（壓力在1.0MPa以下，不是長途高（gāo）壓輸氣（qì）的主幹管（guǎn）線）領域（yù），世界（jiè）各國都已經公認采用PE管道係統是最佳選擇。加之，因其無（wú）毒性、內壁光滑阻力小、使用壽命長（zhǎng）、重量輕、安裝（zhuāng）勞動強度低、施工費用（yòng）少、抗震性能強、材質柔韌性好等特點，PE管道係統也越來越（yuè）受到供水企業、市政建（jiàn）設（shè）的歡迎與親睞（lài），使其具有了良好的應用（yòng）前景和顯著的經濟、社會效益。
  二、選擇高性能電熔焊機的必要性
      隨著PE管道係統在（zài）燃氣和給水領域的廣泛應用，PE管道的連接成為了一個不可避免的課題。
      一方麵（miàn）由（yóu）於燃氣及給（gěi）水用PE管（guǎn）道（dào）屬於壓力管道，管道接（jiē）頭的焊接質量在管道係統（tǒng）中（zhōng）占有舉足輕重的地位，為了減少人為因素對管道焊接質量的影響，提高焊接設備的可靠性就成了改（gǎi）善焊接質量的主要途徑。因此，焊接設備的自動化程度、焊接的（de）穩定性是管件廠家及施工單位選擇高性能焊機的主要指標。 
      另一方麵由於管道焊接多數是野外施工，施工環（huán）境惡劣，電網波動較大，這些都將對管道焊接質量產（chǎn）生影響，這就要（yào）求焊接設備要具備寬電源功（gōng）能，能夠適應不同的電網電壓，保證輸出電壓的穩定，並具有較輕（qīng）的重量，便於野外搬運。
      目前比較成熟的PE管焊接技術包括熱熔焊接和電熔焊接。其中屬於電熔焊接的電熔管件熔融焊（hàn）接，由於便於搬運，操作簡單，焊接速度快，人為因素對焊接效果影響小，能有效提高焊口（kǒu）安全性等優點，在（zài）實際應（yīng）用中已得到了大力（lì）發展和推廣。
      因此，從以上情（qíng）況分析可以得知，PE管道的（de）快速發展必將使（shǐ）焊接設備也得到較（jiào）快的增（zēng）長與發展，電熔焊機在其中必將扮演（yǎn）一個非常重要的角色。
  三、電熔（róng）焊機發展情況分析
      1、 電（diàn）熔焊機發展（zhǎn）的國內國際現狀
      電熔（róng）焊機（jī）的焊接（jiē）領域主要集中於PE管道行業，進入電熔焊機生產領域的企業大多數是PE管道生產企業或者熱板焊（hàn）機生產企（qǐ）業，專業的電力電子企業較少（shǎo）涉足該領域。由（yóu）於（yú）電熔焊機能量控製技術屬於變流技術領域，技術門檻相對較高，許多企業的非（fēi）專業製造導致現階段國產電熔焊機可（kě）靠性較差、穩壓精度低（dī），不能適應大範圍的電壓波動。因此PE管道的焊（hàn）接質量也就無法得到可靠保證。
      現階段國內（nèi）PE管道生產及施工企業采用的電熔焊機多數是一（yī）些國外品牌，進口焊機相對國產焊機在焊接的穩定性及自動化程度上具有（yǒu）一定的優勢，但是（shì）其對電網電壓波動適應能力較差(AC220V±15%)。由（yóu）於我（wǒ）國電網（wǎng）建設相對滯後，在野外施工時電網電壓(包括便攜式發電機供電)波動經（jīng）常達AC220V±20%，通常情況下電熔焊機在焊接管道時檢測到電網電壓超範圍後將會報警停機（jī）。由於塑料（liào）管件（jiàn）均是一次性焊接，如果中途停機將會（huì）使管件報廢，從而給施工單位造成較大（dà）的經濟損失。
      隨著（zhe）PE管材生產（chǎn）技（jì）術的（de）不斷（duàn）發（fā）展，對電熔焊機也提出了更高（gāo）的技術要求：如多段焊接、大（dà）功率焊接等。現階段大多數進口電熔焊機功率均為3.5kW，且不（bú）具備多段可編程焊接功能。而國內部份焊機企業已經開（kāi）發出了多（duō）階段可編程焊接功（gōng）能（néng）和大（dà）功率焊機，如四川英（yīng）傑電（diàn）氣有限公司開發的IEFD電熔（róng）焊機就具有10階段可編程（chéng）焊接功能，並有3.5kW、8kW、12kW三種不同的規格，滿足了不同口徑管件（jiàn）的（de）焊接要（yào）求。
      2、 電熔（róng）焊機（jī）國家標準起草情況簡介
      為了規（guī）範國內的焊機市場，全國塑料製品標準化委員會(SCA/TC48)塑料管材管件及閥門分技術委員會(TC48/SC3) 於2004年4月（yuè）啟動了電熔焊機國家標準《塑料管（guǎn）材和管件聚乙烯係統融（róng）熔連接（jiē）設備 第二部份：電熔連接》的製定工作，參與該標準起（qǐ）草的單位分別（bié）是（shì）西安塑龍（lóng）熔接設備有限公司、亞大塑料（liào）製品（pǐn）有限公司、四川英傑電（diàn）氣有限公司、港華輝信工程塑料(中（zhōng）山)有限公（gōng）司，其中四川英傑（jié）電氣有限公司是唯一自主（zhǔ）研發、生產、銷售電熔焊機的內資企業。
      國家標準《塑料（liào）管材和管（guǎn）件（jiàn） 聚乙烯（xī）係統融熔連接設備 第二部份：電熔連接（jiē）》從我國國（guó）情出（chū）發，並參照ISO12176-2國際標準，從啟動起草（cǎo）工作（zuò）至標準（zhǔn）報批稿的完成，共經過（guò）了西安（ān）、大連、北京、無錫、杭州、都江堰六次會議（yì），參會單位在標準製定過程中，根據電熔焊機在我國的發展現狀，提出了（le）許多建設性意見，為標準的順利製定作出了積（jī）極努力。
      電熔焊機國家標準（zhǔn）的製定必將對（duì）國內電熔焊機市場的規範起到重要作用，同時為（wéi）管材和管件的（de）連接質量提供更高的質量保證。
  四、怎樣選擇電熔焊機
      1、 電熔焊機的分（fèn）類
      現在市場上的電（diàn）熔焊機主要有三種類型：變壓器抽頭調壓、晶閘管調（diào）壓（yā）、可關斷功（gōng）率 (IGBT、IPM、GTR)高頻開關器件（jiàn）調壓。
      變（biàn）壓器抽頭（tóu）調壓是一種十分粗糙的（de）控製方式。在PE管道發展初期得到了廣泛的應（yīng）用，但是由於變壓器的抽頭數不可能太多，因此調壓精（jīng）度不高，對電網電壓、管件（jiàn）阻值等因素變化引起的輸出電壓波動無法實現調（diào）節（jiē），屬於開環控製。而要得到良好的管件焊接質量（liàng），這種控製方式是無法實現（xiàn）的。因此，隨著PE壓力管道焊接質量要求的提高，這種（zhǒng）調壓方式已逐漸退出市場。
      晶閘管調壓（yā）是一種目前普遍采用的方案，國（guó）外產品基本采用此方案。這種方案（àn）的優點是控（kòng）製精（jīng）度高，對電網電壓波（bō）動、管件阻值變化等各種擾動（dòng）量通過無靜差的閉環控製可以得到（dào）消除（chú），對環境溫度可（kě）以進行加熱時間或能量上的補償，是一個（gè）經濟（jì）、可靠的技術方案。 可關斷高頻開關器件調壓的（de）最大優點是由於采用了高頻變（biàn）壓器（qì）使整機重量、體積相對於晶閘（zhá）管調壓方案有所減小，這一體積和重量上的優勢，對於3KW以上（shàng）功率（lǜ）焊（hàn）機在野外施工和搬運有利，缺點是成本相對略高，設計時可靠性和高頻幹擾是（shì）難以解（jiě）決的問題。
      從以上分析可以看出，晶（jīng）閘管調壓是（shì）目前電熔焊機普遍采用的方案，相對其它兩種調壓方式在技術、價格（gé）等方麵具有一定的優勢，是一種符合我（wǒ）國國情（qíng）的質（zhì）優（yōu）價廉的（de）PE管道焊接設備。
      2、 電熔焊機的結構
      電熔（róng）焊機在野外的運輸和現場操作，很可能降低電熔焊機的性能，所（suǒ）以優（yōu）質的焊機在設計時就已經考慮了（le）將化學腐蝕或機械損傷的風險降到最（zuì）低，同時由（yóu）於在運（yùn）輸和操作期間可能因踫撞而損（sǔn）傷控製麵板，所以控製麵板的設計也應具有（yǒu）防（fáng）止踫撞的保護措施。
      電熔焊機在野外使用時，容易遇到惡劣的（de）天氣，為（wéi）了防止野（yě）外（wài）使（shǐ）用時飛揚的塵土或雨水濺入電熔焊機造成焊機內部電路故障（zhàng），電熔焊機的外殼防護等級應達到IP54,即防（fáng）塵、防濺水。
      所以，隻有當電熔焊機（jī）具備了以（yǐ）上（shàng）結構特（tè）點（diǎn）後才是適合野外焊接作（zuò）業（yè）的優質焊機。
      3、 電熔焊機的性能要求
      ⑴ 電源要求
      電熔焊機主要用於野外使用，因此要求其在電網供（gòng）電或發電機供（gòng）電情況下均能正常工作，如果電熔焊機使用的是便攜式發電機，應避免（miǎn）發電機的諧波（bō）、自感、互（hù）感的（de）幹擾，同時輸入電壓的允許偏（piān）差不得低於電熔焊機額定電（diàn）壓的±15%。這些都是對電熔焊機的（de）最低要求。由於（yú）我國電網波動較大，要保證焊接過程連續進行，並保證可靠（kào）的焊接質量，應選擇具有更寬電源調節（jiē）範圍(±20%)的電熔焊機。
      ⑵ 能量輸出要求
      電熔焊機在熔接過程中（zhōng），要保證輸出能量平穩（wěn）增長，滿足管件熔融要求，必須采用恒電壓、恒（héng）電流或恒（héng）功率的控製方（fāng）式。
      電熔管件電阻絲的阻（zǔ）值是電阻絲溫度的函數，一般是正溫度係數，即溫度越高，阻值越大，為了保證管件在加熱過程中能量均勻傳遞和平穩累積（jī），避（bì）免管件由於能量增長過快或能量分（fèn）布不均勻而導（dǎo）致管件碳化，采用恒電壓（yā）控製方式是最好的選擇，進口電熔（róng）焊機也均是采用恒壓控製方式。
      選擇恒壓控製的電熔焊機（jī）要求其輸出電壓的允許偏差（chà）應在設定電壓（yā）的（de）±1.5%以內，但不得超過±0.5V，同時要求（qiú）其瞬時電流不得超過100A。
      ⑶ 有效值要求
      電熔焊機是對（duì）管件加熱所需的溫度(能量)進行控製（zhì），因此必須引入電流、電壓或功率的有效值負反饋，之所以采用有效值負反饋是因為有效值是度量任意波形電能發熱量的物理量（liàng）(有效值定義：交流（liú）電流（liú）的有效值是指在同一電阻中分別通以直流電流或交流電流，如經過一個交流周期時（shí）間 ，它們在電阻上所產生的熱量是相等的，則將該直流電流的大小作為交流電流的有效值)。
      有效（xiào）值（zhí）能夠真實的反映管件焊接時產生的能量，所以一台真正意義上的焊機必須具有有效值功能或者具備有效值、平（píng）均值雙重功能。
      ⑷ 能量補償要求
      環境（jìng）溫度變化會影響焊接時能量的消耗（hào）。因此，焊機要具備環境溫度補償功能，即電熔（róng）焊機能夠根據環境溫（wēn）度及時調整（zhěng）焊接時間。
      電熔焊機環境溫度測量係統（tǒng）測量的環（huán）境溫度值與環境溫度的真實值的精度應保證在±1℃，因此（cǐ）電（diàn）熔（róng）焊機（jī）必（bì）須采用高精度（dù）的溫度傳感器，將溫度信號通過測量輔助電路采集進入電熔焊機（jī）後，和基準溫度進行比較，如果（guǒ）有偏差的話則進行焊接（jiē）時間補償，從而保證焊接質（zhì）量。
      ⑸ 焊接可追溯性
      電熔焊機是保證壓（yā）力管道焊接（jiē）質量（liàng）的重要（yào）設備，其焊接時的數（shù）據必須能夠保存，便於追溯查閱。
      電熔焊（hàn）機內部必須設計有數據存儲電路和數（shù）據輸出電路，用來存儲焊接結（jié）果、管（guǎn）件情況和操作者情況。為了實施焊接可追溯性，電熔焊機還要具（jù）備（bèi）焊接數據存貯和通訊功能，從而將焊接數據上載到計算機進行存檔管理。
      4、 電熔焊機的安全要求
      為了保證操作者、焊接設備的安全，電熔焊機應滿足以下安全要求（qiú）：
      ⑴ 輸入電源
      電熔（róng）焊機的輸入電源（yuán）電壓超過允許範圍的時間大於5S，熔（róng）接過程應當中斷；當輸入（rù）電源的頻率超過允許範圍的時間大於5S，熔接過程也應當中斷。
      ⑵ 輸出電源
      電熔焊機的輸出電源電壓超過（guò）設定值的（de）±2%，且持續時間超出額定熔（róng）接時間的5%，最長3S時（shí），應當中斷熔（róng）接過程。
      電熔（róng）焊（hàn）機通過輸出電纜（lǎn）在整個熔接過程（chéng）中，應始終監測電路通斷性，當輸（shū）出回路（lù）有（yǒu）中斷(開路)產生，電熔焊機應在（zài）1S之內關斷，並（bìng）顯示錯誤信（xìn）息。
      ⑶ 管件阻值檢測
      為了保證操作者的安全，電熔焊機應具有管（guǎn）件阻值檢（jiǎn）測（cè）功（gōng）能，當管件電阻值大（dà）於200Ω時電熔焊機應不能啟動工作。