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1、GSTFL X XkW型高功率横流CO2激光器系列，是一种采用横向针板 放电的气体快速循环流动激光器。该激光器具有功率高、效率高、光束质 量高、寿命长、稳定性好、结构紧凑、使用费用低、维修方便等特点。该激光器系列可用于激光热处理、焊接、切割及表面合金化等应用， 可加工各种金属和非金属材料。其光束方向性好，能量密度和加工精度高， 在工业、国防、科研等领域具有广泛的应用前景。二、主要技术参数1放电形式直流辉光放电2、激光波长10. 6um3、额定激光功率系列2. 0,5.0,10. Okw4、激光功率不稳定性W5%5、气体成分C02:N2:He=1:10:20或C02:N2:Ar=1:10:106
2、、气体压力1213kpa （使用 Ar 气时 7一9kpa）7、电源AC: 380V10%, 50Hz, 30, 60, 10OKVA三相不平衡度：W5%高压直流输出电压：04. 3KV.可调高压直流输出电流：020A 可调8、使用环境无腐蚀性气体及过强磁场9、环境温度0C+40C10、环境湿度40C: 2090%RH11环境大气压86=06 Kpa12、外形尺寸激光器：3300 (W) X1440 (L) X2350(H)制冷机：1800 (W) X1400 (L) X2100(H)三、产品基本结构GSTFLX XkW型高功率横流CO2激光器系列主要由箱体、光腔、电 极及其电源组成；为了获得
3、稳定、连续、高效的激光，其中还必须有气体 循环、冷却（热交换）、充排气等系统。分别叙述如下：1.电极系统 2谐振腔系统图1激光器主体示意图箱体：采用不锈钢制成，是具有良好气密性的密封体，内装光腔系统、风机系统、热交换器、电极系统等。光腔：采用高效稳定谐振腔系统，由全反镜、输出镜、调节机构及光 桥组成。用硅底材料制成的全反镜，经光学研磨后，表面镀增强介质膜， 曲率半径1520m,反射率在99.5%以上；内部水冷；输出镜采用坤化铢 作基体材料，内外表面分别度增反膜和增透膜，透过率为30%左右，输出 镜采用水冷；光桥由数根与激光箱体脱离的圆形管（称之为光桥杆）及光 桥板组成，用以固定全反镜和输出镜，
4、圆柱形管须通水冷却。气体循环系统：采用高速离心风机与导流装置联接而成。冷却系统：包括两种水冷系统，一是常温水，用来冷却全反射镜和输 出镜及光桥杆等必须防止冷凝水的部份；另是低温水冷，用制冷压缩机和 水泵组成的低温水冷机组提供，经二次循环冷却，将水冷却至510度， 注入阳极板和热交换器，以热交换器冷却流经它的循环气体。充排气系统：用管道和相应阀门将激光器箱体与一台真空泵和充七系 统相连接，以开关各阀门来控制充排气。放电系统：电极包括阴极与阳极，阳极也称之为阳极板，采用表面光 滑无伤痕的纯铜材料制成。阴极为放电针，由几百根放电针组成，亦称之 为阴极针板；直流高压通过限流电阻加在阴阳极之间，形成稳定
5、的辉光放 电。图2放电激励电极结构原理总图四、电源装置1）电源装置基本结构GSTFLX XkW型高功率横流CO2激光器系列电源系统由主电气 电路和TC控制电路组成，其原理图分别见GSTFL X XkW型高功率横流 CO?激光器系列主电路电气原理图和GSTFLX XkW型高功率横流CO?激 光器系列TC控制板原理图。GSTFLX XkW型高功率横流CO2激光器系列主电路电气原理图由两 大部分组成：上部分为晶闸管智能模块控制的直流高压电源原理电路：下 部分为辅助设备的驱动及其控制原理电路。 直流高压电源电路该电路包括：ZB升压变压器；VC晶闸管智能模块；DZ整流硅堆; CDL激光器电极；C1/R1
6、阻容吸收；R0;R3一降压限流电阻；R47一镇 流电阻；HLO霍尔电流传感器；HL1-3霍尔电流变送器；PL1、PL2高 速熔断器。 辅助设备的驱动及其控制电路该电路的作用是：对激光器电源及辅助设备进行起、停控制。控制元 件有：KK7一自动空气开关，作隔离开关和短路保护用；GT急停；YA 锁开关；J0相序保护继电器（具有缺相、相序不对，电压过高或过低， 频率偏离50HZ太大时切断控制回路的作用）；HY水压继电器；TR1 -5 热继电器；KM1高压主电源接触器；KW2真空泵电机接触器；KM3主风 机电机接触器；DL低通滤波器；KB控制变压器；LD1-8工作指示灯； LD9-12一故障指示灯；AN
7、1-3一起动控制；TN1-3一停止按钮。以上电气元件分别安装在激光器下部柜体的电源架上及操作面板上 （其中：HY装在下部柜体上），如图一、图二所示。由图可见，只有不缺水（HY）、不缺相（J0）、不过流（K1）、W给定回 零（K2）、三相平衡（K3）、不过热（FR1）,先开风机（KM3、KM30等条件 同时具备，才能起动高压主电源。2）电源装置工作原理直流高压是由变压器ZB升压后经高压硅堆DZ整流得直流高压E下图为可调高压直流电源系统T C控制板原理框图。门槛其中：HL1-3霍尔电流变送器；HLO霍尔电流传感器；VC晶闸管 智能模块；PIT电流调节器；BH不平衡电路；K1-3保护继电器；W 指令
8、环节；SA主回路。指令环节W给出指令信号Vg,经调节器PIT运算放大，其输出控制VC 晶闸管智能模块的导通角Q,得到可调的交流电压。通过ZB升压，再由DZ 整流变成直流电压送至激光器CDL的阳极与阴极。由于激光器的辉光放电 具有负阻特性，故电路中串入了针排电阻，以保证放电的稳定性。HLO霍尔 电流传感器，其输出反映了注入激光器电流的大小，将其输出电流信号进 行采样得到反馈信号VF。VF与指令信号Vg叠加，其差值经PIT运算调节， 控制VC的导通角Q （增大或缩小），从而使注入激光器的电流保持稳定不 变，保证了放电的稳定性。3）电源装置保护环节为了保证激光器安全运行，本电源装置采用了多重保护环节
9、。 过流保护环节在直流侧，来自HL。霍尔传感器的采样信号VF与设定的过流门槛电压 相比较，如VF超过了设定电压则保护继电器K1动作，切断高压供电回路 停止放电，过流指示灯亮。在交流侧，在真空泵、风机、排风扇、主变压器和晶闸管智能模块的 输入端均装有断路器，并严格按照实际工作电流的大小，选取各断路器的 容量，一旦出现过流现象，相应的断路器跳闸。 过压保护环节因为大功率激光器是在高电压、低电流条件下工作的，所以过压保护 环节非常重犬。在交流侧，对于晶闸管智能模块过电压的保护采取阻容和压敏电阻两 种吸收方式并用。前者解决了抑制晶闸管导通和截止时产生的过电压作用， 后者解决了由于雷击等原因产生的能量较
10、大，持续时间较长的过电压的吸 收作用。在直流侧（高压侧），加了阻容吸收回路。另外，在晶闸管智能模块输入控制端，具有箝位控制电路，以防给定 Vg过高引起放电电压过高和放电电流过大。 三相电流不平衡保护环节在三相交流调压过程中，由于三相电压不平衡、晶闸管调相角a小到 某一值时，可能出现直流分量和某一个触发脉冲消失，导致半波输出等因 素均能引起三相电流严重不平衡，这是极不安全的。本装置采用HL1-3霍 尔电流变送器对三相交流电流进行采样，通过不平衡电路处理，其输出信 号与设定的三相不平衡的门槛电压相比较，超过者三相不平衡继电器K3动 作，切断高压供电回路，相应的不平衡指示灯亮。上述过电流和三相交流不
11、平衡均装有自锁装置，待查明原因排除故障 后按复位键才能重新启动系统工作。 其它在主升变压器ZB2和晶闸管智能模块输入端装有FR1热继电器，一旦 电流过大，在线过热，FR1动作，即能切断高压主电流控制回路。4) TC控制板工作状态 短路端子功能选择见表一表一短路端子号短接时功能S1系统处于稳定PIT调节闭环工作状态S2可由电流给定直接控制智能模块脉冲移相，开环运行S3电位器R7直接控制脉冲移相，开环运行注意：a) SCS3在运行时只能有一个短接，且必须有一个短接。b) 短路端子是为了调试和检查控制线路故障设置的。 电位器的调节作用见表二表二电位器作用R1设定过流门槛电平R2调节电流显示R3调节电
12、流给定电平R5 R6调节三相交流不平衡门槛电平R7手动开环移相控制五、设备安装设备到货，现场安装需经本公司全面培训人员与本公司有关人员负责 完成，任何擅自安装或未按规程而使设备出现损坏，本公司概不负责。1）准备 初检检查激光器运输货损情况如柜内有无破损，表面有无凹痕，若发现问 题，应及时与货运单位取得联系。核对到货情况，若缺少有关物品，请与 本公司联系。 激光器定位激光器安装四周应有足够空间，使得柜门关、开自如，控制开关板所 处空间应能使人员方便接近，激光器上方应留1.5-2米空间以使电极、光 腔维修方便。激光器所处地基应能承5000Kg重量，并且激光器四脚应放在具有钢板 承载的基座上，钢板承
13、载为10Kg / cm2o若工作场所振动较大，可在基座上 加装隔振垫。 移动激光器可采用叉车从激光器底部移动激光器，从侧面叉起，起重叉须有13米。 也可采用吊车从激光器顶部四周的四个可装折的吊耳移动激光器，移动激 光器时，应注意保护激光器。 激光器的水平与固定可以通过用扳手调节激光器四个地脚螺栓高度，使激光束对准加工系 统，激光器的水平范围应限制在1000: 5以内。 电激光器主要电源取自于三相交流工频输变电网络，接线采用30mm?多股 铜导线。三相电网电压不平衡度不超过10%。保险丝通断电流容量为 200Ao按下列步骤接通电源线：关断工作现场主电源开关；关断激光器进线主开关；将三相铜导线与地
14、线经工作现场主电源柜引至激光器后部右下角，使 激光器外壳接通地线，激光的主电源线的规格应按长期负荷，每线180A选 择，地线为铜线且不小于4mm2;三相铜导线经激光器后部右下角开口处引入激光器，送到前部主开关 接线端，并用扳手固定。（注：在激光器全部安装完之前，不可随意打开电源开关） 水在激光器下方标有冷却水进出标签处，配有1.5英寸的橡胶软管接头， 要用橡胶管接通激光器水管接头，以便可以微调激光器的位置。为防止发 生水腐蚀，应避免采用碳钢、铁或非镀锌管，以及含有残油或其它污染物 的管道。镜片与光桥、阳极、电阻箱、光闸冷却用水接头也放置在激光器 后部下方，为1英寸的橡胶软管接头，此路水接室温水
15、以避免在镜片表面 结露。水循环系统中外露部分应加盖，避免水中混入落叶、灰尘等，并应经 常换水以免生长藻类。若配有冷水机组，制冷量与冷却水温应满足激光器冷却水的技术指标 要求。室温水温度控制点应不低于当时的露点（因露点会随现场温度与相 对湿度发生变化）。冷水机组的安装，在考虑发热与噪音，以及管道温度、 压力损失的基础上，由用户现场决定。 气体激光器使用三种气体，CO2、N2 He或Ar。三种气体应满足对其技术 指标的要求。三种气体的接头位于激光器后部。按标签用软管接通三种气体管路。三种气体所瓶上减压阀应设定在0.70.8MPa处。检查从气瓶至箱体充气口的所有软管线路与接头，确保无破损与松动;打开气瓶气阀，确信气体容量足够且减压阀压力为0. 70. 8MPa，检查 气路，确保无漏气；拆下激光器前端进气软管，充气数秒钟，以清洁供气 管道。 添加真空泵油关闭真空阀；关闭激光的主电源开关；将真空泵油通过加油塞加入真空泵，油面应高于液位指示器的一
