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一.概述
近年來在建筑行業(yè)中使用的打地基用的管樁,使用越來越廣泛。作為生產(chǎn)管樁的管樁機(jī),由于生產(chǎn)工藝的要求,需要對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。在不同的時(shí)間,運(yùn)行不同的速度,運(yùn)行不同的時(shí)間，以確保管樁的產(chǎn)品質(zhì)量，這就對設(shè)備的運(yùn)行提出了很高的要求。近幾年來，電價(jià)年年上漲，并還有持續(xù)上漲的趨勢，節(jié)約電耗，降低成本是更為重要的技改方向。
二、 水泥制管的工藝與過程
離心工藝特征：旋轉(zhuǎn)模內(nèi)混凝土拌物中的某一顆粒在離心力作用下，沿垂直于旋轉(zhuǎn)軸向(徑向) 作等速運(yùn)動時(shí)，從混凝土表面開始穿過混凝土層而到達(dá)內(nèi)壁，所需的時(shí)間與旋轉(zhuǎn)角速度的平方之積為一常數(shù)。離心是管樁的成型過程，通過對密實(shí)壓力的控制以達(dá)到目的。密實(shí)壓力在生產(chǎn)中反映為離心速度和時(shí)間。但是由于離心工藝的特殊性，過高的密實(shí)壓力容易造成混凝土的分層現(xiàn)象，而且也造成資源浪費(fèi)。因此，合理的確定離心制度是確�；炷撩軐�(shí)高強(qiáng)的必要條件。應(yīng)針對不同的樁型、不同的壁厚選擇不同的離心時(shí)間與離心加速度。它的生產(chǎn)離心成型工藝分為四階段：低速、低中速、中速、高速。低速為新拌混凝土混合料通過鋼模的翻轉(zhuǎn)，使其恢復(fù)良好的流動性；低中速為布料階段，是將完成配料好的混凝土注入模腔中，首先進(jìn)行低速攪拌，使新拌混凝土料均勻分布于模壁；攪拌均勻后電機(jī)升速到中速，中速是過渡階段，使之繼續(xù)均勻布料及克服離心力突增，減少內(nèi)外分層，提高管樁的密實(shí)性和抗?jié)B性，在離心力的作用下基本成形；再經(jīng)過高速脫水成型，高速離心為重要的密實(shí)階段。水泥電桿的生產(chǎn)其生產(chǎn)工藝與此大體相同。各企業(yè)具體的離心制度(轉(zhuǎn)速與時(shí)間)是根據(jù)管樁的品種、規(guī)格等經(jīng)試驗(yàn)確定，以獲得最佳的密實(shí)效果。
三、離心加速度的大小直接與產(chǎn)品質(zhì)量密切相關(guān)
混凝土離心成型工藝既有利又有弊。在大于20g的離心加速度作用下通過離心工藝成型的混凝土密實(shí)度遠(yuǎn)比普通插入式振動棒等振搗成型的混凝土密實(shí)度大，但離心工藝因混凝土組成原材料的顆粒質(zhì)量不同，離心力不同，離心力大的粗骨料往外擠，離心力小的粉料則分布在內(nèi)層，造成混凝土分層，且離心加速度越大，時(shí)間越長，分層越厲害。
四、勵(lì)磁滑差調(diào)速不是離心加速度大小的最佳調(diào)節(jié)方式
成型質(zhì)量的好壞就取決于離心過程的控制，管樁的離心工藝中普遍存在下列現(xiàn)象：高速離心速度較高，離心時(shí)間較長，管樁離心后內(nèi)壁比較光滑，外觀美觀，但當(dāng)管樁在錘擊過程中被擊碎時(shí)，往往發(fā)現(xiàn)混凝土分層較明顯。水泥制品離心成型法對調(diào)速設(shè)備要求較高，既要滿足重載啟動，又要能使啟動力矩大于電機(jī)額定力矩以上,還需滿足調(diào)速范圍寬；其次低速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間長，低速力矩大；為保證水泥管樁的質(zhì)量，要求在整個(gè)工作速度調(diào)節(jié)范圍寬，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。現(xiàn)有的調(diào)速方式有機(jī)械式分級調(diào)速、整流子電機(jī)調(diào)速、直流調(diào)速、勵(lì)磁滑差調(diào)速等�；钫{(diào)速電機(jī)的調(diào)速的范圍有限（調(diào)速比1：10），而低速力矩又較差，但混凝土進(jìn)行低速攪拌要求力矩大，轉(zhuǎn)速會出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，甚至啟動困難。轉(zhuǎn)速的不穩(wěn)定性對產(chǎn)品質(zhì)量有一定的影響，使得離心成型中，鋼模和離心機(jī)有跳動、竄動等異�，F(xiàn)象�；钫{(diào)速效率低，速度精度控制難，加速度的精度控制也困難，使得離心最佳工作曲線離散性較大。由于勵(lì)磁調(diào)速結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格相對較低。因此，在水泥制品生產(chǎn)中近年來勵(lì)磁調(diào)速用得較多。但勵(lì)磁調(diào)速效率低，滑差能耗高, 滑差電機(jī)最高轉(zhuǎn)速時(shí)效率為85%，效率隨速度降低而下降,速度越低,效率也就越低。水泥管離心成形工藝低速的時(shí)間占50%左右，勵(lì)磁滑差調(diào)速在低速時(shí)效率為25～40%耗能相當(dāng)大。
五、管樁專用變頻器應(yīng)用特點(diǎn)：管樁離心/攪拌變頻調(diào)速柜，采用管樁新工藝控制技術(shù)、具有高效節(jié)能、增產(chǎn)、易達(dá)C80高強(qiáng)級指標(biāo)。南京柯控公司經(jīng)對多家管樁生產(chǎn)企業(yè)的工藝調(diào)研，學(xué)習(xí)、計(jì)算分析和總結(jié)，影響管樁混凝土強(qiáng)度的主要因素有混凝土坍落度、拌和至離心時(shí)間、慢速離心時(shí)間、高速離心速度，而中速離心時(shí)間及高速離心時(shí)間對混凝土強(qiáng)度影響不大；就如何續(xù)短離心時(shí)間能滿足，提高勞動生產(chǎn)率和降低成本方面均應(yīng)取短時(shí)間，關(guān)鍵的難點(diǎn)在于配料的標(biāo)準(zhǔn)配量是動態(tài)的，攪拌的坍落度也難確定，都轉(zhuǎn)移到離心成型流程來處理(至使大多數(shù)管樁生產(chǎn)成品率與強(qiáng)度成反比，與耗能成正比的不理想情況)。而管樁離心成型工藝制度是固定的臺階式轉(zhuǎn)速，其各段的離心加速度則隨內(nèi)含稠漓態(tài)和布料勻衡度的不同，向心加速度對稱變化，而動態(tài)變化。離心加速度給定的大小與時(shí)間的長短，可帶來離層和密實(shí)強(qiáng)度與能耗的矛盾問題。這在T型梁生產(chǎn)中尤為突出。成都佳強(qiáng)科技公司根據(jù)不同的離心成型水泥制品工藝特點(diǎn)研究，變頻調(diào)速的機(jī)械特性近似為恒轉(zhuǎn)矩，電機(jī)在1～5Hz便可運(yùn)行，高速50Hz時(shí)可達(dá)電機(jī)額定最高轉(zhuǎn)速，調(diào)速比1：100，極大地滿足了水泥制管的工藝要求。用變頻調(diào)速代替勵(lì)磁滑差調(diào)速是最佳的節(jié)電選擇方案。管樁生產(chǎn)對離心參數(shù)的選定，是一個(gè)較為復(fù)雜的理論問題。研究過程中堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際的原則，去求得速度與時(shí)間相關(guān)的最佳值。以變頻調(diào)速的優(yōu)異性能集成離心加速度控制器，完全可滿足制管工藝要求，從離心速度快，離心時(shí)間可以短些。離心速度慢，離心時(shí)間可適當(dāng)延長去設(shè)計(jì)不同管徑的運(yùn)行參數(shù)工作模式。使之在一定的離心轉(zhuǎn)速下(也即一定的離心加速度下)，可選一個(gè)最佳的離心時(shí)間。離心參數(shù)按離心效果來修正。佳強(qiáng)科技公司按不同企業(yè)，有不同要求的多因素，設(shè)計(jì)為三種類的管樁離心變頻調(diào)速控制技改方案產(chǎn)品：
1、經(jīng)濟(jì)型改造方案 將勵(lì)磁滑差調(diào)速改造為變頻調(diào)速，無需要換滑差電機(jī)，用變頻器直接控制滑差電機(jī)的主電機(jī)轉(zhuǎn)速，將滑差頭控制器設(shè)定在最大轉(zhuǎn)速不（勵(lì)磁調(diào)到最大）。用戶只需在安裝調(diào)試好后根據(jù)變頻柜面板上的按鈕，選擇操作一個(gè)模式運(yùn)行，完畢剛好就是一個(gè)規(guī)格的管樁的生產(chǎn)過程完畢。每臺變頻裝置柜可由置五種規(guī)格的不用管樁生產(chǎn)調(diào)速過程，每個(gè)規(guī)格型號的選擇通過面板上的按鈕選擇操作。具體每個(gè)規(guī)格的生產(chǎn)調(diào)速過程分為四段模式運(yùn)行（即低速1、低速2、中速、高速四個(gè)階段）。每段運(yùn)行的速度和時(shí)間可根據(jù)實(shí)際情況現(xiàn)場設(shè)定保存，并能修改。這樣減少了機(jī)械改造工作，但節(jié)能效果滑差頭有所損耗，會比直接用異步電機(jī)調(diào)速的地低10%左右。
將勵(lì)磁滑差調(diào)速方式改造為變頻調(diào)速方式，更換滑差調(diào)速電機(jī)，換為普通Y2系列三相鼠籠電機(jī)。將原調(diào)速控制器改為變頻控制。這種改造方案在結(jié)構(gòu)上需要理會換電機(jī)及電機(jī)改造，需要時(shí)間不多。變頻調(diào)速方式在低速度時(shí)也具有高效率，電機(jī)也在低速度時(shí)也具有高效率，使得調(diào)速系統(tǒng)都處在最高效率。按生產(chǎn)不同管徑，對應(yīng)可選離心時(shí)間和離心速度多組離心參數(shù)設(shè)定，離心成型將以全自動模式運(yùn)行。運(yùn)行參數(shù)工作模式降速到變頻器的輸出頻率5Hz時(shí)，自動啟用直流制動停車。變頻裝置柜中內(nèi)含一組優(yōu)質(zhì)、短周期、高效節(jié)能離心新工藝參數(shù)模式（該參數(shù)是通過理論與實(shí)踐總結(jié)給出的）。使用變頻調(diào)速后，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好，管樁的成型質(zhì)量有較大的提高，可節(jié)電20%～50%。可減少管樁離心時(shí)的跳�，F(xiàn)象，延長管樁離心機(jī)及管模的使用壽命。
六、本文目的
目前國外的水泥制品預(yù)應(yīng)力工藝技術(shù)非常先進(jìn)，特別是日本的離心控制技術(shù),裝備先進(jìn),生產(chǎn)自動化程度高，管樁產(chǎn)品強(qiáng)度高，生產(chǎn)成本低。而我國的水泥制品業(yè)發(fā)展也非常迅猛，但工藝水平，裝備水平,測控手段,自動化程度，產(chǎn)品強(qiáng)度，管樁生產(chǎn)成本還存在不小的差距。本文旨在愿為我國水泥制品業(yè)，提供一種先進(jìn)的管樁生產(chǎn)離心工藝智能化控制技術(shù)，為企業(yè)提高管樁生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，升化裝備水平盡點(diǎn)微溥之力。希望能得到我國水泥制品業(yè)界企業(yè)老師們的指導(dǎo)、幫助和支持，至使管樁電控產(chǎn)品技術(shù)的得到不斷的完善和應(yīng)用推廣，方能達(dá)到這一目的。
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