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     EV100磚機專(zhuān)用變頻器的應用

    關(guān)鍵詞:砌塊成型機、振動(dòng)技術(shù)、EV100磚機專(zhuān)用變頻器

       在建筑行業(yè)領(lǐng)域,國內常用的墻體材料可分為兩大類(lèi),即實(shí)心粘土磚與新型墻材,以粘土為主要材料經(jīng)燒結工藝制成的實(shí)心粘土磚(俗稱(chēng)紅磚),因其工藝設備簡(jiǎn)單,使用歷史悠久,長(cháng)期以來(lái)都是我國主要的墻材;以水泥、砂石及粉煤灰、煤矸石、爐渣等工業(yè)廢料或建筑垃圾為主要材料經(jīng)攪拌、振動(dòng)、壓制等工藝制成的非粘土磚、建筑砌塊等新型墻材,類(lèi)似的新型墻材近幾十年在國內得到逐步的推廣與普及,其中,以混凝土砌塊最為常用。 “禁實(shí)就是禁止使用、銷(xiāo)售、生產(chǎn)實(shí)心粘土磚的簡(jiǎn)稱(chēng)。與新型墻材相比,實(shí)心粘土磚在制作過(guò)程中存在挖土毀田、浪費能源、污染環(huán)境等不利因素,因此國家已出臺眾多硬性指標及政策鼓勵使用新型墻材,逐步禁用實(shí)心粘土磚。根據國家相關(guān)規定,2010內所有城市(城)將全部禁用粘土磚,這將為新型墻材提供巨大的市場(chǎng)空間。

    1、磚機設備分類(lèi)(新型墻材)

       依據成型工藝不同,可將磚機設備分為壓磚機和砌塊成型機兩大類(lèi)。通過(guò)高壓擠壓將磚體(砌塊)定型的磚機統稱(chēng)為壓磚機;通過(guò)振動(dòng)擠壓將磚體(砌塊)定型的磚機統稱(chēng)為砌塊成型機。其中,砌塊成型機自動(dòng)化程度高、可生產(chǎn)的砌塊(磚)種類(lèi)多、產(chǎn)量大,在磚機設備中處于主導地位,應用最為廣泛。注意,下文只針對砌塊成型機進(jìn)行討論,以下論述中凡使用“磚機”一詞皆指砌塊成型機,在此提請讀者留意!

    2、砌塊成型機的振動(dòng)技術(shù)

    一臺全自動(dòng)砌塊成型機主要由皮帶輸送機、振動(dòng)成型機(主機)、送板機、出磚機、碼垛機、控制柜、液壓泵站等組成,其中振動(dòng)成型裝置是砌塊成型機的核心部分,其性能直接決定著(zhù)機器本身及成型砌塊的優(yōu)劣。在建筑行業(yè)領(lǐng)域,國內常用的墻體材料可分為兩大類(lèi),即實(shí)心粘土磚與新型墻材,以粘土為主要材料經(jīng)燒結工藝制成的實(shí)心粘土磚(俗稱(chēng)紅磚),因其工藝設備簡(jiǎn)單,使用歷史悠久,長(cháng)期以來(lái)都是我國主要的墻材;以水泥、砂石及粉煤灰、煤矸石、爐渣等工業(yè)廢料或建筑垃圾為主要材料經(jīng)攪拌、振動(dòng)、壓制等工藝制成的非粘土磚、建筑砌塊等新型墻材,類(lèi)似的新型墻材近幾十年在國內得到逐步的推廣與普及,其中,以混凝土砌塊最為常用。 “禁實(shí)就是禁止使用、銷(xiāo)售、生產(chǎn)實(shí)心粘土磚的簡(jiǎn)稱(chēng)。與新型墻材相比,實(shí)心粘土磚在制作過(guò)程中存在挖土毀田、浪費能源、污染環(huán)境等不利因素,因此國家已出臺眾多硬性指標及政策鼓勵使用新型墻材,逐步禁用實(shí)心粘土磚。根據國家相關(guān)規定,2010內所有城市(城)將全部禁用粘土磚,這將為新型墻材提供巨大的市場(chǎng)空間。

    3、振動(dòng)成型工藝理論

       砌塊成型機依靠振動(dòng)與壓力使模箱中的混凝土拌料成型及密實(shí),因此振動(dòng)參數的選擇對砌塊性能至關(guān)重要。振動(dòng)參數包括振動(dòng)頻率、振幅及振動(dòng)加速度等。從混凝土振動(dòng)工藝學(xué)看,對于不同的被振物料,其最佳的振動(dòng)頻率及振幅都是不同的。振動(dòng)頻率應盡可能接近物料中骨料的固有頻率,使其產(chǎn)生共振,此時(shí)衰減最小,振幅最大。砌塊混凝土拌合物的集料粒徑為3~10mm,理想振動(dòng)頻率為100~125Hz,但對于砌塊成型機來(lái)說(shuō)都達不到這么高的振動(dòng)頻率,這主要是考慮到振動(dòng)系統尤其是軸承的使用壽命。國內砌塊成型機一般采用的振動(dòng)參數如下:振動(dòng)頻率范圍45~55Hz;振幅1~2.2mm;振動(dòng)加速度10~18g。

    4、振動(dòng)技術(shù)分類(lèi)

       按振動(dòng)源作用的位置不同,砌塊成型機可分為臺振機及模振機。振動(dòng)源直接作用于振動(dòng)臺的機型稱(chēng)為臺振機,型號以QT”開(kāi)頭。振動(dòng)源安裝在模箱上的機型稱(chēng)為模振機,型號以“QM”開(kāi)頭。因臺振機具有產(chǎn)量大、砌塊平均損耗振動(dòng)功率小等優(yōu)點(diǎn),已成為國內磚機廠(chǎng)家的主流機型。圖一、圖二分別為臺振及模振機構簡(jiǎn)圖。以臺振機為例,一般振動(dòng)器是由電動(dòng)機或液壓馬達來(lái)驅動(dòng),通過(guò)振動(dòng)器中的兩根帶有偏心塊的軸產(chǎn)生相向的高速轉動(dòng),水平方向的離心力互相抵消、垂直方向的離心力互相疊加,從而產(chǎn)生垂直定向振動(dòng)。成型砌塊較少時(shí),模箱下可設一個(gè)振動(dòng)源;成型砌塊較多時(shí),可設兩個(gè)或多個(gè)振動(dòng)源。

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    圖一  臺振機構簡(jiǎn)圖              圖二 模振機構簡(jiǎn)圖

    5、電動(dòng)機驅動(dòng)與液壓馬達驅動(dòng)

    目前振動(dòng)器無(wú)論是由電動(dòng)機驅動(dòng)還是由液壓馬達驅動(dòng),都存在明顯的缺點(diǎn):

    1) 電動(dòng)機驅動(dòng)的缺點(diǎn)

    電機頻繁直接啟動(dòng)(每分鐘3~4次),啟動(dòng)電流大(5~7倍額定電流),電機溫升高(70攝氏度以上),軸承潤滑脂容易融化并導致電機損壞;

    接觸器頻繁動(dòng)作,通過(guò)電流大,觸點(diǎn)容易老化;

    電網(wǎng)電壓低時(shí),電動(dòng)機帶載很難啟動(dòng);

    電機每次啟動(dòng)運行時(shí)間為2~4s,平均功率因數低,線(xiàn)損損耗嚴重;

    電機直接啟動(dòng)時(shí)機械沖擊大,對各機械配件要求較高;

    2) 液壓馬達驅動(dòng)的缺點(diǎn)

    電網(wǎng)電能經(jīng)過(guò)電動(dòng)機—油泵—液壓閥管—液壓馬達傳遞后,最終轉化為機械能驅動(dòng)振動(dòng)器工作,能量轉換傳遞環(huán)節過(guò)程過(guò)多,效率不高;

    液壓系統成本高,維護工作量大,易損件較多;

    相比電動(dòng)機驅動(dòng),液壓系統起壓較慢,振動(dòng)加速度不高;

    在振動(dòng)器不動(dòng)作時(shí),電動(dòng)機及油泵一直空轉,浪費電能;

    6、變頻器調頻振動(dòng)技術(shù)

       如何激振及如何調節振動(dòng)頻率一直是磚機制造商關(guān)注的問(wèn)題。自電機變頻技術(shù)廣泛應用以來(lái),以變頻器調節電機調速從而驅動(dòng)振動(dòng)器的振動(dòng)成型方式就被眾多的磚機制造商所注重。

    7、變頻器在砌塊成型機上的應用現狀

       在上世紀90年代,以美國貝賽爾及德國歐馬克為代表的建材設備制造商就將電機變頻調速技術(shù)應用在砌塊成型機上。以貝賽爾V3-12型砌塊成型機為例,該機可選的兩套振動(dòng)系統SmartpacPosapac均采用了變頻器調速,可依據產(chǎn)品預設不同振動(dòng)頻率及振動(dòng)加速度,啟動(dòng)、加速、減速及停機控制靈活,大大加強了產(chǎn)品的成型質(zhì)量及性能。下表為振動(dòng)成型系統對變頻器的技術(shù)要求

    啟動(dòng)時(shí)間

    0.5S ~ 1S

    減速時(shí)間

    1.2S ~ 2S

    啟動(dòng)電流

    小于1.5倍電機額定電流

    電機溫升

    小于70攝氏度

    控制方式

    端子啟??刂?/span>

    調頻方式

    多段速調頻

    通訊功能

    可與上位機通訊

     

     

       對變頻器應用而言,上述技術(shù)要求的難點(diǎn)主要在于加、減速時(shí)間的控制。加速時(shí)間過(guò)短,啟動(dòng)電流將激增,影響電機溫升;減速時(shí)間過(guò)短,電機常處于發(fā)電狀態(tài),電能反饋會(huì )使變頻器出現過(guò)壓報警。相反,增大加減速時(shí)間必會(huì )降低砌塊成型機的生產(chǎn)效益。

    8、EV100系列磚機專(zhuān)用變頻器的應用

       我公司研發(fā)及技術(shù)人員經(jīng)多次現場(chǎng)調試,根據振動(dòng)系統的運動(dòng)特性,在公司原有EV500系列矢量變頻器的基礎上作了相應的軟件及硬件改進(jìn),從而開(kāi)發(fā)出了EV100系列磚機專(zhuān)用變頻器。該系列變頻器最大的特點(diǎn)就是能夠在滿(mǎn)足振動(dòng)技術(shù)要求的前提下,省去制動(dòng)單元及制動(dòng)電阻。目前該系列磚機專(zhuān)用變頻器已成功應用于泉州某工程機械有限公司,以下是該公司生產(chǎn)的砌塊成型機,在使用了EV100系列專(zhuān)用變頻器進(jìn)行前后的生產(chǎn)數據對比:

    砌塊成型機型號:QT6

    混凝土砌塊型號:240*115*90

    變頻器型號:EV100-022-T4

    電機型號:27.5KW電機

     

    改造前數據

    改造后數據

    平均每班產(chǎn)量

    1200

    1450

    電機平均啟動(dòng)電流

    155A

    45A

    電機表面溫升

    75攝氏度

    50攝氏度

    振動(dòng)頻率

    50Hz

    58Hz

    砌塊表面粗糙度

    粗糙

    平整

    9、變頻器調頻振動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)

       由以上數據可明顯看出,與電動(dòng)機或液壓馬達直接驅動(dòng)相比,在振動(dòng)系統中采用變頻器技術(shù)具有前兩者無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn):

    可輕松實(shí)現振動(dòng)系統調頻需要,滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求;

    加減速迅速,節省成型時(shí)間,增加產(chǎn)能;

    啟動(dòng)電流小,對電網(wǎng)沖擊少;

    電機平滑啟動(dòng),機械沖擊??;

    電動(dòng)機溫升低,有利于電機長(cháng)期穩定運行;

    能量傳遞效率高,節省電能;

    砌體成型密實(shí)度好,表面平整美觀(guān);

    變頻器獨有AVR功能,即使在電網(wǎng)電壓較低的情況下,仍能輸出足夠的電壓驅動(dòng)電機工作做。

    10、變頻器在砌塊成型機上的應用前景

       可以說(shuō),國內大部分磚機制造商對變頻器調頻振動(dòng)技術(shù)都不陌生,但出于成本及技術(shù)可靠性?xún)煞矫娴目紤],多數廠(chǎng)家都沒(méi)有使這種技術(shù)量產(chǎn)化。但隨著(zhù)市場(chǎng)競爭的日益激烈以及工藝要求的不斷提高,尋求技術(shù)革新、改進(jìn)產(chǎn)品性能已成為各磚機企業(yè)的重要議題。事實(shí)證明,變頻器調頻振動(dòng)技術(shù)比其它振動(dòng)技術(shù)更具有優(yōu)勢,且市場(chǎng)應用條件已趨于成熟,當前正是大力推廣應用的有利時(shí)機。

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