英威騰CHE磚機專用變頻器的應用

　　在建筑行業(yè)領(lǐng)域，國內(nèi)常用的墻體材料可分為兩大類，即實心粘土磚與新型墻材，以粘土為主要材料經(jīng)燒結(jié)工藝制成的實心粘土磚（俗稱紅磚），因其工藝設(shè)備簡單，使用歷史悠久，長期以來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、壓制等工藝制成的非粘土磚、建筑砌塊等新型墻材，類似的新型墻材近幾十年在國內(nèi)得到逐步的推廣與普及，其中，以混凝土砌塊最為常用。 “禁實”就是禁止使用、銷售、生產(chǎn)實心粘土磚的簡稱。與新型墻材相比，實心粘土磚在制作過程中存在挖土毀田、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，逐步禁用實心粘土磚。根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定，2010年后國內(nèi)所有城市（城鎮(zhèn)）將全部禁用粘土磚，這將為新型墻材提供巨大的市場空間。

　　1、磚機設(shè)備分類（新型墻材）

　　依據(jù)成型工藝不同，可將磚機設(shè)備分為壓磚機和砌塊成型機兩大類。通過高壓擠壓將磚體（砌塊）定型的磚機統(tǒng)稱為壓磚機；通過振動擠壓將磚體（砌塊）定型的磚機統(tǒng)稱為砌塊成型機。其中，砌塊成型機自動化程度高、可生產(chǎn)的砌塊（磚）種類多、產(chǎn)量大，在磚機設(shè)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、砌塊成型機的振動技術(shù)

　　一臺全自動砌塊成型機主要由皮帶輸送機、振動成型機（主機）、送板機、出磚機、碼垛機、控制柜、液壓泵站等組成，其中振動成型裝置是砌塊成型機的核心部分，其性能直接決定著機器本身及成型砌塊的優(yōu)劣。

　　3、振動成型工藝理論

　　砌塊成型機依靠振動與壓力使模箱中的混凝土拌料成型及密實，因此振動參數(shù)的選擇對砌塊性能至關(guān)重要。振動參數(shù)包括振動頻率、振幅及振動加速度等。從混凝土振動工藝學看,對于不同的被振物料,其最佳的振動頻率及振幅都是不同的。振動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，理想振動頻率為100～125Hz，但對于砌塊成型機來說都達不到這么高的振動頻率，這主要是考慮到振動系統(tǒng)尤其是軸承的使用壽命。國內(nèi)砌塊成型機一般采用的振動參數(shù)如下：振動頻率范圍45～55Hz；振幅1～2.2mm；振動加速度10～18g。

　　4、振動技術(shù)分類

　　按振動源作用的位置不同，砌塊成型機可分為臺振機及模振機。振動源直接作用于振動臺的機型稱為臺振機，型號以“QT”開頭。振動源安裝在模箱上的機型稱為模振機，型號以“QM”開頭。因臺振機具有產(chǎn)量大、砌塊平均損耗振動功率小等優(yōu)點，已成為國內(nèi)磚機廠家的主流機型。圖一、圖二分別為臺振及模振機構(gòu)簡圖。以臺振機為例，一般振動器是由電動機或液壓馬達來驅(qū)動，通過振動器中的兩根帶有偏心塊的軸產(chǎn)生相向的高速轉(zhuǎn)動，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。成型砌塊較少時，模箱下可設(shè)一個振動源；成型砌塊較多時，可設(shè)兩個或多個振動源。

　　圖一 臺振機構(gòu)簡圖 圖二 模振機構(gòu)簡圖

　　5、電動機驅(qū)動與液壓馬達驅(qū)動

　　目前振動器無論是由電動機驅(qū)動還是由液壓馬達驅(qū)動，都存在明顯的缺點：

　　1）電動機驅(qū)動的缺點

　?。姍C頻繁直接啟動（每分鐘3～4次），啟動電流大（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；

　　＊接觸器頻繁動作，通過電流大，觸點容易老化；

　?。娋W(wǎng)電壓低時，電動機帶載很難啟動；

　?。姍C每次啟動運行時間為2～4s，平均功率因數(shù)低，線損損耗嚴重；

　　＊電機直接啟動時機械沖擊大，對各機械配件要求較高；

　　2）液壓馬達驅(qū)動的缺點

　　＊電網(wǎng)電能經(jīng)過電動機—油泵—液壓閥管—液壓馬達傳遞后，最終轉(zhuǎn)化為機械能驅(qū)動振動器工作，能量轉(zhuǎn)換傳遞環(huán)節(jié)過程過多，效率不高；

　?。簤合到y(tǒng)成本高，維護工作量大，易損件較多；

　?。啾入妱訖C驅(qū)動，液壓系統(tǒng)起壓較慢，振動加速度不高；

　　＊在振動器不動作時，電動機及油泵一直空轉(zhuǎn)，浪費電能；

　　6、變頻器調(diào)頻振動技術(shù)

　　如何激振及如何調(diào)節(jié)振動頻率一直是磚機制造商關(guān)注的問題。自電機變頻技術(shù)廣泛應用以來，以變頻器調(diào)節(jié)電機調(diào)速從而驅(qū)動振動器的振動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(xiàn)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(shè)備制造商就將電機變頻調(diào)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系統(tǒng)Smartpac及Posapac均采用了變頻器調(diào)速，可依據(jù)產(chǎn)品預設(shè)不同振動頻率及振動加速度，啟動、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。下表為振動成型系統(tǒng)對變頻器的技術(shù)要求：

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

　　8、CHE系列磚機專用變頻器的應用

　　我公司研發(fā)及技術(shù)人員經(jīng)多次現(xiàn)場調(diào)試，根據(jù)振動系統(tǒng)的運動特性，在公司原有CHE系列矢量變頻器的基礎(chǔ)上作了相應的軟件及硬件改進，從而開發(fā)出了CHE系列磚機專用變頻器。該系列變頻器最大的特點就是能夠在滿足振動技術(shù)要求的前提下，省去制動單元及制動電阻。目前該系列磚機專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CHE系列專用變頻器進行前后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比：

　　9、變頻器調(diào)頻振動的優(yōu)點

　　由以上數(shù)據(jù)可明顯看出，與電動機或液壓馬達直接驅(qū)動相比，在振動系統(tǒng)中采用變頻器技術(shù)具有前兩者無可比擬的優(yōu)點：

　?。奢p松實現(xiàn)振動系統(tǒng)調(diào)頻需要，滿足生產(chǎn)工藝要求；

　?。訙p速迅速，節(jié)省成型時間，增加產(chǎn)能；

　?。獑与娏餍?，對電網(wǎng)沖擊少；

　　＊電機平滑啟動，機械沖擊??；

　?。妱訖C溫升低，有利于電機長期穩(wěn)定運行；

　?。芰總鬟f效率高，節(jié)省電能；

　?。鲶w成型密實度好，表面平整美觀；

　　＊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(qū)動電機工作做。

　　10、變頻器在砌塊成型機上的應用前景

　　可以說，國內(nèi)大部分磚機制造商對變頻器調(diào)頻振動技術(shù)都不陌生，但出于成本及技術(shù)可靠性兩方面的考慮，多數(shù)廠家都沒有使這種技術(shù)量產(chǎn)化。但隨著市場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、改進產(chǎn)品性能已成為各磚機企業(yè)的重要議題。事實證明，變頻器調(diào)頻振動技術(shù)比其它振動技術(shù)更具有優(yōu)勢，且市場應用條件已趨于成熟，當前正是大力推廣應用的有利時機。