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一.概述
近年來在建筑行業中使用的打地基用的管樁,使用越來越廣泛。作為生產管樁的管樁機,由于生產工藝的要求,需要對電機進行調速。在不同的時間,運行不同的速度,運行不同的時間，以確保管樁的產品質量，這就對設備的運行提出了很高的要求。近幾年來，電價年年上漲，并還有持續上漲的趨勢，節約電耗，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：旋轉模內混凝土拌物中的某一顆粒在離心力作用下，沿垂直于旋轉軸向(徑向) 作等速運動時，從混凝土表面開始穿過混凝土層而到達內壁，所需的時間與旋轉角速度的平方之積為一常數。離心是管樁的成型過程，通過對密實壓力的控制以達到目的。密實壓力在生產中反映為離心速度和時間。但是由于離心工藝的特殊性，過高的密實壓力容易造成混凝土的分層現象，而且也造成資源浪費。因此，合理的確定離心制度是確保混凝土密實高強的必要條件。應針對不同的樁型、不同的壁厚選擇不同的離心時間與離心加速度。它的生產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，使其恢復良好的流動性；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；攪拌均勻后電機升速到中速，中速是過渡階段，使之繼續均勻布料及克服離心力突增，減少內外分層，提高管樁的密實性和抗滲性，在離心力的作用下基本成形；再經過高速脫水成型，高速離心為重要的密實階段。水泥電桿的生產其生產工藝與此大體相同。各企業具體的離心制度(轉速與時間)是根據管樁的品種、規格等經試驗確定，以獲得最佳的密實效果。
三、離心加速度的大小直接與產品質量密切相關
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度遠比普通插入式振動棒等振搗成型的混凝土密實度大，但離心工藝因混凝土組成原材料的顆粒質量不同，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層，造成混凝土分層，且離心加速度越大，時間越長，分層越厲害。
四、勵磁滑差調速不是離心加速度大小的最佳調節方式
成型質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象：高速離心速度較高，離心時間較長，管樁離心后內壁比較光滑，外觀美觀，但當管樁在錘擊過程中被擊碎時，往往發現混凝土分層較明顯。水泥制品離心成型法對調速設備要求較高，既要滿足重載啟動，又要能使啟動力矩大于電機額定力矩以上,還需滿足調速范圍寬；其次低速運轉的時間長，低速力矩大；為保證水泥管樁的質量，要求在整個工作速度調節范圍寬，轉速穩定。現有的調速方式有機械式分級調速、整流子電機調速、直流調速、勵磁滑差調速等。滑差調速電機的調速的范圍有限（調速比1：10），而低速力矩又較差，但混凝土進行低速攪拌要求力矩大，轉速會出現不穩定現象，甚至啟動困難。轉速的不穩定性對產品質量有一定的影響，使得離心成型中，鋼模和離心機有跳動、竄動等異常現象。滑差調速效率低，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。由于勵磁調速結構簡單，價格相對較低。因此，在水泥制品生產中近年來勵磁調速用得較多。但勵磁調速效率低，滑差能耗高, 滑差電機最高轉速時效率為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間占50%左右，勵磁滑差調速在低速時效率為25～40%耗能相當大。
五、管樁專用變頻器應用特點：管樁離心/攪拌變頻調速柜，采用管樁新工藝控制技術、具有高效節能、增產、易達C80高強級指標。南京柯控公司經對多家管樁生產企業的工藝調研，學習、計算分析和總結，影響管樁混凝土強度的主要因素有混凝土坍落度、拌和至離心時間、慢速離心時間、高速離心速度，而中速離心時間及高速離心時間對混凝土強度影響不大；就如何續短離心時間能滿足，提高勞動生產率和降低成本方面均應取短時間，關鍵的難點在于配料的標準配量是動態的，攪拌的坍落度也難確定，都轉移到離心成型流程來處理(至使大多數管樁生產成品率與強度成反比，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速，其各段的離心加速度則隨內含稠漓態和布料勻衡度的不同，向心加速度對稱變化，而動態變化。離心加速度給定的大小與時間的長短，可帶來離層和密實強度與能耗的矛盾問題。這在T型梁生產中尤為突出。成都佳強科技公司根據不同的離心成型水泥制品工藝特點研究，變頻調速的機械特性近似為恒轉矩，電機在1～5Hz便可運行，高速50Hz時可達電機額定最高轉速，調速比1：100，極大地滿足了水泥制管的工藝要求。用變頻調速代替勵磁滑差調速是最佳的節電選擇方案。管樁生產對離心參數的選定，是一個較為復雜的理論問題。研究過程中堅持理論聯系實際的原則，去求得速度與時間相關的最佳值。以變頻調速的優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，離心時間可以短些。離心速度慢，離心時間可適當延長去設計不同管徑的運行參數工作模式。使之在一定的離心轉速下(也即一定的離心加速度下)，可選一個最佳的離心時間。離心參數按離心效果來修正。佳強科技公司按不同企業，有不同要求的多因素，設計為三種類的管樁離心變頻調速控制技改方案產品：
1、經濟型改造方案 將勵磁滑差調速改造為變頻調速，無需要換滑差電機，用變頻器直接控制滑差電機的主電機轉速，將滑差頭控制器設定在最大轉速不（勵磁調到最大）。用戶只需在安裝調試好后根據變頻柜面板上的按鈕，選擇操作一個模式運行，完畢剛好就是一個規格的管樁的生產過程完畢。每臺變頻裝置柜可由置五種規格的不用管樁生產調速過程，每個規格型號的選擇通過面板上的按鈕選擇操作。具體每個規格的生產調速過程分為四段模式運行（即低速1、低速2、中速、高速四個階段）。每段運行的速度和時間可根據實際情況現場設定保存，并能修改。這樣減少了機械改造工作，但節能效果滑差頭有所損耗，會比直接用異步電機調速的地低10%左右。
將勵磁滑差調速方式改造為變頻調速方式，更換滑差調速電機，換為普通Y2系列三相鼠籠電機。將原調速控制器改為變頻控制。這種改造方案在結構上需要理會換電機及電機改造，需要時間不多。變頻調速方式在低速度時也具有高效率，電機也在低速度時也具有高效率，使得調速系統都處在最高效率。按生產不同管徑，對應可選離心時間和離心速度多組離心參數設定，離心成型將以全自動模式運行。運行參數工作模式降速到變頻器的輸出頻率5Hz時，自動啟用直流制動停車。變頻裝置柜中內含一組優質、短周期、高效節能離心新工藝參數模式（該參數是通過理論與實踐總結給出的）。使用變頻調速后，轉速穩定性好，管樁的成型質量有較大的提高，可節電20%～50%。可減少管樁離心時的跳模現象，延長管樁離心機及管模的使用壽命。
六、本文目的
目前國外的水泥制品預應力工藝技術非常先進，特別是日本的離心控制技術,裝備先進,生產自動化程度高，管樁產品強度高，生產成本低。而我國的水泥制品業發展也非常迅猛，但工藝水平，裝備水平,測控手段,自動化程度，產品強度，管樁生產成本還存在不小的差距。本文旨在愿為我國水泥制品業，提供一種先進的管樁生產離心工藝智能化控制技術，為企業提高管樁生產的產品質量，降低生產成本，升化裝備水平盡點微溥之力。希望能得到我國水泥制品業界企業老師們的指導、幫助和支持，至使管樁電控產品技術的得到不斷的完善和應用推廣，方能達到這一目的。
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