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一.概述
近年来在建筑行业中使用的打地基用的管桩,使用越来越广泛。作为生产管桩的管桩机,由于生产工艺的要求,需要对电机进行调速。在不同的时间,运行不同的速度,运行不同的时间，以确保管桩的产品质量，这就对设备的运行提出了很高的要求。近几年来，电价年年上涨，并还有持续上涨的趋势，节约电耗，降低成本是更为重要的技改方向。
二、 水泥制管的工艺与过程
离心工艺特征：旋转模内混凝土拌物中的某一颗粒在离心力作用下，沿垂直于旋转轴向(径向) 作等速运动时，从混凝土表面开始穿过混凝土层而到达内壁，所需的时间与旋转角速度的平方之积为一常数。离心是管桩的成型过程，通过对密实压力的控制以达到目的。密实压力在生产中反映为离心速度和时间。但是由于离心工艺的特殊性，过高的密实压力容易造成混凝土的分层现象，而且也造成资源浪费。因此，合理的确定离心制度是确保混凝土密实高强的必要条件。应针对不同的桩型、不同的壁厚选择不同的离心时间与离心加速度。它的生产离心成型工艺分为四阶段：低速、低中速、中速、高速。低速为新拌混凝土混合料通过钢模的翻转，使其恢复良好的流动性；低中速为布料阶段，是将完成配料好的混凝土注入模腔中，首先进行低速搅拌，使新拌混凝土料均匀分布于模壁；搅拌均匀后电机升速到中速，中速是过渡阶段，使之继续均匀布料及克服离心力突增，减少内外分层，提高管桩的密实性和抗渗性，在离心力的作用下基本成形；再经过高速脱水成型，高速离心为重要的密实阶段。水泥电杆的生产其生产工艺与此大体相同。各企业具体的离心制度(转速与时间)是根据管桩的品种、规格等经试验确定，以获得最佳的密实效果。
三、离心加速度的大小直接与产品质量密切相关
混凝土离心成型工艺既有利又有弊。在大于20g的离心加速度作用下通过离心工艺成型的混凝土密实度远比普通插入式振动棒等振捣成型的混凝土密实度大，但离心工艺因混凝土组成原材料的颗粒质量不同，离心力不同，离心力大的粗骨料往外挤，离心力小的粉料则分布在内层，造成混凝土分层，且离心加速度越大，时间越长，分层越厉害。
四、励磁滑差调速不是离心加速度大小的最佳调节方式
成型质量的好坏就取决于离心过程的控制，管桩的离心工艺中普遍存在下列现象：高速离心速度较高，离心时间较长，管桩离心后内壁比较光滑，外观美观，但当管桩在锤击过程中被击碎时，往往发现混凝土分层较明显。水泥制品离心成型法对调速设备要求较高，既要满足重载启动，又要能使启动力矩大于电机额定力矩以上,还需满足调速范围宽；其次低速运转的时间长，低速力矩大；为保证水泥管桩的质量，要求在整个工作速度调节范围宽，转速稳定。现有的调速方式有机械式分级调速、整流子电机调速、直流调速、励磁滑差调速等。滑差调速电机的调速的范围有限（调速比1：10），而低速力矩又较差，但混凝土进行低速搅拌要求力矩大，转速会出现不稳定现象，甚至启动困难。转速的不稳定性对产品质量有一定的影响，使得离心成型中，钢模和离心机有跳动、窜动等异常现象。滑差调速效率低，速度精度控制难，加速度的精度控制也困难，使得离心最佳工作曲线离散性较大。由于励磁调速结构简单，价格相对较低。因此，在水泥制品生产中近年来励磁调速用得较多。但励磁调速效率低，滑差能耗高, 滑差电机最高转速时效率为85%，效率随速度降低而下降,速度越低,效率也就越低。水泥管离心成形工艺低速的时间占50%左右，励磁滑差调速在低速时效率为25～40%耗能相当大。
五、管桩专用变频器应用特点：管桩离心/搅拌变频调速柜，采用管桩新工艺控制技术、具有高效节能、增产、易达C80高强级指标。南京柯控公司经对多家管桩生产企业的工艺调研，学习、计算分析和总结，影响管桩混凝土强度的主要因素有混凝土坍落度、拌和至离心时间、慢速离心时间、高速离心速度，而中速离心时间及高速离心时间对混凝土强度影响不大；就如何续短离心时间能满足，提高劳动生产率和降低成本方面均应取短时间，关键的难点在于配料的标准配量是动态的，搅拌的坍落度也难确定，都转移到离心成型流程来处理(至使大多数管桩生产成品率与强度成反比，与耗能成正比的不理想情况)。而管桩离心成型工艺制度是固定的台阶式转速，其各段的离心加速度则随内含稠漓态和布料匀衡度的不同，向心加速度对称变化，而动态变化。离心加速度给定的大小与时间的长短，可带来离层和密实强度与能耗的矛盾问题。这在T型梁生产中尤为突出。成都佳强科技公司根据不同的离心成型水泥制品工艺特点研究，变频调速的机械特性近似为恒转矩，电机在1～5Hz便可运行，高速50Hz时可达电机额定最高转速，调速比1：100，极大地满足了水泥制管的工艺要求。用变频调速代替励磁滑差调速是最佳的节电选择方案。管桩生产对离心参数的选定，是一个较为复杂的理论问题。研究过程中坚持理论联系实际的原则，去求得速度与时间相关的最佳值。以变频调速的优异性能集成离心加速度控制器，完全可满足制管工艺要求，从离心速度快，离心时间可以短些。离心速度慢，离心时间可适当延长去设计不同管径的运行参数工作模式。使之在一定的离心转速下(也即一定的离心加速度下)，可选一个最佳的离心时间。离心参数按离心效果来修正。佳强科技公司按不同企业，有不同要求的多因素，设计为三种类的管桩离心变频调速控制技改方案产品：
1、经济型改造方案 将励磁滑差调速改造为变频调速，无需要换滑差电机，用变频器直接控制滑差电机的主电机转速，将滑差头控制器设定在最大转速不（励磁调到最大）。用户只需在安装调试好后根据变频柜面板上的按钮，选择操作一个模式运行，完毕刚好就是一个规格的管桩的生产过程完毕。每台变频装置柜可由置五种规格的不用管桩生产调速过程，每个规格型号的选择通过面板上的按钮选择操作。具体每个规格的生产调速过程分为四段模式运行（即低速1、低速2、中速、高速四个阶段）。每段运行的速度和时间可根据实际情况现场设定保存，并能修改。这样减少了机械改造工作，但节能效果滑差头有所损耗，会比直接用异步电机调速的地低10%左右。
将励磁滑差调速方式改造为变频调速方式，更换滑差调速电机，换为普通Y2系列三相鼠笼电机。将原调速控制器改为变频控制。这种改造方案在结构上需要理会换电机及电机改造，需要时间不多。变频调速方式在低速度时也具有高效率，电机也在低速度时也具有高效率，使得调速系统都处在最高效率。按生产不同管径，对应可选离心时间和离心速度多组离心参数设定，离心成型将以全自动模式运行。运行参数工作模式降速到变频器的输出频率5Hz时，自动启用直流制动停车。变频装置柜中内含一组优质、短周期、高效节能离心新工艺参数模式（该参数是通过理论与实践总结给出的）。使用变频调速后，转速稳定性好，管桩的成型质量有较大的提高，可节电20%～50%。可减少管桩离心时的跳模现象，延长管桩离心机及管模的使用寿命。
六、本文目的
目前国外的水泥制品预应力工艺技术非常先进，特别是日本的离心控制技术,装备先进,生产自动化程度高，管桩产品强度高，生产成本低。而我国的水泥制品业发展也非常迅猛，但工艺水平，装备水平,测控手段,自动化程度，产品强度，管桩生产成本还存在不小的差距。本文旨在愿为我国水泥制品业，提供一种先进的管桩生产离心工艺智能化控制技术，为企业提高管桩生产的产品质量，降低生产成本，升化装备水平尽点微溥之力。希望能得到我国水泥制品业界企业老师们的指导、帮助和支持，至使管桩电控产品技术的得到不断的完善和应用推广，方能达到这一目的。
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