振动锤变频改造——安全节能更高效

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来源：大连普传科技有限公司深圳分公司
一、简介
振动锤技术始于20世纪二三十年代，其原理是通过偏心齿轮的相对运动产生上下振动，使被作用的物体和周围的土层分开，降低摩擦阻力，达到沉拔的目的。目前的振动桩锤分为2大类：一类采用回转式激振器，另一类采用往复式激振器。其中激振器的驱动装置为电动机，则是电动式振动桩锤；如果激振器的驱动装置为液压马达，则是液压式振动桩锤。振动桩锤作为振动机械的一种发展到现在，已经被广泛应用到于工业与民用建筑、港口、码头、桥梁等的施工建设，具有打桩效率高、费用低、桩头不易顺坏、桩的变形小等优点。
& c* ~% n: B% C7 H在使用过程中，传统振动桩锤不能根据不同的工况和土质改变振动频率和偏心力矩，使其使用受到了很大的限制。即使有个别振动桩锤实现了变频和变矩，也由于是采用更换传动皮带轮来改变振动频率或人力手动调整偏心块的相对角度来改变偏心力矩，使得变频或变矩过程费时费力，安全隐患多，无法满足现代复杂施工现场的要求，但是变频器就能满足这样的使用要求。

二、变频器原理和优点
前文介绍到，振动桩锤的传统变频或变矩是采用更换传动皮带轮来改变振动频率或人力手动调整偏心块的相对角度来改变偏心力矩来实现的，这样不仅费时费力，也无法满足现代复杂施工现场的要求。同时我们都知道，不管是什么机械都是由电机来驱动设备的，振动桩锤也一样。电动式振动桩锤是用电机驱动激振器的，用变频器对电机进行速度或者转矩控制，就可以轻松实现振动桩锤的变频和变矩，从而也能满足振动桩锤在不同工况下的使用。
普传PI9200系列变频器是普传公司普传科技基于电机运行与控制最新理论和技术成果，推出的全新高性能电流矢量变频器。通过对电机磁通电流和转矩电流的解耦控制，实现了对转矩的快速响应和准确控制，可以高精度进行宽范围的调速运行和转矩控制；可广泛应用于冶金、化工、是有、纺织、电力、建筑等多行业多设备的调速控制。
变频器在振动桩锤的使用上具有显而易见的优点：
' Z8 C% _- k- R( P9 \1：由于变频器的应用，减小了对电网的冲击，特别是在山区施工场地变压器容量不够或者线路过长的地方效果尤为明显；
5 T. C+ d+ k8 t; w% \( M( ]8 P2：可以很据不同工况和土质，按需要调整振动频率和控制转矩；
9 M& F! C4 s- I" ?; T# T$ G3：减小了启动过程对电机、激励器等机械结构的冲击，延长设备寿命；
4：普传PI9230变频器优良的逐波限流功能，大大降低了瞬间电流冲击引起的频繁过流保护。

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三、现场案例
4 G" k5 S  O" t- l1 o/ C$ |1、现场介绍
现场是重庆市永川区关门山水库大桥，工程需要横跨水库架一座大桥，震动锤在施工中用于将钢管打入河床；
4 R9 @# V! d9 D% v) l2、普传PI9230变频器在现场的应用
$ H. u# I  H# G& z1）现场情况：振动锤电机为90W的6极三相异步电机；之前该现场使用过“德XX”、“人民XX”等其他品牌变频器，功率均选用的110KW通用型。但是这2台变频器在现场都不能胜任工况，要么根本不能启动，要么偶尔能启动但大部分时间不能启动，最好情况也是好不容易能启动了但是带钢管震动就保护。根据现场情况研究，决定选用普传PI9230 110G3变频器。
2）调试过程：接线完成，检查无误，现场电压430V偏高，但了解到变压器容量只有160KVA，估计带载电压会下降。首先电机控制模式采用V/F 方式，设置外接电位器调速和端子控制，正确输入电机参数外，其他参数暂不做任何调整。振动锤不夹钢管，吊起来空中空震动；启动变频器，频率上升到8HZ左右有一个短暂的下降，是普传PI9230优良的逐波限流功能起作用了，之后一路上升至50HZ完成启动；鉴于这种情况，决定改用无感矢量控制方式，首先对电机进行静止参数自学习，完成之后启动变频器，在默认30S时间内顺利达到50HZ，运行10分钟左右，一直监视电流电压，输入电压下降到390V，电机工作电流120A，一切正常；停机，振动锤夹钢管按正常生产工序工作，启动变频器直到打完一根钢管一切正常，监视电流在120-168A之间随着钢管的深入逐渐增加，三相平衡；按正常工序又接连打了两根钢管，一切正常，调试完成。
3）参数设置
F0.00=0        F0.03=2        F0.11=1        F3.07=1        b0.00=0
3 q, a& Q5 Y2 e  S/ `3 ]b0.01=90        b0.02=380v        b0.03=187.7        b0.04=50        b0.05=975
* \) R" a9 @. K9 r2 P7 o; o9 \4) 调试注意事项：由于采用无感矢量控制，要求必须对电机进行参数自学习，本现场电机和负载脱开比较困难，所以选用了电机静止参数自学习；
3、维护保养：由于现场在户外，必须注意防雨防雷，变频器必须可靠接地；
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四、总结
通过上述现场应用，普传PI9230变频器优良的电机参数自学习、低频转矩和逐波限流功能，特别是高性能的电流矢量控制，完全胜任振动锤的变频控制，值得信任，值得推广！