四方：制砖机变频节能应用

一、行业简述

    在建筑行业领域，国内建筑领域常用的墙体材料分为两大类--实心粘土砖与新型墙材，以粘土为主要材料经烧结工艺制成的实心粘土砖（俗称红砖）；以水泥、砂石及粉煤灰、煤矸石、炉渣等工业废料或建筑垃圾为主要材料经搅拌、振动、压制等工艺制成的非粘土砖、建筑砌块等新型墙材，新型墙材近几十年在国内得到逐步的推广，得到国家政策的大力推广，并规定2010年后国内所有城市城镇全部禁用粘土砖，这为新型砖机设备提供巨大的市场空间。

二、制砖机的变频工艺

  依据成型工艺不同，可将砖机设备分为压砖机和砌块成型机两大类。

其中，砌块成型机自动化程度高、可生产的砌砖种类多、产量大，在砖机设备中处于主导地位，应用最为广泛。全自动砌块成型机主要由皮带输送机、振动成型机（主机）、送板机、出砖机、码垛机、控制柜、液压泵站等组成，其中振动成型装置是砌块成型机的核心部分，其性能直接决定着机器本身及成型砌块的优劣。

砌块成型机依靠振动与压力使模箱中的混凝土拌料成型及密实，因此振动参数的选择对砌块性能至关重要。振动参数包括振动频率、振幅及振动加速度等。从混凝土振动工艺学看,对于不同的被振物料,其最佳的振动频率及振幅都是不同的。振动频率应尽可能接近物料中骨料的固有频率，使其产生共振，此时衰减最小，振幅最大。砌块混凝土拌合物的集料粒径为3～10mm，理想振动频率为100～125Hz，但对于砌块成型机来说都达不到这么高的振动频率，这主要是考虑到振动系统尤其是轴承的使用寿命。国内砌块成型机一般采用的振动参数如下：振动频率范围45～55Hz；振幅1～2.2mm；振动加速度10～18g。

   按振动源作用的位置不同，砌块成型机可分为台振机及模振机。因台振机具有产量大、砌块平均损耗振动功率小等优点，已成为国内砖机厂家的主流机型。以台振机为例，一般振动器是由电动机或液压马达来驱动，通过振动器中的两根带有偏心块的轴产生相向的高速转动，水平方向的离心力互相抵消、垂直方向的离心力互相叠加，从而产生垂直定向振动。成型砌块较少时，模箱下可设一个振动源；成型砌块较多时，可设两个或多个振动源。

三、变频器的节能优势

   目前振动器无论是由电动机驱动还是由液压马达驱动，都存在明显的缺点：

1） 电动机驱动的缺点

   启动电流大（5～7倍额定电流），电机温升高（70摄氏度以上），轴承润滑脂容易融化   并导致电机损坏；接触器频繁动作，通过电流大，触点容易老化；电网电压低时，电动机带载很难启动；

电机每次启动运行时间为2～4s，平均功率因数低，线损损耗严重；电机直接启动时机械冲击大，对各机械配件要求较高；

2） 液压马达驱动的缺点

   电网电能经过电动机—油泵—液压阀管—液压马达传递后，最终转化为机械能驱动振动器工作，能量转换传递环节过程过多，效率不高；

   液压系统成本高，维护工作量大，易损件较多；

   相比电动机驱动，液压系统起压较慢，振动加速度不高；

   在振动器不动作时，电动机及油泵一直空转，浪费电能；

3） 变频器调频振动技术

   自电机变频技术广泛应用以来，以变频器调节电机调速从而驱动振动器的振动成型方式就被众多的砖机制造商所注重。制砖机通过变频器技术改造后，可依据产品预设不同振动频率及振动加速度，启动、加速、减速及停机控制灵活，大大加强了产品的成型质量及性能。

变频器调频振动的优点：减小了启动和减速时间―→增加了生产效率―→减少了电能的浪费―→启动电流减小―→电机的冲击减小―→电机的温升降低―→保护电机延长电机的寿命。

四、四方变频器在制砖机械上的节能案例

   为提高砌块成型机的工作效率和产品品质，中心大涌某机械厂使用四方C320系列矢量变频器用于机械模震的6模砖机，收到良好的效果。

该机械厂原采用液压震动电机实现，虽然能够提供很大的压力，但液压震动装置结构复杂、成本高、启震慢，一次压模需20s左右，而机械震动装置结构简单、成本不高、启震快，一次压模只需16s左右，最快可缩短至14s，大大提高了制砖效率，而且设备维护也更加简便。

用户采用四方C320-4T0185变频器控制1台15KW电机，通过1：1.5的皮带传动，分别带动震动箱中的2根曲辊转动。如设定变频器的最高操作频率为55Hz，设定加速时间为2s，通过1.5倍加速的皮带传动，震动箱中的2根曲辊可在2s内获得接近5000rpm的转速，产生高频大功率震动。

   测试过程中，机械模震系统顺利启震，启动电流小于55A，震动中电流在28A左右。启震时间2s，停止时间1.5s，震动压力达到预期。

   用户对测试结果非常满意。准备将这种机械模震的设计推广到其他设备上。

变频器主要参数设置如下表：

五、节能改造说明：

   由以上分析可明显看出，与电动机或液压马达直接驱动相比，在振动系统中采用变频器技术具有前两者无可比拟的优点：

◆  可轻松实现振动系统调频需要，满足生产工艺要求；

◆  加减速迅速，节省成型时间，增加产能；

◆  启动电流小，对电网冲击少；

◆  电机平滑启动，机械冲击小；

◆  电动机温升低，有利于电机长期稳定运行；

◆  能量传递效率高，节省电能；

◆  砌体成型密实度好，表面平整美观；

◆  四方C320系列矢量变频器是四方电气独立开发的电流矢量变频器，较之通用系列变频器，其启动转矩大，加速时间短，电流抑止能力强，且具有完善的保护功能，对于挤压设备油压需求快速的场合，更加体现了优势。即使在电网电压波动的情况下，仍能输出足够的电压驱动电机工作做，消除瞬变、谐波的影响。

六、节能应用前景

   可以说，国内大部分砖机制造商对变频器调频振动技术都不陌生，但出于成本及技术可靠性两方面的考虑，多数厂家都没有使这种技术量产化。但随着市场竞争的日益激烈以及工艺要求的不断提高，寻求技术革新、改进产品性能已成为各砖机企业的重要议题。事实证明，变频器调频振动技术比其它振动技术更具有优势，且市场应用条件已趋于成熟，当前正是大力推广应用的有利时机。