一、前言
在建筑行业领域，国内常用的墙体材料可分为两大类，即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），因其工艺设备简单，使用历史悠久，长期以来都是我国主要的墙材；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，类似的新型墙材近几十年在国内得到逐步的推广与普及，其中，以混凝土砌块最为常用。“禁实”就是禁止使用、销售、生产实心粘土砖的简称。与新型墙材相比，实心粘土砖在制作过程中存在挖土毁田、浪费能源、污染环境等不利因素，因此国家已出台众多硬性指标及政策鼓励使用新型墙材，逐步禁用实心粘土砖。根据国家相关规定，2010年后国内所有城市（城镇）将全部禁用粘土砖，这将为新型墙材提供巨大的市场空间。
二、砖机设备介绍（新型墙材）
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。通过高压挤压将砖体（砌块）定型的砖机统称为压砖机；通过振动挤压将砖体（砌块）定型的砖机统称为砌块成型机。其中，砌块成型机自动化程度高、可生产的砌块（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。（“砖机”指砌块成型机）
1、砌块成型机的振动技术
一台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。
2、砌块成型机的分类
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。振动源直接作用于振动台的机型称为台振机，型号以“QT”开头。振动源安装在模箱上的机型称为模振机，型号以“QM”开头。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。图一、图二分别为台振及模振机构简图。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。
3、目前电动振动器存在的缺点：
（1） 电机频繁直接启动（每分钟3～4次），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；
（2）接触器频繁动作，通过电流大，触点容易老化；
（3）电网电压低时，电动机带载很难启动；
（4）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；
（5）电机直接启动时机械冲击大，对各机械配件要求较高。
4、变频器调频振动技术
如何激振、如何调节振动频率一直是砖机制造商关注的问题。自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。砖机可根据产品的分类来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。下表为振动成型系统对变频器的技术要求：
对变频器要求而言，上述技术要求的难点主要在于加、减速时间的控制。加速时间过短，启动电流将激增，影响电机温升；减速时间过短，电机常处于发电状态，电能反馈会使变频器出现过压报警。相反，增大加减速时间必会降低砌块成型机的生产效益。
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启动时间 |
0.3s～0.5s |
减速时间 |
1s～1.5s |
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启动电流 |
小于1.5倍电机额定电流 |
电机温升 |
小于70摄氏度 |
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控制方式 |
端子启停控制 |
调频方式 |
多段速调频 |
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通讯功能 |
可与上位机通讯 |
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5、AC80变频器在砖机上的应用
我公司技术人员经现场调试，根据振动系统的运动特性，使AC80变频器成功应用于广东某机械公司，该公司是砌块成型机专业制作商，下表格为在使用了AC80变频器前后的生产数据对比：
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配套设备
比较内容 |
砌块成型机型号：QT6 |
混凝土砌块型号：241*116*90 |
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变频器型号：AC80-T3-11G两台 |
电机型号：2台7.5kW电机 |
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改造前数据 |
改造后数据 |
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平均每班产量 |
1220模 |
1400模 |
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电机平均启动电流 |
130A |
50A |
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电机表面温升 |
75摄氏度 |
50摄氏度 |
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振动频率 |
50Hz |
58Hz |
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砌块表面粗糙度 |
粗糙 |
平整 |
6、变频器调频振动的优点
由以上数据可明显看出，与电动机直接驱动相比，在振动系统中采用变频器技术具有很明显的优点：
（1）可轻松实现振动系统调频需要，满足生产工艺要求；
（2）加减速迅速，节省成型时间，增加产能；
（3）启动电流小，对电网冲击少；
（4）电机平滑启动，机械冲击小；
（5）电动机温升低，有利于电机长期稳定运行；
（6）能量传递效率高，节省电能；
（7）砌体成型密实度好，表面平整美观；
（8）变频器独有AVR功能，即使在电网电压较低的情况下，仍能输出足够的电压驱动电机工作做。
7、变频器在砌块成型机上的应用前景
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。
