新一代振动桩锤系列DZP500免共振变频振动锤

　　振动桩锤属建筑工程中使用的桩基础施工机械，振动桩锤具有结构紧凑、使用方便、高效等优点。但传统振动锤同时也存在一些问题，其中最突出的就是：一是启动电流大，需要配置电源功率往往是电机功率的3倍以上，启动能耗大，特别对大功率的振动锤来说，往往由于电源功率不足导致振动锤启动不了；二是由于在启动、停止时都要经过共振区域而产生共振现象，除导致产生噪声污染外，还使机器承受额外载荷，影响振动锤本身及相关设备的有效工作寿命。
　　上世纪九十年代浙江振中工程机械股份有限公司和北京建筑机械化研究院、日本建调株式会社共同开发了EP系列免共振偏心力矩无级可调电振动锤。该系列振动锤既解决了启动问题，又解决了启动、停机过程共振问题，而且能实现振动锤振幅按需调节。但该系列产品结构较为复杂且制造成本高，目前主要出口日本等发达国家，在国内由于价格因素使用率还不高。
　　在当今的工程施工中，无论是桥梁、码头、还是风电工程，其桩基础越来越大，这就要求作为桩基施工的重要设备——振动桩锤，应有大型或超大型的产品来满足施工要求。　　DZP500免共振变频振动锤是上海振中机械制造有限公司为了满足未来市场对超大型施工的需求，自主研发的目前世界上单电机功率最大的电驱振动锤。
　　DZP系列振动锤变频、免共振的原理是：启动时，变频器输出电压驱动电机，振动锤开转转动，随着变频器频率提高，振动锤转速越来越快，此时变频器直流母线正负端连接制动单元，变频器直流母线正负端电压未达触发制动单元的设定电压而不动作。
　　当停机或降速时，在变频器频率（箭头为电机发电状态时的电流方向）减小的瞬间，电机的同步转速随之下降，而由于机械惯性的原因，电机转子转速未变，当同步转速小于转子转速时，转子电流的相位几乎改变了180°，电机从电动状态变为发电状态。同时电机轴上的转矩变成了制动转矩，使电机的转速迅速下降，电机处于再生制动状态，电机再生的电能经变频器内二极管全部整流后反馈到直流母线电路。由于直流电路的电能无法通过整流桥回馈到电网，仅靠变频器本身的吸收，虽然其他部分能消耗一部分电能，但电容仍有短时间的电荷堆积，形成“泵升电压”，使直流母线电压升高。这时，制动单元开启工作，将负载拖动电机所产生的再生电能传导并通过发热方式消耗在制动电阻上，以提高变频器的制动能力，确保电机能在设置的时间内快速停车。电机的快速停车，可以有效的避免振动锤机械端的共振，达到保护变频器、电机及相关机械部件和机械设备的作用。
　　DZP500免共振变频振动锤与传统的大功率振动锤相比，显示出明显优势，主要有：
　　1）使用变频器变频启动，降低起动能耗；配置电源功率一般仅是振动锤电机功率的2倍以内，符合节能减排的要求。
　　2）使用变频器变频，能调节不同振动频率，满足针对不同地质条件选用不同最佳频率、以实现最佳施工频率的要求。
　　3）停机时通过能量转换系统实现了转动动能快速转化为电能、电能再转化为热能释放出，使停机过程既快速又平稳，避免了共振的产生，防止了由共振产生的强烈噪声和对振动锤本身及相关设备破坏现象的发生。
　　4）采用的新型横梁式独立结构形式的减振器，并与激振器直接连接，使整机的高度大为降低，同时避免了大型锤采用悬挂式减振结构与电机相撞的情况出现；这种新型横梁式减振结构重量大，更有利于沉桩作业；新型横梁式独立结构形式的减振器与激振器连接或拆装简单，机器运输方便。
　　5）该机采用电机是具有自主知识产权的变频耐振单电机双出轴式，激振器前后皮带轮各安装十根传动皮带,使轴承受力分散、均匀，且减小对轴承压力，使轴承温升低而不易损坏；专用的耐振变频电机，与传统耐振电机相比使用寿命更长。
　　6）该机偏心力矩大、振动冲量大、克服端阻力能力强大，可用于大型海上挤密砂桩和沉拔大直径PHC混凝土管桩施工。 　　总之，DZP500免共振变频振动锤除整体结构科学且合理外，还明显具有高效、节能、安全、环保等特点，是现有振动桩锤技术的一大突破。日前，天津港航工程有限公司曾使用DZP500免共振变频振动锤在江苏如东海上风电场（潮间带）100MW示范项目80MW风电机组中进行打桩作业，其中，设计桩直径为1720mm、桩长50米、桩重49吨。DZP500免共振变频振动锤首次成功应用于该项目中，从此打破了国外液压振动锤独占海上风电市场的不变定律，开创了国产电驱振动锤进入海上风电市场的先河。