变频调速技术在市政非开挖顶管施工设备中的应用

　　1 概 述

　　随着广州基础设施建设的日益完善，非开挖技术在市政项目中越来越受到重视和推广，为了开拓市场，我处从2002年开始引入非开挖技术，先后购买了3台机械式顶管设备，分别是德国海瑞克AVN系列、日本伊势机TCC系列和国产扬州DPN系列设备。这三台顶管机都属于泥水平衡式，均由顶管机头、控制室、注浆系统、泥水输送系统、后方顶进系统等配套设备组成，在配套设备中含有进水泵、排泥泵、油泵、注浆泵共16个泵，这些泵都需要由交流异步电动机进行拖动，但这三台顶管机泵用电机的配置不同，除了海瑞克AVN电机配有变频调速器外，其余两台顶管机未配备任何调速装置，给实际工作带来了很大不便，生产成本大大增加。

　　2 设备现状分析

　　海瑞克顶管设备自动化程度很高，在各个方面均采用了世界上先进的工艺技术，是一台由计算机控制的现代化顶管设备，其泵用电机调速系统采用的是由3台西门子MICRO MASTER系列脉宽调制(PWM)变频器，分别控制进水泵、排泥泵和主顶油泵电机的转速，这样，通过一台主计算机就能够控制3台变频器的运行，机手操控非常的方便快捷，同时，通过显示器显示的流程图上的相应图标以及参数，还可以实时地了解到当前泵的转速以及水路的流量等参数数值。海瑞克顶管设备采用变频调速之后，电机具有了优异的性能，调速范围大，平滑性高，可以适应不同负载的要求，最终实现随不同工况灵活控制泥水回路的流量以及主顶速度。

　　伊势机和扬州顶管机上的各个泵都是单独控制，没有用计算机统一控制，当时购买这两套设备时，为了降低成本，除了伊势机主顶油泵采用了电磁调速控制油泵的转速，其余的泵均未配置任何调速装置，工作时水路的流量基本不能控制，油路的流量只能通过调节阀门开度以及旁路流量加以简单控制，这样的工况不仅损害了电机和泵，而且浪费了大量电能，增加了企业成本。

　　3 变频调速基本原理

　　变频调速是通过改变电源频率实现的电动机速度调节过程。变频调速技术就是使用变频调速器(简称变频器)去拖动电动机。

　　变频器工作时首先将三相交流电经桥式整流为直流电，脉动的直流电压经平滑滤波后在微处理器的调控下，用逆变器将直流电再逆变为电压和频率可调的三相交流电源输出到需要调速的电动机上。它的特点是调速平滑、调速范围宽、效率高特性好、保护功能齐全、运行平稳安全可靠，在生产过程中能获得最佳速度参数，是当今节能、提高产品质量和改善环境、推动技术进步的一种主要手段。