一種擠密砂樁施工用大功率電驅振動錘的製作方法

2023-12-10 16:07:47 1

專利名稱：一種擠密砂樁施工用大功率電驅振動錘的製作方法
技術領域：
一種擠密砂粧施工用大功率電驅振動錘技術領域[0001]本實用新型涉及一種大功率電驅振動錘，更具體地說，涉及一種外海築港、海上人工島和海上風電場建設中對地基加固處理的擠密砂樁施工用大功率電驅振動錘。
背景技術：
[0002]目前，隨著海洋資源的開發利用，擠密式水下砂樁成為我國一種基床處理新技術， 在外海築港、人工島建設、海上風電場、跨海大橋和海上石油平臺等海洋工程中具有無可比擬的技術優勢。該技術是在專用船舶上通過振動設備和管腔增壓裝置把砂強制壓入水下軟弱地基中，經過振動拔管、回打、擠密擴徑，形成大直徑密實砂柱體從而達到置換軟土地基的目的。水下擠密砂樁可應用於砂性土、黏性土和有機質土等幾乎所有土質的地基加固處理，與普通砂樁相比，具有密實性高、加固置換率達70%、水下深度60m和砂樁直徑2m等特點，同時，由於水下擠密砂樁形成的高置換率複合地基具有較高的承載力、較低的壓縮性， 使得它可與多種形式的上部結構整合應用，因此，技術經濟性較好，能有效減少工程造價。 根據擠密式砂樁的施工特點，需要的振動設備必須具有主穩定的工作電流、較大的工作振幅，以及合適的振動加速度和激振力，以提高擠密砂樁的沉樁效果和工作效率。因此，擠密砂樁施工對500 kff以上的電驅振動錘有了進一步的市場需求，而目前單臺電機的最大功率為300kW，要達到500kW以上的總功率，只能採用兩臺250kW以上電機通過齒輪傳動系統共同驅動振動器的方案。但該方案中最大難點在於，兩臺電機採用硬連接方式連接到同一個齒輪傳動系統時存在著一定的傳動誤差，會使兩臺電機不可能達到完全一致的轉速，致使振動錘在沉樁作業工作過程中必然會發生兩臺電機出力不均衡、功率輸出不一致，甚至會出現一臺電機出力、另一臺電機為阻力的情況，從而大大降低振動錘的作業效率，還會造成超出正常的機械磨損，甚至造成電網系統跳閘而造成電驅振動錘停車，嚴重影響了擠密砂樁的 施工進度和作業效率。發明內容[0003]本實用新型的目的在於根據現有技術中存在的不足，提供一種能保證兩臺電動機的轉矩輸出一致、輸出負荷動態平均分配、適應電壓不穩定的打樁船供電系統、工作穩定可罪、有效提聞使用壽命的擠密砂粧施工用大功率電驅振動銀。[0004]本實用新型通過以下技術方案來實現[0005]一種擠密砂樁施工用大功率電驅振動錘，包括動率彡250kff的主電動機和從電動機、二個皮帶傳動系統、激振器以及電氣驅動系統，其中激振器包括箱體、四個呈正方形直角布置的偏心軸；其特徵在於所述主電動機和從電動機並排安裝於箱體的外部頂端；所述皮帶傳動系統的主動輪分別安裝於主電動機和從電動機的軸伸處，其從動輪分別安裝於上偏心軸的輸入端；所述電氣驅動系統包括含主變頻控制器、從變頻控制器、連接主變頻控制器和從變頻控制器的光纖、操作控制器件的變頻控制系統、第一濾波器和第二濾波器、第一空氣開關和第二空氣開關、第一檢修空氣開關和第二檢修空氣開關，第一空氣開關和第二空氣開關通過各自為三個的第一保險絲和第二保險絲與三相交流電並聯接通，並且他們的輸出端分別連接到主變頻控制器的三個輸入端和從變頻控制器的三個輸入端，主變頻控制器的三個輸出端和從變頻控制器的三個輸出端分別連接到第一檢修空氣開關和第二檢修空氣開關的輸入端，第一檢修空氣開關和第二檢修空氣開關的輸出端分別連接到第一濾波器和第二濾波器的三個輸入端，第一濾波器和第二濾波器的輸出端分別連接主電動機和從電動機，所述主變頻控制器和從變頻控制器通過光纖連接達到同步。[0006]本實用新型可以是，所述光纖為高速光纖，在系統升速、降速和恆速運行過程中， 主變頻控制器按主電動機的運行轉矩信號可以以2毫秒的刷新速度調節從電動機的轉矩輸出，使之與主電動機匹配，實現主電動機和從電動機輸出負荷動態的平均分配。[0007]本實用新型還可以是，所述變頻控制系統的操作控制器件包括設置操作面板上的電壓表、電流表、電動機轉速表、電機轉矩表、電動機轉速調節旋鈕和啟動開關，在電氣驅動系統的變頻控制系統在通電後，將工作電壓、額定電流的參數輸入變頻控制系統，在主變頻控制器和從變頻控制器分別讀取電壓和額定電流後，按下啟動開關，主電動機和從電動機運轉，通過二個皮帶傳動系統帶動激振器使·電驅振動錘運行，並且可通過調節變頻控制系統的操作面板上的電動機轉速調節旋鈕，調節電動機不同的輸出轉矩。[0008]本實用新型還可以是，所述變頻控制系統具有323-475V寬電壓和48_63Hz寬頻率的電源輸入特性。[0009]本實用新型還可以是，所述變頻控制系統設置本地/遠程控制二種選擇模式，當選擇「本地控制」時，可直接在變頻控制系統的操作面板上進行啟動、停止和調速；當選擇 「遠程控制」時，可連接上位控制系統進行啟動、停止和調速。[0010]本實用新型還可以是，所述皮帶傳動系統的從動輪的內緣端部均安裝散熱環，該散熱環具有多個沿其徑向方向均勻布置的葉片，該葉片朝同一方向傾斜，與底板之間形成的夾角α =75 90°。


[0011]
以下結合附圖和實施例對本本實用新型作進一步描述[0012]圖1為本本實用新型擠密砂樁施工用大功率電驅振動錘的結構示意圖；[0013]圖2為圖1的左視圖；[0014]圖3為本本實用新型中電氣驅動系統原理示意圖；[0015]圖4為本本實用新型中電氣驅動系統的操作控制器件示意圖；[0016]圖5為圖1中A-A向剖視圖；[0017]圖6為圖4中B-B向局部剖視圖。
具體實施方式
[0018]如圖1-6所示，一種擠密砂樁施工用大功率電驅振動錘，包括動率彡250kW的主電動機Ml和從電動機M2、二個皮帶傳動系統2和2、激振器3以及電氣驅動系統，其中激振器3包括箱體31，四個呈正方形直角布置的偏心軸37、37』、39和39』 ；其特徵在於所述主電動機Ml和從電動機M2軸升相背、用螺栓和螺母並排安裝於箱體31的外部頂端；所述皮帶傳動系統2、2的主動輪分別安裝於主電動機Ml和從電動機M2的軸伸處，其從動輪22、22』分別安裝於上偏心軸37、37』的輸入端，該上偏心軸37、37』均固裝有偏心塊、傳動齒輪和同步齒輪，該上偏心軸37、37』構成一個雙軸定向慣性分振動器，動力由該分振動器的傳動齒輪、過渡齒輪傳遞給下偏心軸39和39』的傳動齒輪，傳動終止，同樣，下偏心軸39和 39』均固裝有偏心塊和同步齒輪，因此也組成一個雙軸定向慣性分振動器，電驅振動錘在二個雙軸定向慣性分振動器的作用下進行振動沉樁作業。[0019]所述電氣驅動系統包括含主變頻控制器UF1、從變頻控制器UF2、連接主變頻控制器UFl和從變頻控制器UF2的光纖5、操作控制器件6的變頻控制系統、第一濾波器PLVl和第二濾波器PLV2、第一空氣開關QFl和第二空氣開關QF2、第一檢修空氣開關QFlO和第二檢修空氣開關QF20，第一空氣開關QFl和第二空氣開關QF2通過各自為三個的第一保險絲 FUl和第二保險絲FU2與三相交流電並聯接通，並且他們的輸出端分別連接到主變頻控制器UFl的三個輸入端Ull和從變頻控制器UF2的三個輸入端U21，主變頻控制器UFl的三個輸出端U12和從變頻控制器UF2的三個輸出端U22分別連接到第一檢修空氣開關QFlO和第二檢修空氣開關QF20的輸入端，第一檢修空氣開關QFlO和第二檢修空氣開關QF20的輸出端分別連接到第一濾波器PLVl的三個輸入端U13和第二濾波器PLV2的三個輸入端U23，第一濾波器PLVl和第二濾波器PLV2的輸出端分別連接主電動機Ml和從電動機M2，避免變頻控制器對其它控制元件的幹擾，緩解變頻控制器輸出的峰值電壓，有效減輕對電動機造成傷害；所述主變頻控制器UFl和從變頻控制器UF2通過光纖5連接達到同步；所述光纖為高速光纖，在系統升速、降速和恆速運行過程中，主變頻控制器UFl按主電動機Ml的運行轉矩信號以2毫秒的刷新速度調節從電動機M2的轉矩輸出，使之與主電動機Ml匹配，實現主電動機Ml和從電動機M2輸出負荷動態的平均分配；所述變頻控制系統的操作控制器件6包括設置操作面板上的電壓表61、電流表62、電動機轉速表63、電機轉矩表64、電動機轉速調節旋鈕65和啟動開關66，在電氣驅動系統的變頻控制系統在通電後，將工作電壓380V、額定電流280A輸入變頻控制系統，在主變頻控制器UFl和從變頻控制器UF2分別讀取電壓和額定電流後，按下啟動開關66，主電動機Ml和從電動機M2運轉，通過二個皮帶傳動系統2、 2 』帶動激振器3使電驅振動錘運行，並且可通過調節變頻控制系統的操作面板上的電動機轉速調節旋鈕65，調節電動機不同的輸出轉矩，適應擠密砂樁施工作業過程中的不同階段和地層需要；所述變頻控制系統具有323-475V寬電壓和48-63HZ寬頻率的電源輸入特性， 以能適應打樁船上自備發電機電壓易波動的情況；所述變頻控制系統設置本地/遠程控制 67 二種選擇模式，當選擇「本地控制」時，可直接在變頻控制系統的操作面板上進行啟動、停止和調速；當選擇「遠程控制」時，可連接上位控制系統進行啟動、停止和調速。[0020]當大功率電驅振動錘在進行海上擠密砂樁作業時，由於皮帶傳動系統2、2』的從動輪22、22』的內緣端部均安裝散熱環4，該散熱環4具有多個沿其徑向方向均勻布置的葉片 42，該葉片42朝同一方向傾斜，與底板41之間形成的夾角α =75 90°，散熱環I上設置的多個葉片42就可以對振動器3及軸承端進行循環吹風，有利于振動器、軸承端蓋得到充分的體外散熱冷卻，進一步提高軸承的降溫效果和使用壽命，確保電驅振動錘工作可靠，提高其持續工作能力，大大提高樁基作業效率。
權利要求1.一種擠密砂樁施工用大功率電驅振動錘，包括功率彡250kW的主電動機(Ml)和從電動機(M2)、二個皮帶傳動系統(2，2』)、激振器(3)以及電氣驅動系統，其中激振器(3)包括箱體(31)、四個呈正方形直角布置的偏心軸(37，37』，39，39』)；其特徵在於所述主電動機(Ml)和從電動機(M2)並排安裝於箱體(31)的外部頂端；所述皮帶傳動系統(2，2』 )的主動輪分別安裝於主電動機(Ml)和從電動機(M2)的軸伸處，其從動輪(22，22』)分別安裝於上偏心軸(37，37』 )的輸入端；所述電氣驅動系統包括含主變頻控制器(UFl )、從變頻控制器(UF2)、連接主變頻控制器(UFl)和從變頻控制器(UF2)的光纖(5)、操作控制器件(6)的變頻控制系統、第一濾波器和第二濾波器(PLV1，PLV2)、第一空氣開關和第二空氣開關(QF1，QF2)、第一檢修空氣開關和第二檢修空氣開關(QF10，QF20)，第一空氣開關和第二空氣開關(QF1，QF2)通過各自為三個的第一保險絲和第二保險絲(FU1，FU2)與三相交流電並聯接通，並且他們的輸出端分別連接到主變頻控制器(UFl)的三個輸入端(Ull)和從變頻控制器(UF2 )的三個輸入端(U21)，主變頻控制器(UFl)的三個輸出端(Ul2 )和從變頻控制器(UF2 )的三個輸出端(U22)分別連接到第一檢修空氣開關和第二檢修空氣開關(QF10，QF20)的輸入端，第一檢修空氣開關和第二檢修空氣開關(QF10，QF20)的輸出端分別連接到第一濾波器和第二濾波器(PLV1，PLV2)的三個輸入端(U13，U23)，第一濾波器和第二濾波器(PLV1，PLV2)的輸出端分別連接主電動機(Ml)和從電動機(M2)，所述主變頻控制器(UFl)和從變頻控制器(UF2)通過光纖(5)連接達到同步。
2.根據權利要求1所述的擠密砂樁施工用大功率電驅振動錘，其特徵在於所述光纖(5)為高速光纖，在系統升速、降速和恆速運行過程中，主變頻控制器(UFl)按主電動機(Ml)的運行轉矩信號可以以2毫秒的刷新速度調節從電動機(M2)的轉矩輸出，使之與主電動機(Ml)匹配，實現主電動機(Ml)和從電動機(M2)輸出負荷動態的平均分配。
3.根據權利要求1所述的擠密砂樁施工用大功率電驅振動錘，其特徵在於所述變頻控制系統的操作控制器件(6)包括設置操作面板上的電壓表(61)、電流表(62)、電動機轉速表(63 )、電機轉矩表(64)、電動機轉速調節旋鈕(65 )和啟動開關(66 )，在電氣驅動系統的變頻控制系統在通電後，將工作電壓、額定電流的參數輸入變頻控制系統，在主變頻控制器(UFl)和從變頻控制器(UF2)分別讀取電壓和額定電流後，按下啟動開關(66)，主電動機(MD和從電動機(M2)運轉，通過二個皮帶傳動系統(2，2』 )帶動激振器(3)使電驅振動錘運行，並且可通過調節變頻控制系統的操作面板上的電動機轉速調節旋鈕(65)，調節電動機不同的輸出轉矩。
4.根據權利要求1或2所述的擠密砂樁施工用大功率電驅振動錘，其特徵在於所述變頻控制系統具有323-475V寬電壓和48-63HZ寬頻率的電源輸入特性。
5.根據權利要求1或3所述的擠密砂樁施工用大功率電驅振動錘，其特徵在於所述變頻控制系統設置本地/遠程控制(67) 二種選擇模式，當選擇「本地控制」時，可直接在變頻控制系統的操作面板上進行啟動、停止和調速；當選擇「遠程控制」時，可連接上位控制系統進行啟動、停止和調速。
6.根據權利要求1所述的擠密砂樁施工用大功率電驅振動錘，其特徵在於所述皮帶傳動系統(2，2』 )的從動輪(22，22』 )的內緣端部均安裝散熱環(44)，該散熱環(44)具有多個沿其徑向方向均勻布置的葉片(42 )，該葉片(42 )朝同一方向傾斜，與底板(41)之間形成的夾角α =75 90。。
專利摘要一種擠密砂樁施工用大功率電驅振動錘，一種擠密砂樁施工用大功率電驅振動錘，包括功率≥250kW的主電動機和從電動機、二個皮帶傳動系統、激振器以及電氣驅動系統，所述電氣驅動系統包括含主變頻控制器、從變頻控制器和光纖的變頻控制系統以及濾波器，所述主變頻控制器和從變頻控制器通過高速光纖連接達到同步，在系統升速、降速和恆速運行過程中，主變頻控制器按主電動機的運行轉矩信號以2毫秒速度刷新調節從電動機的轉矩輸出，使之與主電動機匹配，實現主、從電動機輸出負荷動態的平均分配；本實用新型能保證振動錘主從電動機的轉矩輸出一致、輸出負荷動態平均分配、適應電壓不穩定的打樁船供電系統、工作穩定可靠、有效提高設備使用壽命。
文檔編號E02D3/08GK202830914SQ20122045405
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月7日 優先權日2012年9月7日
發明者賀永康, 龔秀剛, 張鵬, 張敏嬴, 張志泉, 陳文瀾, 葉凱 申請人:中交第三航務工程局有限公司, 上海工程機械廠有限公司