炊敬甫，符 浩，高宏紳

（中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七二五研究所，河南洛陽(yáng) 471000）

0 引言

為應(yīng)對(duì)日趨嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，節(jié)能降耗，建立資源節(jié)約型可持續(xù)發(fā)展的健康型企業(yè)已成為當(dāng)前各生產(chǎn)企業(yè)的重要工作。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的技術(shù)改造，可以有效降低設(shè)備能耗，提高設(shè)備性能，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

液壓設(shè)備按照使用場(chǎng)合可分為機(jī)床液壓設(shè)備、工程機(jī)械液壓設(shè)備、成型加工液壓設(shè)備、建材加工液壓設(shè)備、鋼鐵冶金液壓設(shè)備等。機(jī)床液壓設(shè)備和工程機(jī)械液壓設(shè)備一般功率較小，裝機(jī)功率大多數(shù)在幾千瓦至幾十千瓦；成型加工液壓設(shè)備、建材加工液壓設(shè)備、鋼鐵冶金液壓設(shè)備一般功率較大，裝機(jī)功率大多數(shù)在幾十千瓦至幾百千瓦，甚至上千千瓦。這類設(shè)備因設(shè)計(jì)理念、價(jià)格因素的影響，在后期的使用中會(huì)造成極大能源浪費(fèi)。

中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七二五研究所科研生產(chǎn)中使用了大量的各種型號(hào)的液壓設(shè)備，如大型四柱液壓機(jī)、三通成型機(jī)、彎頭成型機(jī)、多種型鍛壓機(jī)等，其中大多數(shù)是20 世紀(jì)八九十年代購(gòu)進(jìn)的高功耗液壓設(shè)備，為節(jié)能降耗，擬對(duì)高功耗老舊設(shè)備進(jìn)行改造。分析設(shè)備的具體情況后，決定先選擇幾臺(tái)液壓機(jī)分別進(jìn)行單機(jī)能耗測(cè)定，再對(duì)其中功能簡(jiǎn)單、功率較小、使用率不高的315 t 雙動(dòng)拉伸液壓機(jī)制定節(jié)能改造方案，然后對(duì)改造后的設(shè)備能耗進(jìn)行測(cè)定，對(duì)比改造前后的單位能耗，驗(yàn)證改造后的節(jié)能效果。

2019 年3 月起，對(duì)315 t 雙動(dòng)拉伸液壓機(jī)、800 t 四柱液壓機(jī)、1250 t 三通成型機(jī)、2500 t 四柱液壓機(jī)等設(shè)備加裝電表進(jìn)行跟蹤記錄，315 t 雙動(dòng)拉伸液壓機(jī)連續(xù)記錄8 個(gè)月后顯示的平均能耗為16.53 kW。

對(duì)315 t 雙動(dòng)拉伸液壓機(jī)泵站進(jìn)行分析并制定節(jié)能改造方案。

1 315 t 雙動(dòng)拉伸液壓機(jī)泵站原始配置

改造前的315 t 雙動(dòng)拉伸液壓機(jī)泵站如圖1 所示，泵站采用瑞恩電機(jī)，型號(hào)Y-180L-4-B35-22kW，轉(zhuǎn)速1500 r/min，配套上海高壓7 柱塞63YCY14-1BF 柱塞泵，使用46 號(hào)抗磨液壓油，工作峰值壓力31.5 MPa，控制方式為壓力控制。

圖1 液壓機(jī)泵站

2 改造分析及論證

315 t 雙動(dòng)拉伸液壓機(jī)生產(chǎn)工藝流程及各工序運(yùn)行時(shí)間如圖2 所示：

圖2 生產(chǎn)工藝流程及運(yùn)行時(shí)間

根據(jù)生產(chǎn)工藝流程及各工序運(yùn)行時(shí)間，分析生產(chǎn)工藝流程所對(duì)應(yīng)油泵的運(yùn)行情況：噴脫模劑、放置工件、取出工件用時(shí)約1 min，在這個(gè)過(guò)程中泵站處于待機(jī)狀態(tài)，待機(jī)電流平均為18 A；主缸下行回程、頂出缸頂出落下用時(shí)13 s，電流22 A 左右；沖壓用時(shí)2 s，根據(jù)產(chǎn)品不同，電流一般在40～60 A。根據(jù)生產(chǎn)工藝，主泵大多數(shù)時(shí)間處于待機(jī)狀態(tài)。

現(xiàn)用柱塞泵為 7 柱塞63YCY13-1BF 柱塞泵，綜合效率80%～85%，若采用9 柱塞KDA4VSO71DR/10L-PPBBN00 重載變量柱塞泵，則綜合效率為85%～90%。

柱塞泵壓力脈動(dòng)頻率f=2nZ/60，其中，f 是頻率，Hz；n 是柱塞泵主軸轉(zhuǎn)速，r/min；Z 是柱塞泵柱塞數(shù)。

液壓泵輸出功率N=PQ/（60η），其中，N 是輸出功率，kW，P 是壓力，MPa；Q 是流量，L/min，η 是綜合效率。

液壓泵流量Q=nQnζ，其中Qn是單柱塞排量，ζ 是綜合系數(shù)，帶入液壓泵輸出功率計(jì)算公式得出：N=PnQnζ/（60 η）。

因此，9 柱塞液壓泵主軸轉(zhuǎn)速1450 r/min 時(shí)，其流量頻率為435 Hz。7 柱塞A2F/CY 液壓泵主軸轉(zhuǎn)速1450 r/min時(shí)，其流量頻率為338 Hz。7 柱塞泵壓力脈動(dòng)較9 柱塞泵增大22.3%，噪聲增加5～10 dB。5 柱塞CY 液壓泵主軸轉(zhuǎn)速1450 r/min 時(shí)，其流量頻率為241.7 Hz，壓力脈動(dòng)較9 柱塞泵增大45%，噪生增加15 dB 以上。9 柱塞泵比7 柱塞和5 柱塞泵節(jié)約電能10%左右。

根據(jù)6 個(gè)多月調(diào)研論證，經(jīng)過(guò)篩選多廠家多型號(hào)液壓泵，匹配普通電機(jī)和伺服電機(jī)等比較，考慮性價(jià)比等因素，選定KD-A4VSO 系列液壓柱塞泵配套伺服電機(jī)為優(yōu)選方案。

3 改造方案及實(shí)施過(guò)程

3.1 改造方案

擬采用伺服電機(jī)MIPM18-1706 代替原22 kW 電機(jī)，并配MV600J3-4T22 驅(qū)動(dòng)器，采用科達(dá)液壓9 柱塞KD-A4VSO71DR/10L-PPBBN00 重載變量柱塞泵替換原上海高壓7 柱塞63YCY13-1BF 柱塞泵。

KD-A4VSO 系列液壓柱塞泵為高壓重載型可大排量軸向斜盤(pán)式柱塞泵，為開(kāi)式回路液壓泵設(shè)計(jì)，泵的流量正比于泵的轉(zhuǎn)速及排量，高可靠性設(shè)計(jì)與制造，噪聲低、壽命長(zhǎng)。按此方案，在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的待機(jī)電流明顯減小，綜合能耗將明顯下降，可達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3.2 實(shí)施過(guò)程

訂購(gòu)科達(dá)公司9 柱塞KD-A4VSO71DR/10L-PPBBN00 重載變量柱塞泵，并配套伺服電機(jī)MIPM18-1706 及MV600J3-4T22驅(qū)動(dòng)器，在科達(dá)公司試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行模擬調(diào)試。根據(jù)新裝伺服泵測(cè)量制作高壓管件、安裝底板等。備品備件準(zhǔn)備齊全后拆除原63YCY13-1BF 柱塞泵和Y-180L-4-B35-22kW 電機(jī)，安裝伺服泵伺服電機(jī)，安裝伺服控制柜，從壓力傳感器引出伺服控制信號(hào)?，F(xiàn)場(chǎng)從拆除到安裝用時(shí)2 d，經(jīng)過(guò)1 d 產(chǎn)品試制，用時(shí)3 d完成改造工作。

4 改造效果

315 t 雙動(dòng)拉伸液壓機(jī)改造后，運(yùn)行4 個(gè)月的跟蹤記錄結(jié)果顯示，整機(jī)單位小時(shí)電耗降低26.8%（圖4），泵站噪聲降低10 dB 左右，節(jié)能降耗降噪的同時(shí)，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性也得到了提高。

圖4 改造前后用電記錄

5 結(jié)語(yǔ)

改造結(jié)果證明，在生產(chǎn)工藝不變的條件下，僅更換高效液壓泵、配套伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)備節(jié)能25%左右，節(jié)能降耗效果顯著。

圖3 泵站改造后

節(jié)能降耗是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的一項(xiàng)長(zhǎng)期戰(zhàn)略任務(wù)。隨著政府的引導(dǎo)和節(jié)能技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)備制造企業(yè)不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，節(jié)能型設(shè)備不斷推廣應(yīng)用，各種設(shè)備的單位能耗也在不斷降低。同時(shí)，企業(yè)通過(guò)對(duì)老舊設(shè)備的節(jié)能化改造，也達(dá)到節(jié)能降耗的目的。