315 t 雙動拉伸液壓機節(jié)能改造

炊敬甫，符 浩，高宏紳

（中國船舶集團有限公司第七二五研究所，河南洛陽 471000）

0 引言

為應對日趨嚴重的環(huán)境問題，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)已成為當前各生產企業(yè)的重要工作。通過對現(xiàn)有設備的技術改造，可以有效降低設備能耗，提高設備性能，降低生產成本，提高企業(yè)的經濟效益。

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

中國船舶集團有限公司第七二五研究所科研生產中使用了大量的各種型號的液壓設備，如大型四柱液壓機、三通成型機、彎頭成型機、多種型鍛壓機等，其中大多數(shù)是20 世紀八九十年代購進的高功耗液壓設備，為節(jié)能降耗，擬對高功耗老舊設備進行改造。分析設備的具體情況后，決定先選擇幾臺液壓機分別進行單機能耗測定，再對其中功能簡單、功率較小、使用率不高的315 t 雙動拉伸液壓機制定節(jié)能改造方案，然后對改造后的設備能耗進行測定，對比改造前后的單位能耗，驗證改造后的節(jié)能效果。

2019 年3 月起，對315 t 雙動拉伸液壓機、800 t 四柱液壓機、1250 t 三通成型機、2500 t 四柱液壓機等設備加裝電表進行跟蹤記錄，315 t 雙動拉伸液壓機連續(xù)記錄8 個月后顯示的平均能耗為16.53 kW。

對315 t 雙動拉伸液壓機泵站進行分析并制定節(jié)能改造方案。

1 315 t 雙動拉伸液壓機泵站原始配置

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

圖1 液壓機泵站

2 改造分析及論證

315 t 雙動拉伸液壓機生產工藝流程及各工序運行時間如圖2 所示：

圖2 生產工藝流程及運行時間

根據(jù)生產工藝流程及各工序運行時間，分析生產工藝流程所對應油泵的運行情況：噴脫模劑、放置工件、取出工件用時約1 min，在這個過程中泵站處于待機狀態(tài)，待機電流平均為18 A；主缸下行回程、頂出缸頂出落下用時13 s，電流22 A 左右；沖壓用時2 s，根據(jù)產品不同，電流一般在40～60 A。根據(jù)生產工藝，主泵大多數(shù)時間處于待機狀態(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%。

柱塞泵壓力脈動頻率f=2nZ/60，其中，f 是頻率，Hz；n 是柱塞泵主軸轉速，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算公式得出：N=PnQnζ/（60 η）。

因此，9 柱塞液壓泵主軸轉速1450 r/min 時，其流量頻率為435 Hz。7 柱塞A2F/CY 液壓泵主軸轉速1450 r/min時，其流量頻率為338 Hz。7 柱塞泵壓力脈動較9 柱塞泵增大22.3%，噪聲增加5～10 dB。5 柱塞CY 液壓泵主軸轉速1450 r/min 時，其流量頻率為241.7 Hz，壓力脈動較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 個多月調研論證，經過篩選多廠家多型號液壓泵，匹配普通電機和伺服電機等比較，考慮性價比等因素，選定KD-A4VSO 系列液壓柱塞泵配套伺服電機為優(yōu)選方案。

3 改造方案及實施過程

3.1 改造方案

擬采用伺服電機MIPM18-1706 代替原22 kW 電機，并配MV600J3-4T22 驅動器，采用科達液壓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式柱塞泵，為開式回路液壓泵設計，泵的流量正比于泵的轉速及排量，高可靠性設計與制造，噪聲低、壽命長。按此方案，在產品生產過程中的待機電流明顯減小，綜合能耗將明顯下降，可達到節(jié)能降耗的目的。

3.2 實施過程

訂購科達公司9 柱塞KD-A4VSO71DR/10L-PPBBN00 重載變量柱塞泵，并配套伺服電機MIPM18-1706 及MV600J3-4T22驅動器，在科達公司試驗臺進行模擬調試。根據(jù)新裝伺服泵測量制作高壓管件、安裝底板等。備品備件準備齊全后拆除原63YCY13-1BF 柱塞泵和Y-180L-4-B35-22kW 電機，安裝伺服泵伺服電機，安裝伺服控制柜，從壓力傳感器引出伺服控制信號?，F(xiàn)場從拆除到安裝用時2 d，經過1 d 產品試制，用時3 d完成改造工作。

4 改造效果

315 t 雙動拉伸液壓機改造后，運行4 個月的跟蹤記錄結果顯示，整機單位小時電耗降低26.8%（圖4），泵站噪聲降低10 dB 左右，節(jié)能降耗降噪的同時，設備運行穩(wěn)定性也得到了提高。

圖4 改造前后用電記錄

5 結語

改造結果證明，在生產工藝不變的條件下，僅更換高效液壓泵、配套伺服驅動系統(tǒng)，即可實現(xiàn)設備節(jié)能25%左右，節(jié)能降耗效果顯著。

圖3 泵站改造后

節(jié)能降耗是經濟社會發(fā)展的一項長期戰(zhàn)略任務。隨著政府的引導和節(jié)能技術的不斷發(fā)展，設備制造企業(yè)不斷優(yōu)化設計，節(jié)能型設備不斷推廣應用，各種設備的單位能耗也在不斷降低。同時，企業(yè)通過對老舊設備的節(jié)能化改造，也達到節(jié)能降耗的目的。