315 t 双动拉伸液压机节能改造

炊敬甫，符 浩，高宏绅

（中国船舶集团有限公司第七二五研究所，河南洛阳 471000）

0 引言

为应对日趋严重的环境问题，节能降耗，建立资源节约型可持续发展的健康型企业已成为当前各生产企业的重要工作。通过对现有设备的技术改造，可以有效降低设备能耗，提高设备性能，降低生产成本，提高企业的经济效益。

液压设备按照使用场合可分为机床液压设备、工程机械液压设备、成型加工液压设备、建材加工液压设备、钢铁冶金液压设备等。机床液压设备和工程机械液压设备一般功率较小，装机功率大多数在几千瓦至几十千瓦；成型加工液压设备、建材加工液压设备、钢铁冶金液压设备一般功率较大，装机功率大多数在几十千瓦至几百千瓦，甚至上千千瓦。这类设备因设计理念、价格因素的影响，在后期的使用中会造成极大能源浪费。

中国船舶集团有限公司第七二五研究所科研生产中使用了大量的各种型号的液压设备，如大型四柱液压机、三通成型机、弯头成型机、多种型锻压机等，其中大多数是20 世纪八九十年代购进的高功耗液压设备，为节能降耗，拟对高功耗老旧设备进行改造。分析设备的具体情况后，决定先选择几台液压机分别进行单机能耗测定，再对其中功能简单、功率较小、使用率不高的315 t 双动拉伸液压机制定节能改造方案，然后对改造后的设备能耗进行测定，对比改造前后的单位能耗，验证改造后的节能效果。

2019 年3 月起，对315 t 双动拉伸液压机、800 t 四柱液压机、1250 t 三通成型机、2500 t 四柱液压机等设备加装电表进行跟踪记录，315 t 双动拉伸液压机连续记录8 个月后显示的平均能耗为16.53 kW。

对315 t 双动拉伸液压机泵站进行分析并制定节能改造方案。

1 315 t 双动拉伸液压机泵站原始配置

改造前的315 t 双动拉伸液压机泵站如图1 所示，泵站采用瑞恩电机，型号Y-180L-4-B35-22kW，转速1500 r/min，配套上海高压7 柱塞63YCY14-1BF 柱塞泵，使用46 号抗磨液压油，工作峰值压力31.5 MPa，控制方式为压力控制。

图1 液压机泵站

2 改造分析及论证

315 t 双动拉伸液压机生产工艺流程及各工序运行时间如图2 所示：

图2 生产工艺流程及运行时间

根据生产工艺流程及各工序运行时间，分析生产工艺流程所对应油泵的运行情况：喷脱模剂、放置工件、取出工件用时约1 min，在这个过程中泵站处于待机状态，待机电流平均为18 A；主缸下行回程、顶出缸顶出落下用时13 s，电流22 A 左右；冲压用时2 s，根据产品不同，电流一般在40～60 A。根据生产工艺，主泵大多数时间处于待机状态。

现用柱塞泵为 7 柱塞63YCY13-1BF 柱塞泵，综合效率80%～85%，若采用9 柱塞KDA4VSO71DR/10L-PPBBN00 重载变量柱塞泵，则综合效率为85%～90%。

柱塞泵压力脉动频率f=2nZ/60，其中，f 是频率，Hz；n 是柱塞泵主轴转速，r/min；Z 是柱塞泵柱塞数。

液压泵输出功率N=PQ/（60η），其中，N 是输出功率，kW，P 是压力，MPa；Q 是流量，L/min，η 是综合效率。

液压泵流量Q=nQnζ，其中Qn是单柱塞排量，ζ 是综合系数，带入液压泵输出功率计算公式得出：N=PnQnζ/（60 η）。

因此，9 柱塞液压泵主轴转速1450 r/min 时，其流量频率为435 Hz。7 柱塞A2F/CY 液压泵主轴转速1450 r/min时，其流量频率为338 Hz。7 柱塞泵压力脉动较9 柱塞泵增大22.3%，噪声增加5～10 dB。5 柱塞CY 液压泵主轴转速1450 r/min 时，其流量频率为241.7 Hz，压力脉动较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 柱塞泵节约电能10%左右。

根据6 个多月调研论证，经过筛选多厂家多型号液压泵，匹配普通电机和伺服电机等比较，考虑性价比等因素，选定KD-A4VSO 系列液压柱塞泵配套伺服电机为优选方案。

3 改造方案及实施过程

3.1 改造方案

拟采用伺服电机MIPM18-1706 代替原22 kW 电机，并配MV600J3-4T22 驱动器，采用科达液压9 柱塞KD-A4VSO71DR/10L-PPBBN00 重载变量柱塞泵替换原上海高压7 柱塞63YCY13-1BF 柱塞泵。

KD-A4VSO 系列液压柱塞泵为高压重载型可大排量轴向斜盘式柱塞泵，为开式回路液压泵设计，泵的流量正比于泵的转速及排量，高可靠性设计与制造，噪声低、寿命长。按此方案，在产品生产过程中的待机电流明显减小，综合能耗将明显下降，可达到节能降耗的目的。

3.2 实施过程

订购科达公司9 柱塞KD-A4VSO71DR/10L-PPBBN00 重载变量柱塞泵，并配套伺服电机MIPM18-1706 及MV600J3-4T22驱动器，在科达公司试验台进行模拟调试。根据新装伺服泵测量制作高压管件、安装底板等。备品备件准备齐全后拆除原63YCY13-1BF 柱塞泵和Y-180L-4-B35-22kW 电机，安装伺服泵伺服电机，安装伺服控制柜，从压力传感器引出伺服控制信号。现场从拆除到安装用时2 d，经过1 d 产品试制，用时3 d完成改造工作。

4 改造效果

315 t 双动拉伸液压机改造后，运行4 个月的跟踪记录结果显示，整机单位小时电耗降低26.8%（图4），泵站噪声降低10 dB 左右，节能降耗降噪的同时，设备运行稳定性也得到了提高。

图4 改造前后用电记录

5 结语

改造结果证明，在生产工艺不变的条件下，仅更换高效液压泵、配套伺服驱动系统，即可实现设备节能25%左右，节能降耗效果显著。

图3 泵站改造后

节能降耗是经济社会发展的一项长期战略任务。随着政府的引导和节能技术的不断发展，设备制造企业不断优化设计，节能型设备不断推广应用，各种设备的单位能耗也在不断降低。同时，企业通过对老旧设备的节能化改造，也达到节能降耗的目的。