蒸汽锤节能降耗的途径--蒸汽锤改造成电液锤

摘要　总结了几年的实践，介绍了蒸汽锤改造成电液锤后，动力能源消耗仅为原来的1％，生产效 率提高了一倍，安全性、可靠性、产品质量均有了可靠保证，且维修方便。
　　关键词　蒸汽锤　改造　电液锤　节能

To Convert into Electro-Hydraulic Hammer——Way to Save Energy & Low er Consumption of Steam Hammer

Lu Shouming

　　Abstract：Practices in several years have been summed. After steam ha mmer being converted into electro-hydraulic hammer, energy consumption of power was only 1% of the original with tow times of productivity and reliable guarante e of safety, reliability and product quality and easy maintenance.
　　Keywards：Steam hammer, convert into, Electro-hydraulic hammer, Ene rgy saving

　　蒸空两用锤作为目前工厂零件制坯的主要生产设备，由于它的能耗过大、能源利用率太 低（约1％左右）、庞大且复杂的配套设施、难以接受的故障率、恶劣的工作环境等缺点， 致使锻造车间生产面貌十分落后。电液锤动力头以其先进、成熟的技术，合理的结构克服了 蒸汽锤的上述缺点，并为锻锤使用厂家展示了一条节能降耗的新途径。
　　保定螺旋桨制造厂的1t自由锻锤和3t模锻锤先后于1991、1992年进行了电液驱动改 造。使用效果良好，每吨锻件约节省标煤1.6t，其他各项性能指标均不低于蒸汽锤。

1　电液锤与蒸汽锤的区别

　　图1为放油打击型电液锤的工作原理简图。当液压泵2启动后，高压油经单向阀3进入蓄能器6，待其蓄满后，即可操纵滑阀4， 推入阀芯，主缸5下腔进油，活塞上移并压缩上缸带压氮气，若拉出阀芯，下缸与油箱相通 ，上腔高压气体膨胀，推动活塞下行进行打击。由于液路利用蓄能器作恒压源，还降低了液 压泵的排量要求和电机拖动功率（仅为直给型的1/5）。

图1　放油打击型电液锤工作原理简图
1.油箱　 2.液压泵　3.单向阀　4.操纵阀　5.工作缸　6.蓄能器　7.氮气瓶

　　简言之，电液锤锤头运动依靠液压站供、排油液驱动锤杆来实现。蒸汽锤锤头运动则依靠锅炉房 或空压站供给蒸汽或空气驱动锤杆来实现（图2）。两者的不同在于动力源的不同。

p>

图2　蒸汽（空气）锤工作原理简图
1.阀门　2.操纵阀　3.工作缸

2　电液锤的节能效果

2.1　改造前的能耗
　　改造前我厂的锻锤以蒸汽为动力，三年能耗及锻件产量见表1。

表1 　三年蒸汽消耗及锻件产量统计表

项目	第一年	第二年	第三年	合计
锻锤开工时间　h 锻件产量　　　t	481.1 193.2	558.9 383.3	625.2 368.7	1 665.6 945.2
锻件单耗标煤 锻件电单耗 锻件总能耗	1.478t标煤/t锻件 0.142t标煤/t锻件(1 260MJ/t锻件) 1.478+0.142=1 6 20(t标煤/t锻件）

表1中煤耗及电耗的计算分述如下： 　　（1）用汽时间折合标煤及煤耗计算 　　3t模锻锤平均耗汽量为1 700kg/h，1t自由锻锤平均耗汽量为900kg/h。锅炉实际供汽量还要 考虑锻锤耗汽量的50％（40％冷凝，10％漏损）。另外，表1中的用汽时间仅指锻打 时间，约占总供汽时间的60％，则有： 　　　(1 700+900)kg/h×(1+0.4+0.1)× 　　　(1 665.6h÷0.6)×0.129kg标煤/kg汽÷ 　　　945.2t锻件 　　=1.478t标煤/t锻件 　　（2）电耗计算 　　我厂以一台10t锅炉为锻锤供汽，其配套动力约140kW，供汽时按85％负荷率计算，则有： 　　　(140kW×0.85)×(1 665.6h÷0.6)÷ 　　　945.2t锻件×0.407t标煤/kW.h 　　=0.142t标煤/t锻件 　　(3)总能耗计算 　　改造前平均每吨锻件总能耗（仅指动力消耗，未计加热等项目）应为： 　　　1.478+0.142=1.620 （t标煤/t锻件） 2.2　改造后能耗 　　1t自由锻电液锤拖动功率为30kW，3t模锻电液锤装机为45kW×2(正常工作时只开一台）， 1991～1993年统计结果见表2。 表2　电液锤锻件产量与电耗统计表

项目		1991～1992	1993	合计	单耗 (MJ/t)
1t 锤	锻件　t 电耗　MJ	192.0 37339.2	46.1 9 288.0	238.1 46 6 27.2	195.8
3t 锤	锻件　t 电耗　MJ	95.0 9 644.4	118.0 11 952.0	213.0 21 596.4	101.3
累计单耗 MJ/t锻件		68 223.6/451.1=151.2
折标煤 t标煤/t锻件		0.0171

2.3　改造前后对比 　　改造后的能耗与改造前的百分比为： 　　　0.0171/1.620=1.1% 　　改造后与改造前相比，节能率为： 　　　(1.620-0.0171)÷1.620×100%=98.94% 　　若以车间年产1 000t锻件计算，可节能如下。 　　（1）节煤 　　　(1.478-0.0171)×1 000=1 478（t标煤） 　　普通煤热值按209 345J、有效利用率为75%，则可折合普通煤炭为2 759t 　　煤炭以135元/t成本计算，每年可节约： 　　　2 759×135=37.2 (万元) 　　（2）节电（电费以0.0694元/MJ计算） 　　　(1260-151.2)×1 000×0.0694=7.7 (万元) 　　两项合计每1 000t锻件可节约费用约： 　　　37.2+7.7=45 (万元) 3　电液锤使用安全可靠 3.1　改造前 　　因锅炉、管道、锻锤等系统多而复杂，加上设备老化，故障率极高，更可怕的是出现突然停 汽现象，致使锤头下落或抬不起来，易造成人身事故。在工作中，气压低时无法操纵，高时 锤又发“飘”，难以控制。这样的操作环境使操作者精神紧张，难以适应正常生产工艺的要 求。 3.2　改造后 　　去掉了供汽设施，电液锤自成一体，有电即可打锤，避免了突然停汽的威胁，即使实然停电 ，仍可照常锻打三五锤。由于采用了放油打击方式，操纵阀为常闭状态，故只要操作者不操 作，锤头就不落下，避免了人身事故的发生。 　　配有完善的电控系统——过载意外保护及报警装置，电、液计量和显示系统，对电、液、机 械等的各种异常状态进行显示和自动控制（及时断电、停机等）。为了防止高压油意外泄漏 伤人，在主缸下密封处附近装有阻漏装置，一旦锤杆折断，该装置会立即阻止油液外泄。 　　电液锤和蒸汽锤的配汽随动系统相似，以大流量快放液阀和三通随动伺服阀代之，操作方式 不变但操纵力减小，脚踏多快，锤头就动多快；操纵幅度多大，打击能量就多大，不踏则停 。此外，电液锤也能进行收锤操作。一般工人经两周时间训练就可操作自如，而原来没有几 年功夫很难操作。电液锤还可根据工艺实际调整充气压力，以取得最佳打击能量，避免了因 气压不正常所导致的操作困难。 4　电液锤维修方便，故障率低 　　蒸汽锤是典型的傻、大、黑、粗设备，使用环境差，故障率较高，所以日常维修、保养工作 量较大，工作效率低。改造后实现了机、电、液、气一体化，结构紧凑合理，重量大为减小 ，平日只需少量调整和修理，而不必像以前那样，盘根每班要紧几次，几个班还要加一次。 　　将液压泵电机装在地面泵站，不仅避免了锻打时的振动对它的影响，也方便了维修、保养。 　　操作阀润滑条件良好，寿命高、操作灵活。 　　锤杆选用优质合金钢，经表面耐疲劳强化处理，充分发挥了小截面锤杆挠性好的特点。 5　生产效率高，质量好 　　改造前只要开锤,就要开动1台10t锅炉，因而要消耗大量煤炭和电力，所以开工生产受到 严格限制，只能在规定的时间内开锤,再加上设备故障等原因，锻锤利用率很低。从表1 可知，三年开工不足1 700h，根本谈不上经济效益，生产组织和管理非常困难。对于 产品锻件所严格 要求的加热、保温时间，改造前很难保证。有时料烧好而蒸汽却迟迟未到，只得扒出。为此 ，曾有多批工艺、性能要求高的锻件报废，损失价值万元之多。受动力（蒸汽）限制，有时 一个班干不了一件活。 　　改造后，两台锤只需70kW电力，仅相当于锅炉用电的一半，不存在能耗限制问题，有电就可 开锤。产品质量有了可靠保证，生产效率也提高了一倍。以生产BC131变速箱第二轴锻 件为例，原来每班锻造200～300件，现在每班生产400～600件。同时，动力成本大量下降， 极大地增强了市场竞争能力。 6　结束语 　　总之，蒸汽锤改成电液锤,保持了蒸汽锤的所有工艺优势，特别是可以进行多模膛模锻，且 在性能上优于国外同类产品。既增加了人身、设备的安全性，提高了设备的可靠性，还降低 了维修难度和工作量。大幅度的节省能源，为企业提供了强有力的竞争能力。改善了职工的 工作条件和生产环境，企业经济效益有较大增长。