本文針對鍛造行業(yè)廣泛使用的伺服螺旋壓力機和傳統(tǒng)雙盤摩擦壓力機，從能源消耗、碳排放、運行效率等方面進行系統(tǒng)對比分析。研究結(jié)果表明，伺服螺旋壓力機在單位能耗、碳排放量、能量利用率等關(guān)鍵指標上均顯著優(yōu)于雙盤摩擦壓力機，具有明顯的節(jié)能減排優(yōu)勢，是鍛造行業(yè)實現(xiàn)綠色制造的重要技術(shù)路徑。

1. 引言

鍛造行業(yè)作為機械制造的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，其能源消耗占整個機械制造業(yè)的15%-20%。壓力機作為鍛造生產(chǎn)線的核心設(shè)備，其能耗特性直接影響企業(yè)的生產(chǎn)成本和環(huán)境效益。傳統(tǒng)雙盤摩擦壓力機因其結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉等優(yōu)勢長期占據(jù)市場主導地位，但其能源利用率低、碳排放高等問題日益突出。伺服螺旋壓力機作為新一代智能鍛造裝備，憑借其優(yōu)異的節(jié)能性能和精準控制能力，正逐步成為行業(yè)升級的重要選擇。

2. 設(shè)備工作原理對比

2.1 雙盤摩擦壓力機工作原理

雙盤摩擦壓力機采用摩擦傳動原理：

• 通過電機驅(qū)動水平放置的兩個摩擦盤旋轉(zhuǎn)

• 利用摩擦盤與飛輪的接觸傳動實現(xiàn)能量傳遞

• 打擊能量取決于飛輪轉(zhuǎn)速和摩擦接觸時間

• 制動時依靠機械摩擦實現(xiàn)減速

2.2 伺服螺旋壓力機工作原理

伺服螺旋壓力機采用伺服技術(shù)：

• 伺服電機直接驅(qū)動螺桿旋轉(zhuǎn)

• 通過精密減速機構(gòu)帶動滑塊運動

• 打擊能量由伺服系統(tǒng)精確控制

• 采用電磁制動實現(xiàn)精準停車

3. 能耗特性對比分析

3.1 能量傳遞效率對比

3.2 典型工況能耗測試

以6300kN壓力機為例，生產(chǎn)汽車連桿鍛件：

• 伺服螺旋壓力機：

• 單件能耗：0.85kWh

• 日耗電量（8小時）：340kWh

• 年耗電量（300天）：102,000kWh

• 雙盤摩擦壓力機：

• 單件能耗：1.65kWh

• 日耗電量（8小時）：660kWh

• 年耗電量（300天）：198,000kWh

節(jié)能效果：伺服機型較雙盤摩擦機型節(jié)能48.5%，年節(jié)電96,000kWh。

4. 碳排放對比分析

4.1 直接碳排放

按照我國電網(wǎng)平均碳排放因子0.583kgCO?/kWh計算：

• 伺服螺旋壓力機年碳排放：59.5噸

• 雙盤摩擦壓力機年碳排放：115.4噸

• 年碳減排量：55.9噸（減排率48.4%）

4.2 間接環(huán)境效益

1. 減少摩擦材料消耗：伺服機型無需更換摩擦帶，年減少固體廢棄物0.5-1噸

2. 降低噪音污染：工作噪音降低10-15dB

3. 減少油霧排放：取消潤滑系統(tǒng)，改善車間環(huán)境

5. 節(jié)能機理分析

5.1 伺服螺旋壓力機的節(jié)能優(yōu)勢

1. 按需供能：伺服系統(tǒng)可根據(jù)工藝需求精確控制能量輸出，避免能量浪費

2. 高效傳動：取消摩擦傳動環(huán)節(jié)，減少能量損失

3. 無空載損耗：待機時伺服電機停止運轉(zhuǎn)，基本不耗電

4. 制動能量回收：部分機型可實現(xiàn)制動能量回饋電網(wǎng)

5.2 雙盤摩擦壓力機的能耗問題

1. 持續(xù)空轉(zhuǎn)：摩擦盤需保持旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，造成30%-40%的空載損耗

2. 摩擦損失：傳動過程中產(chǎn)生大量摩擦熱，能量損失大

3. 過載保護：通常配備較大的電機功率，造成"大馬拉小車"現(xiàn)象

6. 經(jīng)濟效益分析

6.1 投資回收期計算

以6300kN設(shè)備為例：

• 伺服螺旋壓力機價格：120萬元

• 雙盤摩擦壓力機價格：50萬元

• 電價：0.8元/kWh

• 年節(jié)電收益：96,000kWh×0.8=76,800元

• 額外收益（廢品率降低、效率提升等）：約15萬元/年

• 總年收益：約23萬元

• 投資差額回收期：(120-50)/23≈3年

6.2 全生命周期成本對比

7. 結(jié)論與建議

1. 伺服螺旋壓力機較雙盤摩擦壓力機可節(jié)能40%-50%，減排45%以上，具有顯著的節(jié)能減排效益。

2. 雖然初始投資較高，但3-4年即可通過節(jié)能收益收回投資差額，全生命周期成本優(yōu)勢明顯。

3. 建議新建生產(chǎn)線優(yōu)先選用伺服螺旋壓力機，現(xiàn)有設(shè)備可考慮逐步進行伺服化改造。

4. 政府應(yīng)加大節(jié)能設(shè)備補貼力度，推動鍛造行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型升級。

參考文獻

[1] 中國機械工程學會. 鍛壓裝備節(jié)能技術(shù)指南[M]. 2023.
[2] 國家發(fā)改委. 重點行業(yè)節(jié)能降碳改造升級實施指南[Z]. 2022.
[3] 王院長. 伺服螺旋壓力機關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 2021.