本文针对锻造行业广泛使用的伺服螺旋压力机和传统双盘摩擦压力机，从能源消耗、碳排放、运行效率等方面进行系统对比分析。研究结果表明，伺服螺旋压力机在单位能耗、碳排放量、能量利用率等关键指标上均显著优于双盘摩擦压力机，具有明显的节能减排优势，是锻造行业实现绿色制造的重要技术路径。

1. 引言

锻造行业作为机械制造的基础环节，其能源消耗占整个机械制造业的15%-20%。压力机作为锻造生产线的核心设备，其能耗特性直接影响企业的生产成本和环境效益。传统双盘摩擦压力机因其结构简单、成本低廉等优势长期占据市场主导地位，但其能源利用率低、碳排放高等问题日益突出。伺服螺旋压力机作为新一代智能锻造装备，凭借其优异的节能性能和精准控制能力，正逐步成为行业升级的重要选择。

2. 设备工作原理对比

2.1 双盘摩擦压力机工作原理

双盘摩擦压力机采用摩擦传动原理：

• 通过电机驱动水平放置的两个摩擦盘旋转

• 利用摩擦盘与飞轮的接触传动实现能量传递

• 打击能量取决于飞轮转速和摩擦接触时间

• 制动时依靠机械摩擦实现减速

2.2 伺服螺旋压力机工作原理

伺服螺旋压力机采用伺服技术：

• 伺服电机直接驱动螺杆旋转

• 通过精密减速机构带动滑块运动

• 打击能量由伺服系统精确控制

• 采用电磁制动实现精准停车

3. 能耗特性对比分析

3.1 能量传递效率对比

3.2 典型工况能耗测试

以6300kN压力机为例，生产汽车连杆锻件：

• 伺服螺旋压力机：

• 单件能耗：0.85kWh

• 日耗电量（8小时）：340kWh

• 年耗电量（300天）：102,000kWh

• 双盘摩擦压力机：

• 单件能耗：1.65kWh

• 日耗电量（8小时）：660kWh

• 年耗电量（300天）：198,000kWh

节能效果：伺服机型较双盘摩擦机型节能48.5%，年节电96,000kWh。

4. 碳排放对比分析

4.1 直接碳排放

按照我国电网平均碳排放因子0.583kgCO₂/kWh计算：

• 伺服螺旋压力机年碳排放：59.5吨

• 双盘摩擦压力机年碳排放：115.4吨

• 年碳减排量：55.9吨（减排率48.4%）

4.2 间接环境效益

1. 减少摩擦材料消耗：伺服机型无需更换摩擦带，年减少固体废弃物0.5-1吨

2. 降低噪音污染：工作噪音降低10-15dB

3. 减少油雾排放：取消润滑系统，改善车间环境

5. 节能机理分析

5.1 伺服螺旋压力机的节能优势

1. 按需供能：伺服系统可根据工艺需求精确控制能量输出，避免能量浪费

2. 高效传动：取消摩擦传动环节，减少能量损失

3. 无空载损耗：待机时伺服电机停止运转，基本不耗电

4. 制动能量回收：部分机型可实现制动能量回馈电网

5.2 双盘摩擦压力机的能耗问题

1. 持续空转：摩擦盘需保持旋转状态，造成30%-40%的空载损耗

2. 摩擦损失：传动过程中产生大量摩擦热，能量损失大

3. 过载保护：通常配备较大的电机功率，造成"大马拉小车"现象

6. 经济效益分析

6.1 投资回收期计算

以6300kN设备为例：

• 伺服螺旋压力机价格：120万元

• 双盘摩擦压力机价格：50万元

• 电价：0.8元/kWh

• 年节电收益：96,000kWh×0.8=76,800元

• 额外收益（废品率降低、效率提升等）：约15万元/年

• 总年收益：约23万元

• 投资差额回收期：(120-50)/23≈3年

6.2 全生命周期成本对比

7. 结论与建议

1. 伺服螺旋压力机较双盘摩擦压力机可节能40%-50%，减排45%以上，具有显著的节能减排效益。

2. 虽然初始投资较高，但3-4年即可通过节能收益收回投资差额，全生命周期成本优势明显。

3. 建议新建生产线优先选用伺服螺旋压力机，现有设备可考虑逐步进行伺服化改造。

4. 政府应加大节能设备补贴力度，推动锻造行业绿色转型升级。

参考文献

[1] 中国机械工程学会. 锻压装备节能技术指南[M]. 2023.
[2] 国家发改委. 重点行业节能降碳改造升级实施指南[Z]. 2022.
[3] 王院长. 伺服螺旋压力机关键技术研究[D]. 2021.