文/周永南，成功，于成发•南京汽车锻造有限公司（周永南：南京汽车锻造有限公司总经理、高级工程师）

锻造行业传统上属于高耗能行业，能源成本通常占变动成本的20％左右。随着国际市场能源价格的不断上涨，企业能源成本比重会继续上升，另一方面，由于我国的单位产值能耗与先进国家相比差距很大，国家对节能工作的政策导向将不断强化。节能工作将直接影响锻造企业的竞争能力。国内的锻造企业能源利用水平高低不一，因此改进的余地很大。

锻造行业加热设备、锻造设备大多是耗能高的设备，因此也是节能的主要对象。近年来，南汽锻造面对激烈的市场竞争，在节能减排上加大投入，研究开发新技术新工艺，加强节能管理，为企业降低制造成本起到了良好的作用，南汽锻造在设备节能改造和挖潜上取得了良好的回报。

中频加热炉的优化

中频加热由于加热速度快、加热质量好、环保节能等优势成为锻造行业的首选加热装置。但是中频也存在匹配和使用问题，调整不好会大大影响中频炉的效率。在这方面。我们的做法有：

⑴感应器设计。根据工件坯料的直径和长度选择合适的频率和感应器通径，不应奢求一个感应器通用大部分工件，一般通用直径不超工件直径的1.1倍。根据中频电效率公式，感应器线圈内径与工件外径越接近，越能提升电效率。另外，由于感应器内壁与工件的缝隙越小，其间空气对流效应就越小，热损耗也相应趋小。因此，最好是一种规格的工件使用一种感应器，只要是锻件批量足够（10000件/年），就应考虑专用感应器。这样可以使中频效率得到最优的发挥，也可减少心表温差，稳定加热质量。但是，坯料端面不平或者下料时的剪切导致的坯料失圆，都会引起坯料在推行时失稳起拱，感应器内径与工件内径过于接近就会产生坯料与内壁干涉的情况，严重的会顶坏感应器内壁。对此，我们采取了把感应器倾斜安装的方法，利用坯料的自重抵消一部分摩擦阻力，以消除坯料失稳现象。

图1 中频炉感应器倾斜设置 

在中频加热装置的平面设计时，应考虑中频炉电源与低压配电间的出线距离，距离应尽可能缩短，以减少线损，线损不仅浪费了能源，还会产生热量，加速绝缘层的老化；

在中频的供电电压选择上，尽可能选择更高的电压，南汽锻造对较大功率的中频电源所配变压器供电电压有520v、540v、650v等多种电压等级。较高的电压也有利于减少损耗。

⑵功率因数补偿和谐波治理。中频炉是感应用电器，其功率因数通常只有85%左右（串联谐振的电源要高一些），并且存在各种谐波影响电网的质量。当公司存在大量的中频加热炉时，由此带来的无功功率占用、电效率下降和用电设备的故障增多都会影响生产成本。南汽锻造2007年以前每年因功率因数低，罚款逾20万。近年来，公司先后投入力量自主研发了无源滤波型功率因数补偿装置，除了具备功率因数补偿功能外，还可以滤掉5次、7次、11次、13次高次谐波，目前已经成为中频炉的标准配置。这些装置不仅使公司总的功率因数提高到94%，每年电网奖励10万元，同时可以减少线路及变压器的损耗，降低高次谐波对电网的影响，减少用电设备无端损坏的风险。

图2 自主研发的功率因数补偿装置

图3  BTH500kW中频的滤波装置投入前后谐波比较，电流畸变率由27.3%降为12.7%。电流由446.2A降低为340A

⑶冷却装置的改进。中频工作时产生大量的热量，感应器线圈、大功率电路等需要大量的冷却水冷却发热器件。工厂设计时采用集中冷却的方式，建立一个大的泵站和蓄水池供全公司冷却用水。由于产品结构的不同，所有中频同时开的情况很少，常常只有少数几台中频同时工作。大泵站发挥60%能力的时间与开动时间之比仅为50%。造成能源浪费。我们从08年开始着手进行冷却系统改造，新增的中频炉全部采用独立闭式冷却系统，可以做到每台设备的冷却系统与该设备与生产线同步开动，现在，独立循环冷却系统基本取代了集中冷却。有效地改善了大泵房能力空放的问题。由于闭式冷却系统采用软水作为介质，封闭在管路内，相比较大泵站的开式冷却，既降低了水泵电机的功率消耗，又使得管路结垢大大减少，提高了中频设备的可靠性。同时由于闭式冷却系统有时为风冷运行状态，使冷却水的消耗大大减少。

图4 独立闭式冷却装置

⑷不通水导轨的推广。中频感应器炉管内通常采用不锈钢管作为导轨，中间通过冷却水。这种结构不可避免地增加热损耗，影响坯料的加热时间。一般估算，通过导轨的冷却水损耗掉的热能占中频总能耗的3%左右。我们在主要的生产线上都采用了高合金材料制成的不通水导轨。经过对一条生产线中频耗电的前后对比测算：使用通水导轨，吨锻件耗电464.7kWh，采用不通水导轨后的吨锻件耗电390.4 kWh。效果显著。不通水导轨彻底消除了导轨磨损导致的漏水而损坏感应器的事故，中频感应器的寿命也有一定提高。

图5 无通水中频导轨的应用