蒸汽-空气锤介质比较和调节方法

节约能源是我国的重要国策，蒸汽-空气锤采用哪种介质是有关节能的大课题。通过基建投资、经常费用和能量利用率的技术经济分析，可得出表3-3-4的相对比值^[2]。

表3-3-4 蒸汽-空气锤采用不同工作介质的技术经济效果对比值

由表中数据，可得出如下结论和建议：

1）蒸汽-空气锤在满足生产工艺的前提下，一般应采用压缩空气为动力介质，尤其是在锻锤负荷不足、不稳定的情况下，或锻锤从排气管中排出的气体在能量回收技术上存在问题，或虽能回收但无法充分利用时，更应如此考虑。

2）已采用压缩空气作动力介质的，建议尽量利用余热加热压缩空气，加强空压机和管道系统的维护管理，适当提高压缩空气的输送和进锤温度，以提高动能利用率，达到节能的目的。

3）使用热电站或区域锅炉房集中供蒸汽，一般比自建空压站经济；在电力供应紧张、燃料供应方便的地区，宜采用蒸汽作为动力介质。

气体所传递的能量大小与其状态有关，即与比容、压力及温度等状态参数有关。

锻锤工作过程很快，气缸内的气体来不及与外界进行热交换，可认为是绝热过程。气体在绝热过程其状态的变化按下式进行，即：

PV^K=C

式中 P气体压力；

V气体体积；

C常数；

K气体绝热变化指数。

对蒸汽，取K=1，对压缩空气，取K=1.4。

设采用蒸汽和压缩空气的工作压力P₁相同，滑阀尺寸相同，即气体在气缸的工作过程的进气段和膨胀段相同，则蒸汽所作的膨胀功比压缩空气所作的功大（见图3-3-13，多作阴影面积部分的功）。反之，若压缩段相同时，则压缩空气的压缩阻力功比蒸汽要大。

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图3-3-13 蒸汽和压缩空气膨胀功的比较

若蒸汽-空气锤是按蒸汽为工作介质设计的，若改用压缩空气为工作介质，滑阀尺寸不变，由于压缩空气的膨胀小，压缩阻力功大，则锤头升不到行程的上死点，从而减小了锤头向下行程气缸上腔的进气段和落下部分的位能，使锤头的打击能量降低。若压缩空气的压力（一般为6～8×10⁵Pa）比蒸汽压力（一般为7～9×10⁵Pa）低，则影响就更大。为了锤头能提升到上死点，方法是通过调节滑阀杆的调节螺母使滑阀相对滑阀套下调一段距离，使气缸下腔的进气段增加，这样做虽可使锤头达到上死点，但将使锤头向下行程时上腔的进气段缩短，打击能量会嫌不足。因此，最好是把滑阀体两端的台阶高度减短，以加长滑阀体中部的长度。这就可同时保证气缸上下腔有足够的进气时间，获得理想的打击能量。

当采用压缩空气为介质时，压缩空气膨胀后，温度会激烈下降，个别情况下，气缸温度会下降到零度以下，发生结冰现象而卡住活塞，影响锻锤的正常工作。若把压缩空气预热到150℃，可消除这种不良现象，并可节省压缩空气30%。

蒸汽-空气锤上的滑阀、节气阀与阀套间隙的大小，在一定程度上影响锻锤的工作效率。间隙值不仅取决于阀的外形尺寸，还取决于使用的工作介质的种类。若用蒸汽作介质时，阀的温度高于阀套的温度，除了正常的使用间隙外，还需考虑温差的因素。在使用蒸汽时，阀与阀套的间隙值可按表3-3_-5选取。

表3-3-5 使用蒸汽时阀与套的间隙 （单位：mm）

滑阀、节气阀与阀套的间隙也可用下式计算，即

式中 Δs阀与阀套冷态下的间隙（mm）；

D滑阀或节气阀的直径（mm）；

t₁滑阀或节气阀的温度（℃）；

t₂滑阀套或节气阀的温度（℃）。

通常认为阀芯与蒸汽温度相等，而阀套温度为蒸汽温度的一半。

在使用压缩空气时，滑阀、节气阀与阀套的配合间隙比使用蒸汽时小，一般可按表3-3-6选取，加工时按使用给定间隙配制。

表3-3-6 使用压缩空气时阀与阀套的间隙 （单位：mm）