JBT 15407-2025 螺旋壓力機 能耗測定方法標準立項發展報告

螺旋壓力機能耗測定方法標準立項發展報告StandardizationDevelopmentReport:SpiralPress-EnergyConsumptionMeasurementMethod摘要本報告圍繞行業標準《螺旋壓力機能耗測定方法》（JB/T15407-2025）的立項與制定過程，系統闡述了該標準的研究背景、核心技術內容及其對行業發展的深遠影響。隨著國家“雙碳”戰略的深入實施，鍛壓行業作為高能耗產業，其節能減排工作迫在眉睫。螺旋壓力機作為鍛造領域的核心設備，其能耗水平的科學評價與標準化測定成為行業轉型升級的關鍵技術瓶頸。本標準旨在解決當前缺乏統一、準確的能耗測定方法的困境，通過規定明確的測試條件、測定流程、計算公式及數據處理方法，為制造商、用戶及第三方檢測機構提供了權威的技術依據。報告重點分析了標準的適用范圍、術語定義、測試儀器要求、測定步驟及能效等級判定等核心條款，并詳細介紹了主要起草單位——全國鍛壓機械標準化技術委員會（SAC/TC220）及其秘書處承擔單位的組織架構與專業貢獻。結論指出，該標準的發布實施將有效規范螺旋壓力機能耗評價市場，推動高效節能產品的研發與應用，為鍛造行業實現綠色低碳轉型提供關鍵技術支撐。關鍵詞：螺旋壓力機；能耗測定；能效評價；行業標準；鍛壓機械；綠色制造；雙碳目標Keywords:SpiralPress;EnergyConsumptionMeasurement;EnergyEfficiencyEvaluation;IndustryStandard;ForgingMachinery;GreenManufacturing;CarbonPeakandCarbonNeutralityGoals一、引言1.1標準制定背景與必要性隨著全球氣候變化加劇和資源環境約束趨緊，工業領域的節能減排已成為各國發展的核心議題。中國明確提出“2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和”的“雙碳”戰略目標，對制造業提出了更高的綠色低碳發展要求。鍛壓行業，作為裝備制造業的基礎性產業，其生產過程中能耗巨大，特別是在鍛造環節，螺旋壓力機作為廣泛應用的鍛壓設備，其能源消耗占比顯著，是行業節能降碳的重點監控對象。然而，長期以來，國內外缺乏一套公認、統一、科學的螺旋壓力機能耗測定方法標準。不同制造商、用戶和檢測機構在評價設備能耗時，往往依據各自經驗或非標方法，導致數據無法橫向比較，能效標識混亂，嚴重阻礙了高效節能設備的推廣和市場的公平競爭。因此，制定《螺旋壓力機能耗測定方法》行業標準具有緊迫的現實意義。該標準的立項旨在：1.構建統一評價體系：建立從測試準備、設備狀態確認、負載工況設定到數據采集與處理的全鏈條標準化流程，消除評價亂象。2.引導技術創新：通過明確的能耗指標要求，倒逼制造商優化設計、改進工藝，開發低能耗、高效率的螺旋壓力機產品。3.支撐綠色監管：為國家或行業主管部門開展能效監察、產品認證、節能產品推廣等工作提供科學、權威的技術依據。4.促進國際貿易：與國際上通行的能效評價方法接軌，提升我國螺旋壓力機產品的國際競爭力，減少貿易壁壘。1.2國內外標準現狀分析在標準制定前，項目組對國際標準化組織（ISO）、先進工業國家（如德國、日本）的相關標準以及我國現有機械行業標準進行了系統調研。國際方面，ISO標準體系中缺乏針對螺旋壓力機特定能耗測定的專門標準，僅有部分涉及鍛壓機械安全或性能試驗的通用規范。歐美及日本等制造業強國，其企業標準或行業協會指南多以內部使用為主，未形成公開、可廣泛采用的國際或國家標準。國內方面，雖然已發布有《鍛壓機械能耗試驗方法》（如JB/T53571-1994等，部分已廢止或修訂）等綜合性標準，但其測試工況、計算方法等不能完全適用螺旋壓力機（尤其是電動螺旋壓力機、離合器式螺旋壓力機等不同傳動形式）的復雜工作特性。特別是在現代伺服直驅、能量回收等新技術的應用下，原有標準無法準確反映實際能耗水平。此次修訂或新制定的JB/T15407-2025標準，正是在上述調研基礎上，結合我國螺旋壓力機技術現狀與未來發展趨勢，對測試對象、工況設置（如空載、加載及典型工藝模擬）、測量參數（電功率、機械功、輔助系統能耗等）、計算與能效等級劃分等進行了全面、系統的規范，填補了該細分領域標準空白。二、標準主要內容與技術解析2.1標準范圍與規范性引用文件本標準《螺旋壓力機能耗測定方法》（JB/T15407-2025）適用于各類螺旋壓力機，主要包括但不限于：-電動螺旋壓力機（含開關磁阻、伺服等驅動形式）-離合器式螺旋壓力機-液壓螺旋壓力機（盡管液壓驅動，但主體為螺旋傳動機構）-復合式螺旋壓力機標準明確了其測試結果可用于：產品出廠檢驗、用戶驗收、能效等級評定及合同雙方爭議仲裁。在規范性引用文件方面，標準引用了GB/T2589《綜合能耗計算通則》、GB/T3485《評價企業合理用電技術導則》等國家基礎能效標準，以及相關電氣安全和測量儀器標準（如JJG關于電測儀器、電能表的檢定規程），確保了測定方法的法理基礎和計量溯源性。2.2術語與定義標準對核心術語進行了嚴格定義，主要包括：-螺旋壓力機能耗：指在規定的測試周期內，完成特定工作循環所消耗的電能（單位為kWh或J），包括主電機、控制系統、潤滑冷卻系統、輔助裝置等的總能耗。-空載能耗：設備正常運轉但未進行任何成形加工時（飛輪無負載沖擊）所消耗的穩定工況下的功率或電量。-負載能耗：在實施特定鍛造工藝（如鐓粗、擠壓）的典型工作循環中，將工件變形所需能量考慮在內后測得的總能耗。-工作循環：一個完整的鍛造操作，包括：滑塊快速下行、工件接觸、加壓變形、保壓/延時、回程、卸料及等待等階段。-單位能耗：通常指每件合格鍛件或每單位質量鍛件（如kg）所消耗的能量，是評價設備能效水平的關鍵指標。2.3測試條件與設備要求本節是標準的核心技術內容，規定了測試的標準化前提，以保證結果的可重復性和可比性。1.設備狀態：被測螺旋壓力機必須經過機械、電氣、液壓（如適用）等系統全面調試，達到制造廠規定技術性能指標，各運動副潤滑充分，無異常振動和溫升。2.環境條件：規定了測試現場的環境溫度（如5°C~40°C）、濕度范圍、電源電壓波動（不超過額定電壓±5%）等，減少外部因素干擾。3.測試儀器：-電能質量分析儀/功率計：精度等級不低于0.5級，具備真有效值（TrueRMS）測量能力，能同時記錄電壓、電流、有功功率、無功功率及功率因數。-電能表：精度不低于±1.0%，用于計量總電能消耗。-力傳感器：用于測定成形力（如需要計算機械效率或變形能）。-位移傳感器：記錄滑塊行程、速度，輔助分析工作循環。-數據采集系統：具有足夠采樣頻率（≥10kHz），同步記錄所有關鍵信號。2.4測定方法與步驟標準詳細規定了兩種典型的測定路徑：-路徑一：綜合能效測定法1.空載測試：連續運行不少于1小時，記錄穩態時的平均功率（P_no_load）及總無功消耗。2.加載測試：選擇一種代表性鍛件（如標準鐓粗試棒，材料為45鋼，尺寸由標準附件規定），在壓力機額定壓力90%~100%的載荷下，連續生產不少于50個工件。3.數據采集：記錄從第一件工件開始到最后一件結束的總電耗（W_total）、總工作時間（T_total）、生產的合格工件數量（N）、每個工件的電耗（W_avg=W_total/N）。4.計算單位產品能耗（通常為kWh/件）及綜合效率。-路徑二：分系統能耗測定法1.分別測量主電機輸入電能（W_main）、控制系統（W_ctrl）、潤滑冷卻（W_lube）、輔助系統（如液壓站、吹屑裝置等，W_aux）的各自能耗。2.通過對各項能耗的分解，識別主要耗能環節。例如，對于離合器式螺旋壓力機，主電機在空載時能耗構成一個相對于頻繁沖擊過程比例較低，但若電機選型不當或皮帶傳動效率低，仍會有顯著影響。而電動/伺服螺旋壓力機，通過能量回饋系統應單獨測量回收能量的比例。標準還規定了典型工作循環的定義：標準要求測試至少包含10個連續且穩定的工作循環，取其平均值作為最終結果。對于不同噸位、不同傳動類型的螺旋壓力機，標準提供了推薦的測試負載重量與成形速度，以兼顧可比性與實際生產代表性。2.5數據處理及能耗等級劃分數據處理是確保結果科學性的最后環節。標準規定了：1.數據篩選與無效剔除：對因飛輪打滑、模具錯位、斷電等異常工況導致的異常數據點，需剔除并記錄原因。2.基準效能計算：根據空載損耗、機械效率、電氣效率等，給出理論極限基準，用以衡量實際測試結果的偏離程度。3.能效等級劃分：基于大量國內外主流機型的歷史數據與專家測評，標準首次提出了螺旋壓力機的能效等級劃分表。通常分為1級（高效節能）、2級（良好）、3級（合格）三個等級。等級劃分依據單位產品能耗或綜合能量利用率（通常用%表示，即成形工件所需理論變形能量與實際輸入總電能的比值）。例如：一臺高效伺服直驅螺旋壓力機，其綜合能量利用率可能達到45%以上；而傳統離合器式螺旋壓力機由于機械摩擦、電氣損耗、空載耗能高，其綜合能量利用率可能在20%~35%之間。具體劃分閾值在標準正文中以表格形式列出，供制造商明示其產品能效等級。三、標準起草單位與主要貢獻3.1全國鍛壓機械標準化技術委員會（SAC/TC220）簡介本標準的主要技術歸口單位為國家標準化管理委員會（SAC）下屬的全國鍛壓機械標準化技術委員會（SAC/TC220）。該標委會是專門負責鍛壓機械領域國家標準、行業標準制修訂及宣貫、復審等工作的專業組織。其成員組成涵蓋了國內頂尖的鍛壓設備制造企業、科研院所（如濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司、北京機電研究所等）、高等院校（如哈爾濱工業大學、燕山大學等）以及權威檢測機構（如國家鑄造鍛壓機械質量監督檢驗中心）。3.2標委會在標準制定中的核心作用在《螺旋壓力機能耗測定方法》的立項與制定過程中，SAC/TC220發揮了至關重要的作用：1.戰略規劃與立項論證：標委會秘書處（常設在濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司）敏銳把握行業綠色低碳發展的大趨勢，經過對企業、用戶和檢測機構廣泛調研，識別出螺旋壓力機能耗測定標準缺失是制約鍛造行業能效提升和產品高價值化的關鍵短板。標委會組織領域內資深專家，就標準的必要性、可行性、預期效益進行深入論證，并最終向工業和信息化部成功申請立項。2.組織起草與協調：標委會負責成立了由起草工作組，由來自骨干企業（如青島即墨鍛造機械廠、江蘇太平洋精鍛科技股份有限公司、二重（德陽）重型裝備有限公司等）的技術負責人、高校教授、研究院專家共同組成。標委會定期組織工作組會議，協調各利益相關方的意見，解決在測試工況選取、熱態損失處理、能量回收算法等技術難點上的分歧。例如，對于伺服直驅電機能量回饋環節是否計入凈能耗，工作組經過多輪討論，最終確定以“電機輸入端實際凈電能（扣除回收部分）”為標準，與國際主流評價體系一致。3.技術把關與驗證：標委會組織成員單位提供多種型號的壓力機進行聯合試驗驗證。在濟南鑄造鍛壓機械研究所有限公司的測試平臺上，對一臺10MN電動螺旋壓力機、一臺630T離合器式螺旋壓力機進行了完整的能耗測定，驗證了標準草案中測試方案的可行性和數據的可重復性。同時，廣泛征集了國內外20余家制造商的測試數據，建立了能效等級劃分的數據庫，確保了等級界限設定的科學性。4.國內外協調與編制：標委會秘書處積極與ISO/TC39/SC10（機床-機器安全，鍛壓設備部分）保持溝通，確保本標準的技術內容與國際發展趨勢保持一致。在標準編制過程中，嚴格遵守GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規則》，保證了標準文本的規范性、嚴謹性和可操作性。四、結論與展望4.1標準發布的重要意義《螺旋壓力機能耗測定方法》（JB/T15407-2025）的發布，是鍛造行業標準化工作的一項重要里程碑。其意義體現在：1.填補空白，提升效率：結束了螺旋壓力機領域能耗測定無統一標準的歷史，為行業提供了評估產品能效的“度量衡”。這將激勵制造企業從電機選型、傳動效率優化、能量回收系統集成等方面開展精細化研發，推動行業整體能效水平提升20%~30%。2.規范市場，保護優企：有了可量化、可驗證的能耗測定方法，用戶和第三方機構能夠準確地辨別高效與低效產品。這有助于遏制低價劣質、能效虛標的競爭，形成“優品優價”的市場環境，保護致力于技術創新的優質企業。3.支持政策，服務“雙碳”：為國家和地方工業部門的能效“領跑者”制度、節能產品政府采購目錄、企業綠色制造認證提供了關鍵技術支撐。標準的實施可直接服務于鍛造行業的碳核算與控排工作，為國家“雙碳”目標在機械制造細分領域的落地提供可操作的路徑。4.2未來發展與挑戰盡管標準已發布，但其后續的宣貫、實施及深化仍需持續努力：1.標準宣貫與培訓：需組織開展面向制造商、用戶、檢測機構的系統培訓，確保標準被正確理解和使用。特別是對于復雜的能量回饋系統測定及數據處理，需要專業技術人員進行操作指導。2.國際標準化推進：建議在現有標準基礎上，積極向ISO/TC39和ISO/TC244（工業能源管理委員會）提出提案，推動形成國際標準草案。這不僅能提升我國螺旋壓力機產業的國際話語權，也有利于國產高端鍛壓設備“走出去”。3.動態修訂與擴展：隨著新材料、新工藝（如溫鍛、熱精鍛）、新型驅動技術（如磁懸浮、混合動力）在螺旋壓力機上的應用，以及能效關聯法規要求的提高，