机械加工系统能量效率评价的探讨

吕敬伦，孙建明

（北控（洛阳）水务发展有限公司，河南洛阳 471000）

0 前言

制造业是我国发展较快产业，也是目前国家能源消耗的主要产业之一，特别是在机械加工环节，能源消耗率较大，给生态能源发展和环境保护等工作带来较大压力。为此，需要对机械加工存在问题进行调查和分析，以发现机械加工系统能量消耗的主要问题，并加以解决和完善。主要包括单机加工制造体系，生产线制造加工体系，加工车间、跨区域车间加工体系，不同层次和环节加工体系等。随着制造产业不断发展，机械加工类型呈现多样化形式，导致能源消耗增多，对环境和生态发展带来严重影响。所以，关注和加强机械加工系统能量效率评价体系，是降低能源消耗的基础。

1 构建机械加工体系能量效率评判系统

1.1 机械加工系统能量评判体系

（1）机械加工系统能量评判体系构建，主要包括4大平台，即客户端板块设计，引擎和计算板块构建，功能板块构建和数据信息板块构建（图1）。软件体系构建涵盖了能力分析、效率分离、能量利用率控制和运用，以及效率比能评判等。

（2）评判体系中的不同板块和体系发挥着不同作用，如客户板块利于使用人员在数据和信息环节查询，可方便得到历史数据信息；标准数据和信息板块，把具有实用性的信息和数据，运用到机械加工系统能量评判体系数据库中，作为数据和信息评判参数。如总能量，切削消耗能量，切削结构和面积大小，辅助体系能源消耗等；计算板块和引擎板块是评估体系中心系统，涵盖了能效指标评判、能量运用率，比能效率等单个不同体系，可进行研发数学模型和评估策略；核心统计和计算方法板块，主要是对数据和信息的研究和计算，得到机械加工期间能力周期指标信息和数据，能量运用率指标信息和数据，以及比能效率指标信息数据等。

（3）功能系统。展现评估体系评估结果，利用和数据中存在数据信息对比后，利用图标和曲线形式，把机械加工环节能效指标展现出来，提供准确的数据信息，分析和优化加工过程，选择合理化的技术和加工工艺，以利于加工工作的顺利开展。

（4）数据系统。为评判和评估体系提供数据理论支持，涵盖了历史信息和数据，标准化指标数据和高能效指标信息等。为了保证数据库系统构建的科学和合理性，可以利用整理的方法。收集形式和要求是调查研究和现场实验，补充和完善数据系统内容以及保证数据库的完善等，为后续机械加工的顺利进行奠定基础。

图1 机械加工系统能量评判体系构建展示图

1.2 能量评判体系软件功能

（1）支持终端系统。终端系统中，传感器在采集信息、数据或用手工信息、数据录入环节时，均可以利用系统软件来开展。可以结合现场实际情况，得到不同加工环节的数据和信息，分析和判断不同数据。

（2）机械加工环节。有利于检测和观察加工期间的能量效率，建立在一定加工周期基础上，显示能源利用率和能量运作率，结合数据开展对比工作，结合不同数据特点开展评估工作，把实际工作中具有的应用性信息保存到数据库中，以增强系统能效及工作效率。

（3）系统软件具有智能化功能。例如，对机械加工环节，车间能源消耗量，能量运作率，比能效率评判和智能化等，可以进行计算和统计。

（4）实时将信息和数据存储于数据库中。能够及时对数据库中的信息进行整理和补充，利于对特殊技术和工艺加工环节的管理，如特殊工件加工环节的能效指标等，可以进行有效管理和监测。

（5）支持大量评估信息和数据的导入。如具备打印能力，实现人机合一的运作目标，人机界面的合理性等，利于操作和管理。

2 能量评判体系发展和展望

（1）在机械加工和制造过程中能源评判体系的建立，主要是软件系统的构建，即利用机械加工系统能量软件，对加工环节能量效率和能源利用效率等指标进行计算和评价，以获得能效指标，降低误差。机械加工系统能量评判软件的发展空间较大，市场潜力不可预测。因为机械加工系统能源消耗具有分层特点，在不同环节均存在能源消耗的现象，所以应结合系统不同层次，增加对整体的关注度。把不同要素结合在一起，实现机械加工系统能量研究和评估的最大目标。建立自上而下的分解监测和评估模式，不断加强和开展机械加工环节能量效率评判工作。

（2）由于机械加工环节能量效率评判具有特殊性和复杂性，所以系统能量评判体系的技术和方法还需要不断地创新和完善。在对机械加工系统进行能量评判时，需要众多信息和数据作为支撑，对不同工艺和设备的数据和信息需求量大。因此，为了实现机械加工系统能量评判体系最大化的应用目标，必须要建立合理科学的工作目标，构建一个完整、便于操作的数据库，能够结合不同技术和工艺特点、观察系统运作中产生的不同数据信息，为机械加工系统能量评判工作提供有效的数据保证。

3 结论

机械加工系统能量效率评价具有多样化功能，包括采集、运输、储存、分析和优化完善管理能力等。因此要想实现机械加工的最大化目标，需要做好机械加工系统的能量、效率评价工作。不断克服加工弊端、优化加工过程，选择现代化的技术和工艺进行科学加工。在进行实际工作分析时，应保证分析能力、效率分析、能量利用率的有效性和科学性。

［1］谢俊.机械加工系统能量效率的可预测特性及预测方法研究［D］.重庆，重庆大学，2016.

［2］黄静.机床能耗基础数据建模及获取方法研究［D］.重庆,重庆大学,2015.

［3］付秀琢.压电自适应微细电火花加工技术及机理研究［D］.济南，山东大学，2012.