机械加工系统能量效率评估软件的设计与开发.pdf

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1、第29卷第3期2016年5月机电产品开簋与剀新Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsV01．29，No．3May．，2016文章编号：1002—6673(2016)03—123-03机械加工系统能量效率评估软件的设计与开发姜楠，张枫，孙刚，王宝超(中机生产力促进中心，北京100044)摘要：论文针对机械加工生产和能源消耗的特点，通过能量流和各组件能量分析。设计开发出了具有采集、传输、储存、分析、管理优化等各方面功能的机械加工系统的能效评估监测软件系统．指导企业根

2、据实际情况完成加工过程中的能效优化。关键词：机械加工系统；能效评估；能效监测；软件设计中图分类号：TB47文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002-6673．2016．03．043EnergyEfficiencyAssessmentSoftwareDesignandDevelopmentofMachiningSystemsJIANGNan，ZHANGFe凡g，SUNGang，WANGBao-Clmo(ChinaProductivityCenterforMachinery,B哟ing100044，China)

3、Abstract：Itdevelopedanassessmentandmonitoringsoftwaresystemofenergyefficiencyinmachiningsystembyanalyzingtheenergyflowofeachcomponent．inlinewi山thecharacteristicsoftheenergyconsumptioninmachiningprocess．ThesoftwaresystemwasdesignedwithcoUecfion，transmission，storage，a

4、nalysis，managementoptimizationandSOonvariousaspectsfunction．Itcouldguideenterprisestooptimiza-liontheenergyefficiencyinmachiningprocessaccordingtotheactualsituation．Keywords：machiningsystem；energyeffidencyassessment；energyefficiencymonitoring；so,waredesign0引言在制造业能源消

5、耗总量中。机械加工过程中消耗的能源占了相当的比例，对环境造成了严重的影响。新西兰经济与发展部在其报告中表明2006年全世界制造业的能耗占总能耗的37％111。与此同时，Alhourani等人回在研究中表明美国制造业能耗高达总能耗的42％。就中国而言，机械加工系统更是量大面广，机床总量世界第一，约700万台。若每台机床额定功率平均为10kW算，则总功率约为7．000万kW，约是三峡电站总装机容量(2250万kW)的3倍．可见机床装备耗电总量惊人。大量统计调查表明机床能量利用率平均非常低下，平均低于30％闭。美国麻省理工学院的Gu

6、towski教授给出的一台自动机械加工线例子甚至只有14．8％14J。因此，如何降低机械加工系统的能耗同时提高其能效是制造业亟待解决的问题。国内外很多研究表明机床节能的潜力巨大。在重型修稿日期：2016-03-22项目来源：国家863计划课题(机床产品机械加工制造系统能效优化提升技术及应用-2014AA041506)作者简介：姜楠(1983一)，女，博士。研究方向：现代服务业，绿色制造。发动机和大型涡轮机生产车间使用多功能机床减少加工时间可以节约大约30％的能耗。加工中心62％的待机能耗是可以节省的，自动换刀系统(A’I℃S)

7、液压功率的85％是可以节省的D1。优化切削参数可以降低能耗64％，轻量化设计可以节能达47％。碳排放至少减少3∞坍。能量效率评价与分析是机械加工系统节能优化的基础．机械加工能效评估系统不仅有利于优化机床运行减少能量消耗，面且可以为优化设计高能效机床提供依据。机械加工系统能效评估包括分析能力效率、有效能量利用率、比能效率等方面，具有采集、传输、储存、分析、管理优化等各方面功能。本文针对机械加工生产和能源消耗的特点。设计开发出了基于机械加工系统的能效评估监测软件系统。1机械加工系统能量效率指标体系的建立机械加工系统的能量效率是指机

8、械加工系统的有效能量或有效产出与输入能量之间的比例关系。它包括以下几方面：(1)瞬时能量效率。瞬时能量效率恤(t)是指机械加工系统在某一时刻t的有效能量变化率与输入能量变化率的比值。由于机械加工系统主要消耗电能，因此其瞬时123·数控机床世界·能量效率为有效加T功率(直接xC