節(jié)能設(shè)計理念在機(jī)械制造自動化中的應(yīng)用探究

馮軍　高偉嘉　李劍飛　瞿廣熙　劉斌

摘要：人類社會工業(yè)化程度的日益提高為人類生活帶來積極改變的同時也引發(fā)了諸多問題，環(huán)境污染、能源的消耗等成為現(xiàn)代人類必須認(rèn)真面對和妥善解決的問題。這些問題的解決效率、質(zhì)量直接關(guān)系到人類社會的發(fā)展甚至是人類生存環(huán)境的“安全壽命”。為解決這些問題，節(jié)能理念在越來越多的領(lǐng)域被提出和實踐。文中主要分為三大部分，分別探究節(jié)能意識的重要性與必要性、節(jié)能設(shè)計理念的含義，以及節(jié)能設(shè)計理念在機(jī)械制造與自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：節(jié)能;設(shè)計理念;機(jī)械制造與自動化

中圖分類號：TP392

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）03-0039-02

0引言

地球作為人類棲息繁衍的家園，不僅提供了適合人類生存的大氣、水、溫度等自然條件，而且為人類的文明進(jìn)步和發(fā)展提供了大量的珍貴資源。地球上的煤炭、石油、天然氣等能源資源為人類所挖掘和利用，推動了人類社會從原始時代向工業(yè)時代及更高級形態(tài)的升級轉(zhuǎn)變。隨著人類社會工業(yè)化程度的提高，各種能源資源被大量消耗，其再生的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于人類開采消耗的速度，寶貴的能源資源正面臨前所未有的極大危機(jī)。在這種形勢下，樹立正確的節(jié)能意識至關(guān)重要。

1節(jié)能意識的重要性

煤炭、石油、電力、天然氣等能源是人類工業(yè)賴以存在和發(fā)展的基礎(chǔ)資源。在過去的幾百年里，人類從發(fā)現(xiàn)能源資源的可利用性到開始運(yùn)用各種手段開采、利用能源經(jīng)歷了漫長的歷程。能源資源的大幅利用極大提高了人類的勞動力，推動了工業(yè)社會與人類文明前進(jìn)的步伐。隨著人類對能源資源開采程度的不斷提高，許多寶貴的能源資源，特別是不可再生的能源資源被大量消耗，其在全球范圍內(nèi)的儲量正日益減少。一旦不可再生的能源資源被消耗殆盡，人類將要面臨能源枯竭的殘酷結(jié)果，這種損失是不可挽回的中。因此，為了保護(hù)能源資源，實現(xiàn)合理利用和可持續(xù)發(fā)展，人類在生產(chǎn)制造的各個領(lǐng)域開始樹立節(jié)能意識，并采取一切有力手段來減少能源的損耗與促進(jìn)資源的循環(huán)利用或有效再生?？梢哉f，節(jié)能意識的重要性就在于，它是人類想要實現(xiàn)繼續(xù)生存發(fā)展所必須樹立的理念，關(guān)乎全人類的命運(yùn)。

2節(jié)能設(shè)計理念

所謂的節(jié)能設(shè)計理念的核心目的是為了節(jié)約能源。這里的能源主要是指包括煤炭、石油、電力、天然氣等在內(nèi)的能源資源。節(jié)能設(shè)計的理念主要是通過各種有效途徑降低對能源資源的消耗程度，實現(xiàn)現(xiàn)有能源資源的高效利用、可循環(huán)利用和長久可持續(xù)利用。另外，值得注意的是，“節(jié)能”往往與“減排”密不可分。可以說，廣義上的節(jié)能是應(yīng)該將減排包含在內(nèi)的。在節(jié)約和有效利用能源的同時降低碳排放，是保護(hù)能源安全和環(huán)境生態(tài)安全的重點(diǎn)與關(guān)鍵。在人類生產(chǎn)制造的領(lǐng)域，節(jié)能設(shè)計的理念基于以上的目標(biāo)作用于生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，其著眼的角度也涵蓋了從結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料設(shè)計到制作工藝設(shè)計的各個方面。

3節(jié)能設(shè)計理念應(yīng)用于機(jī)械制造與自動化

3.1生產(chǎn)加工與輸送轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的節(jié)能設(shè)計

為切實保障節(jié)能實效，節(jié)能設(shè)計理念貫穿于從生產(chǎn)到輸送、轉(zhuǎn)換、加工、利用的全過程中。第一，在生產(chǎn)之初，對于能源的開采和利用需要嚴(yán)把第一關(guān)。對能源有效利用率的評估與預(yù)估、對適當(dāng)開采方式的選擇、對開采過程的嚴(yán)密控制等都是保證能源資源被最大程度運(yùn)用于生產(chǎn)的重要條件;第二，在輸送的環(huán)節(jié)中，能源資源的保護(hù)面臨著較大挑戰(zhàn)。節(jié)能設(shè)計的理念在此環(huán)節(jié)中最突出的作用就是盡最大可能減少能源在輸送過程中的不必要損耗，在輸送工具、方式上不斷增加技術(shù)含量的注入;第三，在能源的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，節(jié)能設(shè)計理念一方面要實現(xiàn)各種能量之間的有效轉(zhuǎn)換，一方面也要盡量減少無功能量的損耗，保證能源轉(zhuǎn)化的數(shù)量和質(zhì)量;第四，在制造加工過程中，節(jié)能設(shè)計的理念要合理分配能源的使用情況，提高能源利用率。

3.2材料方面的節(jié)能設(shè)計

在機(jī)械制造與自動化生產(chǎn)的過程中，材料的節(jié)能設(shè)計也十分重要。優(yōu)質(zhì)的、適合的生產(chǎn)材料的選取和運(yùn)用關(guān)系到能源的安全、利用效率和回收轉(zhuǎn)化等方面：首先，材料的節(jié)能設(shè)計要選取具有高品質(zhì)的安全材料，這里所說的安全包含兩個方面的要素，其一是材料要堅固耐用，符合生產(chǎn)要求，其二是材料要符合環(huán)保要求，避免出現(xiàn)二次污染;第二，材料的節(jié)能設(shè)計要考慮有利于能源的高效利用，無論在能源的輸送還是轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，涉及的一切設(shè)備、工具的材料都要盡可能將不必要損耗程度降到最低，保障能源利用效率和質(zhì)量;第三，材料本身應(yīng)該首選性價比高的清潔型材料，在保證使用壽命和使用效果的基礎(chǔ)上，最好選用容易回收利用的環(huán)保材質(zhì)，如此既可以降低生產(chǎn)成本，又可以在材料設(shè)計方面實現(xiàn)節(jié)約。

3.3生產(chǎn)制造基礎(chǔ)設(shè)備的節(jié)能設(shè)計

機(jī)械制造與自動化生產(chǎn)中運(yùn)用的許多基礎(chǔ)性設(shè)備是影響效益和節(jié)能成果的關(guān)鍵因素。在生產(chǎn)制造基礎(chǔ)設(shè)備的設(shè)計中增強(qiáng)節(jié)能性可以發(fā)揮較好的節(jié)能效果。如其一，對于機(jī)械制造與自動化生產(chǎn)來說必不可少的發(fā)動機(jī)，在它的節(jié)能設(shè)計方面主要可以從降低油耗和減少污染排放、提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率三個方面入手。發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵部件和機(jī)油等在選擇時要考慮是否有利于降低油耗、提高轉(zhuǎn)速，同時還要考慮怎樣將其污染排放降到更低：其二，在機(jī)械制造與自動化生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的液壓系統(tǒng)也具有比較廣闊的節(jié)能設(shè)計改良空間2]。利用科技手段不斷提高液壓油的純度，將其中的雜質(zhì)成分最大程度的剔除，保證液壓系統(tǒng)的有效工作能力，特別是滿負(fù)荷時的工作能力，從而提高生產(chǎn)效率;其三，完善和改進(jìn)操作平臺的軟硬件設(shè)備，更加注重其智能節(jié)能功能。

3.4整體生產(chǎn)環(huán)節(jié)的節(jié)能設(shè)計

節(jié)能設(shè)計的理念在整體生產(chǎn)環(huán)節(jié)中均可發(fā)揮有效作用。一方面，節(jié)能設(shè)計理念可以不斷優(yōu)化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，使生產(chǎn)環(huán)節(jié)盡量精簡化，剔除不必要的環(huán)節(jié)，縮短生產(chǎn)周期，設(shè)計更短的生產(chǎn)線和更簡潔的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，從而減少能源損耗的可能性;另一方面，節(jié)能設(shè)計理念可以根據(jù)每次生產(chǎn)實際的需要，規(guī)劃和適當(dāng)調(diào)整工序，本著減少資源占用和提高利用率的原則，將合理的、更節(jié)能的環(huán)節(jié)分配在一起接續(xù)完成，在各環(huán)節(jié)的分工生產(chǎn)過程中實現(xiàn)節(jié)能目的;此外，在生產(chǎn)的操作技術(shù)等參數(shù)設(shè)置方面，節(jié)能設(shè)計理念可以通過更多科技因素和智能系統(tǒng)，在生產(chǎn)的不同階段、環(huán)節(jié)及時調(diào)整參數(shù)設(shè)置，將能源的消耗量與生產(chǎn)的需求、效率緊密關(guān)聯(lián)起來，實現(xiàn)能源的高效利用，最大程度減少浪費(fèi)。

3.5開發(fā)“智慧型”節(jié)能設(shè)計工具

機(jī)械制造與自動化生產(chǎn)中，節(jié)能設(shè)計理念可以通過引進(jìn)更多的智能型設(shè)備、工具來促進(jìn)節(jié)能減排。如，生產(chǎn)制造中經(jīng)常用到的風(fēng)機(jī)、水泵就可以通過加入變頻節(jié)能功能來實現(xiàn)能源的合理分配，在生產(chǎn)需求高的時間采用高頻運(yùn)轉(zhuǎn)，保證生產(chǎn)效率;在生產(chǎn)需求較低的階段采用低頻運(yùn)轉(zhuǎn)，有效節(jié)約能源并減少損耗，延長風(fēng)機(jī)、水泵的機(jī)器設(shè)備使用壽命，實現(xiàn)雙重節(jié)能的效果;另外，可以借鑒國外相關(guān)領(lǐng)域的節(jié)能設(shè)計經(jīng)驗，加大科技投入力度，在節(jié)能智能化管理的軟硬件方面不斷完善，一方面提高從業(yè)人員綜合素質(zhì)，加強(qiáng)人員節(jié)能減排意識和實際執(zhí)行節(jié)能設(shè)計要求、高質(zhì)量完成節(jié)能操作的能力，另一方面配備智能化節(jié)能管理系統(tǒng)，在生產(chǎn)制造區(qū)域、人員行政管理區(qū)域等同步配套實行節(jié)能化管理，將節(jié)能設(shè)計的理念融入機(jī)械制造與自動化生產(chǎn)的全程。

3.6運(yùn)維保障的節(jié)能設(shè)計

機(jī)械制造與自動化生產(chǎn)中難免出現(xiàn)設(shè)備的故障維修或者工具的磨損老化，在生產(chǎn)運(yùn)維保障方面同樣可以進(jìn)行有效的節(jié)能設(shè)計。舉例來講，運(yùn)維人員的內(nèi)部配備或者臨時延請外部合作方、運(yùn)維的日常檢查頻率、大型機(jī)械設(shè)備的維修保養(yǎng)辦法對節(jié)能效果都會具有不同程度的影響。怎樣設(shè)計和管理能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)節(jié)能效果，需要根據(jù)各生產(chǎn)單位和生產(chǎn)任務(wù)的實際來靈活選擇和適時改變[3]。

4結(jié)束語

針對當(dāng)下形勢，節(jié)能設(shè)計理念在機(jī)械制造與自動化中的應(yīng)用勢在必行。節(jié)能效果的好壞，既與節(jié)能意識的樹立與否有關(guān)，也和具體節(jié)能設(shè)計的內(nèi)容密切相關(guān)。在機(jī)械制造與自動化生產(chǎn)的領(lǐng)域中，節(jié)能設(shè)計理念可以得到非常廣泛的應(yīng)用。只有在機(jī)械制造與自動化生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料使用設(shè)計、基礎(chǔ)設(shè)備管理、生產(chǎn)環(huán)節(jié)設(shè)計、智能工具設(shè)計，以及運(yùn)維保障設(shè)計等各方面融入更多智慧，節(jié)能理念才能取得更大實效。

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