紡織機(jī)械的節(jié)能設(shè)計(jì)模式研究

陳昊

摘要：節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念是新時(shí)期內(nèi)各行業(yè)發(fā)展的核心理念。對(duì)于紡織行業(yè)來(lái)說(shuō)，紡織機(jī)械的運(yùn)維不僅關(guān)系到企業(yè)生產(chǎn)的安全性，同時(shí)也關(guān)系到企業(yè)運(yùn)維的成本。通過(guò)紡織機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步降低紡織機(jī)械能耗是提升紡織企業(yè)生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。為此，本文就這一議題進(jìn)行了探討，概述了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外紡織行業(yè)的節(jié)能狀況，分析了紡織機(jī)械節(jié)能設(shè)計(jì)的目標(biāo)和設(shè)計(jì)路線(xiàn)，論述了紡織機(jī)械節(jié)能設(shè)計(jì)模式的實(shí)施，供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì);紡織機(jī)械;節(jié)能;技術(shù)路線(xiàn)

1引言

紡織行業(yè)是高能耗行業(yè)，在當(dāng)前節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念下，通過(guò)優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，利用科技引擎力量加快推動(dòng)紡織行業(yè)走上節(jié)能環(huán)保的健康發(fā)展道路上是紡織行業(yè)從業(yè)人員關(guān)注和研究的重要內(nèi)容。紡織機(jī)械作為紡織企業(yè)電能和熱能消耗的重要載體，以此作為入手點(diǎn)，通過(guò)紡織機(jī)械節(jié)能設(shè)計(jì)來(lái)提高紡織生產(chǎn)工藝現(xiàn)代化水平是一條十分有效的途徑。

2國(guó)內(nèi)外紡織行業(yè)節(jié)能現(xiàn)狀

國(guó)外紡織產(chǎn)業(yè)的節(jié)能技術(shù)研究比我國(guó)起步早。如2010年，美國(guó)加州大學(xué)在對(duì)美國(guó)紡織產(chǎn)業(yè)的能效調(diào)查研究報(bào)告中已經(jīng)給出了相關(guān)的節(jié)能技術(shù)措施，這些節(jié)能技術(shù)措施逐步在美國(guó)多個(gè)紡織企業(yè)推廣應(yīng)用。2011年，德國(guó)機(jī)械制造業(yè)聯(lián)合多國(guó)家機(jī)械設(shè)備工作退出了歐盟紡織機(jī)械藍(lán)色能效方案，對(duì)紡織機(jī)械進(jìn)行了能效評(píng)級(jí)，并對(duì)不同級(jí)別能效的影響進(jìn)行了論述，通過(guò)能效評(píng)價(jià)機(jī)制對(duì)不同紡織機(jī)械進(jìn)行節(jié)能商標(biāo)的授權(quán)。2012年，意大利紡織機(jī)械制造商協(xié)會(huì)推出了綠色能效的商標(biāo)評(píng)價(jià)方案，根據(jù)紡織機(jī)械使用過(guò)程中產(chǎn)生的等效二氧化碳排放量來(lái)作為綠色能效商標(biāo)評(píng)價(jià)的主要參數(shù)，以此來(lái)推動(dòng)紡織機(jī)械參數(shù)設(shè)計(jì)和操作指令優(yōu)化。自國(guó)家十二五規(guī)劃中正式提出了節(jié)能降耗的要求，我國(guó)紡織機(jī)械的節(jié)能技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入到快速發(fā)展階段。很多地方省市結(jié)合各自的產(chǎn)業(yè)能效狀況發(fā)布了具體的產(chǎn)業(yè)能效工作指導(dǎo)方案，明確了年度能效指標(biāo)。紡織行業(yè)的節(jié)能技術(shù)主要以行業(yè)能效指標(biāo)為基準(zhǔn)，通過(guò)技術(shù)設(shè)計(jì)和參數(shù)優(yōu)化，推動(dòng)我國(guó)紡織行業(yè)節(jié)能水平的提升。

3紡織機(jī)械節(jié)能設(shè)計(jì)目標(biāo)及設(shè)計(jì)路線(xiàn)

紡織機(jī)械節(jié)能設(shè)計(jì)的初級(jí)目標(biāo)是通過(guò)建立能效標(biāo)簽來(lái)記錄能效百分?jǐn)?shù)級(jí)別，紡織機(jī)械技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)和人員能夠根據(jù)能效標(biāo)簽來(lái)定量二氧化碳排放，紡織企業(yè)用戶(hù)能夠依據(jù)能效標(biāo)簽來(lái)進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的對(duì)比判斷，做出合理選擇。紡織機(jī)械節(jié)能設(shè)計(jì)的更高目標(biāo)是通過(guò)建立紡織機(jī)械能效標(biāo)簽來(lái)推動(dòng)行業(yè)能效管理水平的提升，能夠?qū)崿F(xiàn)以點(diǎn)帶面的效果，促進(jìn)紡織行業(yè)機(jī)械節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的建立和完善。

紡織機(jī)械節(jié)能設(shè)計(jì)主要包括兩部分：一部分是對(duì)紡織機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)，另一部分是在紡織機(jī)械節(jié)能技術(shù)的基礎(chǔ)上編制紡織行業(yè)機(jī)械能效知識(shí)手冊(cè)。紡織機(jī)械產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)設(shè)計(jì)主要圍繞紡織企業(yè)用戶(hù)的實(shí)際情況來(lái)制定減少碳排放量的機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。具體設(shè)計(jì)方法包括：紡織機(jī)械設(shè)備的控制系統(tǒng)升級(jí)、紡織機(jī)械設(shè)備參數(shù)優(yōu)化、淘汰落后的紡織機(jī)械設(shè)備子系統(tǒng)并更換先進(jìn)的子系統(tǒng)、優(yōu)化機(jī)械設(shè)備材料、優(yōu)化紡織生產(chǎn)工藝流程。機(jī)械節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先確定紡織機(jī)械產(chǎn)品能效的計(jì)算評(píng)價(jià)公式，然后確定機(jī)械產(chǎn)品的能效標(biāo)簽數(shù)據(jù)。其次對(duì)具體的紡織機(jī)械產(chǎn)品和具體機(jī)型能效提升設(shè)計(jì)。如對(duì)梳棉機(jī)設(shè)備進(jìn)行能效提升的過(guò)程中，設(shè)計(jì)了如下路線(xiàn)：通過(guò)對(duì)機(jī)械電機(jī)的負(fù)載進(jìn)行分析，選用高效電機(jī);通過(guò)采用變頻裝置來(lái)優(yōu)化機(jī)械系統(tǒng)控制性能;對(duì)機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)對(duì)傳動(dòng)效率進(jìn)行分析來(lái)優(yōu)化傳動(dòng)設(shè)備構(gòu)造;對(duì)零部件的功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析，選用性能更好的材料，優(yōu)化機(jī)械整體系統(tǒng)架構(gòu);對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行速度和產(chǎn)品品質(zhì)變化情況進(jìn)行分析，優(yōu)化梳棉機(jī)生產(chǎn)工藝。將上述這些梳棉機(jī)能耗因素進(jìn)行綜合考量，確定梳棉機(jī)節(jié)能設(shè)計(jì)的最終技術(shù)優(yōu)化方案。為了確定紡織機(jī)械設(shè)備的能耗數(shù)據(jù)，并以此來(lái)建立設(shè)備能效標(biāo)簽，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)紡織機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)和使用過(guò)程中的能耗信息進(jìn)行全面采集。具體包括紡織機(jī)械生產(chǎn)工藝中能量流的接口信息、紡織機(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中的電能、空氣能、蒸汽能、燃料能等能量需求信息、紡織加工產(chǎn)品的品質(zhì)、生產(chǎn)產(chǎn)能、生產(chǎn)工藝參數(shù)信息。另一部分，根據(jù)紡織機(jī)械節(jié)能技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)電機(jī)系統(tǒng)指標(biāo)、熱能系統(tǒng)指標(biāo)、機(jī)械設(shè)備的技術(shù)操作指標(biāo)等方面進(jìn)行產(chǎn)品能效技術(shù)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)總結(jié)，便于紡織企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中以此作為節(jié)能降耗管理的技術(shù)參考和指導(dǎo)。

4紡織機(jī)械節(jié)能設(shè)計(jì)實(shí)施

紡織機(jī)械節(jié)能設(shè)計(jì)中常采用的方法主要包括：從結(jié)構(gòu)上來(lái)節(jié)能、從參數(shù)上來(lái)節(jié)能。結(jié)構(gòu)上的節(jié)能設(shè)計(jì)方法包括：紡織機(jī)械材料盡量具有相容性、機(jī)械構(gòu)件和零部件的裝配及拆卸具有簡(jiǎn)易性、機(jī)械設(shè)備零部件具有輕量性、紡織機(jī)械操作使用過(guò)程中能量傳遞具有順暢性、機(jī)械設(shè)備及部件的壽命延長(zhǎng)、機(jī)械設(shè)備及部件回收具有可改造性或資源重復(fù)利用性。參數(shù)上的節(jié)能設(shè)計(jì)方法主要是在紡織機(jī)械設(shè)備的能耗信息基礎(chǔ)上建立能耗效用模型，通過(guò)設(shè)定紡織機(jī)械或生產(chǎn)工藝的節(jié)能目標(biāo)，對(duì)有限元參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。如梳棉機(jī)的機(jī)械節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員減少了齒輪傳動(dòng)裝置，取消了張力皮帶裝置，提高齒輪的精度，采用冷卻液內(nèi)部循環(huán)工藝，采用熱量集中排放技術(shù)，大大降低了梳棉機(jī)設(shè)備能耗。

針對(duì)電能消耗方面，通過(guò)對(duì)紡織機(jī)械電氣進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。采用的方法包括：利用直流共母線(xiàn)作為電氣設(shè)備的供電模式;利用反饋電網(wǎng)的方式替代能耗制動(dòng)的方式，避免快速停車(chē)或慣量停車(chē)情況下能耗的浪費(fèi);采用電氣控制系統(tǒng)，避免快速啟停設(shè)備消耗大量能耗;考慮到變頻裝置或伺服電機(jī)本身的能耗較多，盡量采用直接驅(qū)動(dòng)方式，提高系統(tǒng)的傳統(tǒng)效率;優(yōu)化紡織機(jī)械中的水泵、風(fēng)機(jī)、空調(diào)、控溫設(shè)備，進(jìn)一步降低能耗。

另外，隨著信息技術(shù)和數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展，紡織機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合企業(yè)的實(shí)際需求，使紡織機(jī)械節(jié)能設(shè)計(jì)與企業(yè)智能化建設(shè)工作融合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的管理目標(biāo)。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著紡織行業(yè)的發(fā)展，防治機(jī)械的節(jié)能需求越來(lái)越高。通過(guò)紡織機(jī)械節(jié)能設(shè)計(jì)，建立有效的節(jié)能技術(shù)路徑，是推動(dòng)紡織企業(yè)新時(shí)期節(jié)能高效發(fā)展目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要途徑。因此，值得業(yè)內(nèi)人士關(guān)注并加強(qiáng)技術(shù)的探索和應(yīng)用。

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