節能設計理念在機械制造自動化中的應用探究

馮軍　高偉嘉　李劍飛　瞿廣熙　劉斌

摘要：人類社會工業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了諸多問題，環境污染、能源的消耗等成為現代人類必須認真面對和妥善解決的問題。這些問題的解決效率、質量直接關系到人類社會的發展甚至是人類生存環境的“安全壽命”。為解決這些問題，節能理念在越來越多的領域被提出和實踐。文中主要分為三大部分，分別探究節能意識的重要性與必要性、節能設計理念的含義，以及節能設計理念在機械制造與自動化領域中的應用。

關鍵詞：節能;設計理念;機械制造與自動化

中圖分類號：TP392

文獻標識碼：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步和發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時代及更高級形態的升級轉變。隨著人類社會工業化程度的提高，各種能源資源被大量消耗，其再生的速度遠遠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。在這種形勢下，樹立正確的節能意識至關重要。

1節能意識的重要性

煤炭、石油、電力、天然氣等能源是人類工業賴以存在和發展的基礎資源。在過去的幾百年里，人類從發現能源資源的可利用性到開始運用各種手段開采、利用能源經歷了漫長的歷程。能源資源的大幅利用極大提高了人類的勞動力，推動了工業社會與人類文明前進的步伐。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果，這種損失是不可挽回的中。因此，為了保護能源資源，實現合理利用和可持續發展，人類在生產制造的各個領域開始樹立節能意識，并采取一切有力手段來減少能源的損耗與促進資源的循環利用或有效再生。可以說，節能意識的重要性就在于，它是人類想要實現繼續生存發展所必須樹立的理念，關乎全人類的命運。

2節能設計理念

所謂的節能設計理念的核心目的是為了節約能源。這里的能源主要是指包括煤炭、石油、電力、天然氣等在內的能源資源。節能設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，實現現有能源資源的高效利用、可循環利用和長久可持續利用。另外，值得注意的是，“節能”往往與“減排”密不可分。可以說，廣義上的節能是應該將減排包含在內的。在節約和有效利用能源的同時降低碳排放，是保護能源安全和環境生態安全的重點與關鍵。在人類生產制造的領域，節能設計的理念基于以上的目標作用于生產的各個環節，其著眼的角度也涵蓋了從結構設計、材料設計到制作工藝設計的各個方面。

3節能設計理念應用于機械制造與自動化

3.1生產加工與輸送轉換環節的節能設計

為切實保障節能實效，節能設計理念貫穿于從生產到輸送、轉換、加工、利用的全過程中。第一，在生產之初，對于能源的開采和利用需要嚴把第一關。對能源有效利用率的評估與預估、對適當開采方式的選擇、對開采過程的嚴密控制等都是保證能源資源被最大程度運用于生產的重要條件;第二，在輸送的環節中，能源資源的保護面臨著較大挑戰。節能設計的理念在此環節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含量的注入;第三，在能源的轉換環節，節能設計理念一方面要實現各種能量之間的有效轉換，一方面也要盡量減少無功能量的損耗，保證能源轉化的數量和質量;第四，在制造加工過程中，節能設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材料方面的節能設計

在機械制造與自動化生產的過程中，材料的節能設計也十分重要。優質的、適合的生產材料的選取和運用關系到能源的安全、利用效率和回收轉化等方面：首先，材料的節能設計要選取具有高品質的安全材料，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，符合生產要求，其二是材料要符合環保要求，避免出現二次污染;第二，材料的節能設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換環節，涉及的一切設備、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量;第三，材料本身應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上，最好選用容易回收利用的環保材質，如此既可以降低生產成本，又可以在材料設計方面實現節約。

3.3生產制造基礎設備的節能設計

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

3.4整體生產環節的節能設計

節能設計的理念在整體生產環節中均可發揮有效作用。一方面，節能設計理念可以不斷優化生產環節，使生產環節盡量精簡化，剔除不必要的環節，縮短生產周期，設計更短的生產線和更簡潔的生產結構，從而減少能源損耗的可能性;另一方面，節能設計理念可以根據每次生產實際的需要，規劃和適當調整工序，本著減少資源占用和提高利用率的原則，將合理的、更節能的環節分配在一起接續完成，在各環節的分工生產過程中實現節能目的;此外，在生產的操作技術等參數設置方面，節能設計理念可以通過更多科技因素和智能系統，在生產的不同階段、環節及時調整參數設置，將能源的消耗量與生產的需求、效率緊密關聯起來，實現能源的高效利用，最大程度減少浪費。

3.5開發“智慧型”節能設計工具

機械制造與自動化生產中，節能設計理念可以通過引進更多的智能型設備、工具來促進節能減排。如，生產制造中經常用到的風機、水泵就可以通過加入變頻節能功能來實現能源的合理分配，在生產需求高的時間采用高頻運轉，保證生產效率;在生產需求較低的階段采用低頻運轉，有效節約能源并減少損耗，延長風機、水泵的機器設備使用壽命，實現雙重節能的效果;另外，可以借鑒國外相關領域的節能設計經驗，加大科技投入力度，在節能智能化管理的軟硬件方面不斷完善，一方面提高從業人員綜合素質，加強人員節能減排意識和實際執行節能設計要求、高質量完成節能操作的能力，另一方面配備智能化節能管理系統，在生產制造區域、人員行政管理區域等同步配套實行節能化管理，將節能設計的理念融入機械制造與自動化生產的全程。

3.6運維保障的節能設計

機械制造與自動化生產中難免出現設備的故障維修或者工具的磨損老化，在生產運維保障方面同樣可以進行有效的節能設計。舉例來講，運維人員的內部配備或者臨時延請外部合作方、運維的日常檢查頻率、大型機械設備的維修保養辦法對節能效果都會具有不同程度的影響。怎樣設計和管理能夠實現最優節能效果，需要根據各生產單位和生產任務的實際來靈活選擇和適時改變[3]。

4結束語

針對當下形勢，節能設計理念在機械制造與自動化中的應用勢在必行。節能效果的好壞，既與節能意識的樹立與否有關，也和具體節能設計的內容密切相關。在機械制造與自動化生產的領域中，節能設計理念可以得到非常廣泛的應用。只有在機械制造與自動化生產的結構設計、材料使用設計、基礎設備管理、生產環節設計、智能工具設計，以及運維保障設計等各方面融入更多智慧，節能理念才能取得更大實效。

參考文獻

[1]蘭曉峰，盧周成，梅曉雄.節能設計理念在機械制造與自動化中的應用[J].南方農機，2019（6）：162，182.

[2]李艷紅.淺析節能設計理念在機械制造與自動化中的應用[J].時代農機，2019（1）：25，31.

[3]劉吉遷.淺析節能設計理念在機械制造與自動化中的應用[J].科技風，2019（2）：138.