紡織機械的節能設計模式研究

陳昊

摘要：節能環保的發展理念是新時期內各行業發展的核心理念。對于紡織行業來說，紡織機械的運維不僅關系到企業生產的安全性，同時也關系到企業運維的成本。通過紡織機械優化設計，進一步降低紡織機械能耗是提升紡織企業生產安全和經濟效益的有效途徑。為此，本文就這一議題進行了探討，概述了當前國內外紡織行業的節能狀況，分析了紡織機械節能設計的目標和設計路線，論述了紡織機械節能設計模式的實施，供相關人士參考。

關鍵詞：機械設計;紡織機械;節能;技術路線

1引言

紡織行業是高能耗行業，在當前節能環保的發展理念下，通過優化工藝設計，利用科技引擎力量加快推動紡織行業走上節能環保的健康發展道路上是紡織行業從業人員關注和研究的重要內容。紡織機械作為紡織企業電能和熱能消耗的重要載體，以此作為入手點，通過紡織機械節能設計來提高紡織生產工藝現代化水平是一條十分有效的途徑。

2國內外紡織行業節能現狀

國外紡織產業的節能技術研究比我國起步早。如2010年，美國加州大學在對美國紡織產業的能效調查研究報告中已經給出了相關的節能技術措施，這些節能技術措施逐步在美國多個紡織企業推廣應用。2011年，德國機械制造業聯合多國家機械設備工作退出了歐盟紡織機械藍色能效方案，對紡織機械進行了能效評級，并對不同級別能效的影響進行了論述，通過能效評價機制對不同紡織機械進行節能商標的授權。2012年，意大利紡織機械制造商協會推出了綠色能效的商標評價方案，根據紡織機械使用過程中產生的等效二氧化碳排放量來作為綠色能效商標評價的主要參數，以此來推動紡織機械參數設計和操作指令優化。自國家十二五規劃中正式提出了節能降耗的要求，我國紡織機械的節能技術開始進入到快速發展階段。很多地方省市結合各自的產業能效狀況發布了具體的產業能效工作指導方案，明確了年度能效指標。紡織行業的節能技術主要以行業能效指標為基準，通過技術設計和參數優化，推動我國紡織行業節能水平的提升。

3紡織機械節能設計目標及設計路線

紡織機械節能設計的初級目標是通過建立能效標簽來記錄能效百分數級別，紡織機械技術研發團隊和人員能夠根據能效標簽來定量二氧化碳排放，紡織企業用戶能夠依據能效標簽來進行機械設備的對比判斷，做出合理選擇。紡織機械節能設計的更高目標是通過建立紡織機械能效標簽來推動行業能效管理水平的提升，能夠實現以點帶面的效果，促進紡織行業機械節能標準規范的建立和完善。

紡織機械節能設計主要包括兩部分：一部分是對紡織機械產品進行節能技術設計，另一部分是在紡織機械節能技術的基礎上編制紡織行業機械能效知識手冊。紡織機械產品節能技術設計主要圍繞紡織企業用戶的實際情況來制定減少碳排放量的機械設計優化方案。具體設計方法包括：紡織機械設備的控制系統升級、紡織機械設備參數優化、淘汰落后的紡織機械設備子系統并更換先進的子系統、優化機械設備材料、優化紡織生產工藝流程。機械節能設計過程中，首先確定紡織機械產品能效的計算評價公式，然后確定機械產品的能效標簽數據。其次對具體的紡織機械產品和具體機型能效提升設計。如對梳棉機設備進行能效提升的過程中，設計了如下路線：通過對機械電機的負載進行分析，選用高效電機;通過采用變頻裝置來優化機械系統控制性能;對機械設備的傳動設備進行優化，通過對傳動效率進行分析來優化傳動設備構造;對零部件的功能實現進行分析，選用性能更好的材料，優化機械整體系統架構;對機械設備的運行速度和產品品質變化情況進行分析，優化梳棉機生產工藝。將上述這些梳棉機能耗因素進行綜合考量，確定梳棉機節能設計的最終技術優化方案。為了確定紡織機械設備的能耗數據，并以此來建立設備能效標簽，設計人員必須對紡織機械設備的生產和使用過程中的能耗信息進行全面采集。具體包括紡織機械生產工藝中能量流的接口信息、紡織機械生產過程中的電能、空氣能、蒸汽能、燃料能等能量需求信息、紡織加工產品的品質、生產產能、生產工藝參數信息。另一部分，根據紡織機械節能技術的基礎上，對電機系統指標、熱能系統指標、機械設備的技術操作指標等方面進行產品能效技術和專業知識總結，便于紡織企業實際生產過程中以此作為節能降耗管理的技術參考和指導。

4紡織機械節能設計實施

紡織機械節能設計中常采用的方法主要包括：從結構上來節能、從參數上來節能。結構上的節能設計方法包括：紡織機械材料盡量具有相容性、機械構件和零部件的裝配及拆卸具有簡易性、機械設備零部件具有輕量性、紡織機械操作使用過程中能量傳遞具有順暢性、機械設備及部件的壽命延長、機械設備及部件回收具有可改造性或資源重復利用性。參數上的節能設計方法主要是在紡織機械設備的能耗信息基礎上建立能耗效用模型，通過設定紡織機械或生產工藝的節能目標，對有限元參數進行優化設計。如梳棉機的機械節能優化設計中，技術人員減少了齒輪傳動裝置，取消了張力皮帶裝置，提高齒輪的精度，采用冷卻液內部循環工藝，采用熱量集中排放技術，大大降低了梳棉機設備能耗。

針對電能消耗方面，通過對紡織機械電氣進行優化設計來實現節能的目標。采用的方法包括：利用直流共母線作為電氣設備的供電模式;利用反饋電網的方式替代能耗制動的方式，避免快速停車或慣量停車情況下能耗的浪費;采用電氣控制系統，避免快速啟停設備消耗大量能耗;考慮到變頻裝置或伺服電機本身的能耗較多，盡量采用直接驅動方式，提高系統的傳統效率;優化紡織機械中的水泵、風機、空調、控溫設備，進一步降低能耗。

另外，隨著信息技術和數據技術的快速發展，紡織機械設計應結合企業的實際需求，使紡織機械節能設計與企業智能化建設工作融合起來，實現更優的管理目標。

5結語

綜上所述，隨著紡織行業的發展，防治機械的節能需求越來越高。通過紡織機械節能設計，建立有效的節能技術路徑，是推動紡織企業新時期節能高效發展目標實現的重要途徑。因此，值得業內人士關注并加強技術的探索和應用。

參考文獻：

[1]?? 節能設計理念在機械制造及其自動化設計中的融入，韓佳軒，《湖北農機化》，2020（01）.

[2]?? 試論節能設計理念在機械制造與自動化中的應用，王剪，《家庭生活指南》，2019（07）.

[3]?? 基于用戶需求的防治機械造型設計研究，劉寧，胡昌格，《明日風尚》，2019（15）.