纺织机械的节能设计模式研究

陈昊

摘要：节能环保的发展理念是新时期内各行业发展的核心理念。对于纺织行业来说，纺织机械的运维不仅关系到企业生产的安全性，同时也关系到企业运维的成本。通过纺织机械优化设计，进一步降低纺织机械能耗是提升纺织企业生产安全和经济效益的有效途径。为此，本文就这一议题进行了探讨，概述了当前国内外纺织行业的节能状况，分析了纺织机械节能设计的目标和设计路线，论述了纺织机械节能设计模式的实施，供相关人士参考。

关键词：机械设计;纺织机械;节能;技术路线

1引言

纺织行业是高能耗行业，在当前节能环保的发展理念下，通过优化工艺设计，利用科技引擎力量加快推动纺织行业走上节能环保的健康发展道路上是纺织行业从业人员关注和研究的重要内容。纺织机械作为纺织企业电能和热能消耗的重要载体，以此作为入手点，通过纺织机械节能设计来提高纺织生产工艺现代化水平是一条十分有效的途径。

2国内外纺织行业节能现状

国外纺织产业的节能技术研究比我国起步早。如2010年，美国加州大学在对美国纺织产业的能效调查研究报告中已经给出了相关的节能技术措施，这些节能技术措施逐步在美国多个纺织企业推广应用。2011年，德国机械制造业联合多国家机械设备工作退出了欧盟纺织机械蓝色能效方案，对纺织机械进行了能效评级，并对不同级别能效的影响进行了论述，通过能效评价机制对不同纺织机械进行节能商标的授权。2012年，意大利纺织机械制造商协会推出了绿色能效的商标评价方案，根据纺织机械使用过程中产生的等效二氧化碳排放量来作为绿色能效商标评价的主要参数，以此来推动纺织机械参数设计和操作指令优化。自国家十二五规划中正式提出了节能降耗的要求，我国纺织机械的节能技术开始进入到快速发展阶段。很多地方省市结合各自的产业能效状况发布了具体的产业能效工作指导方案，明确了年度能效指标。纺织行业的节能技术主要以行业能效指标为基准，通过技术设计和参数优化，推动我国纺织行业节能水平的提升。

3纺织机械节能设计目标及设计路线

纺织机械节能设计的初级目标是通过建立能效标签来记录能效百分数级别，纺织机械技术研发团队和人员能够根据能效标签来定量二氧化碳排放，纺织企业用户能够依据能效标签来进行机械设备的对比判断，做出合理选择。纺织机械节能设计的更高目标是通过建立纺织机械能效标签来推动行业能效管理水平的提升，能够实现以点带面的效果，促进纺织行业机械节能标准规范的建立和完善。

纺织机械节能设计主要包括两部分：一部分是对纺织机械产品进行节能技术设计，另一部分是在纺织机械节能技术的基础上编制纺织行业机械能效知识手册。纺织机械产品节能技术设计主要围绕纺织企业用户的实际情况来制定减少碳排放量的机械设计优化方案。具体设计方法包括：纺织机械设备的控制系统升级、纺织机械设备参数优化、淘汰落后的纺织机械设备子系统并更换先进的子系统、优化机械设备材料、优化纺织生产工艺流程。机械节能设计过程中，首先确定纺织机械产品能效的计算评价公式，然后确定机械产品的能效标签数据。其次对具体的纺织机械产品和具体机型能效提升设计。如对梳棉机设备进行能效提升的过程中，设计了如下路线：通过对机械电机的负载进行分析，选用高效电机;通过采用变频装置来优化机械系统控制性能;对机械设备的传动设备进行优化，通过对传动效率进行分析来优化传动设备构造;对零部件的功能实现进行分析，选用性能更好的材料，优化机械整体系统架构;对机械设备的运行速度和产品品质变化情况进行分析，优化梳棉机生产工艺。将上述这些梳棉机能耗因素进行综合考量，确定梳棉机节能设计的最终技术优化方案。为了确定纺织机械设备的能耗数据，并以此来建立设备能效标签，设计人员必须对纺织机械设备的生产和使用过程中的能耗信息进行全面采集。具体包括纺织机械生产工艺中能量流的接口信息、纺织机械生产过程中的电能、空气能、蒸汽能、燃料能等能量需求信息、纺织加工产品的品质、生产产能、生产工艺参数信息。另一部分，根据纺织机械节能技术的基础上，对电机系统指标、热能系统指标、机械设备的技术操作指标等方面进行产品能效技术和专业知识总结，便于纺织企业实际生产过程中以此作为节能降耗管理的技术参考和指导。

4纺织机械节能设计实施

纺织机械节能设计中常采用的方法主要包括：从结构上来节能、从参数上来节能。结构上的节能设计方法包括：纺织机械材料尽量具有相容性、机械构件和零部件的装配及拆卸具有简易性、机械设备零部件具有轻量性、纺织机械操作使用过程中能量传递具有顺畅性、机械设备及部件的寿命延长、机械设备及部件回收具有可改造性或资源重复利用性。参数上的节能设计方法主要是在纺织机械设备的能耗信息基础上建立能耗效用模型，通过设定纺织机械或生产工艺的节能目标，对有限元参数进行优化设计。如梳棉机的机械节能优化设计中，技术人员减少了齿轮传动装置，取消了张力皮带装置，提高齿轮的精度，采用冷却液内部循环工艺，采用热量集中排放技术，大大降低了梳棉机设备能耗。

针对电能消耗方面，通过对纺织机械电气进行优化设计来实现节能的目标。采用的方法包括：利用直流共母线作为电气设备的供电模式;利用反馈电网的方式替代能耗制动的方式，避免快速停车或惯量停车情况下能耗的浪费;采用电气控制系统，避免快速启停设备消耗大量能耗;考虑到变频装置或伺服电机本身的能耗较多，尽量采用直接驱动方式，提高系统的传统效率;优化纺织机械中的水泵、风机、空调、控温设备，进一步降低能耗。

另外，随着信息技术和数据技术的快速发展，纺织机械设计应结合企业的实际需求，使纺织机械节能设计与企业智能化建设工作融合起来，实现更优的管理目标。

5结语

综上所述，随着纺织行业的发展，防治机械的节能需求越来越高。通过纺织机械节能设计，建立有效的節能技术路径，是推动纺织企业新时期节能高效发展目标实现的重要途径。因此，值得业内人士关注并加强技术的探索和应用。

参考文献：

[1]   节能设计理念在机械制造及其自动化设计中的融入，韩佳轩，《湖北农机化》，2020（01）.

[2]   试论节能设计理念在机械制造与自动化中的应用，王剪，《家庭生活指南》，2019（07）.

[3]   基于用户需求的防治机械造型设计研究，刘宁，胡昌格，《明日风尚》，2019（15）.