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機械加工企業(yè)加工的產品必須能夠滿足客戶的要求,必須是安全優(yōu)質的。同時,從企業(yè)經濟利益考慮,企業(yè)在進行機械信息化加工過程中,必須采取一定的措施降低原材料和人工消耗,減少成本投入,維護生產環(huán)境和諧發(fā)展。因此,機械加工工藝的過程必須按照工藝學的原理進行,同時要采用合理的方法。機械加工采用哪種加工工藝,必須根據企業(yè)的生產條件和設計要求而確定,并制定相應的工藝文件資料,不能憑借經驗盲目確定。在進行機械加工之前,對工藝信息化規(guī)劃的表現(xiàn)形式主要有兩種,一種是工藝過程中建立記錄卡片,另一種是工序卡片。在機械加工信息化建設過程中的工藝規(guī)程是指在進行某項零件或產品的加工過程中,對采取的操作方式和加工制造所采用的工藝過程所記錄的工藝文件。機械加工中采用的工藝規(guī)程指的是進行機械產品加工中的操作方法,以及在工藝生產過程中形成的工藝文件。工藝規(guī)程是機械加工工人在生產過程中進行生產的依據,并且是新產品在進行加工制造前,所實施的各種準備工作的依據。制定工藝信息化規(guī)劃的內容主要包括兩個方面,既對工藝路線具體的操作步驟和設定機械加工過程中的各個不同工序。因此,機械加工工藝信息化規(guī)劃技術的重要意義,就是為實現(xiàn)科學的機械加工生產提供依據。
2對面向機械加工工藝信息化規(guī)劃與建設的研究
2.1綠色制造的技術構建
綠色制造的技術構建,對機械加工產品的生命周期產生重要影響。機械加工成品的生命周期所涵蓋的范圍非常廣泛,其中最為主要的是加工材料的選擇,制造加工的過程,產品的設計包裝、產品的裝配和使用,還包括機械加工產品的回收、拆卸、再造等。在機械加工中實現(xiàn)綠色制造可以更好的實現(xiàn)產品的重用、再造、減量化、再生循環(huán)幾個方面的信息化規(guī)劃。面向機械加工工藝信息化規(guī)劃制造的整個技術構架中,主要包括三項非常具體的信息化規(guī)劃內容,集成了兩個層面的過程控制,實現(xiàn)綠色制造的2個目標。工藝信息化規(guī)劃建設技術為企業(yè)進行機械加工提供了研究目標,并提供了綠色制造的模型和視圖。綠色技術的構建為實現(xiàn)企業(yè)自身的經濟效益和社會效益提供了協(xié)調發(fā)展的前提條件,能夠最大化的實現(xiàn)對資源的優(yōu)化配置,提高資源的利用率,最大量的建設對環(huán)境的影響。
2.2機械加工中的工藝信息化規(guī)劃技術的研究對象
和傳統(tǒng)的機械制造系統(tǒng)相比,工藝信息化規(guī)劃制造技術所研究的范圍更加廣泛,其研究對象主要有三類:控制有害物質使用的技術、預防污染的技術以及針對環(huán)境設計所采取的技術。以各種制造活動為研究對象,可以對以上所述的三種技術進行分類,最終可以劃分為3類:第一類以產品的生命周期為基礎;第二類以產品的加工技術為基礎;第三類以產品的生產過程采用的技術為基礎,。以上幾點所構成的技術構架為開展綠色制造的實施提供了參考框架。
3優(yōu)化機械加工工藝信息化規(guī)劃技術
3.1優(yōu)化機械加工工藝信息化規(guī)劃制造技術的工藝參數
在機械加工工藝信息化規(guī)劃制造過程中,對參數進行優(yōu)化是實現(xiàn)信息化規(guī)劃技術的關鍵。利用參數優(yōu)化,可以達到降低資源消耗的目的。在機械加工過程中采用不同的加工工藝,就要優(yōu)化相對應的工藝參數。經過優(yōu)化的工藝參數,可以提高產品的加工質量,降低能源消耗,減少刀具的磨損,降低環(huán)境污染,提高企業(yè)的經濟和社會效益。
3.2對制造工藝措施的優(yōu)化
選擇科學合理的工藝設計,是工藝信息化規(guī)劃中最關鍵的環(huán)節(jié),其對實現(xiàn)工藝信息化規(guī)劃技術的意義非常重要。企業(yè)確定工藝措施的具體做法,通常情況下是根據企業(yè)的生產效率和產品的加工成本為前提條件的,很少考慮采取有效措施更好的利用資源以及實現(xiàn)保護環(huán)境的目標,導致在機械加工過程中不僅對環(huán)境造成了污染,而且對資源造成嚴重浪費。
3.3優(yōu)化多機床的節(jié)能型調度技術
要實現(xiàn)機械加工工藝信息化規(guī)劃就要對企業(yè)的機床設備進行優(yōu)化配置。在機械加工生產中,一般實施的是多機床同時進行多工件的加工方式,其特點是不同的機床可以采用同一種加工工藝,而不同機床在型號和規(guī)格上有很大差別,導致機床在加工工件的過程中,消耗資源量和對環(huán)境的影響結果不盡相同。因此,要對機械加工工藝進行信息化規(guī)劃就要進行科學的調度,才能從根本上實現(xiàn)降低加工系統(tǒng)的能源消耗量。
4構建機械加工工藝信息化規(guī)劃技術的評價體系
一般情況下企業(yè)的評價體系主要包括三個方面,即實現(xiàn)最低的生產投入、最高的獲利、最高的企業(yè)生產效率。但是,現(xiàn)在的企業(yè)在追求經濟效益的同時,還要注重實現(xiàn)最佳的環(huán)境效益和社會效益。因此,在構建機械加工工藝信息化規(guī)劃技術的評價體系時,要綜合考慮各種影響因素,制定科學合理的評價指標。面向機械加工的評價體系應當包括五個主要方面:產品質量、生產時間、生產成品、資源利用效率、環(huán)境影響。
5結語
機電一體化技術不單單涉及到了儀器儀表,電子機械等相關領域的工作內容,還與教育、生產、科研等領域的內容存在比較密切的關系,因此,機電一體化技術的推廣應用是一項綜合性的問題,必須做好橫向聯(lián)合,同時通過加強基礎性生產的方式,以達到促進機電一體化進程快速發(fā)展的目的。從石油化工工程機械的角度上來說,機電一體化技術的應用要點可以概括為以下幾個方面:第一,傳感技術的應用:傳感器作為信息傳遞的最主要媒介之一,能夠利用傳感器對機械設備的運行情況進行全面檢測,同時還可將檢測得到的數據資料轉換為反饋控制信號。因此,傳感技術的應用與發(fā)展需要作為機電一體化技術應用的關鍵內容之一并深化發(fā)展。技術應用的關鍵在于提高傳感技術對信號處理,信號放大,信號檢測,參數調整,以及參數顯示等內容的精確性,促進其抗干擾能力,精確性,以及靈敏性的提升,以支持自修正以及自診斷功能的實現(xiàn);第二,接口技術的應用:接口技術主要是指采取相應的技術手段實現(xiàn)對機械設備內部相關構成部分與模塊的連接關系。根據石油化工工程機械的一般特點來看,接口技術的表現(xiàn)形式有如下幾個方面:電-機械接口,電氣-氣動接口,液壓接口。電氣-電子接口等;第三,信息處理技術的應用:在促進機電一體化技術的發(fā)展過程當中,相關技術的發(fā)展與升級必須依賴于信息處理設備實現(xiàn),對微機裝置的應用更是非常重要的。在石油化工工程機械設備的運行實踐中,為了使機械硬件的動作響應速度更加理想,就需要發(fā)揮信息處理部門對信息的高速處理功能,提高信息處理設備的可靠性以及抗干擾性也是非常重要的。在這一過程當中,可以嘗試以人機接口為基礎,通過圖像或聲音載體實現(xiàn)智能化轉型。
2機電一體化技術應用措施分析
當前,石油機械工程所涉及到的行業(yè)領域是非常多元且復雜的,無論是在海洋環(huán)境還是在陸地環(huán)境下,無論是地面工作區(qū)域還是地下工作區(qū)域,無論是精密性儀器還是大型機械設備,都需要通過應用機電一體化技術的方式達到提高機械設備綜合運行性能的目的。同時,石油機械工程建設運行中潛在著非常多的危險性因素,再加上能源消耗量較大,勞動效率較低,因此必須通過應用機電一體化技術的方式,對傳統(tǒng)意義上的機械設備進行改造升級,以促進其整體運行水平的提升。在這一過程當中,要求關注以下幾個方面的問題:第一,需要工作人員正確認識到石油化工工程中對機械設備進行機電一體化改造的重要意義:在石油化工領域中實施機電一體化技術能夠促進相關機械設備性能的改變,實現(xiàn)對組成系統(tǒng)的擴展,包括計算機,動力系統(tǒng),驅動系統(tǒng),執(zhí)行機構,以及傳感器這五個方面的。以達到優(yōu)化設備整體運行效率的目的;第二,需要對機電一體化的發(fā)展動向進行及時了解與關注:石油化工領域中相關工作人員需要及時對機電一體化技術的國內外發(fā)展情況進行分析與了解,對相關資料進行收集,以分析業(yè)內機電一體化技術的發(fā)展水平與趨勢,根據實際情況,引入國外先進的技術或成熟的經驗;第三,需要做好對機電一體化技術應用的調查研究工作:對于石油化工工程而言,機械設備作業(yè)多需要在野外環(huán)境下開展。由于野外環(huán)境的變化性因素眾多,再加上石油機械的工藝過程比較復雜,因此此類機械往往精度要求較低。這就需要工作人員深入分析并統(tǒng)計石油機械行業(yè)存在的薄弱之處以及優(yōu)勢所在,充分了解矛盾最為突出的產品,將其作為機電一體化技術應用的最主要產品;第四,需要做好對機電一體化技術應用的可行性規(guī)劃工作:以石油化工工程為立足點,對機電一體化技術應用問題的研究與分析,能夠使機電部門,儀表部門,以及電子部門等協(xié)調一致發(fā)展。為了能夠促進機電一體化技術的快速發(fā)展,必須選擇普及率較高且成本較低的機電一體化產品作為切入點,從而分階段分步驟的改造現(xiàn)有設備;第五,需要進一步強調石油化工工程中機電一體化技術應用的可行性:結合已有的實踐工作經驗來看,為了促進機電一體化技術的高速發(fā)展,關鍵在于遵循試點推廣的基本思路,緊緊扣住機電一體化技術的這一中心問題,以促進其經濟效果的良性發(fā)揮。結合當前本領域的發(fā)展現(xiàn)狀來看,認為機電一體化技術的應用可以從長距離輸油管線自動化管理,石油化工設備,鉆井作業(yè)設備,轉油站設備,泵站設備等角度入手,配合研究相應的程序控制方案,以促進其一體化技術的長效發(fā)展。
3結束語
二氧化碳在氣體冷卻器中溫度變化大,使得氣體冷卻器進口空氣溫度與出口制冷劑溫度較為接近,可減少高壓側不可逆?zhèn)鳠嵋鸬膿p失,并且二氧化碳的臨界溫度較低。因此,制冷循環(huán)采用跨臨界制冷循環(huán)時,其排熱過程不是一個冷凝過程,壓縮機的排氣壓力與冷卻溫度是兩個獨立的參數,改變高壓側壓力將影響制冷量、壓縮機耗工量及系統(tǒng)的能效。研究表明,高壓側壓力變化時,循環(huán)的能效存在著一個最大值,因此,二氧化碳跨臨界制冷循環(huán)在對不同工況下,存在對應于最大能效值的最佳排氣壓力。二氧化碳在氣體冷卻器中較大的溫度變化,用于熱回收時,有較高的放熱效率。
2二氧化碳制冷優(yōu)勢及其應用現(xiàn)狀
2.1二氧化碳制冷應用現(xiàn)狀
二氧化碳制冷目前已成功應用于商業(yè)建筑、冷藏庫、熱泵系統(tǒng)、汽車空調以及工程機械等領域。
2.1.1商業(yè)建筑1995年瑞典成功安裝了第一個二氧化碳超市制冷系統(tǒng)。截至2011年,瑞典至少有180個超市采用了二氧化碳系統(tǒng)。丹麥于2004年安裝了第一套超市二氧化碳跨臨界循環(huán)制冷系統(tǒng)。2007年,泰國安裝了亞洲的第一套超市二氧化碳復疊制冷系統(tǒng)。
2.1.2冷藏庫目前我國食品加工與冷藏業(yè)中的大中型冷庫80%都采用氨作為制冷劑。氨有毒性,需要增加安全保護措施。截至2005年,美國的冷庫中氨仍然是一種主要的制冷劑,但二氧化碳已經在冷庫制冷系統(tǒng)中得到實際應用。采用二氧化碳/氨復疊式制冷系統(tǒng)的大型冷藏庫已經投入使用。
2.1.3汽車空調目前汽車空調中主要采用R134a。1996年德國生產的以二氧化碳為工質的公交客車空調投入運行。2003年歐洲已有部分汽車裝備了二氧化碳空調系統(tǒng)。
2.1.4熱泵系統(tǒng)中的應用1994年由挪威SINTEF率先對二氧化碳跨臨界循環(huán)在熱泵上的應用進行了理論和實驗研究。在1995年,日本開發(fā)了二氧化碳為工質的家用熱泵熱水器。
2.2二氧化碳制冷劑優(yōu)勢
二氧化碳是碳的最高氧化狀態(tài),具有非常穩(wěn)定的化學性質,即使在高溫下也不分解產生有害氣體。作為制冷劑其優(yōu)點在于無毒、來源豐富、與普通油相溶、容積制冷量大;同時具有優(yōu)良的熱力特性、安全特性和環(huán)保特性的天然制冷工質。二氧化碳制冷劑跨臨界循環(huán)的放熱過程可以和變溫熱源相匹配,從而可得到較高的能效。與其它制冷劑相比,二氧化碳具有下列優(yōu)點:
2.2.1環(huán)境性能優(yōu)良二氧化碳是自然界天然存在的物質,它的臭氧層破壞潛能(ODP)為零,溫室效應潛能極小(GWP=1)。二氧化碳大多為化工行業(yè)的副產品,用它做制冷劑正好回收了原來排向大氣的廢物,從而使其溫室效應為零。目前國際上已商業(yè)化使用或提出的潛在的環(huán)保工質氫氟烴(HFC)及其混合物不但會增加溫室效應,還會產生其他未知的副作用。
2.2.2價格低廉二氧化碳來源廣泛,價格低廉。二氧化碳制冷系統(tǒng)維護簡單,無需回收或再生,操作與運行的費用較低。
2.2.3化學穩(wěn)定性好二氧化碳無毒、無臭、無污染,不燃、不爆。對常用材料沒有腐蝕性,在高溫下也不分解產生有害氣體,與水混合時呈弱酸性,可腐蝕碳鋼等普通金屬,但不腐蝕不銹鋼和銅類金屬。
2.2.4制冷效率高,穩(wěn)定性好二氧化碳運動粘度低,壓縮比低,單位容積制冷量大,有很好的傳熱性能。二氧化碳制冷效率高,穩(wěn)定性好,容積制冷量較大,流動和傳熱性能高。
2.2.5設備尺寸小二氧化碳制冷較高的工作壓力使得壓縮機吸氣比容較小,從而使得容積制冷量較大,壓縮尺寸較小,流動和傳熱性能提高。減少了管道和熱交換器的尺寸,從而使系統(tǒng)非常緊湊。
3二氧化碳制冷在工程機械領域的應用
3.1工程機械駕駛室熱環(huán)境
工程機械駕駛室玻璃面積較大,室內熱環(huán)境受外界影響大。太陽輻射通過玻璃窗將熱量傳入車內,玻璃面積較大時,可通過下式計算,通過玻璃窗進入室內的熱量Qb可按下式計算:Qb=A•k(tb-ti)+C•A•qb式中:A為玻璃窗面積;K為玻璃窗的傳熱系數;tb為車室外溫度,℃;ti為車室內溫度,單位為℃;C為玻璃窗遮陽系數;qb為通過單層玻璃的太陽輻射強度。另外,受太陽輻射影響車身溫度較高,從而影響駕駛室內溫度。太陽照射包括直射和散射,車體外表面溫度升高的同時也向外反射輻射熱,車體外表面所受的輻射熱Q1可按下式計算:Q1=(IG+IS-IV)F式中:IG為太陽直射輻射強度;IS為太陽散射輻射強度;IV為車體表面反射輻射強度,單位為W/m2;F為車體外表面積,m2。
3.2工程機械空調系統(tǒng)特點
工程機械的工作環(huán)境極其惡劣,其空調系統(tǒng)與冰箱和家用空調具有明顯的區(qū)別。
1)工程機械空調系統(tǒng)往往在過熱、灰塵、震動等惡劣環(huán)境情況下運行,對其質量和性能要求較高。
2)工程機械空調系統(tǒng)冷凝器和蒸發(fā)器均處于強制對流換熱狀態(tài),均需耗費一定電能或發(fā)動機功率,而且冬夏季空調運行時,工程機械爬坡或加速等受到較大影響。
3)工程機械工作時往往震動較為劇烈,容易導致制冷劑泄漏,污染環(huán)境。
3.3二氧化碳空調在工程機械中的應用優(yōu)勢
二氧化碳空調系統(tǒng)應用于工程機械領域具備較佳的優(yōu)勢:
1)工程機械空調系統(tǒng)制冷劑易泄露、排放量大。采用二氧化碳作為制冷劑有完全環(huán)保的特點。
2)二氧化碳壓縮比低,壓縮機效率高。同時,高壓側二氧化碳溫度變化大,使進口空氣溫度與二氧化碳的排氣溫度可以非常接近,減少了高壓側不可逆?zhèn)鳠嵋鸬膿p失。3)尺寸小二氧化碳空調系統(tǒng)可以滿足工程機械安裝和布置要求,并獲得較高的效率,對工程車輛的節(jié)油和動力性能也有改善。
4結論
1)二氧化碳制冷劑性能良好,化學性質穩(wěn)定,無毒、無臭、無污染,不燃、不爆。其臭氧層破壞潛能為零,溫室效應潛能極小。價格低廉,來源豐富。
2)二氧化碳循環(huán)在跨臨界條件下運行,壓縮機的效率相對較高,在超臨界條件下的特殊熱物理性質使其在流動和換熱方面都具有極大的優(yōu)勢,超臨界流體良好的傳熱和熱力學特性使得換熱器的換熱效率提高,并使得整個系統(tǒng)的能效較高。
3)二氧化碳制冷劑應用廣泛,目前已成功應用于商業(yè)建筑、冷藏庫、熱泵系統(tǒng)、汽車空調以及工程機械等領域,具有理想的應用效果。
關鍵詞:化工機械設計;材料;分析
在工程項目的運作過程中,化工機械設備長期處于一個密閉的工作環(huán)境中,因此,化工設備極容易被腐蝕,從而影響到化工設備的多種性能,減少設備的使用壽命。在化工設備的設計中,如何選擇合適的材料,降低設備的腐蝕程度,延長設備的使用壽命,已經成為人們關注的關鍵問題。
1 在化工機械設計中做好碳素鋼與合金鋼材料的選擇
在化工設備中,要求機械零部件要具備一定程度的韌性以及強度,這樣才能滿足機械運行中的各種機械性能、化學性能以及物理性能的要求。要做好材料選擇工作,就必須對材料的韌性以及強度做出充分的考慮。同時,還要考慮材料在加工過程中的可操作性和安全性。
在當化工機械設計材料市場中,碳素鋼已經成為廣泛應用的材料,它不僅成本低,同時具有較好的加工性能和操作性能。但是,碳素鋼本身也存在一定的缺陷,這種材料的強度以及韌性比較低,最重要的是中等以上的材料無法順利的進行熱處理加工淬透作業(yè),這些缺陷使影響了碳素鋼在化工機械設計中的使用。為了提高碳素鋼的強度以及韌性,可以在碳素鋼中加入一定比例的合金元素,這時就可以形成一種新的材料,即合金鋼。與碳素鋼相比,合金鋼的韌性以及強度得到很大的提升,除此之外,合金鋼還有很多碳素鋼所沒有的優(yōu)勢,比如耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等。雖然如此,一般情況下碳素鋼還是首先選擇的材料,只有在零件的橫截面積較大、需要對材料進行淬透及材料外載荷應力較大的情況下才可以使用合金鋼。
2 在選擇機械設計材料時要參考機械材料零件的制作工藝
在機械生產或者是加工作業(yè)中,不同的加工處理技術對機械設計中材料應用的要求不同。比如焊接工藝要考慮材料的抗壓性以及冷鐓性,鑄造工藝要求機械設計的材料具備較高的流動性、收縮性以及吸氣性[1]。在進行熱處理工藝時,要對機械材料的淬透性、過熱敏感性、氧化脫碳性進行充分的考慮,切削工藝則要求材料有便于切削的特點。所以,具體選擇使用哪一種材料,要以機械材料零部件的制造工藝為選擇的依據。
零件是機械最基本的組成部分,在對零件進行設計時,一方面要對零件的成本進行控制,同時,還要保證其具備正常的工作能力。零件抵抗可能失效的能力被稱為工作能力,不管在任何情況下,零件一旦喪失工作能力,就意味著零件失效。所以在選擇材料時,要保證零件有足夠的工作能力,同時對材料費用進行考慮,盡量減少材料費用。除此之外,為了盡量減少經濟支出,還要保障零件有良好的制造工藝,將設計程序簡化也可以達到降低成本的目的。
3 以材料的荷載性能的大小作為機械設備選材的標準
通常情況下,材料的外載荷性能與失效零部件性能之間存在著一定的矛盾,主要表現(xiàn)為化工機械材料的外載荷性能很容易造成機械設計的部分元件失效,但是機械的零部件所具備的性能卻能夠有效的防止這種零件的失效。所以在化工機械選擇材料時,要對材料的載荷性能大小進行充分的考慮。
通常在外載荷力的作用下,機械零部件容易發(fā)生扭轉的現(xiàn)象,當零部件發(fā)生扭曲時,應力大都集中在材料的表層。這就說明,零部件的控制效果是由材料表面的性能決定的。所以在選擇機械設備的材料時,首先要考慮機械材料承受載荷力的情況。如果確定材料需要承受一定的載荷力,那么此時就要根據承受荷載力的情況對材料進行適當加工。材料加工的方式主要有兩種:低碳鋼滲碳或者是中碳鋼調質[2]。對于一些材料來說,材料本身可以承受一定的拉伸和壓縮作用,同時由于是零件的橫截面受到外載荷力作用,所以橫截面應力比較均勻,在這種情況下,只有性能分布比較均勻的材料才能用來進行機械設備的設計。
4 在機械設計中選擇耐腐蝕的材料
腐化已經成為化工機械設備常見的問題,在日常工作中,如果化工設備經常與空氣和水汽接觸,那么就很容易發(fā)生化學反應,使化工機械設備出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象,一旦化工機械設備出現(xiàn)腐蝕,設備的外表色澤會發(fā)生一定的改變,其內部性能也會受到嚴重的影響,從而降低設備的工作效率,減少其使用壽命,進而影響到整個化工工程的進度,所以,在化工機械設計中,要注意選擇耐腐蝕的材料。材料要具備一定的耐腐蝕性,這是與化工產品的生產要求相一致的,同時要保持化工設備的穩(wěn)定運行以及流暢性,防止因為部分零件被腐蝕而影響整個工作效率的情況發(fā)生,注意要及時發(fā)現(xiàn)腐蝕的情況,做好處理措施,不要讓腐蝕積累。最后,要注意外力的保護作用,防止產生新一輪的腐蝕發(fā)生。
5 在選擇機械設計材料時要注意節(jié)能性以及環(huán)保性的統(tǒng)一
我國經濟飛速發(fā)展的同時,對于資源以及能源的需求也日益增大,應用于機械設計的材料被大量開采,有些材料在今天已經成為稀缺材料,面對與此嚴峻的現(xiàn)狀,在選擇機械設備的設計材料時,要將可持續(xù)發(fā)展作為機械設計工作的新要求,給予環(huán)境保護更多的考慮,同時也要考慮到成本的輸出,做到節(jié)能性與環(huán)保性的統(tǒng)一[3]。
如果只將注意力放在經濟的發(fā)展上,在進行機械設備的設計對那些不可再生的資源進行開發(fā)利用,那么將嚴重影響到未來化工生產,所以,在選擇化工設備的材料時,一定要將現(xiàn)階段的環(huán)保與節(jié)能作為考慮的一部分,開發(fā)可再生資源,有效的節(jié)約成本以及原材料,盡量節(jié)約不可再生資源,避免不必要的浪費。