Введение к работе
Актуальность работы
Автоматизация - важнейшее средство повышения качества и эффективности технологических процессов и производств. Одним из основных показателей качества машиностроительных технологических процессов является их энергоемкость. Это обусловлено следующими соображениями. Экономия электроэнергии составляет существенную часть (свыше 25%) общего потенциала экономии энергоресурсов. В России возможности энергосбережения укрупненно оценивается в 200 - 220 млрд. кВт.час/год. Доля машиностроения в структуре энергопотребления нашей страны составляет в некоторых регионах до 70%. Именно это обстоятельство позволило Правительству РФ в Программе антикризисных мер на 2009 год сформулировать важнейшее направление развития производства энергоэффективность. Это особенно важно, т.к., как отмечено в Энергетической стратегии России на период до 2020 года, на современном этапе экономика России характеризуется высокой энергоемкостью, в 2-3 раза превышающей удельную энергоемкость экономик развитых стран. Не менее важным является и то, что проведение эффективной политики энергосбережения, как показывает опыт развитых стран мира, позволяет развивать реальное производство и социальную сферу без существенного роста потребления электроэнергии (в некоторых странах на 1% прироста ВВП приходится лишь 0.4% прироста энергопотребления).
В машиностроении токарная и фрезерная обработка занимают существенное место. В этой связи задача снижения потребления электроэнергии при реализации технологических процессов токарной и фрезерной обработки имеет существенное значение с точки зрения повышения энергоэффективности машиностроительных производств.
Целью настоящей работы является автоматизированное управление энергопотреблением машиностроительных производств и повышение на этой основе энергоэффективности технологических процессов токарной и фрезерной обработки.
В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:
Проанализировать нагрузочные характеристики металлорежущих станков при реализации технологических процессов токарной и фрезерной обработки.
Исследовать взаимосвязи нагрузочных характеристик при реализации технологических процессов, потребляемой при этом электроэнергии и мощности электропривода металлорежущих станков.
Разработать алгоритмы и методики автоматизированного управления потреблением электрической энергии посредством контроля и компенсации реактивной мощности при токарной и фрезерной обработке.
Разработать и исследовать автоматизированную конденсаторную установку, реализующую алгоритмы и методики управления потреблением электрической энергии.
Методы исследования
При исследовании применялись основные положения теории автоматического управления, технологии машиностроения, теории резания, теоретической электротехники, математической статистики и теории эксперимента.
Научная новизна работы заключается в:
установлении взаимосвязи нагрузочных характеристик при
реализации технологических процессов токарной и фрезерной обработки, энергоэффективности металлообрабатывающих станков и мощности их электропривода;
методике снижения потребления энергии при реализации
технологических процессов посредством управления коэффициентом мощности электроприводов металлорежущих станков;
разработке алгоритмов автоматизированного управления
потреблением электрической энергии и их адаптации к реальным нагрузочным характеристикам технологических процессов;
методике создания комплексной автоматизированной
энергосберегающей системы машиностроительных предприятий.
Практическая ценность работы заключается в повышении энергоэффективности технологических процессов токарной и фрезерной обработки, а значит и их конкурентоспособности за счет снижения потребления электрической энергии и улучшения ее качества.
Реализация работы
Результаты работы были использованы при создании автоматизированных локальных энергосберегающих систем для токарных и фрезерных станков, а также в учебном процессе на кафедре «Инженерная экология и безопасность жизнедеятельности» ГОУ ВПО МГТУ «Станкин» при изучении дисциплин «Автоматические системы обеспечения безопасности технологических процессов и производств» и «Автоматизация обеспечения экологических показателей качества машиностроительных производств».
Апробация работы
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:
заседаниях кафедры «Инженерная экология и безопасность жизнедеятельности» ГОУ ВПО МГТУ «Станкин»;
научно-методической конференции «Машиностроение - традиции и инновации» (МТИ-08), ГОУ ВПО МГТУ «Станкин», г. Москва, ноябрь
2008 г.;
международных конференциях «Производство. Технология. Экология - ПРОТЭК», Москва, ГОУ ВПО МГТУ «Станкин», в 2007, 2008, 2009 гг.;
I всероссийском конкурсе молодых ученых имени академика В.П. Макеева, г. Миасс, сентябрь 2009 г.;
международной конференции «Экологические аспекты производства и среды», ГОУ «Западная высшая школа», г. Зелена Гура, Польша, июнь
2009 г.
Публикации
По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ. Структура и объем работы
Работа состоит из введения, 4-х глав, основных выводов, изложена на 97 страницах машинописного текста, содержит 23 рисунка, 16 таблиц, список литературы включает в себя 69 наименований.
