Chỉ tiêu phân tách đánh giá năng lượng tiêu thụ của máy CNC

Trong một hệ thống sản xuất, máy gia công là một trong những thiết bị chính sử dụng năng lượng. Do đó để đạt được mục tiêu “phát triển bền vững”, điều cần thiết là phải tính toán đến hiệu quả sử dụng năng lượng của máy gia công. Đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng một trong những điều tiên quyết cần thực hiện trong việc giảm thiểu năng lượng tiêu thụ của máy gia công.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chỉ tiêu phân tách đánh giá năng lượng tiêu thụ của máy CNC Nguyễn Thị Ái Lành 38 CHỈ TIÊU PHÂN TÁCH ĐÁNH GIÁ NĂNG LƯỢNG TIÊU THỤ CỦA MÁY CNC CRITERIA FOR ANALYZING AND EVALUATING ENERGY CONSUMPTION OF THE CNC MACHINE Nguyễn Thị Ái Lành Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng; ntalanh@ute.udn.vn Tóm tắt - Công nghiệp là một trong các ngành tiêu thụ năng lượng cao nhất hiện nay. Chúng ta cần nhìn nhận sâu sắc hơn về thực trạng năng lượng sử dụng trong công nghiệp sản xuất. Trong một hệ thống sản xuất, máy gia công là một trong những thiết bị chính sử dụng năng lượng. Do đó để đạt được mục tiêu “phát triển bền vững”, điều cần thiết là phải tính toán đến hiệu quả sử dụng năng lượng của máy gia công. Đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng một trong những điều tiên quyết cần thực hiện trong việc giảm thiểu năng lượng tiêu thụ của máy gia công. Phương pháp đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng của máy gia công CNC đã được đưa ra trong một nghiên cứu trước của tác giả [1]. Để phục vụ tốt hơn cho bước đánh giá này, trong bài báo này tác giả đưa ra một chỉ tiêu phân tách cho phép chọn lựa cấp độ chính xác đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng của máy gia công. Abstract - Industry is one of the sectors that has recorded the highest energy consumption to date. Facing current environmental issues, we need to be more deeply aware of the status quo of energy consumption in manufacturing industries. In a manufacturing system, the production machine is one of the major devices that consume energy. Therefore, to achieve the goal of sustainable development, it is necessary to take into account the energy efficiency of the production machine. Energy efficiency evaluation is one of the prerequisites for minimalizing energy consumed by the production machine. The method for evaluating energy efficiency of the machine CNC has been proposed in one of the author’s previous researches [1]. In this paper, the author improves the evaluation method by proposing a decomposition criterion that enables the selection of an accurate level for evaluating energy efficiency of the production machine. Từ khóa - năng lượng; hiệu quả sử dụng năng lượng; chỉ số hiệu suất năng lượng; chỉ số phân tách; máy CNC. Key words - energy; energy efficiency; energy efficiency index; decomposition criteria; CNC machine. 1. Đặt vấn đề Ngành công nghiệp sản xuất được coi là một trong các ngành tiêu thụ nhiều năng lượng nhất hiện nay. Do đó, nâng cao hiệu quả năng lượng được coi là một trong những thách thức quan trọng nhất để đạt được một nền sản xuất “sạch” hơn và hiệu quả hơn. Theo Mc Kinsey & Company [2], sử dụng năng lượng hiệu quả cho phép giảm đến khoảng 40% khí nhà kính trong công nghiệp. Hơn nữa, nâng cao hiệu quả năng lượng mang lại lợi ích to lớn đồng thời đây cũng là một trong các yêu cầu thiết yếu trong chiến lược kinh doanh bền vững cho các doanh nghiệp hiện nay. Bài viết này nhằm mục đích đưa ra chỉ tiêu phân tách đánh giá năng lượng tiêu thụ của máy gia công CNC. Trong phần đầu tiên, cơ sở lý thuyết liên quan đến năng lượng tiêu thụ của máy sản xuất được đưa ra phân tích. Sau đó, các chỉ tiêu phân tách cho phép đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng của máy CNC sẽ được giới thiệu ở các phần tiếp theo của bài báo. Trong thực tế, khi xem xét quá trình sản xuất của các máy gia công, nhiều bài báo đã đưa ra nhận định rằng năng lượng tiêu thụ thực tế bởi một máy sản xuất không hoàn toàn được sử dụng trực tiếp để sản phẩm cuối cùng [3,4,5]. Nó luôn luôn tồn tại một phần lớn năng lượng bị mất trong quá trình sản xuất. Do đó trong phần thứ hai của bài báo, hiệu quả sử dụng năng lượng và khả năng tiết kiệm của máy CNC được đưa ra phân tích và đánh giá. Ở phần cuối cùng của bài báo, năng lượng sử dụng của một máy CNC 4 trục sẽ được phân tích. Trong trường hợp một máy phay 5 trục [3], qua quan sát quá trình hoạt động trong một năm của máy (2000 giờ) theo các chế độ làm việc khác nhau của nó: chế độ nhàn rỗi, chế độ chạy dao nhanh và chế độ gia công. Các tác giả cho thấy rằng 65% tổng thời gian làm việc của máy là nằm ở chế độ nhàn rỗi và chế độ chuyển động nhanh các trục với 47% năng lượng tiêu thụ. Điều này cho thấy rằng, tỷ trọng năng lượng tiêu thụ không liên quan trực tiếp đến việc bóc phoi để tạo ra sản phẩm cuối cùng là tương đối lớn so với tổng năng lượng tiêu thụ của máy. 2. Cơ sở lý thuyết liên quan đến năng lượng tiêu thụ của máy gia công Năng lượng tiêu thụ thực tế bởi một máy gia công trong quá trình sản xuất lớn hơn rất nhiều so với năng lượng lý thuyết cần thiết để tạo ra sản phẩm mong muốn [3,4,5]. Hình 1. Phân bổ năng lượng tiêu thụ thực tế của máy CNC [3] Trong trường hợp máy ép thủy lực [3] sử dụng để ép tấm thép dày 1,5mm và rộng 170mm (St-37) với một góc 170°, năng lượng trực tiếp tham gia vào quá trình ép để tạo ra sản phẩm là năng lượng cần thiết để tạo ra chuyển động của chày ép. Phần năng lượng này chiếm một phần nhỏ (chỉ 35%) so với tổng mức tiêu thụ năng lượng. Có tới 65% năng lượng tiêu thụ mà không liên quan trực tiếp đến việc sản xuất sản phẩm cuối cùng. Hình 2 minh họa sự phân bố năng lượng tiêu thụ thực tế bởi máy ép thủy lực theo các chế độ làm việc khác nhau: lắp đặt công cụ (1), chuẩn bị hệ thống điều khiển PC (2), định vị phôi ép (3-4), chuyển động xuống của chày ép (5a), chuyển động lên của chày ép (5b), vận chuyển và đo đạc, kiểm tra thành phẩm ép (6-8) và thời gian tạm dừng của người vận hành giữa các lần ép (9). ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(132).2018, QUYỂN 2 Hình 2. Phân bổ năng lượng tiêu thụ thực tế của máy ép thủy lực [3] Điều này cho thấy rằng, có một phần đáng kể năng lượng được tiêu thụ bởi máy gia công không tham gia trực tiếp vào quá trình tạo ra giá trị cho sản phẩm cuối cùng. Nó cho phép kết luận rằng có thể và rất cần thiết đưa ra cái giải pháp nhằm giảm tiêu thụ năng lượng của máy gia công. Đánh giá năng lượng tiêu thụ của máy gia công là một trong những bước tiên quyết trong giảm thiểu nă ...