基于工序碳源的砂型鑄造碳排放及碳效率建模研究.pdf

1、鑄造是制造業(yè)的基礎(chǔ)，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，砂型鑄造應(yīng)用廣泛，但能量消耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重，存在著巨大的節(jié)能減排潛力。本研究針對(duì)砂型鑄造過(guò)程碳排放、碳效率建模問(wèn)題，著重研究了砂型鑄造低碳過(guò)程模型、砂型鑄造過(guò)程碳排放量計(jì)算、碳效率計(jì)算、低碳對(duì)標(biāo)以及碳效率提升有效性評(píng)價(jià)等內(nèi)容。
　　針對(duì)鑄造工序運(yùn)行狀態(tài)過(guò)程模型的構(gòu)建問(wèn)題，研究了砂型鑄造低碳過(guò)程及其碳排放特性，建立了基于事件工序節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展有向權(quán)重砂型鑄造過(guò)程模型。首先，對(duì)砂型鑄造生產(chǎn)過(guò)程

2、及其碳排放特性進(jìn)行分析，提出了面向低碳鑄造的砂型鑄造過(guò)程事件工序節(jié)點(diǎn)構(gòu)建方法，描述了事件工序節(jié)點(diǎn)關(guān)系及工序事件的定義，建立了基于事件的工序節(jié)點(diǎn)和工序事件狀態(tài)矩陣及其變換模型;針對(duì)模型描述的需求，建立基于事件工序節(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展有向權(quán)重砂型鑄造過(guò)程模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄造過(guò)程工序運(yùn)行狀態(tài)與各種對(duì)象之間的描述，為下一步砂型鑄造過(guò)程碳排放量計(jì)算與分析提供研究基礎(chǔ)。
　　針對(duì)鑄造過(guò)程碳排放量的分析與計(jì)算問(wèn)題，研究了鑄造過(guò)程碳排放量計(jì)算方法，提出了基

3、于工序碳源的砂型鑄造過(guò)程碳排放計(jì)算方法。首先，根據(jù)砂型鑄造碳排放特性以及過(guò)程模型，建立了八類砂型鑄造工序特征要素、五類基礎(chǔ)砂型鑄造工序碳源以及砂型鑄造工序碳源的構(gòu)建規(guī)則，實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄造過(guò)程的分解;在工序碳源基礎(chǔ)上，研究并描述了砂型鑄造過(guò)程模型工序碳源的擴(kuò)展模型;接著，提出了空載（待機(jī)）工序碳源、負(fù)載工序碳源、物料消耗工序碳源、能源消耗工序碳源以及非期望工序碳源的碳排放量計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了砂型鑄造過(guò)程工序碳排放量的計(jì)算。
　　針對(duì)鑄造過(guò)程

4、的碳效率計(jì)算及低碳對(duì)標(biāo)問(wèn)題，研究了鑄造過(guò)程碳效率影響因素，提出了基于工序碳源的砂型鑄造過(guò)程碳效能力計(jì)算方法和低碳對(duì)標(biāo)模型。首先，對(duì)砂型鑄造過(guò)程碳效率影響因素進(jìn)行分析，并給出了碳效率的定義，提出了基于工序碳源的砂型鑄造過(guò)程碳效能力計(jì)算模型，構(gòu)建了基于分層遞階的生產(chǎn)能力模型，在此基礎(chǔ)上，分別提出了四個(gè)層次的碳效率和生產(chǎn)能力綜合碳效率計(jì)算方法;其次，構(gòu)建了基于灰色關(guān)聯(lián)分析的砂型鑄造過(guò)程碳效率評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)了從碳效率角度的砂型鑄造工藝路線的碳效

5、率最優(yōu)綜合評(píng)價(jià);接著，在工序碳源和碳效模型基礎(chǔ)上，提出了砂型鑄造低碳對(duì)標(biāo)模型的體系結(jié)構(gòu)，建立了砂型鑄造工序編碼模型、工藝路線結(jié)構(gòu)交換模型;提出了從工藝路線相似度和工序碳源相似度兩個(gè)角度出發(fā)的對(duì)標(biāo)相似度模型;最后，從對(duì)標(biāo)工序碳排放量角度出發(fā)，構(gòu)建了砂型鑄造過(guò)程低碳對(duì)標(biāo)計(jì)算模型，從不同層次和角度實(shí)現(xiàn)鑄造過(guò)程的碳排放對(duì)標(biāo)，指導(dǎo)企業(yè)有針對(duì)性的找出標(biāo)桿對(duì)象并進(jìn)行比較。
　　針對(duì)鑄造過(guò)程節(jié)能降耗措施的有效性問(wèn)題，提出了砂型鑄造過(guò)程碳效率提升有

6、效性評(píng)價(jià)和計(jì)算方法。首先，建立了基于成熟的砂型鑄造過(guò)程碳效率等級(jí)結(jié)構(gòu)，給出基于成熟度的碳效率等級(jí)定義，提出了砂型鑄造過(guò)程碳效率等級(jí)工序模塊域的構(gòu)建方法以及碳效率等級(jí)提升能力的描述模型;其次，提出砂型鑄造碳效率等級(jí)判定方法和等級(jí)標(biāo)桿路線關(guān)聯(lián)模型，實(shí)現(xiàn)碳效率等級(jí)標(biāo)桿路線的確定;接著，分析方案有效性的影響因素，構(gòu)建影響因素的確定模型，根據(jù)提升方案的優(yōu)勢(shì)度提出了基于優(yōu)勢(shì)度的碳效率等級(jí)提升方案有效性的評(píng)價(jià)方法;最后，根據(jù)有效性評(píng)價(jià)結(jié)果，提出了基于