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)，也是國民經(jīng)濟的基礎(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。本研究針對砂型鑄造過程碳排放、碳效率建模問題，著重研究了砂型鑄造低碳過程模型、砂型鑄造過程碳排放量計算、碳效率計算、低碳對標(biāo)以及碳效率提升有效性評價等內(nèi)容。
　　針對鑄造工序運行狀態(tài)過程模型的構(gòu)建問題，研究了砂型鑄造低碳過程及其碳排放特性，建立了基于事件工序節(jié)點的擴展有向權(quán)重砂型鑄造過程模型。首先，對砂型鑄造生產(chǎn)過程

2、及其碳排放特性進行分析，提出了面向低碳鑄造的砂型鑄造過程事件工序節(jié)點構(gòu)建方法，描述了事件工序節(jié)點關(guān)系及工序事件的定義，建立了基于事件的工序節(jié)點和工序事件狀態(tài)矩陣及其變換模型;針對模型描述的需求，建立基于事件工序節(jié)點的擴展有向權(quán)重砂型鑄造過程模型，從而實現(xiàn)對鑄造過程工序運行狀態(tài)與各種對象之間的描述，為下一步砂型鑄造過程碳排放量計算與分析提供研究基礎(chǔ)。
　　針對鑄造過程碳排放量的分析與計算問題，研究了鑄造過程碳排放量計算方法，提出了基

3、于工序碳源的砂型鑄造過程碳排放計算方法。首先，根據(jù)砂型鑄造碳排放特性以及過程模型，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，實現(xiàn)對鑄造過程的分解;在工序碳源基礎(chǔ)上，研究并描述了砂型鑄造過程模型工序碳源的擴展模型;接著，提出了空載（待機）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算方法，實現(xiàn)了砂型鑄造過程工序碳排放量的計算。
　　針對鑄造過程

4、的碳效率計算及低碳對標(biāo)問題，研究了鑄造過程碳效率影響因素，提出了基于工序碳源的砂型鑄造過程碳效能力計算方法和低碳對標(biāo)模型。首先，對砂型鑄造過程碳效率影響因素進行分析，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程碳效能力計算模型，構(gòu)建了基于分層遞階的生產(chǎn)能力模型，在此基礎(chǔ)上，分別提出了四個層次的碳效率和生產(chǎn)能力綜合碳效率計算方法;其次，構(gòu)建了基于灰色關(guān)聯(lián)分析的砂型鑄造過程碳效率評價模型，實現(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)綜合評價;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角度出發(fā)的對標(biāo)相似度模型;最后，從對標(biāo)工序碳排放量角度出發(fā)，構(gòu)建了砂型鑄造過程低碳對標(biāo)計算模型，從不同層次和角度實現(xiàn)鑄造過程的碳排放對標(biāo)，指導(dǎo)企業(yè)有針對性的找出標(biāo)桿對象并進行比較。
　　針對鑄造過程節(jié)能降耗措施的有效性問題，提出了砂型鑄造過程碳效率提升有

6、效性評價和計算方法。首先，建立了基于成熟的砂型鑄造過程碳效率等級結(jié)構(gòu)，給出基于成熟度的碳效率等級定義，提出了砂型鑄造過程碳效率等級工序模塊域的構(gòu)建方法以及碳效率等級提升能力的描述模型;其次，提出砂型鑄造碳效率等級判定方法和等級標(biāo)桿路線關(guān)聯(lián)模型，實現(xiàn)碳效率等級標(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)勢度提出了基于優(yōu)勢度的碳效率等級提升方案有效性的評價方法;最后，根據(jù)有效性評價結(jié)果，提出了基于