[發明專利]一種圓盤鋸石機變鋸切速率加工過程功率預測及節能控制方法

在審

• 申請號: 201910874389.5
• 申請日: 2019-09-17
• 公開（公告）號: CN110619174A
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 白碩瑋;欒利強;賈順;王秋燕;程聯軍;劉成
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 37228 山東重諾律師事務所
• 代理人: 冷奎亨

本發明屬石材鋸切加工領域，尤其指一種圓盤鋸石機變鋸切速率加工過程功率預測及節能控制方法，包括：建立圓盤鋸石機鋸切參數的取值組合并實時采集圓盤鋸石機的空轉功率和主軸功率；根據圓盤鋸石機空轉功率和某一時間子區間內的平均主軸功率獲取該子區間的鋸切功率；將子區間內石材荒料的平均鋸切功率以及對應的鋸切參數取值帶入鋸切功率關系式擬合；基于各鋸切參數關于時間的函數，構建變鋸切速率加工石材過程鋸切功率和能耗預測模型；面向備選的鋸切參數方案，計算得到變鋸切速率加工過程的鋸切功率峰值和鋸切過程的能耗值，選擇最節能的方案進行加工。本方法操作簡單，對功率和能耗的預測準確性高，并且可以推廣至其他類型的石材加工設備。

技術領域

本發明涉及石材鋸切加工過程能耗預測技術領域，尤其涉及一種圓盤鋸石 機變鋸切速率加工過程功率預測及節能控制方法。

背景技術

石材制品被廣泛應用于建筑裝飾、高端機床、精密儀器和軍工產品中，隨著 我國城市化進程加快以及高端裝備需求量持續增加，石材行業得到了前所未有的 發展。石材行業是一個能量密集型的產業，生產過程中的能耗是石材加工企業成 本的重要部分。隨著全球綠色、低碳經濟浪潮的到來，石材行業節能減排問題已 經引起了政府、行業和科研機構的廣泛重視。石材加工是高能耗的行業，而石材 荒料鋸切工序的能耗占到石材加工企業的一半以上。金剛石圓盤鋸石機是目前應 用最廣泛的石材荒料鋸切裝備，對其使用過程能耗的優化控制直接關系到石材加 工企業的成本和效益。

目前，石材荒料鋸切工序應用最為廣泛的加工裝備是金剛石圓盤鋸石機。根 據該工序鋸切速率的特點，該加工過程可以分為恒鋸切速率過程和變鋸切速率過 程。恒鋸切速率過程為鋸切要素(鋸切深度、鋸切速度和進給速度)保持恒定的 加工過程；變鋸切速率過程為至少有一個鋸切要素發生變化的加工過程(如鋸片 切入石材的過程，鋸切深度持續變化，該過程即為變鋸切速率過程)。

金剛石圓盤鋸石機的恒鋸切速率過程的鋸切功率也是一個穩定值，其值可以 根據鋸切參數進行預測或估算。變鋸切速率過程的鋸切功率是一個動態值(隨時 間變化而變化)，比恒鋸切速率過程的功率特性復雜。目前，隨著石材加工工藝 技術及裝備水平的發展，鋸片尺寸和鋸切深度不斷加大，使得加工過程中切入、 切出等變鋸切速率過程的時間明顯變長。因此，實現變鋸切速率過程功率及能耗 的準確預測，從而指導鋸切參數方案的節能決策和優化，對石材企業實現節能增 效具有重要意義。然而，目前未見關于金剛石圓盤鋸石機變鋸切速率過程鋸切功 率和能耗預測技術方面的研究報道。

金剛石圓盤鋸石機變鋸切速率過程的鋸切功率與鋸切要素、裝備的機械傳動 效率、電機功率損耗等有關，功率特性復雜，變化規律不確定(與鋸切參數的變 化特性相關)。目前尚缺乏一種有效預測金剛石圓盤鋸石機變鋸切速率過程功率 和能耗的實用方法。

發明內容

為了對金剛石圓盤鋸石機變鋸切速率加工過程鋸切功率及能耗進行較為準 確的預測，本發明提供了一種方法，以便能夠在進行石材荒料鋸切之前獲取變鋸 切速率加工過程鋸切功率及能耗的預測值，并可實現根據預測結果對石材荒料加 工過程進行節能控制與決策。

步驟1，建立金剛石圓盤鋸石機鋸切參數的取值組合，針對每種取值組合， 先進行空轉運行并實時采集金剛石圓盤鋸石機的空轉功率；再分別按照各種鋸切 參數取值組合進行石材荒料鋸切，將每種取值組合對應的變鋸切速率加工過程分 為若干個等時間步長的子區間，并實時采集各時刻金剛石圓盤鋸石機的主軸功率；

劃分的每個子區間的時間步長很短，用Δt表示。在Δt內鋸切參數變化不明 顯，則每個子區間內都可看成是恒鋸切速率加工過程，可以用平均鋸切功率代替 該子區間的鋸切功率。

步驟2，對于第i種鋸切參數組合的第j個子區間，根據金剛石圓盤鋸石機 空轉功率以及各子區間的平均主軸功率，獲取各子區間石材荒料的平均鋸切功率。

步驟3，將劃分的所有時間子區間內石材荒料的平均鋸切功率以及對應的鋸 切參數取值帶入關系式：