[发明专利]一种圆盘锯石机变锯切速率加工过程功率预测及节能控制方法

说明书

本发明属石材锯切加工领域，尤其指一种圆盘锯石机变锯切速率加工过程功率预测及节能控制方法，包括：建立圆盘锯石机锯切参数的取值组合并实时采集圆盘锯石机的空转功率和主轴功率；根据圆盘锯石机空转功率和某一时间子区间内的平均主轴功率获取该子区间的锯切功率；将子区间内石材荒料的平均锯切功率以及对应的锯切参数取值带入锯切功率关系式拟合；基于各锯切参数关于时间的函数，构建变锯切速率加工石材过程锯切功率和能耗预测模型；面向备选的锯切参数方案，计算得到变锯切速率加工过程的锯切功率峰值和锯切过程的能耗值，选择最节能的方案进行加工。本方法操作简单，对功率和能耗的预测准确性高，并且可以推广至其他类型的石材加工设备。

技术领域

本发明涉及石材锯切加工过程能耗预测技术领域，尤其涉及一种圆盘锯石 机变锯切速率加工过程功率预测及节能控制方法。

背景技术

石材制品被广泛应用于建筑装饰、高端机床、精密仪器和军工产品中，随着 我国城市化进程加快以及高端装备需求量持续增加，石材行业得到了前所未有的 发展。石材行业是一个能量密集型的产业，生产过程中的能耗是石材加工企业成 本的重要部分。随着全球绿色、低碳经济浪潮的到来，石材行业节能减排问题已 经引起了政府、行业和科研机构的广泛重视。石材加工是高能耗的行业，而石材 荒料锯切工序的能耗占到石材加工企业的一半以上。金刚石圆盘锯石机是目前应 用最广泛的石材荒料锯切装备，对其使用过程能耗的优化控制直接关系到石材加 工企业的成本和效益。

目前，石材荒料锯切工序应用最为广泛的加工装备是金刚石圆盘锯石机。根 据该工序锯切速率的特点，该加工过程可以分为恒锯切速率过程和变锯切速率过 程。恒锯切速率过程为锯切要素(锯切深度、锯切速度和进给速度)保持恒定的 加工过程；变锯切速率过程为至少有一个锯切要素发生变化的加工过程(如锯片 切入石材的过程，锯切深度持续变化，该过程即为变锯切速率过程)。

金刚石圆盘锯石机的恒锯切速率过程的锯切功率也是一个稳定值，其值可以 根据锯切参数进行预测或估算。变锯切速率过程的锯切功率是一个动态值(随时 间变化而变化)，比恒锯切速率过程的功率特性复杂。目前，随着石材加工工艺 技术及装备水平的发展，锯片尺寸和锯切深度不断加大，使得加工过程中切入、 切出等变锯切速率过程的时间明显变长。因此，实现变锯切速率过程功率及能耗 的准确预测，从而指导锯切参数方案的节能决策和优化，对石材企业实现节能增 效具有重要意义。然而，目前未见关于金刚石圆盘锯石机变锯切速率过程锯切功 率和能耗预测技术方面的研究报道。

金刚石圆盘锯石机变锯切速率过程的锯切功率与锯切要素、装备的机械传动 效率、电机功率损耗等有关，功率特性复杂，变化规律不确定(与锯切参数的变 化特性相关)。目前尚缺乏一种有效预测金刚石圆盘锯石机变锯切速率过程功率 和能耗的实用方法。

发明内容

为了对金刚石圆盘锯石机变锯切速率加工过程锯切功率及能耗进行较为准 确的预测，本发明提供了一种方法，以便能够在进行石材荒料锯切之前获取变锯 切速率加工过程锯切功率及能耗的预测值，并可实现根据预测结果对石材荒料加 工过程进行节能控制与决策。

步骤1，建立金刚石圆盘锯石机锯切参数的取值组合，针对每种取值组合， 先进行空转运行并实时采集金刚石圆盘锯石机的空转功率；再分别按照各种锯切 参数取值组合进行石材荒料锯切，将每种取值组合对应的变锯切速率加工过程分 为若干个等时间步长的子区间，并实时采集各时刻金刚石圆盘锯石机的主轴功率；

划分的每个子区间的时间步长很短，用Δt表示。在Δt内锯切参数变化不明 显，则每个子区间内都可看成是恒锯切速率加工过程，可以用平均锯切功率代替 该子区间的锯切功率。

步骤2，对于第i种锯切参数组合的第j个子区间，根据金刚石圆盘锯石机 空转功率以及各子区间的平均主轴功率，获取各子区间石材荒料的平均锯切功率。

步骤3，将划分的所有时间子区间内石材荒料的平均锯切功率以及对应的锯 切参数取值带入关系式：