綠色（sè）製造，又稱（chēng）為環境友好製（zhì）造或可持（chí）續製造，是一個（gè）綜合考慮環（huán）境影響（xiǎng）和資源消耗的現代（dài）製造業（yè）可持續發展模式。改善產品製造過程的環境友好性是企業實施綠色製造的重要內容之一，而產品製造過程環境影響分析和評價是其中的有效方法之一。清單分析又是進行（háng）製造過程環境影（yǐng）響分析和評價（jià）的基礎，它能夠對產品製造（zào）過程的資源消耗和環境影響數據（jù）進行量化分析。

      對礦用風機葉輪加工過程進行清單分析，可以反映出葉（yè）輪加工過程資源消耗和環（huán）境影響（xiǎng）的種類和數量，從而發（fā）現葉輪加工過程中對環境影響最大或（huò）者較大的一些階段（duàn），為新葉輪的設計和改進提供一定的（de）理論依據，使葉輪更具有環境優（yōu）勢，也為以後礦用風機葉輪加工過程的資源環境屬性綜合評價和工藝路線選（xuǎn）擇提供數據和決策支持，以及為標準化清單數據（jù）庫的建立提供（gòng）科學可靠的信息資源。

      清單分析的關鍵是數據的采集。由於葉輪是由一係列工序環節組成的（de），對葉輪整個加工過程進行清單（dān）數據的采集就可以離散成對每個工（gōng）序環節進行數據采集，而每個（gè）工序環節可（kě）以看作為一個輸入(Input) － 加工(Process) － 輸出(Output) 的過程，為此先建（jiàn）立每個工序的IPO 過程模型（xíng），基於工序IPO 過程模型，製定工序清單分析表格，然後進行工序（xù）清單數據的采集。

      1 礦用（yòng）風機葉輪加工（gōng）過程各工序環節IPO 模型的建立

      葉（yè）輪加工過程是（shì）由一係列工序環節組成（chéng）的，根（gēn）據國家機械製造工藝分類標準JB /T5992 － 92，葉輪加工過程各（gè）工序可以歸（guī）為切削、焊接（jiē）、壓力加工、鑄造4 種工藝類型。文獻［5］中構建了4 種工藝類型的IPO 過程模型（xíng）。圖1 為切削工藝的IPO 過（guò）程模型。輸入包括原（yuán）材料、輔助材料、能量、工裝、加工（gōng）設備以及工藝參數等;輸出包括產品、副（fù）產品、廢（fèi）氣、廢液、固體廢棄物和其他汙染形式的排放(如噪聲、振動等) 等。對於同一工藝類型中的各具體工序，由於具有相似（sì）的物理化學特性以及資源消耗與環境影響屬性，所以其IPO 過程模（mó）型的（de）建立可以從工藝類型的IPO 過程模型中派生出來。例如:鐵芯車削外圓工序的IPO 過程模型就可以從切（qiē）削工藝IPO 過程（chéng）模型(圖（tú）1)中派生出來(圖2)。

      2 基於工序IPO 過程模型的清單分析表格的建立（lì）及（jí）數據采集（jí）

      根據工序IPO 過程模型（xíng）可以建（jiàn）立工序清單分析表格（gé），鐵芯車削外圓工序的清單分析表（biǎo）格可（kě）如表1 所示製定。清單分析表格中的環境（jìng）因（yīn）子（zǐ）分為（wéi）2 層。第（dì）1 層是目標層環境因子，屬於工藝過程的環境影響共性因子。一般地，根據資源消耗種類及汙染（rǎn）物種類或影（yǐng）響對象可以將加工（gōng）過程目標環境因子劃分為原材料消耗、輔助材料消耗（hào）、能源消耗、廢氣排（pái）放、廢水排放、固體廢棄物或其他汙染物排放( 如振動、輻射和噪（zào）聲等)。第2 層是指標層環境（jìng）因子，與具（jù）體工序有關。環境因子的層次性與IPO 模型的（de）層次性具有（yǒu）對應關係，工藝類型（xíng）的IPO 模（mó）型對應目標層（céng）環境因子;每（měi）個（gè）工序的IPO 模型對應指標層環境因子。同理可製定葉輪加工過程中其他具體（tǐ）工序的清單（dān）分析表格，所（suǒ）有清單分析表格（gé）中擁有相同的目標層影響因子和個（gè）性化的指（zhǐ）標層（céng）影（yǐng）響因子。

      製定了工序清單分析表格，就可以進行物料消耗（hào）和環境影響數據的采集。因為清單分析數（shù）據（jù）的準確性直接關係到影響評價結果和方案決策的可靠性，因此清單分（fèn）析表格中列出了數據的（de）采集方法。葉輪加工過程的清單數據主要通過如下方法（fǎ）獲得（dé）:(1) 現場觀（guān）察葉輪的生產（chǎn）情況;(2)調查企業的物料供應定額（é）、各種統（tǒng）計、報表等（děng）;(3)查（chá）閱有關文獻和國家規（guī）定的某些相關標準等;(4)根據（jù）葉（yè）輪設計資料進行計算。

      3 葉輪加工過程（chéng）清（qīng）單數據

      采用以上方法就可以獲得葉輪（lún）加工過程各工序環節的物料（liào）消耗和環境影響清單。由（yóu）於葉（yè）輪加（jiā）工過程（chéng）工序環節較多，因此可以按葉（yè）輪生產工藝流程劃分為若幹個便於數據收集的單元過程，一個單（dān）元過程可包含一個或多個工序環節。然後將各個單元（yuán）的清單按功能單位(1 台風機的葉輪) 進行換算（suàn），並分類匯總即可得到整個葉輪加工過（guò）程（chéng）的清單數（shù）據。

      由於礦用（yòng）風機品（pǐn）種（zhǒng）和規格比較多，資（zī）源消耗和環境影響不一樣，不同企業間的生產水平也有很大差異。為了便（biàn）於比較（jiào），我們選取某廠生產的性能參數相似，葉片既可通過鋼板衝壓成形，也可通過鋁錠鑄（zhù）造成形的No6. 0 /2 × 15(No6. 0 表示葉輪的直徑為（wéi）0. 6 m;2 × 15表示（shì）風機級數為2 級，單台電動（dòng）機功率為（wéi）15 kW)風機葉輪加工（gōng）過程作為研究對（duì）象。其資源消耗和環境影（yǐng）響（xiǎng）清單數據（jù）分別如表2 ～ 5 所示。

      4 葉輪加工過程清單分析

      從表2 ～ 5 葉輪加工過程的清單數據中可以分（fèn）析得出:衝壓葉片葉輪:(1) 原材料總消耗量為44. 33 kg， Q235A 棒材消耗為6. 68 kg，Q235A 板材消耗為37. 65kg。棒材消耗（hào）中軸盤鑽孔、車削階段材料利用（yòng）率最低，為65. 8%，板材消耗中葉片剪切、衝壓下（xià）料和轂板氣割下料階段材料利用率也較（jiào）低，分別為69. 5% 和（hé）73%。(2)輔助物料消耗主要是焊絲、CO2氣體（tǐ）、氧氣、乙炔和（hé）切削液的消耗。焊絲消耗量為1. 47 kg，CO2氣（qì）體消耗為233. 94 L，氧氣消耗為69. 87 L，乙炔消耗為18. 34 L，切削液消耗為15. 39 L。焊絲和（hé）CO2氣體主要消耗在葉輪焊接階（jiē）段，且消耗（hào）量分別為1. 43 kg 和227. 7 L，分別（bié）占焊絲（sī）和CO2氣體總消耗量的97% 和97%;切削液主要消耗在軸盤鋸削和鑽孔2 個工藝階段，分別為7. 39 L 和7. 82 L，也是廢液的主要來源，其消耗量分別占切削液總消耗量的48% 和51%。(3)電能消耗為（wéi）21. 65 kW·h，且主要消耗在葉輪焊接工藝階段（duàn），消耗量為12. 84 kW·h，占總能量消耗的59%。(4)廢氣包括粉塵、煙塵和有毒氣體的排放，主（zhǔ）要由焊接和氣割工（gōng）藝產生;(5) 廢液主要是切削液的排放。(6)固（gù）體廢棄物包括（kuò）12. 76 kg 的切屑、少量熔渣和焊渣，葉片（piàn）剪切、衝壓下料階段切屑最多，占總切屑的37%，但切屑一般都可（kě）回（huí）收利用。(7) 其他汙（wū）染包括各工序中產生的噪聲，以及轂板氣割下料、轂圈和葉輪焊接、點焊平衡塊時產生的光、熱、電磁和射線（xiàn）輻射。剪切、卷（juàn）、焊、校（xiào）圓（yuán）、脹圓以及鑽孔、攻絲工序中噪聲都（dōu）在80 dB 以上。

      鑄造葉片葉輪:(1) 原材料總消耗量為72. 32 kg， Q235A 棒材消耗為9. 66 kg，Q235A 板材消（xiāo）耗為39. 72kg，ZL104 消（xiāo）耗（hào）為22. 94 kg。棒材消耗中（zhōng）軸盤鑽孔、車削階段材料利用率最低（dī），為65. 2%;板材消耗中（zhōng）轂（gū）板氣割下（xià）料階段材料利（lì）用率低，為64%。(2) 輔助物料消耗主要（yào）是焊絲、CO2氣（qì）體、氧氣、乙炔（quē）、切削液和（hé）型砂的（de）消耗。焊絲消（xiāo）耗量為（wéi）1. 33 kg，CO2氣體消耗為218. 59 L，氧氣消耗為127. 2 L，乙炔消耗（hào）為33. 39 L，切削（xuē）液消耗為（wéi）19. 13 L，型砂為3. 25 kg，焊絲和CO2氣體主要消耗在輪轂焊接階段，且消耗量分別為0. 91 kg和152. 78 L，分別占焊（hàn）絲和CO2氣體總消耗量的68%和（hé）70%;切削液主要消耗在軸盤鋸削和鑽孔兩個工藝（yì）階段，分（fèn）別（bié）為8. 04 L 和10. 07 L，也是廢液（yè）的主要來源（yuán），其消耗量（liàng）分別占切削液總消耗量的42% 和53%。 (3) 能源消耗包括電能和焦煤的消耗，電能消耗為40. 04 kW·h，焦煤消耗（hào）為17. 4 kg。電能主要消耗在輪轂焊接工藝階段，消耗量為8. 92 kW·h，占電能消耗量的22%。(4) 廢氣包括粉塵（chén）、煙塵和有毒氣體的排（pái）放，主要由焊（hàn）接、鑄造和氣割工藝產（chǎn）生。(5) 廢水主要是切削液的排放（fàng）。(6)固體廢棄物包括20. 07 kg 的（de）切（qiē）屑和12. 48 kg 鑄造過程中產生（shēng）的各種廢渣、少量熔渣和焊渣。轂板氣割時產生的切屑占總切（qiē）屑的45%，鑄造過（guò）程中產生（shēng）的各種廢渣約占總固體廢（fèi）棄物的（de）30%。(7)其他（tā）汙染中包括各工序中產生（shēng）的噪聲，以及轂板氣（qì）割下料、轂圈和輪轂焊接、點焊（hàn）平衡塊和鑄（zhù）造時產生的光、熱、電磁和射線輻射。其中（zhōng）剪切（qiē）、卷、焊、校圓、鑄造（zào）工（gōng）藝階段產生的噪聲在80 dB 以上。

      從2 種風機葉輪物料（liào）消耗和環境排放的統計分析可以得出:2 種葉輪軸盤加（jiā）工階段切削液消耗最多，同時也是廢液的主要來源，軸盤鑽孔、車削工藝階段材料利用率最低，產生的廢屑也較多，這時如果將圓鋼改為內徑合適的管材（cái），既可減少材料消耗提（tí）高材料利（lì）用率，也可減少鋸削（xuē）、鑽孔（kǒng）加工時間，從而節約（yuē）能源、減少切削液的消耗和廢液排放。葉輪（lún）在轂板氣割下料時材料利（lì）用率（lǜ）也比（bǐ）較低，可以采取跟其他（tā）零件配合下料的方式來（lái）提高材料的利（lì）用率減少固體廢棄（qì）物的（de）產生。輔助物料消耗中焊絲（sī）和CO2氣體消耗都比較多，電能（néng）也主要消耗在焊接階段，這主要（yào）是因為CO2氣體保護焊時易產生飛濺，為此可（kě）以通過選擇正確的焊接（jiē）參數，在氣體中加入Ar，在焊接回路中串聯適度的電（diàn）感，采（cǎi）用低飛濺率焊絲（sī）等方法來減少焊（hàn）接過（guò）程（chéng）中焊絲隨熔化金屬飛向熔池之（zhī）外的飛濺，有效提高熔敷效率和焊（hàn）接生產率（lǜ），從而減少焊材（cái）、氣體和焊接電能的消耗。從現場中還了解到葉（yè）輪加工過程中有些噪聲是人為引起的，例如，轂圈脹圓時，由（yóu）於操作人員隨手亂丟轂圈，引起轂圈與轂圈之間的碰撞，從而引發（fā）很大的噪聲（shēng），對於這類人為引起的噪聲隻要采取合適的措施就能避免。

      鑄造葉片葉輪加（jiā）工過程中產生的固（gù）體廢棄物是（shì）衝壓葉（yè）片葉輪加工過（guò）程的2 倍多;氧氣、乙（yǐ）炔和電能的消耗差不多是它的2 倍;除焊絲、CO2氣體（tǐ）外，Q235A 板材、Q235A 棒材、切削液的消耗也要多（duō）些;此外鑄造葉片葉輪加工過程中還有鑄鋁、焦煤、螺釘、螺母、螺栓的消耗。究其原因有兩個:一（yī）是葉片是小批量鑄造生產，鑄造過程中焦煤消耗多，因為熔煉鋁采（cǎi）用的是熱利用率低的地坑式坩堝爐，其熱利用率隻有0. 05 ～ 0. 08，為了要維持爐子的正常工作，需增加每爐次焦煤（méi）消耗量的1 /3，因而熔煉金屬時產生的（de）煤渣多。所以，為了減少焦煤的消耗，減少廢氣和廢爐渣對環境的汙染，有必要改進（jìn）金（jīn）屬熔煉方法，如采（cǎi）用節（jiē）能（néng）型的熔鋁（lǚ）電爐，熔化1 t 鋁隻需700 kW·h 左右，而這裏熔化1 t 鋁平均要0． 8 t 焦煤，相當於4 500 kW·h 左右發出（chū）的熱（rè）量。另外，還可（kě）以通過改進技術和提高批量生產來改善葉片在鑄造過程中的物能消耗和環境排放，因為批量越大（dà），單位葉片鑄造（zào）周期會（huì）相應縮短，資源消耗和環境排放就會降低。二是由於衝壓葉片與輪轂（gū）是同種材料，焊接性能好，當葉片與輪轂采用焊接聯接時（shí），隻有1 塊轂板和1 個轂圈（quān）;而鑄造葉片采用的是鑄鋁材料，葉片與輪轂材料不同，不（bú）能采用一般的焊接方法聯接起來，所以葉片要通過葉柄與輪轂用（yòng）螺（luó）釘、螺栓、螺母和墊片來固定（dìng），所（suǒ）以每個葉輪有2 塊轂板和2 個轂圈，生產工（gōng）序（xù）也相應增（zēng）多，從而引起此（cǐ）種（zhǒng）葉輪物能消耗和環境排放增多。在這（zhè）種情況下，可以采取開發鋁鋼（gāng）異種材料焊接材料或葉片采用焊接性能好的鑄造材料(如（rú）鑄（zhù）鋼等)來提高葉片與輪轂（gū）的焊接性能，簡化鑄造葉片葉輪結構，減少加工工序，從而（ér）減少鑄造葉片葉輪的物料消耗和環境排放（fàng）。

      5 結語

      利用同一工藝類型中的各具體（tǐ）工序（xù）具有相（xiàng）似（sì）的物理化學（xué）特性以及資源消耗與環境影（yǐng）響屬性的特點，以鐵芯（xīn）車削外圓具體工序為例詳細說明了IPO 過程模型的（de）建立、清單分析（xī）表格的（de）製定、資源消耗和環境影響狀況的描述（shù）和數（shù）據（jù）采集，並詳細說明了數據的來（lái）源。最後就2 種葉輪的清單數據進行了詳細的分析，比較了2 種葉輪資源消耗和環（huán）境影響的差異（yì），找（zhǎo）出了造成這種（zhǒng）差異的原因（yīn），並提出（chū）了具體的改進措施。這樣不僅（jǐn）為葉輪加工（gōng）過程降低資源消耗、減少噪聲和粉塵對車間環境的汙染，以及對人體（tǐ）的危害（hài）提供了數據參考;同時也為其他產品生產過程降低（dī）資（zī）源消耗、減少環境汙染、實現清潔化生產等提（tí）供（gòng）了理論基礎。