1. 待机与空转能耗的定义边界
在能耗改善项目中，最先出现的分歧往往不是技术方案，而是口径。同一台设备，生产部门说它"一直在运行"，能源部门说它"大部分时间在空转"，设备部门说它"已经关机了"，而电表读数却显示它仍在持续消耗功率。如果这些说法没有统一的定义边界，后续的能耗基线、节能量核算、投资回报测算都会失去可比性。因此，本章的任务不是讨论怎么省电，而是先把"待机"和"空转"这两个最容易被混用的概念切分清楚，并明确本课程的研究对象与工程边界。
一、四个状态的基本定义
从能量流的角度看，一台用电设备在任何时刻都处于某种"能量消耗状态"。工程上通常按设备是否承担主功能和是否处于生产节拍中两个维度来划分，得到四个典型状态：
- 运行（Run）：设备正在执行其设计主功能，输出有效功。例如机床正在切削、空压机正在向管网供气、注塑机正在合模注射。此时能耗与产出直接相关。
- 空转（Idle / No-load running）：设备主功能已启动、动力源已接通、控制系统处于"就绪"或"等待"状态，但没有加工对象或没有有效负载。典型表现是电机在额定转速附近旋转但输出轴几乎不做功，如机床主轴空转、传送带空载运行、液压泵在无负载下循环。
- 待机（Standby）：设备主功能未启动，但控制电路、显示、通信、传感器、加热保温等辅助功能仍带电工作。典型表现是功率远低于运行功率，但持续存在，如数控系统通电但伺服未使能、电视机关屏但电源指示灯亮、变频器处于待机显示。
- 休眠 / 假关机（Sleep / Soft-off）：设备对外表现为"已关闭"，但内部仍有部分电路维持唤醒能力或记忆保持。假关机是休眠的一种特殊形态，指操作界面已显示关机、风扇停转、屏幕熄灭，但电源模块、网络唤醒电路或待机电源仍在耗电。
这四个状态并非互斥的标签，而是一条连续的能量消耗谱。真正需要工程干预的，是那些不产生有效产出却持续耗能的区间。本课程把空转与待机（含休眠、假关机）统称为"非生产性能耗状态"，作为研究对象。
二、状态边界与判定依据
定义清楚之后，还需要可操作的判定依据，否则现场仍然会各说各话。工程上建议用三个可观测信号来划分边界：
- 主功能信号：设备是否在执行设计主功能。可由PLC输出点、主轴使能信号、阀门开度、气缸动作等判断。
- 负载信号：输出端是否有有效负载。可由电流、扭矩、压力、流量、计数传感器判断。
- 功率水平：实测有功功率相对于额定功率或运行功率的比值。
当主功能信号为"启动"、负载信号为"无"时，判定为空转；当主功能信号为"停止"、功率水平仍高于零且稳定存在时，判定为待机或休眠。这里的关键是：不能只看操作面板显示，也不能只看设备是否"在动"，必须以功率和负载信号为准。
三、课程对象与工程边界
本课程聚焦工业与商用场景中由电力驱动的生产及辅助设备，包括但不限于：金属切削机床、注塑机、空压机、风机水泵、传送与输送线、工业机器人、包装设备、测试与老化设备、办公与IT设备、照明与空调辅助系统。研究对象是这些设备在非生产时段的电能耗散。
工程边界需要明确三条：
- 时间边界：以设备"本应停止或本应低功耗"的时间段为分析窗口，包括班间休息、换型等待、计划停机、周末与节假日、夜间无人时段。不把正常生产节拍内的短暂停顿一律计入，除非停顿时间超过设定阈值（例如连续超过5分钟）。
- 能量边界：只统计电能（有功电量），暂不展开压缩空气、蒸汽、冷却水等二次能源的待机损耗，但这些内容会在后续章节作为关联损耗讨论。
- 责任边界：区分设备本体待机、辅助系统待机（如除尘、冷却、照明）和基础设施待机（如变压器空载、配电柜指示）。本课程以设备本体和直接辅助系统为主，基础设施部分只做识别提示。
四、状态划分的工程意义
把状态切分清楚，直接决定了改善手段的选择。空转的改善重点是缩短空转时长、降低空转转速或功率、实现自动停机；待机的改善重点是降低待机功率、增加深度休眠、切断非必要辅助回路；假关机的改善重点是识别虚假关机点、改造电源管理逻辑。如果一开始把空转当成待机，就可能错误地只去换电源模块，而忽略了主轴空转这个更大的耗能项。
下面的状态边界图把四个状态放在"主功能是否启动"和"是否存在有效负载"两个维度上，并标出各自的典型功率区间与改善方向，便于现场快速对照判断。
五、现场快速判定表
为了让定义可以直接落地，下面给出一份现场判定表。使用时逐项核对，先确定状态归属，再决定是否纳入本课程的改善范围。
| 观察项 | 运行 | 空转 | 待机 | 休眠 / 假关机 |
|---|---|---|---|---|
| 主功能信号 | 启动 | 启动 | 停止 | 停止（界面可能显示"已关机"） |
| 有效负载 | 有 | 无 | 无 | 无 |
| 典型功率占比 | 60%～100% | 20%～60% | 1%～5% | 0.5%～3% |
| 风扇 / 屏幕 | 运转 / 亮 | 运转 / 亮 | 可能运转 / 亮 | 停转 / 灭 |
| 是否本课程对象 | 否 | 是 | 是 | 是 |
| 优先改善方向 | — | 自动停机、降速、联锁 | 深度休眠、切断辅助回路 | 识别假关机、改造电源逻辑 |
六、一个示例：如何用功率数据区分状态
假设某车间一台注塑机，铭牌电机功率15 kW，现场用钳形功率计在三个时段测得如下数据（以下为教学示例，非实测结果）：
时段A（正常生产）：有功功率 9.8 kW，螺杆动作频繁，有制品计数
时段B（换模等待）：有功功率 4.2 kW，料筒加热保持，螺杆不动作，无制品计数
时段C（夜班停机）：有功功率 0.18 kW，屏幕熄灭，风扇停转，但主开关未断
按判定表：时段A为主功能启动且有负载，属于运行，不纳入改善；时段B为主功能部分启动（加热保持）但无有效负载，功率约为额定值的28%，属于空转与待机的混合态，应重点分析料筒保温策略和液压泵卸荷逻辑；时段C主功能停止、功率0.18 kW持续存在，属于假关机，应检查控制电源、加热圈保温回路和网络唤醒模块。若每天夜班停机10小时、每月22天，仅时段C一项，单台年耗电约为 0.18 kW × 10 h × 22 × 12 ≈ 475 kWh，这还不包括时段B的空转损耗。