WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 9 |

Проект технологической схемы Выбор Проектирование • • • Компоновка аппаратурного отдельных оборудования оформления аппаратов Формирование Определение Выбор типа технологической структуры строительных аппарата конструкций схемы Технологический Размещение Расчёт времени расчёт аппаратов цикла и объёма партий Разработка Трассировка конструкции трубопроводов Расчёт количества и размеров аппаратов Разработка на стадиях технологии изготовления Рис. 2.1. Структурная схема проектирования ТС Технологической схемой (ТС) называется совокупность аппаратов, взаимосвязанных технологическими потоками сырья, полупродуктов и продуктов, в которых осуществляется определенная последовательность технологических операций (подготовка сырья, химическое превращение, выделение целевого продукта, очистка газообразных отходов).

Анализируя процесс проектирования технологических производств, можно выделить следующие основные направления: технологическое проектирование, проектно-конструкторские разработки, строительное проектирование, составление смет и проектов производства работ [13, 14, 33].

К технологическому проектированию можно отнести разработку следующих частей проекта: 1) собственно технологической; 2) монтажно-технологической; 3) контроля и автоматики; 4) теплотехнической; 5) электротехнической; 6) организации труда; 7) технико-экономической [14].

К проектно-конструкторским разработкам можно отнести: 1) конструирование аппаратуры и оборудования; 2) проектирование металлоконструкций для обслуживания аппаратуры и оборудования; 3) проектирование теплоизоляции аппаратуры и оборудования; 4) подтверждение к использованию стандартного оборудования, материалов и комплектаций.

Технологическая часть проекта выполняет проработку регламента на проектирование и анализ вариантов технологических схем: расчёт материальных балансов, конструктивных параметров аппаратов, технологических режимов; разработку номенклатуры оборудования как стандартного, так и нестандартного; компоновку оборудования; разработку заданий смежным частям проекта. Технологическая часть проекта координирует деятельность всех смежных частей проекта в процессе выполнения работ путём консультаций, увязок и согласований, проводимых между смежными частями проекта, с внешними организациями, с контролирующими организациями и с заказчиком.

Начальным этапом процесса разработки проекта технологического производства после получения задания на проектирование и технологического регламента является выполнение укрупненной и обобщённой модели проектируемого объекта. На основе этой модели появляется укрупненная принципиальная схема технологического объекта, выявляется номенклатура основных блоков и узлов, определяются материальные связи между блоками, определяется последовательность технологической проработки блоков и узлов [15].

Следующим этапом является проработка вариантов технологических схем отдельных блоков по укрупненным показателям. Для каждого варианта определяются возможности реализации процессов и регулирования ими, проводятся прикидочные расчёты и осуществляется отсев нереализуемых или неэффективных вариантов технологических схем. Для оставшихся вариантов начинается разработка технологической схемы, включающей расчёт материальных и тепловых балансов, определение конструкционных и режимных параметров основных аппаратов, расчёт основных технологических трубопроводов.

При выполнении этого этапа необходимо ориентироваться на использование типовых проектных решений на базе унификации технологических и конструкционных комплексов, а также на широкое применение типовых проектов. Для производств с часто меняющейся технологией должно применяться универсальное оборудование, позволяющее без значительных дополнительных затрат приспосабливать его к новой технологии или номенклатуре продукции.

На этапе конструирования осуществляется проработка аппаратов, состоящая из расчётов конструкционных размеров, расчётов вспомогательного оборудования, расположенного вне аппаратов, из разработки схемы регулирования и проработки вопросов пуска и останова. На этом этапе составляются предварительные сметы и спецификации.

После предварительного определения варианта аппаратурного оформления проводится анализ, выявляющий лимитирующие по времени, либо неэффективно использующие материальные и энергетические ресурсы стадии и операции.

На основе выполненного анализа необходимо определить конструктивные и режимные характеристики, которые приводят к уменьшению значений лимитирующих факторов.

Современная конструкторская разработка должна опираться на знание основных принципов формирования, закономерностей развития и обновления технических объектов и предусматривать использование соответствующих методов и средств их конструирования [1, 37].

Любой объект техники может рассматриваться как техническая система, так как представляет собой многокомпонентное, структурно-органи-зованное системное образование. Его отличительной особенностью от других материальновещественных системных образований является то, что он создаётся искусственно из материалов и процессов природы на основе действующих в ней закономерностей с учётом достижений науки и техники с целью реализации определённых функций труда и жизнедеятельности человека.

Начиная от этапа формирования инженерного замысла, объект конструирования проходит разнообразные стадии и этапы жизненного цикла.

При выполнении научно-исследовательских и опытно-конструк-торских работ объект предстает первоначально в форме знания (этап исследования), затем в виде информационной модели (этап проектирования) и, наконец, в виде натурального изделия (этап изготовления и испытаний опытного образца).

Современная конструкторская разработка – это, как правило, сложный творческий процесс, основанный, прежде всего, на широком привлечении практически всего арсенала известных методов, приемов и средств исследовательской деятельности, а также на применении производительных средств механизации и автоматизации инженерного труда и систем автоматизированного проектирования [2, 21].

Основные требования, предъявляемые к вновь разрабатываемым конструкциям ёмкостных аппаратов должны учитывать основные тенденции развития отрасли химических, пищевых и других смежных производств. Эти требования сводятся к следующим: 1) эффективность функционирования оборудования; 2) надёжность оборудования (расчётная долговечность 10 – 15 лет); 3) прочность, жёсткость и устойчивость; 4) минимальные материало- и энергоёмкость при заданной производительности; 5) производственная и эксплуатационная технологичность; 6) транспортабельность; 7) безопасность при эксплуатации; 8) экологическое совершенство, т.е. отсутствие вредного воздействия на окружающую среду; 9) соответствие основным положениям эргономики и технической эстетики; 10) патентная чистота; 11) экономическая эффективность.

Все перечисленные требования взаимосвязаны, причём в одних случаях их воздействия на определенные показатели качества проектируемого оборудования совпадают, в других – нет.

Противоречивость требований, предъявляемых к конструкциям машин, выдвигает задачу поиска оптимального решения, при котором соотношение отдельных требований обеспечивает наибольшую эффективность оборудования. Следовательно, проектирование машин является задачей оптимизационного типа и соответствующий процесс её решения называется оптимизационным проектированием [15].

Общая последовательность проектирования технологического аппарата выглядит следующим образом:

1. Определение структуры (концептуальное проектирование). На данном этапе определяется: во-первых, тип проектируемого аппарата (ёмкостной аппарат, колонный аппарат, барабанный аппарат, фильтр, теплообменник и др.); вовторых, определяется, из каких основных узлов и деталей он будет состоять.

2. Технологические расчёты. Здесь осуществляются различные материальные, тепловые, гидродинамические расчёты, в результате которых определяются основные размеры проектируемого аппарата, такие, как, например, объём корпуса ёмкостного аппарата, поверхность теплообмена, число тарелок и диаметр корпуса колонны, мощность перемешивающего устройства и т.д.

3. Разработка конструкции. На этапе разработки конструкции производятся предварительные и поверочные прочностные расчёты, разрабатываются сборочный чертёж аппарата и чертежи узлов и деталей, а также другая конструкторская документация. В результате получается готовый конструкторский проект.

4. Разработка технологии изготовления. Когда конструкция аппарата определена, приступают к разработке технологических маршрутов изготовления деталей и сборки узлов и аппарата в целом.

5. Внесение изменений.

2.2. Информационный анализ конструкции и процесса проектирования технологического оборудования Технологические аппараты предназначаются для осуществления в них физических, химических или физикохимических процессов (химическая реакция, теплообмен без изменения агрегатного состояния, испарение, конденсация, кристаллизация, растворение, выпарка, ректификация, абсорбция, адсорбция, сепарация, фильтрация и др.), а также для хранения и перемещения в них различных веществ.

Содержащиеся и перерабатываемые вещества в аппаратах бывают в разном агрегатном состоянии (чаще всего в жидком и газообразном, реже в твёрдом), различной химической активности (по отношению к конструкционным материалам) – от инертных до весьма агрессивных, для обслуживающего персонала – от безвредных до опасных.

Различные химико-технологические процессы в аппаратах осуществляются при разных, свойственных каждому процессу давлениях – от глубокого вакуума до избыточного в несколько десятков МПа и самых разных температурах – от минус 250 до плюс 900 °С.

Характер работы аппаратов бывает непрерывный и периодический, а установка их может быть стационарной (в помещении или на открытой площадке) и нестационарной (предусматривающей или допускающей перемещение аппарата).

Стальные сварные аппараты, в зависимости от содержащейся в них среды и её рабочих параметров, с целью определения методов и объёма контрольных операций для сварных соединений подразделяются на пять групп согласно [32] и разделяются на подведомственные и неподведомственные Госгортехнадзору РФ.

Все технологические аппараты наряду с наличием у них своих специфических устройств, как правило, состоят из следующих основных элементов и узлов: цилиндрического корпуса (из одной или нескольких обечаек), днища, крышки, штуцеров, устройств для присоединения контрольно-измерительных приборов, люков, опор, сварных и фланцевых соединений, строповых устройств.

Технический объект представляет собой систему, состоящую из элементов и связей между ними TO = . Будем называть элементы и связи структурными единицами технического объекта.

Элементы, из которых состоит технологическое оборудование, бывают [25]:

– функциональные, несущие технологическое назначение Eb = {eb}, например, корпус ёмкостного аппарата, трубная решётка теплообменника;

– соединительные, служащие для связи основных элементов друг с другом Es = {es}. Такими элементами являются сварные швы, фланцевые соединения, болты и т.д.

Конструкцию технологического аппарата можно представить в виде графа G = (Eb, Es) [11], в узлах которого находятся функциональные элементы eb, а связями служат соединительные es (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Представление структуры технологического объекта в виде графа G = (Eb, Es) Множество всех элементов технологического объекта является объединением множеств функциональных и соединительных элементов E = EbEs.

Большинство элементов не являются неделимыми и, в свою очередь, состоят из функциональных и соединительных элементов. Следовательно, элементы разделяются на простые (неделимые) и сложные. Простыми элементами будут детали, или условно неделимые в данной задаче сборочные единицы (например, при проектировании стойки привода ёмкостного аппарата подшипник можно рассматривать как условно неделимый элемент, так как обычно в этой задаче он не проектируется, а выбирается из ряда стандартных). Сложные элементы могут состоять как из простых, так и из сложных элементов.

Структуру сложных элементов также можно представить в виде графов нижних уровней иерархии.

Выделим два вида связей между элементами S:

1) связи позиционирования SP – параллельность осей, совпадение поверхностей и т.д. Связи SP однозначно определяют взаимное расположение элементов друг относительно друга, например, при позиционировании обечайки и днища ось днища должна совпадать с осью обечайки;

2) связи SF, определяющие зависимость значений свойств элементов друг от друга, например, диаметр днища должен быть равен диаметру обечайки.

Процесс проектирования технологического оборудования состоит из следующих основных этапов:

- определение структуры (концептуальное проектирование);

- технологические расчёты;

- разработка конструкции;

- разработка технологии изготовления;

- внесение изменений.

Исходными данными для проектирования технологического аппарата является техническое задание (ТЗ), в котором отражены его функции, условия взаимодействия его с окружающей и рабочей средой, ограничения на его параметры:

ТЗ = {L, Fa, Q1, Q2, Q3, Q4}, где L – основной размер технологического аппарата (например, объём корпуса емкостного аппарата, поверхность теплообмена теплообменника, поверхность фильтрации фильтра и т.д.); Fa = {fa} – множество функций проектируемого аппарата; Q1 – условия взаимодействия аппарата с рабочей средой (давление, температура, коррозионные свойства и др.); Q2 – условия взаимодействия аппарата с окружающей средой (место установки, ветровые, снеговые нагрузки и. т.д.); Q3 – условия взаимодействия аппарата с человеком (требования к обслуживанию и безопасности); Q4 – дополнительные требования и ограничения (например, ограничение по габаритным размерам).

Функции аппарата fa = (D, G, H), где D – указание действия, производимого аппаратом; G – указание объекта, на который направлено действие; H – указание особых условий и ограничений, при которых выполняется действие.

Результат проектирования – рабочий проект (РП).

РП = {РПk}, k = 1, 2 … 9, где РП1 – сборочный чертёж аппарата; РП2 – сборочные чертежи отдельных частей аппарата; РП3 – чертежи всех деталей аппарата; РП4 – спецификации; РП5 – паспорт аппарата; РП6 – технологические расчёты процессов, протекающих в аппарате; РП7 – расчёт на прочность; РП8 – руководство по эксплуатации; РП9 – технологическая документация.

Для представления этапов процесса проектирования технологического оборудования и информационных потоков, присутствующих при проектировании воспользуемся методологией IDEF0.

Контекстная диаграмма верхнего уровня, отображающая связи объекта моделирования с окружающей средой, представлена на рис. 2.3.

техническое рабочий Проектирование задание ТЗ проект РП технологического объекта Аконструктор базы знаний технолог базы данных Рис. 2.3. Контекстная диаграмма верхнего уровня АФункцией блока на диаграмме А0 является проектирование технологического объекта. На входе этого блока – техническое задание, на выходе – рабочий проект. Конструктор и технолог обеспечивают контроль над работой интеллектуальной информационной системы. Они являются «лицом принимающим решение» в вопросах выбора. Для работы системы необходимы различные базы данных и базы знаний.

На рисунке 2.4 представлена функциональная диаграмма А0, отображающая процесс проектирования технологического оборудования.

Блок А1 «Определение структуры технологического объекта» представлен на рис. 2.5.

Рис. 2.4. Функциональная диаграмма АРис. 2.5. Диаграмма АБлок А2 «Технологический расчёт» состоит из двух подблоков, представленных на рис. 2.6.

Рис. 2.6. Диаграмма АБлок А3 «Разработка конструкции аппарата», структура этого блока представлена на рис. 2.7.

Рис. 2.7. Диаграмма АИнформационные потоки, присутствующие при проектировании (рис. 2.4 – 2.7):

I1 = {I11, I12, I13, I14}, где I11 – множество данных о наличии функциональных элементов; I12 – множество данных о типах функциональных элементов; I13 – множество данных о взаимном расположении функциональных элементов; I14 – множество данных о наличии и типах соединительных элементов; I21 – предварительные основные размеры функциональных элементов аппарата;

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 9 |






















© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.