Остапчук, Рибак Системи технологій

2.4.4. Принцип найкращого використання устаткування

Цей принцип можна сформулювати як досягнення максимальної величини продукції, яку одержують з одиниці об'єму або з одиниці поверхні апарату чи машини, з одиниці довжини робочих органів, тобто найкраще використання робочого простору устаткування. Сформульована таким чином мета відноситься безпосередньо до технологічного процесу (максимально можливі швидкості процесів в апаратах), так і до організації виробництва (збільшення завантаження, ліквідація простоїв апаратів та ін.). Використовуючи цей принцип, можна знизити витрати на одержання певного продукту, оскільки величина амортизаційних відчислень залишається незмінною (стала частина), а кількість продукту збільшується.

Одним із засобів реалізації принципу найкращого використання устаткування є повернення (рециркуляція) потоків продукту або робочих агентів для стабілізації режимів, регенерації теплоти або повторного його використання для однієї і тої технологічної операції. Особливо вигідно використання цього засобу при проведенні технологічних операцій з хімічними перетвореннями. Це забезпечує збільшення рушійної сили процесу та збільшує вихід продукту на одиницю об'єму апарату. Із суміші, відведеної з реактору, виділяються кінцеві продукти, а початкові речовини повертаються в реактор. Цей засіб звичайно використовують тоді, коли положення рівноваги не дуже вигідне і можна легко вивести продукт з реакційної суміші. Другим засобом найкращого використання устаткування є узгодження одиничних операцій та технологічних потоків. В періодичному процесі робота системи повинна бути заснована на такому виборі терміну операцій та потужності, щоб ліквідувати або зменшити простої. Кількість матеріалів, що перероблено в кожному апараті в оди-

ницю часу, повинна бути однаковою. Якщо час проведення складних операцій різний, треба встановити проміжні ємності (міжопераційні збірники).

В технологічній лінії, яка складається з періодично працюючих апаратів, витрати основного продукту та робочих тіл різко змінюються від мінімальних до максимальних значень. Такі самі періоди ускладнюють роботу всього підприємства, силової установки, котельну дільницю та невигідні економічно.

Таким чином, організація виробництва повинна виключити одночасне підвищення витрат основного продукту та робочого агенту для більш рівномірного споживання енергії, сировини та інших матеріалів. Дуже чітко треба узгоджувати час проведення процесів при паралельно виконуємих операціях, а також в періодичних процесах, де використовують батареї апаратів. Для надійної рівномірності потоків один періодично працюючий апарат треба замінити визначеним числом менших апаратів, число яких в крайньому випадку повинно бути рівним числу операцій, із яких складається процес. На основі аналізу часу проведення окремих операцій встановлюють час найбільш швидкої операції, а для останніх вибирають кратний їй час. Цикл роботи кожного апарату батареї зсунений відносно циклів сусідніх апаратів на період, рівний часу самої короткої по часу операції. Всі операції проводяться в апаратах одночасно.

Узгодження роботи устаткування при безперервних процесах заснована на правильному виборі потужності апаратів. Пікові ситуації в системах безперервної дії не виникають, оскільки апарати мають постійне завантаження. Міжопераційні збірники в цьому випадку можуть бути використані як аварійні ємності для відведення реагентів. Узгодженність роботи періодично працюючих апаратів та машин може бути забезпечена програмним автоматичним керуванням.

При наявності проміжних ємностей надійність функціонування безперервного технологічного процесу збільшується зменшенням величини зміни продуктивності при зміні витрат основного продукту. Величина проміжної ємності визначається із умов необхідного накопичення продуктів за період припинення його подачі

Gcp=V/звідки V=Gcp,

Де Gcp- середні витрати основного продукту;

V— об єм апарату;

- період припинення подачі продукту (аварійного стану);

-коефіцієнт степені зменшення витрат (при =1 має місце повне припинення подачі продукту, а при 0<<1 – часткове, при =0 витрати продукту відповідають номінальним).

Для використання накопиченого в ємності продукту продуктивність наступних складових елементів технологічної лінії повинна пеоевишувати нормативну за проміжок часу на величину

яку можна визначити із співвідношення

V=Gcp=,

Тоді

Введення проміжних ємностей в структуру безперервного технологічного процесу підвищує також надійність лінії щодо відмов, аварійних та інших збуджень.

З принципу найкращого використання устаткування витікають основні вимоги до машин та апаратів.

1. Максимальна або задана (відповідна всієї технологічній лінії) продуктивність та висока інтенсивність праці.

2. Найбільший вихід продукту та розподільна здатність процесу (виведення цінного або вилучення шкідливого компоненту), які забезпечуються оптимальними параметрами (температурою, тиском, швидкістю робочих агентів та органів, концентрацією початкових речовин тощо.

3. Мінімальні енергетичні витрати на подрібнення, відокремлення, перемішування та транспортування матеріалів та найкраще використання утворенної в апараті та підведеної в апарат теплоти. Зниження енергетичних витрат на переміщення газів та рідин досягається головним чином зниженням гідравлічного опору апарату та вибором оптимальних конструктивних параметрів.

4. Сталість режиму, легка керованність та безпека при обслуговуванні машини або апарату. Ці умови забезпечуються раціональною конструкцією машини і апарату та незначною зміною параметрів технологічного режиму під дією різних збуджень.

5. Низька вартість апарату та ремонту, ремонтопридатність та надійність в роботі, які досягаються простотою конструкції, використанням дешевих міцних, стійких проти спрацювання конструкційних матеріалів.

При розробці систем автоматичного керування машинами та апаратами до них ставлять вимоги, що пов'язані з можливостями одержання інформації про їх функціонування встановленням

вимірювальних засобів, а також можливостями встановлення виконавчих механізмів та пристроїв.

Перелічені вимоги взаємопов'язані і в значній мірі суперечливі. В звичайних умовах не вдається реалізувати процес в машинах і апаратах таким чином, що б були виконанні всі вимоги з достатньою повнотою. Міра відповідності машини або апарату цим вимогам визначається мінімальною собівартістю та заданою якістю продукції.

Содержание