ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Постановка задачи из "Анализ и синтез водных ресурсосберегающих химико-технологических систем" Задача синтеза ВХТС промышленных предприятий является важнейшим элементом ее проектирования и оптимизации. Она приобретает особое значение в связи с основными требованиями, предъявляемыми к данным системам эффективность, стабильность, надежность. [c.57] Синтез сложных ресурсосберегаюш их ХТС, как и любой трудоемкий процесс, не может быть проведен в один этап. Поэтому супдествует определенная последовательность этапов, или иерархия синтеза ресурсосберегающих ХТС. [c.57] Проектирование ХТС предполагает последовательную многоступенчатую процедуру, которую иногда сравнивают с луковичной диаграммой , или луковицей (рис. 2.1). [c.57] Синтез оптимальной технологической схемы ресурсосберегающей ХТС является важнейшей стадией технологического проектирования промышленного производства. Существуют два подхода к проектированию ресурсосберегающих ХТС построение минимальной структуры и построение гипотетической гиперструктуры, допускающей сокращения. [c.57] Этап синтеза (генерирования) минимальной структуры ХТС позволяет получать набор оптимальных частных, или локальных ренгений. При этом генерируется, по возможности, минимальная структура ХТС без включения в нее липгних элементов. [c.58] Основным преимуществом этого подхода является то, что проектировщик сохраняет контроль над принятием основных ин-женерно-технологических реп1ений путем использования как численных данных, так и технологических знаний. К недостаткам можно отнести следующие. Во-первых, чтобы быть уверенным, что выбрано лучшее решение, необходимо проанализировать все варианты структур ХТС. Но чтобы оценить каждый вариант структуры ХТС, нужно полностью разработать эти варианты и оптимизировать их. Таким образом, следует разработать и оптимизировать множество проектных вариантов ХТС, чтобы найти лучший. Во-вторых, даже разработав и оценив много вариантов структур ХТС, нельзя гарантировать, что найден действительно лучший. Между различными единицами оборудования в технологической схеме могут осуществляться сложные взаимодействия. Стремление сохранить технологическую схему ХТС простой и не добавлять оборудование на ранних стадиях проектирования может привести к тому, что будут не замечены преимущества от взаимодействия между различными единицами оборудования в более сложной технологической схеме ХТС. [c.58] Данная методика предполагает создание гипотетической идеальной обобщенной схемы ХТС, называемой супер- или гиперструктурой. Она включает все возможные химико-технологические процессы и технологические операции, а также взаимосвязи между ними, которые могут войти в оптимальный вариант структуры ХТС. Таким образом, на начальной стадии синтеза все избыточные элементы ХТС встроены в гиперструктуру. [c.59] Далее проектная задача формулируется как матем тическая задача смешанного нелинейного программирования (СНЛП) большой размерности. Математически СНЛП представляет собой совокупность проектных уравнений и ограничений в виде неравенств. Проектные уравнения - уравнения, моделирующие единицы оборудования ХТС. [c.59] Переменные математической модели проектируемой ХТС могут быть двух типов. Первый тип описывает функционирование каждой единицы оборудования (расход, температура, давление), ее размер (объем, поверхность теплопередачи и т.д.), а также стоимостные показатели. Эти уравнения описывают непрерывные зависимости, поэтому входящие в них переменные называют непрерывными. [c.59] Другой тип переменных необходим для принятия решений о структуре технологической схемы. Они отражают возможное существование в схеме ХТС данного аппарата или потока. Другими словами, эти переменные равны 1, если аппарат или поток существует, и О, если аппарат или поток отсутствует. [c.59] Данный подход, очевидно, имеет следующие два преимущества одновременно можно рассматривать комбинацию множества альтернативных проектных вариантов всю проектную структуру ХТС можно описать с помощью математических (компьютерных) моделей. [c.60] Недостатками данного подхода являются его формальность, вследствие чего не используются глубокие технологические знания невозможность синтеза оптимальной структуры ХТС в случае, если начальная структура ХТС не содержит оптимальный вариант сложность нахождения оптимального экономического критерия для сложной гиперструктуры ХТС специалист-проек-тировщик не участвует в принятии оптимальных решений. [c.60] Необходимо отметить, что подход к решению задач синтеза ресурсосберегающих ХТС на основе создания и оптимизации гиперструктуры представляет наибольший интерес не для инжене-ров-технологов, а для специалистов по применению математических методов и ЭВМ в химической технологии. [c.60] В основу разрабатываемых методов решения задачи синтеза ВХТС нами положены теоретические основы химии, химической термодинамики, общей химической технологии опыт эксплуатации действующих систем водного хозяйства, работающих в сложном динамическом режиме современные методы технической кибернетики опыт автоматизации систем водного хозяйства. [c.60] При использовании воды в технологии производства продукции одними из основных являются массообменные процессы, часто характеризующиеся нестационарностью входных воздействий. Это обстоятельство необходимо учитывать при проектировании ВХТС с требуемыми динамическими характеристиками выходных параметров системы [22]. [c.60] С в область заданных (допустимых) значений концентрации компонентов С,з. С з. [c.61] В общем виде задачу синтеза оптимальной ВХТС можно сформулировать следующим образом имея в распоряжении динамические характеристики изменения параметров технологических водных потоков на входе в систему, необходимо спроектировать ВХТС, обеспечивающую требуемое качество и стабильность параметров технологических водных потоков на выходе из нее при минимальных затратах. [c.62] Таким образом, при проектировании ВХТС необходима количественная оценка параметров технологических водных потоков на входе в систему технологических и конструкционных параметров всех элементов (блоков) ВХТС и параметров технологических водных потоков на выходе из системы. [c.62] Реальная возможность тщательного изучения параметрической нестационарности технологических водных потоков появляется только при наличии контрольно-измерительных приборов с непрерывной регистрацией данных. Там, где имеются лишь данные лабораторных анализов, картина колебаний остается неполной в связи с периодичностью проведения этих анализов. [c.62] Вернуться к основной статье