авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |
-- [ Страница 1 ] --

В.Г. МОКРОЗУБ

РАЗРАБОТКА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ

ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО

ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ИЗДАТЕЛЬСТВО ТГТУ

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет»

В.Г. МОКРОЗУБ

РАЗРАБОТКА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ Утверждено Учёным советом университета в качестве учебного пособия для бакалавров и магистров направления 150400 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по специальностям 240801 «Машины и аппараты химических про изводств», 230104 «Системы автоматизированного проектирования»

Тамбов Издательство ТГТУ УДК 681. ББК Л11-5-05я М Рецензенты:

Заведующий кафедрой компьютерного и математического моделирования ИМФИ Тамбовского государственного уни верситета им. Г.Р. Державина, доктор технических наук, профессор А.А. Арзамасцев Доктор технических наук, профессор кафедры САПР Тамбовского государственного технического университета Ю.В. Литовка Мокрозуб, В.Г.

М749 Разработка интеллектуальных информационных систем ав томатизированного проектирования технологического оборудо вания : учебное пособие / В.Г. Мокрозуб. – Тамбов : Изд-во Тамб.

гос. техн. ун-та, 2008. – 80 с. – 100 экз. – ISBN 978-5-8265-0740-7.

Рассмотрены процедурная и информационно-логические модели, позволяющие генерировать законченный вариант конструкции техноло гического оборудования. Для ёмкостного аппарата с перемешивающим устройством представлены информационно-логическая модель, вклю чающая реестр элементов, модели определения структуры, параметров и позиционирования элементов в пространстве, соответственно. Пред ложено продукционно-фреймовое представление моделей в информа ционной системе.

Предназначено для бакалавров и магистров направления «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по специальностям 240801 «Машины и аппараты химических произ водств», 230104 «Системы автоматизированного проектирования».

УДК 681. ББК Л11-5-05я ГОУ ВПО «Тамбовский государственный ISBN 978-5-8265-0740- технический университет» (ТГТУ), Учебное издание МОКРОЗУБ Владимир Григорьевич РАЗРАБОТКА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБО РУДОВАНИЯ Учебное пособие Редактор З.Г. Ч е р н о в а Компьютерное макетирование Т.Ю. З о т о в о й Подписано в печать 27.10. Формат 60 84 / 16. 4,65 усл. печ. л. Тираж 100 экз. Заказ № Издательско-полиграфический центр ТГТУ 392000, Тамбов, Советская, 106, к. ВВЕДЕНИЕ Использование автоматизированных информационных систем (АИС) является в настоящее время необходимым ус ловием эффективной работы промышленных предприятий. Проектирование технологического оборудования – один из наиболее длительных и ответственных этапов технической подготовки машиностроительного производства.

Несмотря на несомненные достижения в области искусственного интеллекта и большое разнообразие существую щих АИС, предназначенных для проектирования технических изделий, конструкторские отделы затрачивают много вре мени на разработку технической документации, особенно чертежей. В связи с этим, проблема создания АИС, позволяю щей проектировать технологическое оборудование, остаётся актуальной, особенно в плане применения методов искусст венного интеллекта и получения технической документации с минимальным участием лица принимающего решения.

Развитие перерабатывающих отраслей промышленности, в том числе химической и пищевой, является в настоящее время актуальной задачей экономики Российской Федерации.

Технологическое оборудование химических и пищевых производств состоит преимущественно из типовых элемен тов, что даёт возможность создать информационную систему, которая позволит автоматизировать не только такие стадии проектирования, как определение основных элементов аппаратов, технологические и механические расчёты, но и стадии разработки рабочих чертежей, что является актуальным, так как позволит уменьшить сроки проектирования и повысит ка чество проектных решений.

Создание процедурных и информационно-логических моделей технологического оборудования на разных уровнях абстрагирования и разработка на их основе информационных систем, обладающих интеллектуальными свойствами, по зволит накапливать и использовать опыт экспертов всеми разработчиками проекта.

1. КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ПУТИ ИХ РАЗВИТИЯ Бурное развитие методов и средств автоматизации привело к созданию автоматизированных систем обработки ин формации (АСОИ) различного назначения, охватывающих все этапы жизненного цикла изделия: автоматизированных систем проектирования (САПР), управления (АСУ), технологической подготовки производства (АСТПП) и других. На учные исследования и опыт создания и применения автоматизированных систем в различных отраслях машиностроения выявили необходимость структурирования средств обеспечения АСОИ. В соответствии с выполняемыми функциями в системе выделяют техническое, математическое, программное, информационное, лингвистическое, методическое и орга низационное обеспечение [9].

Назначение, содержание и правила применения средств обеспечения уже в 70-е годы ХХ века регламентировались нормативными документами и государственными стандартами. К началу 90-х годов разработка комплекса основопола гающих нормативных документов и государственных стандартов в области АСОИ в нашей стране была практически за вершена. Основными принципами создания таких систем, их подсистем и компонентов определены системное единство, развитие, совместимость и стандартизация [9].



Задачи, решаемые АИС, можно классифицировать следующим об-разом:

1) вычислительные задачи (например, прочностные расчёты, оптимизация, моделирование), предъявляющие повы шенные требования к производительности процессора и объёму оперативной памяти;

2) задачи обработки больших массивов информации (например, задачи создания и введения баз данных конструк торской документации, задачи информационного поиска, доступа к базам данных), требующие наличия внешних накопи телей большой ёмкости и достаточно малого времени доступа;

3) задачи интерактивного (диалогового) проектирования (например, речевой ввод или интерактивная графика), тре бующие специальных аппаратных средств (графический дисплей, графопостроитель, диджитайзер и др.), обеспечиваю щих удобство работы и малое время ответа;

4) задачи обмена информацией между подсистемами АИС (например, передача в комплексную АИС информации от технологической подсистемы к программно-управляемому оборудованию);

к этим же задачам относится дистанцион ное, сетевое и межсетевое взаимодействие технических средств АИС;

5) задачи, решаемые с применением методологии искусственного интеллекта, в частности, экспертных систем.

АИС для машиностроения условно делят на CAD, CAM и CAE системы.

CAD-системы (сomputer-aided design – компьютерная поддержка проектирования) предназначены для решения кон структорских задач и оформления конструкторской документации (более привычно они именуются системами автомати зированного проектирования – САПР). Как правило, в современные CAD-системы входят модули моделирования трех мерной объёмной конструкции (детали) и оформления чертежей и текстовой конструкторской документации (специфи каций, ведомостей и т.д.). Ведущие трехмерные CAD-системы позволяют реализовать идею сквозного цикла подготовки и производства сложных промышленных изделий.

CAM-системы (computer-aided manufacturing – компьютерная поддержка изготовления) предназначены для проектиро вания обработки изделий на станках с числовым программным управлением (ЧПУ) и выдачи программ для этих станков (фрезерных, сверлильных, эрозионных, пробивных, токарных, шлифовальных и др.). CAM-системы еще называют система ми технологической подготовки производства. В настоящее время они являются практически единственным способом для изготовления сложнопрофильных деталей и сокращения цикла их производства. В CAM-системах используется трехмерная модель детали, созданная в CAD-системе.

САЕ-системы – (computer-aided engineering – поддержка инженерных расчётов) представляют собой обширный класс систем, каждая из которых позволяет решать определенную расчётную задачу (группу задач), начиная от расчётов на проч ность, анализа и моделирования тепловых процессов до расчётов гидравлических систем и машин, расчётов процессов литья.

В CAЕ-системах также используется трёхмерная модель изделия, созданная в CAD-системе. CAE-системы ещё называют системами инженерного анализа.

В настоящее время разработчики прикладных автоматизированных систем уделяют большое внимание приданию им интеллектуальных функций. Существуют предпосылки, что следующим шагом в развитии автоматизированного проек тирования технических объектов будет создание интеллектуальных систем, позволяющих генерировать различные вари анты технический решений, исходя из сведений о технологическом назначении проектируемого объекта [26, 28].

Ниже рассматриваются существующие подходы к созданию подобных интеллектуальных автоматизированных сис тем.

Существуют два основных направления конструирования технических объектов: поисковое и типовое. Результатом поискового конструирования является оригинальная конструкция, претендующая на получение патента. Результат типо вого конструирования – технический объект, со-бранный из типовых элементов.

Автоматизации процесса поискового конструирования посвящен ряд работ А.И. Половинкина [36, 37].

Исследования в области создания автоматизированных систем, обладающих интеллектуальными свойствами, начались ещё в 60-е годы ХХ века.

В работах [36, 38] рассматривается подход к автоматизированному проектированию технических объектов, исходя из сведений о выполняемых объектом функциях. Здесь также проведён анализ, из каких элементов состоят большинство технологических объектов, какие физические эффекты лежат в основе их работы, рассмотрены различные способы пред ставления структуры объектов и взаимодействия их элементов.

Для автоматизации типового конструирования имеется множество систем автоматизированного проектирования, по зволяющих получать конструкторскую и технологическую документацию. Фирмы разработчики известных программных продуктов (SolidWorks, Inventor, Компас) постоянно совершенствуют свою продукцию, добавляя новые возможности (3D моделирование, параметризация графических объектов, библиотеки типовых объектов и т.д.). Несмотря на это, в извест ных САПР в настоящее время отсутствует возможность получения технической документации автоматически или с ми нимальным участием человека, хотя предпосылки для этого существуют особенно в типовом конструировании.

Методология разработки прикладных автоматизированных систем на базе промышленного способа их создания, обоснованного в работах Г.Д. Волковой [4, 5], включает:

процесс разработки, состоящий из определённого набора этапов;

методик выполнения этапов;

средств представления исходной и результирующей информации каждого этапа.

Приведён процесс автоматизации предметных задач, на основе предлагаемой методологии и с учётом формируемых модельных представлений, включающий в себя следующие этапы Концептуальное моделирование предметных задач позволяет объективировать (выявлять) систему знаний выделен ной предметной области и зафиксировать её в определенной форме. Концептуальное моделирование в соответствии с методологией промышленного создания САПР осуществляется на трёх уровнях абстрагирования: абстрактном, обеспе чивающем общее представление систем знаний;

объектном, обеспечивающем представление специфики систем знаний предметных областей;

конкретном, описывающем множество конкретных фактов, событий, явлений реального мира в процессе решения прикладных задач. При этом концептуальная модель любого уровня включает: множество элементов (категорий);

множество структурных связей на этих элементах;

множество ограничений на связи и элементы. Под катего рией понимается обобщенный термин для понятий разных уровней абстрагирования.

Представление концептуальных моделей включает в себя две части: универсальное концептуальное представление и концептуальные представления предметных задач. Универсальное концептуальное представление определяет общее строение системы знаний на разных уровнях абстрагирования, а концептуальные представления предметных задач опре деляют строение системы знаний для конкретных предметных областей.

За последние несколько лет быстро вырос интерес к искусственным нейронным сетям. Специалисты из таких облас тей, как техническое конструирование, философия, физиология и психология, ищут приложение им внутри своих дисцип лин. Это возрождение интереса было вызвано как теоретическими, так и прикладными достижениями. Неожиданно откры лись возможности использования вычислений в сферах, до этого относящихся лишь к области человеческого интеллекта, возможности создания машин, способность которых учиться и запоминать удивительным образом напоминает мыслитель ные процессы человека, и наполнения новым значительным содержанием критиковавшегося термина «искусственный ин теллект».

Эволюционные вычисления [17], синонимом которых в зарубежной литературе является термин «evolutionary computation», доказали свою эффективность как при решении трудноформализуемых задач искусственного интеллекта (распознавание образов, кластеризация, ассоциативный поиск), так и при решении трудоемких задач оптимизации, ап проксимации, интеллектуальной обработки данных. К преимуществам эволюционных вычислений относятся адаптив ность, способность к обучению, параллелизм, возможность построения гибридных интеллектуальных систем на основе комбинирования с парадигмами искусственных нейросетей и нечеткой логики. Многообещающей выглядит предпосылка создания единой концепции эволюционных вычислений, включающих генетические алгоритмы [7], генетическое про граммирование (ГП), эволюционные стратегии и эволюционное программирование (ЭП).

CALS-технологии. Одним из направлений повышения эффективности промышленного сектора экономики является применение современных информационных технологий для обеспечения процессов, протекающих в ходе всего жизнен ного цикла продукции и её компонентов. Жизненный цикл (ЖЦ) продукта, как его определяет стандарт ISO 9004-1, – это совокупность процессов, выполняемых от момента выявления потребностей общества в определенной продукции до удовлетворения этих потребностей и утилизации продукта.

В отличие от интегрированной автоматизированной системы управления производством (ИАСУ), CALS-система ох ватывает все стадии ЖЦ [16, 30]. Предметом CALS являются технологии совместного использования и информации (ин формационной интеграции) в процессах, выполняемых в ходе ЖЦ продукта. В основе CALS лежит комплекс единых ин формационных моделей, стандартизация способов доступа к информации и её корректной интерпретации, обеспечение безопасности информации, а также юридические вопросы совместного использования информации (в том числе интел лектуальной собственности).

Вопросы для самопроверки 1. Классификация задач, решаемых автоматизированными информационными системами.

2. Классификация автоматизированных информационных систем.

3. Основные направления конструирования технических объектов.

4. Пути развития информационных систем.

2. ПРОЦЕДУРНАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 2.1. Методология проектирования технологического оборудования Проект современного технологического производства является результатом интеллектуальных, творческих усилий целого ряда исследовательских, проектных, конструкторских и строительных организаций и объединений.

Сложность и многообразие задач, возникающих при проектировании, обусловили и многостадийность этого процес са [13, 15, 19, 20].

Существующая практика проектирования широко использует принцип декомпозиции, в результате чего выделяются отдельные подзадачи, решение которых возлагается на специализированные подразделения в рамках проектной органи зации и различных отраслей промышленности.

При разработке аппаратурного оформления основной задачей является выбор типов и размеров аппаратов на каж дую стадию технологической схемы. Выбор каждого вида оборудования сопровождается проведением ряда расчётов.

Структурная схема проектирования технологических схем показана на рис. 2.1.

Проект технологической схемы Проектирование Выбор Компоновка ••• отдельных аппаратурного оборудования аппаратов оформления Определение Выбор типа Формирование структуры строительных технологической 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 опера ций (подготовка сырья, химическое превращение, выделение целевого продукта, очистка газообразных отходов).

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

К технологическому проектированию можно отнести разработку следующих частей проекта: 1) собственно техноло гической;

2) монтажно-технологической;

3) контроля и автоматики;

4) теплотехнической;

5) электротехнической;

6) ор ганизации труда;

7) технико-экономической [14].

К проектно-конструкторским разработкам можно отнести: 1) конструирование аппаратуры и оборудования;

2) про ектирование металлоконструкций для обслуживания аппаратуры и оборудования;

3) проектирование теплоизоляции ап паратуры и оборудования;

4) подтверждение к использованию стандартного оборудования, материалов и комплектаций.

Технологическая часть проекта выполняет проработку регламента на проектирование и анализ вариантов техноло гических схем: расчёт материальных балансов, конструктивных параметров аппаратов, технологических режимов;

разра ботку номенклатуры оборудования как стандартного, так и нестандартного;

компоновку оборудования;

разработку зада ний 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 проек тирование 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 последователь ность технологической проработки блоков и узлов [15].

Следующим этапом является проработка вариантов технологических схем отдельных блоков по укрупненным пока зателям. Для каждого варианта определяются возможности реализации процессов и регулирования ими, проводятся при кидочные расчёты и осуществляется отсев нереализуемых или неэффективных вариантов технологических схем. Для ос тавшихся вариантов начинается разработка технологической схемы, включающей расчёт материальных и тепловых ба лансов, 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 зна чительных дополнительных затрат приспосабливать его к новой технологии или номенклатуре продукции.

На этапе конструирования осуществляется проработка аппаратов, состоящая из расчётов конструкционных разме ров, 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 лими тирующие по времени, либо неэффективно использующие материальные и энергетические ресурсы стадии и операции.

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

Современная конструкторская разработка должна опираться на знание основных принципов формирования, законо мерностей 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 многокомпо нентное, структурно-органи-зованное системное образование. Его отличительной особенностью от других материально вещественных 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 нату рального 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 учи тывать основные тенденции развития отрасли химических, пищевых и других смежных производств. Эти требования сводятся к следующим: 1) эффективность функционирования оборудования;

2) надёжность оборудования (расчётная дол говечность 10 – 15 лет);

3) прочность, жёсткость и устойчивость;

4) минимальные материало- и энергоёмкость при задан ной производительности;

5) производственная и эксплуатационная технологичность;

6) транспортабельность;

7) безопас ность 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 эф фективность.

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 ре шения, при котором соотношение отдельных требований обеспечивает наибольшую эффективность оборудования. Сле довательно, 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 про ектируемого аппарата (ёмкостной аппарат, колонный аппарат, барабанный аппарат, фильтр, теплообменник и др.);

во вторых, определяется, из каких основных узлов и деталей он будет состоять.

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

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

4. Разработка технологии изготовления. Когда конструкция аппарата определена, приступают к разработке техно логических 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 физико химических 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 мате риалам) – 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 по мещении 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 опреде ления 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 со единений, строповых устройств.

Технический объект представляет собой систему, состоящую из элементов и связей между ними TO = E, S. Бу дем 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 нахо дятся 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 соеди нительных 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 де тали, или условно неделимые в данной задаче сборочные единицы (например, при проектировании стойки привода ёмко стного 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 опреде ляют 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 дол жен 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 тепло обмена теплообменника, поверхность фильтрации фильтра и т.д.);

Fa = {fa} – множество функций проектируемого аппа рата;

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 – ус ловия взаимодействия аппарата с человеком (требования к обслуживанию и безопасности);

Q4 – дополнительные требо вания 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 – указа ние 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 аппа рате;

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, пред ставлена на рис. 2.3.

техническое рабочий Проектирование задание ТЗ проект РП технологического объекта А конструктор базы знаний технолог базы данных Рис. 2.3. Контекстная диаграмма верхнего уровня А Функцией блока на диаграмме А0 является проектирование технологического объекта. На входе этого блока – техни ческое задание, на выходе – рабочий проект. Конструктор и технолог обеспечивают контроль над работой интеллектуаль ной 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 технологиче ского оборудования.

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

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

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

Рис. 2.7. Диаграмма А Информационные 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 на личии и типах соединительных элементов;

I21 – предварительные основные размеры функциональных элементов аппара та;

I2 – основные размеры и характеристики функциональных элементов аппарата, удовлетворяющие условиям технологиче ского назначения аппарата;

I6 – данные, подтверждающие невозможность удовлетворения условиям технологического назначения аппарата при его выбранной структуре;

I7 = {РПk}, k = 6 – технологические расчёты процессов, протекающих в аппарате (тепловые, массообменные, гидродинамические);

I3 = {РПk}, k = 1, 2, 3, 4;

I31 – предварительные основные размеры функциональных элементов аппарата (не определённые ранее в I21);

I32 – основные размеры функциональных элементов аппарата, определяющие его прочность (такие как толщины элементов корпуса, размеры опор);

I33 – уточнён ные данные о взаимном расположении функциональных элементов, типоразмеры соединительных элементов;

I34 – все размеры и другие характеристики всех элементов аппарата, в том числе не определённые ранее в I21, I31, I32, I33, а также рабочие чертежи и другая документация;

I35 – данные проверочного прочностного расчёта;

I4 = {РПk}, k = 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8;

I5 = {РПk}, k = 9.

Динамические информационные потоки: Iz1 – изменения структуры аппарата (удаления, добавления, изменения типа или взаимного расположения функциональных элементов);

Iz2 – изменения технологических параметров;

Iz3 – изменения конструкции;

Iz4 – изменения технологии изготовления.

2.3. Процедурная модель процесса проектирования технологического оборудования Процедурная модель процесса проектирования FM [26] необходима для разработки на её основе управляющей про граммы АИС проектирования технологического оборудования.

Функцией процедурной модели является преобразование информационного потока, определённого техническим за данием ТЗ в информационный поток рабочего проекта РП:

M, M g, Mt FM : ТЗ РП, где М – информационно-логическая модель проектируемого объекта;

Мg – модели процессов, протекающих в аппарате;

М t – модель технологии изготовления технического объекта.

Процедурная модель FM, применённая к М, Мg и М t, должна позволить на основании технического задания ТЗ получить рабочую документацию РП.

Процедурную модель представим в виде системы выражений:

FM = F1, F2, F3, F4 ;

Ms F1 : Fa U Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U Iz1 I1 ;

M g, M p F2 : L U Q1 U Q2 U Q4 U I1 U Iz 2 ( I 2 U I 7 ) I 6 ;

M p, M r F3 : L U Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U I1 U I 2 U Iz3 I 4 U I 3 ;

Mt F4 : Q1 U Q4 U I 3 U Iz 4 I 5, где F1 – процедура определения структуры технологического оборудования;

F2 – процедура выполнения технологических расчётов оборудования;

F3 – процедура разработки конструкции оборудования;

F4 – процедура разработки технологии изготовления оборудования;

M s, M p, M r – составляющие информационно-логической модели М проектируемого объекта.

Рассмотрим составляющие процедурной модели.

F1 – процедура определения структуры оборудования, состоит из следующих составляющих:

F1 = F11, F12, F13, F14 ;

MS F11 : Fa U Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U Iz1 I11 ;

MS F12 : Fa U Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U I11 U Iz1 I12 ;

MS F13 : Fa U Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U I12 U Iz1 I13 ;

MS F14 : Fa U Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U I13 U Iz1 I14, где F11 – процедура определения наличия функциональных элементов оборудования. Так как набор функциональных элементов, которые могут входить в технологический аппарат, известен, нужны правила, определяющие необходимость в наличии каждого из этих элементов. Такие правила могут быть достаточно простыми, так, например, если в ТЗ, в перечне функций оборудования имеется функция «нагреть», то, следовательно, в нём должно присутствовать теплообменное уст ройство, если других функций не требуется, то это может быть теплообменный аппарат. Так можно определить все ос новные элементы, входящие в технологический аппарат;

F12 – процедура определения типа каждого из функциональных элементов. Здесь правила обычно не являются строго определёнными, основываются на накопленном в области проекти рования опыте, на предпочтениях данного завода изготовителя, на особых требованиях заказчика, т.е. ТЗ. Например, из вестно, что для сыпучих рабочих сред предпочтительный тип днища – коническое, или для вязкой среды предпочтитель но перемешивающее устройство с рамной мешалкой;

F13 – процедура, выполняющая предварительную компоновку функциональных элементов. Например, определяется местоположение перемешивающего устройства относительно кор пуса в ёмкостном аппарате: сверху, снизу или сбоку, или определяется расположение различных штуцеров и другие;

F14 – процедура, определяющая наличие и типы соединительных элементов оборудования. Определяет типы, размеры и другие свойства соединительных элементов, таких, как сварные швы, фланцевые, шпоночные, муфтовые соединения и т.п.

F2 – процедура выполнения технологических расчётов, состоит из следующих составляющих:

F2 = F21, F22 ;

Mp F21 : L U Q1 U Q2 U Q4 U I1 U Iz 2 I 21 ;

Mg F22 : L U Q1 U Q2 U Q4 U I11 U I 21 U Iz 2 ( I 2 U I 7 ) I 6, где F21 – процедура, определяющая предварительно основные, необходимые для проведения технологических расчётов, размеры функциональных элементов оборудования. Основные размеры, необходимые для проведения материального, гид родинамического и теплового расчётов обычно предварительно задаются на основе различных рекомендаций;

F22 – проце дура, выполняющая материальный, тепловой и гидродинамический расчёты.

При проведении технологических расчётов уточняются основные размеры или изменяются так, чтобы обеспечива лись заданные материальная нагрузка, гидродинамический и тепловой режимы в аппарате. При невозможности обеспе чить необходимые материальный, гидродинамический и тепловой режимы при выбранных параметрах оборудования, возможно изменение типов составляющих его элементов или типа оборудования.

F3 – процедура разработки конструкции оборудования, состоит из следующих составляющих процедур:

F3 = F31, F32, F33, F34, F35 ;

Mp F31 : Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U I 2 U Iz3 I 31 ;

Mp F32 : Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U I 2 U I 31 U Iz3 I 32 ;

Mr F33 : Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U I 2 U I 32 U Iz3 I 33 ;

Mp F34 : Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U I 2 U I 33 U Iz3 I 34 ;

Mp F35 : Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U I 2 U I 34 U Iz3 I 35, где F31 – процедура, определяющая предварительно основные, не определенные ранее в F2, размеры функциональных элементов оборудования (например, типоразмер опор, строповых устройств, Dу штуцеров);

F32 – процедура, производя щая предварительный прочностной расчёт (включает в себя упрощённый проектировочный расчёт для определения тол щин элементов, нагруженных давлением, или определения толщин по общим рекомендациям);

F33 – процедура, выпол няющая уточненную компоновку (определяет точное позиционирование всех элементов относительно друг друга);

F34 – процедура, определяющая не определенные ранее параметры элементов оборудования;

F35 – процедура, производящая проверочный прочностной расчёт.

Проверочный расчёт на прочность включает в себя в общем случае следующие прочностные расчёты:

проверочный расчёт на прочность и устойчивость от действия внутреннего и наружного избыточного давления для всех нагруженных элементов оборудования;

расчёт достаточности укрепления отверстий от действия избыточного давления и внешних нагрузок на штуцера;

проверочный расчёт фланцевых соединений оборудования от действия избыточного давления и внешних нагру зок;

проверку прочности элементов, испытывающих опорные и строповые нагрузки;

проверку прочности и устойчивости корпуса и опор от действия ветровых и сейсмических нагрузок;

проверку усталостной прочности элементов, испытывающих циклические нагрузки;

проверку виброустойчивости, жёсткости и прочности вращающихся элементов.

В зависимости от специфики работы конкретного аппарата перечень необходимых прочностных расчётов может из меняться.

По результатам проведенных прочностных расчётов возможен возврат к процедуре F34 и изменение размеров эле ментов.

F4 – процедура, разрабатывающая технологию изготовления оборудования.

Входными данными для разработки технологии изготовления является конструкторская документация: сборочные чертежи аппарата и отдельных его узлов и чертежи всех деталей, на которых указаны все необходимые для изготовления и сборки размеры;

виды сварки;

материал и тип заготовки для деталей.

В таблице 2.1 обобщены описанные выше состав и функции процедурной модели.

Как было установлено выше, для выполнения функций, определённых процедурной моделью, необходимо иметь информационно-логи-ческую модель (ИЛМ) проектируемого технического объекта М;

модели процессов, протекающих в аппарате М g;

модель технологии изготовления технического объекта М t.

2.1. Процедурная модель процесса проектирования технологического оборудования Процедура Действие FM M,M g,M t FM : ТЗ РП F1 Ms F1 : Fa U Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U Iz1 I F11 MS F11 : Fa U Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U Iz1 I F12 MS F12 : Fa U Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U I11 U Iz1 I F13 MS F13 : Fa U Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U I12 U Iz1 I F14 MS F14 : Fa U Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U I13 U Iz1 I F2 M g,M p F2 : L U Q1 U Q2 U Q4 U I1 U Iz 2 ( I 2 U I 7 ) I F21 Mp F21 : L U Q1 U Q2 U Q4 U I1 U Iz 2 I F22 Mg F22 : L U Q1 U Q2 U Q4 U I11 U I 21 U Iz 2 ( I 2 U I 7 ) I F3 M p,M r F3 : L U Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U I1 U I 2 U Iz3 I 4 U I F31 Mp F31 : Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U I 2 U Iz3 I F32 Mp F32 : Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U I 2 U I 31 U Iz3 I F33 Mr F33 : Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U I 2 U I 32 U Iz3 I F34 Mp F34 : Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U I 2 U I 33 U Iz3 I F35 Mp F35 : Q1 U Q2 U Q3 U Q4 U I 2 U I 34 U Iz3 I F4 Mt F4 : Q1 U Q4 U I 3 U Iz 4 I Вопросы для самопроверки 1. Основные части проекта технического объекта.

2. Требования, предъявляемые к техническим объектам.

3. Этапы проектирования технологического оборудования.

4. Виды связей элементов оборудования.

5. Информационные составляющие технического задания.

6. Информационные составляющие рабочего проекта.

7. Составляющие процедурной модели процесса проектирования технологического оборудования.

8. Составляющие информационно-логической модели технического объекта.

3. ИНФОРМАЦИОННО-ЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА Информационно-логическая модель технического объекта (ИЛМ) отражает его в виде совокупности элементов и связей между ними и позволяет генерировать возможные варианты его конструкции, удовлетворяющие исходным данным, опреде лённым техническим заданием.

Информационно-логическое моделирование описывает строение технических объектов на разных уровнях пред ставления: абстрактном, объектном и конкретном [4, 5].

Подход к формированию информационно-логических моделей представлен на рис. 3.1.

Множество структурных единиц объектного уровня формируется на основе системы структурных единиц абстракт ного уровня. Множество структурных единиц конкретного уровня базируется на системе структурных единиц объектно го уровня и отражает текущее информационное состояние её элементов.

В качестве основной формы представления знаний в ИЛМ выбрано представление знаний в виде продукций (правил). Это объясняется тем, что большинство требований нормативной документации и имеющийся опыт в области проектирования наи более просто, точно и естественно формализовать в форме продукций. Другими формами представления знаний в ИЛМ явля ются математические выражения или их системы (расчётные методики).

Рис. 3.1. Подход к формированию информационно-логических моделей M = E, M s, M p, M r Модель Модель Модель Множество определения позиционирования определения элементов параметров элементов структуры Е = {e} элементов Mr Ms Mp Рис. 3.2. Состав информационно-логической модели технического объекта ИЛМ технического объекта на абстрактном уровне (рис. 3.2.) формально представим в виде М = E, М s, М p, М r, где Е = {еi} – множество элементов технического объекта;

М s – модель определения структуры технического объекта;

М p – модель определения параметров элементов технического объекта;

М r – модель позиционирования элементов техниче ского объекта в пространстве.

Рассмотрим составляющие информационно-логической модели.

Множество элементов технического объекта Е = {e} разделяется на следующие классы элементов:

– функциональные элементы Eb = {eb};

– соединительные элементы Es = {es}.

Каждый элемент представлен в виде e = P, Zn, где P = {p} – множество свойств этого элемента (примерами свойств элементов являются: тип элемента, геометрические и технические характеристики, материал изготовления и др.;

для сложных элементов важным свойством является его структура);

Zn = {zn} – множество возможных значений свойств данного элемента.

Модель структуры технического объекта используется на уровне концептуального проектирования технического объ екта, где основными задачами являются: определить из каких функциональных элементов будет состоять проектируемый объ ект;

определить типы этих элементов, их количество и взаимное расположение и определить типы соединений между ними.

При помощи модели структуры М s решаются следующие задачи:

выделение из множества возможных функциональных элементов всего технологического оборудования E b неко торого подмножества функциональных элементов E`b, E`b E b, принадлежащих конкретному проектируемому аппарату;

определение типа для каждого элемента из E`b;

определение связей позиционирования SP между элементами из E`b;

определение множества E`s соединительных элементов проектируемого технологического аппарата на основании определенных связей позиционирования SP между элементами из E`b.

Модель структуры можно представить в виде М s = E, Y e, Y t, Y k, Y s, где Y e – правила, определяющие наличие и количество функциональных элементов аппарата;

Y t – правила, определяющие тип каждого функционального элемента;

Y k – правила, определяющие предварительное расположение элементов друг относительно друга;

Y s – правила, определяющие типы соединительных элементов технического объекта.

Модель параметров элементов технического объекта. На уровне концептуального проектирования было опреде лено, из каких функциональных элементов состоит проектируемый объект, типы этих элементов, их количество и взаим ное расположение, т.е. его структура. На следующем этапе необходима конкретизация таких параметров элементов, как размеры (габаритные, присоединительные и другие), допускаемые отклонения размеров, шероховатость поверхностей, материал изготовления, прочностные и технологические характеристики.

Модель параметров элементов формально можно представить в виде М p = E, Y b, Y pp, Y pe, где Y b – правила и зависимости, определяющие общие параметры аппарата в целом;

Y pp – правила и зависимости, опреде ляющие значения единичных параметров элементов;

Y pe – правила и зависимости, определяющие значения унитарных параметров элементов.

Модель позиционирования. После определения всех параметров элементов можно осуществить их сборку, т.е. од нозначно определить позиции элементов относительно друг друга.

Любой твердотельный геометрический объект характеризуется кортежем Е3D = (Os, L, Gr, SP), где Os = {os} – множество осей;

L = {l} – множество рёбер;

Gr = {gr} – множество поверхностей (граней);

SP = {sP} – множество сопряжений (связей позиционирования) между O, L и Gr.

Причём, оси, грани и поверхности могут быть не только реальными, но и мнимыми, такими, как, например, ось вра щения для цилиндрического тела, плоскость симметрии.

Могут быть следующие типы сопряжений SP:

параллельность (или совпадение) плоскостей или осей //;

концентричность ;

пересечение под углом друг к другу (в том числе перпендикулярность) ;

касание |;

симметрия ||.

При позиционировании элементов в пространстве, во-первых, должны быть определены базовые геометрические параметры 3D модели, т.е. необходимо выделить подмножество Osb, Osb Os базовых осей, Lb, Lb L базовых ребёр и Grb, Grb Gr базовых поверхностей для каждого элемента.

Во-вторых, должны быть установлены сопряжения между базовыми геометрическими параметрами соединяемых элементов, которые в общем виде можно записать:

(ei. p b ) sn [ x] (ek. plb ), p j где p b – базовый геометрический параметр (ось, ребро или поверхность) элемента ei ;

sn – тип сопряжения;

[x] – параметр p j сопряжения, числовая величина. Например, при типе сопряжения // (параллельность), [x] определяет численное значение рас стояния между параллельными осями или поверхностями.

Каждое сопряжение ограничивает одну или несколько степеней свободы элементов. Для технологического оборудо вания характерны в основном следующие типы соединений:

неподвижные соединения (ограничены шесть степеней свободы), например, при сварке элементов друг с другом;

соединение, позволяющее вращение вокруг одной из осей, например, соединение посредством подшипника;

резьбовое соединение.

Ограничения при позиционировании элементов:

1) элементы не должны пересекаться;

2) количество сопряжений должно соответствовать ограниченным степеням свободы (не должно быть «лишних»

сопряжений).

Формальное представление модели позиционирования М r = Е3D, T SP, Y r, где TSP – реестр типов сопряжений между базовыми осями, рёбрами и гранями элементов;

Y r – правила, определяющие сопряжения между базовыми геометрическими параметрами элементов.

Вопросы для самопроверки 1. Состав информационно-логической модели технического объекта.

2. Составляющие модели структуры технического объекта.

3. Составляющие модели параметров технического объекта.

4. Типы сопряжений в модели позиционирования.

4. ПРОДУКЦИОННО-ФРЕЙМОВОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ О ТЕХНИЧЕСКОМ ОБЪЕКТЕ Для представления в памяти ЭВМ модели определения структуры и модели параметров используется продукцион но-фреймовое представление элементов технического объекта и их свойств.

На абстрактном уровне продукционно-фреймовое представление технического объекта представлено в виде FR = FRp, FRs, SFR, где FRp – множество фреймов, описывающих свойства элементов технического объекта;

FRs – множество фреймов, опи сывающих структуру сложных элементов технического объекта;

SFR – связи между фреймами.

На основании информационного анализа технических объектов предлагается каждый сложный элемент представ лять двумя фреймами, описывающими его структуру и его свойства.

Общий вид фреймов, описывающих параметры элементов технического объекта, представлен табл. 4.1.

4.1. Общий вид фреймов FRр FRName_FRType N Р PR Zn ei.pj PRi, j = {Y} ei.pj.zni, j j FRName – имя фрейма, соответствует имени элемента ei, параметры которого представляет;

FRType – тип фрейма, FRType = «Параметры»;

ei.pj – обозначает конкретное свойство pj элемента ei;

PRi,j = Y, ei.pj.zn` f() – процедура, определяю щая значение свойства ei.pj в зависимости от исходных данных или других параметров, представляет собой набор правил Y {Y b, Y pp, Y pe} и ei.pj.zn` – значение, используемое по умолчанию или f() – ссылку на подсистему расчёта (прочностного, тепло вого и др.);

ei.pj.zni,j – определённое в конкретном случае для проектируемого объекта значение параметра ei.pj.

Общий вид фреймов, описывающих структуру сложных элементов технического объекта, представлен табл. 4.2. Ка ждый элемент, входящий в структуру объекта, описывается тремя слотами: наличие (p1), количество (p2), тип (p3). Значе ние каждого слота Zni,j находится с помощью процедур PRi, j, где i – номер элемента;

j – номер свойства, j = 1, 2, 3.

4.2. Общий вид фреймов FRs FRName_FRType N Имя слота процедура значение ei.p1.zni, j i ei.p1 PRi, 1 = {Y} ei.p2.zni, j ei.p2 PRi, 2 = {Y} ei.p3.zni, j ei.p3 PRi, 3 = {Y} FRName – имя фрейма, соответствует имени сложного элемента ei, структуру которого представляет;

FRType – тип фрей ма, FRType = «Структура»;

ei.pj – свойство рj элемента ei;

PRi, j = Y, ei.pj.zn` – процедура, позволяющая определить значение свойства ei.pj в зависимости от исходных данных или других параметров, представляет собой набор правил Y {Y e, Y t, Y k, Y s} и ei.pj.zn` – значение, используемое по умолчанию;

ei.pj.zni, j – определённое в конкретном случае для проектируемого объ екта значение свойства ei.pj.

Структура связей между фреймами показана на рис. 4.1.

Фрейм «Элемент_Структура» раскрывает значение слота «Структура» фрейма «Элемент_Параметры», описывающего параметры сложного элемента. Элементы, являющиеся деталями или условно неделимые в рассматриваемой задаче, представ лены одним фреймом «Элемент_параметры».

e0_FRp N E PR Zn e0_FRs 1 e0.p N E PR Zn 2 e0.p 1 e1.pj 2 e2.pj i e0.pi i ei.pj n0 e0.pn m0 em0.pj e1_FRp N E PR Zn 1 e1.p e1_FRs 2 e1.p N E PR Zn 1 e1,1.pj i e1.pi 2 e1,2.pj n1 e1.pn i e1,i.pj m1 e1,m1.pj e1,1_FRp N E PR Zn 1 e1,1.p 2 e1,1.p e1,1_FRs N E PR Zn i e1,1.pi 1 e1,1,1.pj 2 e1,1,2.pj n11 e1,1.pm i e1,1,i.pj m11 e1,1,m11.pj Рис. 4.1. Структура связей между фреймами Вопросы для самопроверки 1. Элементы продукционно-фреймового представления на абстрактном уровне.

2. Общий вид фреймов описывающих параметры элементов технического объекта.

3. Общий вид фреймов, описывающих структуру сложных элементов технического объекта.

4. Структура связей фреймов.

5. ИНФОРМАЦИОННО-ЛОГИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЁМКОСТНОГО АППАРАТА 5.1. Описание элементов ёмкостных аппаратов Собственно аппараты разделены по наиболее удобному для конструирования и расчёта их на прочность признаку на три характерных вида: ёмкостные, теплообменные и колонные.

К ёмкостным аппаратам принято относить все горизонтальные и вертикальные (при соотношении H/D 5) аппара ты, в которых могут быть различные специальные внутренние устройства, а также наружные теплообменные рубашки.

Ёмкостное оборудование является наиболее распространённым в химической, пищевой и других смежных отраслях промышленности и служит для самых разнообразных целей. В ёмкостных аппаратах осуществляются такие процессы, как проведение различных химических реакций, нагрев/охлаждение, смешение, отстаивание, проведение других техноло гических превращений. Ёмкости также используются и для сбора, хранения и выдачи продукта.

К основным конструктивным элементам ёмкостного оборудования можно отнести: обечайки, днища, штуцера, раз личные опоры и строповые устройства, фланцевые соединения, перемешивающие устройства и приводы к ним. На ри сунке 5.1 приведены примеры конструктивных исполнений некоторых элементов ёмкостного аппарата.

Рассмотрим подробнее основные узлы и детали ёмкостного оборудования [18, 31].

Обечайки. Назначение ёмкости влияет на то, какая обечайка будет использоваться, а также вид исполнения (верти кальный/горизонтальный):

Рис. 5.1. Варианты конструктивных исполнений элементов ёмкостного аппарата • цилиндрические – самые распространённые, используются обычно, если это не идёт в разрез с какими-либо требо ваниями к аппарату. Цилин-дрические обечайки являются одним из основных элементов технологических аппаратов. Они образуют цилиндрический корпус аппарата, входят составной частью в различные внутренние и наружные устройства. Обе чайки большей частью изготавливаются вальцовкой из листового проката, реже из сварных труб большого диаметра или поковок;

• коробчатые – используются в ряде случаев, определяемых химико-технологическими требованиями. Чаще при меняются в ёмкостях для хранения небольших объёмов среды под атмосферным давлением;

• сферические – применяются в различных шаровых ёмкостях большой вместимости V 100 м3, предназначенной для хранения, транспортировки разного рода жидкостей и газов;

• конические – применяется для некоторых видов аппаратов;

• коробчатые – используются в ряде случаев, определяемых химико-технологическими требованиями. Чаще при меняются в ёмкостях для хранения небольших объёмов среды под атмосферным давлением;

• сферические – применяются в различных шаровых ёмкостях большой вместимости V 100 м3, предназначенной для хранения, транспортировки разного рода жидкостей и газов;

• конические – применяется для некоторых видов аппаратов.

Основными факторами, влияющими на форму и габаритные размеры обечайки, являются: назначение ёмкости, ре жимные характеристики технологического процесса, производительность.

Цилиндрические обечайки, подкреплённые кольцами жёсткости, применяются преимущественно в аппаратах, работаю щих под вакуумом или под наружным давлением. Кольца жёсткости в зависимости от конструктивных возможностей могут располагаться как внутри, так и снаружи корпуса.

Днища и крышки. Днища, так же как и обечайки, являются одним из основных элементов технологических аппара тов. Обычно используются следующие типы днищ: эллиптические, торосферические типов А, В, С, полусферические, в ви де сферического сегмента, плосковыпуклые, конические и плоские. Днища бывают с отбортовкой на цилиндр и без отбор товки.

Эллиптические и торосферические днища применяется в цилиндрических аппаратах горизонтального и вертикаль ного исполнения при внутреннем и наружном избыточном давлением в аппарате не более 16 МПа.

Конические днища применяются в основном в вертикальных аппаратах снизу, в которых требуется полное удаление жидкого, сыпучего или кускового продукта. Выбор угла в вершине конуса определяется технологическими соображе ниями: для жидких веществ – их вязкостью, а для сыпучих и кусковых веществ – их углом естественного откоса.

Наряду с коническими днищами в аппаратах часто применяются конические переходы, соединяющие цилиндрические обечайки разных диаметров.

Плоские круглые днища рекомендуется применять в сварной вертикальной цилиндрической аппаратуре, работаю щей под налив и атмосферным давлением, при установке аппарата днищем на сплошное основание (нижнее днище).

Верхнее днище у таких аппаратов также можно выполнять плоскими и укреплять рёбрами.

Сферические неотбортованные днища допускается применять в аппаратах 5-й группы, за исключением работающих под вакуумом. Сферические неотбортованные днища в аппаратах 1 – 4-й групп и работающих под вакуумом допускается приме нять только в качестве элемента фланцевых крышек.

Одним из ответственных узлов в аппаратах является соединение днищ с корпусом. Соединение сферических, отбор тованных эллиптических, конических и плоских днищ с цилиндрическими обечайками производится только встык. Типо вые конструкции соединений конических частей с цилиндрическими: с отбортованной вставкой;

без отбортовки;

с укреп ляющим кольцом;

с отбортовкой и двухконусной вставкой;

без отбортовки двух конусных частей;

без отбортовки и укре пляющего кольца.

Рубашки в химических аппаратах предназначаются для наружного нагревания или охлаждения обрабатываемых или хранящихся в аппарате главным образом жидких продуктов. Наиболее часто применяются рубашки следующих типов: U образные, цилиндрические, с анкерными трубами или с отбортовками, с змеевиковыми или регистровыми каналами раз личного профиля.

По конструкции рубашки бывают:

• неразъёмные – применяются преимущественно в сварной и паяной аппаратуре (привариваются или припаивают ся к корпусу аппарата);

• отъёмные рубашки рекомендуется применять в тех случаях, когда по условиям эксплуатации требуется периоди ческая чистка корпуса, закрытого рубашкой, или это вызывается какими-либо другими соображениями, например невоз можностью приварки рубашек к корпусу (в чугунных аппаратах), необходимостью периодического осмотра корпуса и внутренней поверхности рубашек и др.

Факторы, влияющие на форму рубашки: тип обечайки, исполнение рубашки (неразъёмное, отъёмное);

исполнение аппарата (горизонтальное, вертикальное);

тип днища аппарата;

способ изготовления аппарата;

регулярная чистка (требу ется, не требуется);

режимные параметры (давление, температура среды в аппарате).

Люки, лючки, бобышки, штуцера. Присоединение трубной арматуры к аппарату, а также технологических трубо проводов для отвода различных жидких или газообразных продуктов производится с помощью штуцеров или вводных труб, которые могут быть разъёмными и неразъёмными. По условиям ремонтоспособности чаще применяются разъёмные соеди нения (фланцевые штуцера). Неразъёмные соединения (на сварке) применяются при блочной компоновке аппаратов в кожу хе, заполненном тепловой изоляцией, где длительное время не требуется осмотра соединений.

Стальные фланцевые штуцера стандартизованы и представляют собой патрубки из труб с приваренными к ним фланцами или кованные заодно с фланцами. В зависимости от толщины стенок патрубки штуцеров бывают тонкостенные и толстостен ные, что вызывается необходимостью укрепления отверстия в стенке аппарата патрубком с разной толщиной его стенки.

Присоединение фланцевых штуцеров к цилиндрическому корпусу, днищу или крышке производится с определён ным вылетом, который зависит от Рy, Dy, а также от толщины изоляции аппарата, если аппарат подлежит тепловой изо ляции.

Основные факторы, влияющие на форму люков, лючков, бобышек, штуцеров: режимные параметры в аппарате, на значение штуцера, наличие теплоизоляции, место установки аппарата, способ изготовление аппарата.

Опоры. Для установки вертикальных аппаратов используются стойки разных конструкций (при установке аппарата на фундаменте) и лапы или опорные кольца (при необходимости установки аппарата между перекрытиями). Аппараты большой массы, или устанавливаемые на открытом воздухе, имеющие отношение высоты к диаметру более пяти обычно устанавливаются на юбочных опорах. Резервуары для хранения различных продуктов под атмосферным или небольшим давлением/разрежением часто устанавливаются непосредственно на плоском днище. В случаях резервуаров большого объёма (100 м3 и более) рекомендуется применять анкерные болты для крепления стенки к фундаменту.

Горизонтальные аппараты устанавливаются преимущественно на двух, трёх или более седловых опорах типовых конст рукций. Для предотвращения возникновения напряжений, вызванных температурным расширением обечайки корпуса, одну седловую опору делают неподвижной, а остальные подвижными. Седловые опоры могут быть выполнены из углеродистой стали и приварены к корпусу аппарата, а также могут быть и бетонными.

Иногда горизонтальные аппараты устанавливаются на стойках. При этом обечайка в месте присоединения опор укрепля ется кольцом жёсткости.

В литых аппаратах опоры большей частью выполняются за одно целое с корпусом и днищем. Конструкция опор в этом случае может быть аналогичной.

Выбор типа опоры зависит от ряда условий: места установки аппарата (в помещении или на открытой площадке), соотношения высоты к диаметру аппарата, его массы, исполнение аппарата и др.

Устройства для строповки. Подъём и перемещение аппаратов при монтаже и демонтаже, осуществляются различ ными подъёмно-транспорт-ными средствами. Для обеспечения надёжности и безопасности строповки аппаратов на них предусматриваются специальные устройства, за которые аппарат подвешивается к подъёмно-транспортному устройству.

Подвешивание аппарата за штуцеры или какие-либо другие выступающие части обычно не допускается.

Устройствами для строповки являются крюки, ушки, скобы и цапфы, называемые также монтажными штуцерами. Крюки и цапфы размещаются на боковых стенках, а ушки на верхних днищах или крышках аппарата. Крюки или цапфы устанавли ваются по два на аппарате, количество ушков может достигать двух-трёх, а в отдельных случаях и четырёх на одном аппарате.

Установку строповых устройств на вертикальном аппарате рекомендуется производить как можно выше и обязательно выше центра тяжести аппарата. Подъём и перемещение горизонтальных аппаратов может осуществляться с помощью стропов ки их канатами или цепями, непосредственно охватывающими корпус. На выбор строповых устройств влияют следующие факторы: масса аппарата, внутренний диаметр аппарата;

исполнение аппарата.

Фланцевые соединения. В технологических аппаратах для разъёмного соединения составных корпусов и отдельных частей применяются фланцевые соединения преимущественно круглой формы. На фланцах присоединяются к аппаратам трубы, арматура и т.д. Фланцевые соединения должны быть прочными, жёсткими, герметичными и доступными для сборки, разборки и осмотра. Фланцевые соединения стандартизированы для труб и трубной арматуры и отдельно для аппаратов.

В зависимости от типа соединения фланца с обечайкой фланцы различают на плоские приварные, приварные встык и свободные на приварном кольце.

Конструкция фланцевого соединения принимается в зависимости от рабочих параметров аппарата: плоские приварные фланцы – при p 2,5 МПа, t 300 °С и числе циклов нагружения за время эксплуатации до 2000;

приварные встык фланцы – при p 2,5 МПа, t 300 °С и t –40 °С.

Соединение со свободными фланцами целесообразно применять для труб, работающих при высоких температурах, и при требовании независимой координации соединяемых частей по отверстиям для болтов и шпилек.

В зависимости от давления и требований к герметичности применяются следующие виды уплотнительных поверх ностей для фланцев: плоские, шип-паз, выступ-впадина, под овальную или восьмигранную прокладку, под линзовую прокладку.

Во фланцевых соединениях при p 4,0 МПа и t 300 °С применяются болты, а при p 4,0 МПа и t 300 °С – шпильки. В соединениях при p 6,4 МПа под гайки шпилек устанавливают шайбы.

Перемешивающие устройства. Применяют барботажные и механические перемешивающие устройства;

наиболее распространены последние.

Механическое перемешивающее устройство обычно состоит из привода, вертикального вала и мешалки. В состав привода входят мотор-редуктор, муфта (или муфты), промежуточный вал (или без него), стойка (или стойки), уплотне ние, вал;

может быть также и концевая опора вала.

Существует весьма много различных конструкций приводов, в которых большей частью применяются стандартные многооборотные электродвигатели и типовые механические редукторы для снижения числа оборотов вала перемеши вающего устройства до требуемого по технологии.

Наибольшее распространение в химическом аппаратостроении получили выносные индивидуальные приводы со стандартными электродвигателями и типовыми редукторами, устанавливаемые на крышке или верхнем днище аппарата.

Ввод вала таких приводов в аппарат обычно должен быть уплотнён вследствие наличия избыточного давления или вакуума в аппарате. Уплотнение вала осуществляется различными способами, зависящими в основном от давления среды в аппарате, требуемой степени герметизации и других специфических условий, предъявляемых к тому или иному аппара ту. Обычно применяются следующие виды уплотнений: сальниковые, торцовые, манжетные, гидрозатвор. Любое уплот нение вала в процессе эксплуатации не обеспечивает полную герметизацию указанного соединения и поэтому является «слабым» местом в такого рода приводах, особенно для аппаратов, в которых перерабатываются взрыво- пожароопасные и токсичные вещества. Отмеченных недостатков лишены так называемые герметические бессальниковые привода, на пример, со встроенным специальным электродвигателем, находящимся в среде аппарата, со специальным экранирован ным электродвигателем и др. Такие приводы в эксплуатационных условиях обычно более надежны, чем перечисленные выше, хотя им и присуще свои специфические недостатки.

Приводы обычно устанавливают на крышках аппаратов, иногда на балках или рамах, укрепленных на крыше. Если вал длинный, то на днище сосуда монтируется дополнительная опора. В современных конструкциях привод обычно осу ществляется непосредственно от электродвигателя, через редуктор.

Если места на крышке сосуда или над ней недостаточно, либо недопустимо попадание смазки от редуктора и элек тродвигателя в перемешиваемую среду привод располагают под сосудом, что, однако, требует установки хорошего саль никового уплотнения.

Мешалки для ёмкостных аппаратов бывают следующих типов: трёхлопастные, винтовые, турбинные открытые, тур бинные закрытые, шестилопастные, клетьевые, лопастные, шнековые, якорные, рамные, ленточные, зубчатые и другие специальные мешалки.

По частоте вращения мешалки разделяются на две группы:

1) быстроходные, применяемые для перемешивания жидких сред при турбулентном и переходном режимах течения (винтовые, турбинные, лопастные и др.);

окружная скорость концов мешалки порядка 10 м/с;

отношение D/dм 3 (D и dм – соответственно внутренний диаметр аппарата и диаметр мешалки);

2) тихоходные, применяемые при ламинарном течении жидкости в аппарате (якорные, рамные, ленточные и другие, для которых, как правило, окружная скорость порядка 1 м/с, а отношение D/dм 2).

Стойки отливают из чугуна или сваривают из углеродистой стали. Они представляют собой цилиндры или усечен ные конусы, снабженные верхним и нижним присоединительными фланцами. В обечайке стоек имеются вырезы для удобства монтажа и демонтажа.

Бывают следующие основные конструктивные схемы установки приводов: закрепление вала в двухопорной стойке, закрепление вала в одноопорной стойке, закрепление вала в пиноле привода, закрепление вала в жёсткой муфте. В тех случаях, когда подшипниковые опоры выходного вала привода рассчитаны на восприятие осевых и радиальных нагрузок, вал аппарата с перемешивающим устройством может быть соединен жёстко с валом привода, без установки дополни тельных опор.

5.2. Информационных анализ конструкций ёмкостных аппаратов Рассмотрим структуру конструкции ёмкостного аппарата. Структура конструкции аппарата, представленная в виде графа G = (Eb, Es), показана на рис. 5.2 [25]. Здесь отображены два уровня иерархии.

Eb – множество вершин графа, представляющих собой множество функциональных элементов ёмкостного аппарата E = {eb} на разных уровнях иерархии.

b Функциональными элементами на верхнем уровне Eb0 = {eb0} являются:

e1 0 – корпус;

e2 0 – теплообменное устройство;

e3 0 – перемешивающее устройство;

e4 0 – опоры;

e5 0 – строповые b b b b b устройства;

e6 0 – устройства ввода\вывода (штуцеры, люки, лючки, смотровые окна);

e7 0 – теплоизоляция;

e8 0 – футе b b b ровка;

e9 0 – устройство заземления;

e10 – устройства для крепления (кронштейны и т.д.).

b b Рис. 5.2. Представление структуры ёмкостного аппарата в виде графа G = (Eb, Es) На следующем уровне иерархии функциональными элементами Eb1 = {eb1} при рассмотрении корпуса аппарата яв ляются e1 1 – обечайка;

e21 – первое днище1;

e31 – второе днище. При анализе перемешивающего устройства функцио b b b нальные элементы Eb3 = {eb3} это: e1 3 – вал;

e2 3 – стойка;

e3 3 – мешалка;

e4 3 – мотор-редуктор.

b b b b Каждый из этих элементов состоит, в свою очередь, из других, более низшего уровня иерархии элементов, которые также могут являться сложными объектами.

Es – множество рёбер графа, представляющее собой множество соединительных элементов ёмкостного аппарата: Es s = {e }:

s s s s s e1 – сварное соединение;

e2 – фланцевое соединение;

e3 – муфтовое соединение;

e4 – шпоночное соединение;

e s – подшипники;

e6 – крепления для теплоизоляции.

Представление структуры ёмкостного аппарата в виде графа позволяет наглядно показать, какие функциональные элементы входят в конструкцию аппарата, как они соединены между собой и при помощи каких соединительных элемен тов.

Для того чтобы показать не только составляющие элементы конструкции, но и их всевозможные варианты исполнения, пользуются отображением конструкции в виде И-ИЛИ дерева. Для удобства отображения рассмотрим часть конструкции ёмкостного аппарата в виде И-ИЛИ леса (рис. 5.3).

И-ИЛИ лес разрабатывается на основе анализа конструкций существующих аппаратов и обладает важным свойст вом: при помощи него можно получить новую типовую конструкцию.

Корпус –и аппарата Теплообменные устройства Строповые устройства Опоры Ёмкостной аппарат Перемешивающее устройство Устройства ввода/вывода Теплоизоляция Футеровка Рис. 5.3. Представление структуры ёмкостного аппарата в виде И-ИЛИ леса Эллиптическое –и Днище Торосферическое – или Плоское Коническое Вертикальный Корпус Выпуклое аппарата Фланцевое Соединение Горизонтальный обечайки и днища Сварное Цилиндрическая Обечайка Коническая Соединение обечайки и днища Днище Мотор-редуктор Соединение Фланцевое м-редуктора и стойки Соединение Муфтовое м-редуктора и вала Двухопорная Сверху Стойка Перемешивающее Одноопорная Снизу устройство Фланцевое Соединение стойки Сбоку и корпуса аппарата Сварное Консольный Вал Однопролётный Лопастная Пропеллерная Рамная Мешалка Якорная Турбинная Ленточная Шнековая Торцовое Сальниковое Уплотнение Манжетное Гидрозатвор Соединение вала Шпоночное и мешалки Рис. 5.3. Продолжение 5.3. Информационно-логическая модель ёмкостного аппарата Во второй главе была предложена ИЛМ технического объекта на абстрактном уровне абстрагирования. Рассмотрим теперь составляющие ИЛМ на объектном уровне абстрагирования на примере ёмкостного аппарата. ИЛМ технического объекта на объектном уровне, в нашем случае, на примере емкостного аппарата предназначена для получения вариантов конкретных конструкций ёмкостных аппаратов, удовлетворяющих исходным данным текущей задачи проектирования.

Конкретные конструкции получаются при присвоении свойствам структурных единиц объектного уровня определённых фиксированных значений (информационных состояний).

Рассмотрим составляющие ИЛМ ёмкостного аппарата на объектном уровне абстрагирования.

5.3.1. Множество элементов емкостного аппарата Множество элементов ёмкостного аппарата Е = E b E s представлено в табл. 5.1 и 5. 5.1. Функциональные элементы ёмкостного аппарата E b = {e b} Обозначение Наименование b корпус e b обечайка e b днище горизонтальное e b днище верхнее e b днище нижнее e b теплообменное устройство e b обечайка рубашки e b днище рубашки e b сопряжение обечайки рубашки с обечайкой корпуса e b сопряжение днища рубашки с днищем корпуса e b труба змеевика e b каркас змеевика или барботера e b канал e b анкерная труба e b труба барботера e b перемешивающее устройство e b мешалка e b вал e b стойка e b мотор-редуктор e b опора (стандартные) e b строповые устройства (стандартные) e устройства ввода\вывода (штуцеры, люки, лючки, b e смотровые окна) b патрубок e b накладное кольцо e b теплоизоляция e b облицовка e b наполнитель e b бруски e b футеровка e b устройство заземления e b устройства для крепления (кронштейны и т.д.) e b зумпф e 5.2. Соединительные элементы ёмкостного аппарата: E s = {e s} Обозначение Наименование s сварное соединение e s разделка кромок e s шов e s фланцевое соединение e s фланец e s ответный фланец e s заглушка e s крышка люка в сборе e s болтовое соединение e s прокладка e s сварное соединение (с патрубком) e s муфтовое соединение e s муфта e s шпонка e s посадочная поверхность вала под муфту e s шпоночная канавка e s болтовое соединение e s болт e s шпилька e s гайка e s шайба e s отверстие e s подшипниковое соединение e s подшипник e s посадочная поверхность вала e s корпус подшипника e s болтовое соединение (корпуса подшипника со стойкой) e s крепления для теплоизоляции e s скоба e s сварка e s резьбовое соединение e s резьба e s накидная гайка e Каждый элемент множества имеет свои параметры (свойства). При присвоении свойствам элементов фиксирован ных значений можно получить вариант конструкции аппарата на конкретном уровне. Для определения наличия, количе ства, значений параметров элементов и их взаимного расположения для конкретного аппарата предложены модели струк туры ёмкостного аппарата, параметров элементов и позиционирования на объектном уровне.

5.3.2. Модель структуры ёмкостного аппарата Модель структуры ёмкостного аппарата содержит правила Y e, Y t, Y k, Y s, некоторые из которых представлены в табл.

5.3, 5.4. Представленные правила получены на основе анализа опыта специалистов в области конструирования ёмкостных аппаратов, нормативной документации, технической литературы.

5.3. Правила Y e, позволяющие определить наличие и количество элементов аппарата № Если то Перемешать {fa} 1. Перемешивающее_устройство.

Наличие = Присутствует Нагреть {fa} 2. Теплообменное_устройство.

Наличие = Присутствует И tк tокр. среды Нагреть {fa} 3. Теплообменное_устройство.

Наличие = Присутствует И еств Охладить {fa} 4. Теплообменное_устройство.

Наличие = Присутствует И tк tокр. среды Охладить {fa} 5. Теплообменное_устройство.

Наличие = Присутствует И еств 6. Опоры.Наличие = Отсутствуют Корпус.Ориентация = Вертикальный И Нижнее_днище.Тип = Плоское Приём_i-го_вещества {fa} 7. Штуцер_приём_i.Наличие = i = 1...n, n – число веществ Присутствует, i = 1...n Выдача_j-го_вещества {fa} 8. Штуцер_выдача_j.Наличие = Присутствует, j = 1…m j = 1…m, m – число веществ Датчик_i.Наличие = Штуцер_датчик_i.

9.

Присутствует Наличие = Присутствует Отбор_проб {fa} Штуцер_отбор_i.

10.

Наличие = Присутствует Давление_в_корпусе. Штуцер_воздушка_корпуса.

11.

Значение=Атмосферное Наличие = Присутствует Теплообменное_устройство. Штуцер_воздушка_теплооб 12.

ТипЗмеевик менник.

И Теплообменное_устройство. Наличие = Присутствует ТипРубашка_каналы Давление_в_корпусе. Штуцер_перелив.

13.

Значение=Атмосферное Наличие = Присутствует Автоматическая_промывка {fa} Штуцер_моющая_головка.

14.

Наличие = Присутствует Перемешивающее_устройство. Штуцер_под_мешалку.

15.

Тип=Мобильная_мешалка Наличие = Присутствует 5.4. Правила Y t, позволяющие определить тип каждого элемента № Если то Сбор {fa} Корпус.Ориентация = 1.



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:


 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

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.