ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие сведения о критериях эффективности и характеристических свойствах химико-технологических систем из "Математические основы автоматизированного проектирования химических производств" Количественную информацию об эффективности функционирования и о характеристических свойствах ХТС можно получить либо экспериментально в условиях эксплуатации системы, либо расчет ным путем, используя методы анализа ХТС, если имеется математическая модель системы. Для наглядного аналитического представления многомерные массивы этой количественной информации о состоянии ХТС в различные моменты врем бни и при различных условиях должны быть сведены к ограниченному числу некоторых обобщенных оценок эффективности функционирования и характеристических свойств ХТС. Указанные обобщенные оценки представляют собой числовые функциональные характеристики ХТС. [c.29] Каждая из числовых функциональных характеристик ХТС, ис пользуемых для количественной оценки свойств и процессов функционирования систем, должна удовлетворять, по крайней мере, следующим требованиям 1) представлять собой величину, которая зависит от процессов функционирования ХТС и довольно просто вычисляется исходя из математической модели системы с использованием ЦВМ 2) давать наглядное количественное представление об одном из свойств ХТС 3) допускать, в пределах возможного, простую приближенную оценку своих значений по экспериментальным данным. [c.29] Критерий эффективности ХТС — это числовая функциональная характеристика системы, оценивающая степень приспособления ХТС к выполнению поставленных перед нею задач. Кр Итерии эффективности широко- используют для сравнительной оценки альтернативных вариантов ХТС при проектировании объектов х,имиче-ской промышленности для определения оптимальных параметров элементов и технологических режимов ХТС для сравнительной оценки алгоритмов управления процессом функционирования ХТС и т. д. [c.29] Вид функционала ф определяется топологией ХТС и другими законо мерностями функционирования ХТС, которые не подлежат описанию при помощи параметров, входящих в математическую модель системы. [c.30] Зависимости вида (II, 1) для критериев эффективности сложных ХТС с учетом широкого круга действующих факторов, как правило, получаются весьма громоздкими. Задача расчета критерия эффективности сложной ХТС зачастую требует реализации достаточно сложного алгоритма и переработки большого количества- информации. Поэтому вычисление критериев эффективности сложных хтс обычно ведется с применением быстродействующих ЦВМ. На практике пользуются также различными приближенными способами, особенно когда речь идет о предварительных расчетах при разработке эскизного или технического проектов ХТС. [c.30] В качестве критериев эффективности ХТС используют как экономические критерии в виде различных ТЭП (средняя прибыль, приведенный доход, себестоимость, приведенные затраты и т. д.), так и технологические критерии эффективности (качество выпускаемой продукции, разделительный потенциал, термодинамический или эксергетический к. п. д. элементов ХТС и т. д.). Кратко рассмотрим характеристику экономических критериев эффективности ХТС. [c.30] Для согласования разнообразных тенденций в процессе функционирования ХТС часто используют экономические критерии эффективности, содержащие ограничительные условия. Например, такого рода экономическими критериями для ХТС могут служить 1) производительность при условии обеспечения требуемого качества и заданной себестоимости химических продуктов 2) средняя себестоимость химической продукции при условии обеспечения заданной производительности и требуемого качества и т. п. Необходимо отметить, что критерии эффективности, содержащие ограничительные условия, имеют свои особые недостатки, которые весьма сужают область их использования. [c.30] Для наиболее полной оценки эффективности ХТС, как правило, необходимо использовать обобщенные экономические критерии эффективности, которые должиы учитывать как себестоимость и качество продукции, так и ироизводительность системы и т. д. К таким обобщенным экономическим критериям относятся средняя прибыль, средняя рентабельность, ириведенный доход и т. д. [c.31] иапример, для некоторой действующей ХТС вместо обобщенного экоиомического критерия в виде средней прибыли ис пользоваи экономический критерий, содержащий ограничительные условия, — производительность при условии, что себестоимость химических продуктов не превышает заданного значения. Легко аи-деть, что в этом случае ограничение себестоимости продукции может оказаться тормозом для дальнейшего повышения производительности, а значит, и размера прибыли. В самом деле, можно представить себе такой случай, когда небольшое превышение себестоимости (например, возрастание затрат в связи с введением новой технологии) позволяет значительно увеличить производительность, валовой выпуск химических продуктов и, в конце концов, размер прибыли, получаемой от ХТС. [c.31] При Проектировании сложных ХТС а зависимости от поставленных целей необходимо умело использовать как экономические, так и технологические критерии эффективности ХТС. Правильно выбранные технологические критерии не должны противоречить экономическим критериям эффективности, поскольку в этом случае они являются их частными аналогами. [c.31] Практика оптимального про ктирования ХТС показывает, что использование технологических критериев эффективности позволяет исключить из дальнейшего рассмотрения существенную часть альтернативных вариантов проектируемой ХТС как весьма далеких от оптимальных. Обычно технологические критерии эффективности дают возможность найти оптимальный вариант на самых низших иерархических уровнях ХТС тем самым значительно сокращается число вариантов, которые участвуют в принятии решений на более высоких уровнях иерархии. Та , например, при выборе типа аппаратурного оформления ступени контакта для мас-сообменного аппарата ХТС при прочих равных условиях отдают предпочтение типу ступени контакта, с большим коэффициентом массопередачи, который в этом случае представляет собой технологический критерий эффективности элемента ХТС. При заданном числе теоретических ступеней контакта в ректификационной колонне место ввода питания выбирают таким образом, чтобы оно обеспечивало наилучшее качество продуктов разделения, которое здесь также играет роль технологического критерия эффективности. [c.31] Значение критериев эффектив1Ности ХТС зависит не только от топологии и параметров системы, но и от характеристических свойств ХТС, к которым можно отнести следующие основные свойства систем чувствительность, управляемость, надежность, помехозащищенность, устойчивость и сложность. Рассмотрим основные понятия характеристических свойств ХТС. Методы рачета числовых функциональных характеристик для количественной оценки чувствительности, устойчивости, надежности и управляемости ХТС, используемые при автоматизированном проектировании химических производств, будут подробно изложены в последующих разделах (см. главы IX, X и XIV). [c.32] Чувствительность ХТС. В условиях промышленной эксплуатации ХТС либо в результате изменения параметров технологического режима системы (температура, давление, активность катализатора и т. д.), либо в результате изменения атмосферных условий или других параметров окружающей внешней среды, а также в результате износа и замены деталей оборудования происходит изменение технологических и конструкционных параметров элементов ХТС. Это нарушает нормальное функционирование системы, т. е. приводит к изменению состояния или характеристик функционирования ХТС. [c.32] Чувствительность ХТС — это свойство системы изменять характеристики ее функционирования под влиянием изменений собственных параметров системы (параметров элементов и параметров технологического режима) и внешних Возмущающих воздействий. Создание ХТС, малочувствительных или нечувствительных к изменению параметров и внешних возмущающих воздействий, весьма важно для повышения качества процессов функционирования химических производств. Для ХТС существенна нечувствительность как в статике, так и в динамике. [c.32] Необходимость исследования чувствительности ХТС при проектировании химических производств обусловлена тем, что при сооружении объектов химической промышленности значения параметров элементов ХТС, как правило, отличаются от их расчетных значений, которые были определены при технологическом проектировании объекта, либо вследствие неточности исходных проектных данных, либо вследствие невозможности точной реализации этих параметров в промышленных условиях. Отсюда следует, что информация о зависимости характеристик функционирования ХТС от изменения ее параметров, т. е. о чувствительности системы, может использоваться для улучшения качества или эффективности системы на стадии ее эксплуатации и, что особенно важно, на стадии проектирования, так как позволяет выявить параметры ХТС, нуждающиеся в наиболее точном определении, а также рассчитать оптимальные значения коэффициентов запаса для параметров оборудования. [c.33] Управляемость ХТС. Управляемость является важнейшим свойством динамических режимов функционирования ХТС. Свойство управляемости ХТС непосредственно связано как с выявлением возможности воздействовать на состояние системы, так и с выявлением возможности управляющих переменных изменять вектор состояния ХТС. В реальных условиях допустимые управления процессами функционирования ХТС в некотором смысле ограничены, поэтому динамический режим перехода системы из произвольного начального состояния в произвольное конечное состояние не всег-гда возможен. Совокупность всех конечных состояний, в которые ХТС может перейти при заданном начальном состоянии и заданных ограничениях, называется множеством достижимых состояний ХТС, или достижимым множеством состояний. [c.33] Управляемость ХТС — это свойство системы достигать желаемой цели управления (заданного состава продуктов, заданной производительности, требуемого качества продуктов и т. д.) при тех ограниченных ресурсах управления, которыми располагает данная система в реальных условиях эксплуатации. [c.33] Каждое проектируемое химическое производство должно быть управляемым. В связи с этим объективно возникает задача совместного проектирования ХТС и соответствующей системы автоматического управления (САУ), представляющих собой единую кибернетическую систему. Эту задачу можно решить на основе использования методов анализа управляемости ХТС. [c.33] Статистические экспериментальные данные об изменении ин-тенсивности отказов элементов ХТС в процессе ее эксплуатации позволяют установить вполне определенную классификацию периодов отказов элементов ХТС (рис. II-1) период приработки, характеризующийся высокой интенсивностью отказов II—период постоянной интенсивности отказов (нормальная эксплуатация), в течение которого отказы носят случайный характер и появляются в результате неявных причин III — период старения, сопровождающийся ростом интенсивности отказов вследствие естественного физического износа элементов ХТС. В процессе функционирования элементов ХТС происходит наложение этих nepiHO-дов, и статистика отказов в их работе может и не четко соответствовать каждому периоду в отдельности. [c.34] Вернуться к основной статье