ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Задачи синтеза оптимальных химико-технологических систем из "Обеспечение и методы оптимизации надежности" Синтез оптимальных ХТС с минимальным числом основных элементов (см. разделы 3.3 и 3.4) является важнейшим первоначальным научно-техническим этапом проектирова ия высоконадежных производств, который принципиально определяет качество проектов и технико-экономические показатели эффективности построенных производств [3, 4, 45—48]. [c.123] За последние пятнадцать лет достигнуты значительные успехи в области кибернетики ХТП и системного анализа в хи-.мической технологии [3, 47, 49, 52], в создании методов расчета и оптимизации ХТС [32, 53—58], объективно обусловившие возможность становления теории синтеза ХТС [3, 38, 39, 45—48, 50, 51, 54]. [c.124] Теория синтеза ХТС позволяет разрабатывать принципы проектирования высоконадежных технологических схем с оптимальной материалоемкостью продукции. Наряду с этим использование теории синтеза ХТС для создания специального математического и программного обеспечения САПР в химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, а также в нефтехимическом машиностроении позволяет получать оптимальные проектные решения в кратчайшие сроки. [c.124] До середины 60-х годов проектирование технологических схем производств химической индустрии осуществлялось в огромной степени на основе инженерной интуиции, что было вызвано отсутствием четких постановок и методов решения задач синтеза ХТС [43]. Для повышения качества и сокращения сроков проектно-конструкторских разработок ХТС с середины 70-х годов во всех индустриально развитых государствах широко развернулись работы по созданию математического, программного и информационного обеспечения отраслевых САПР для анализа альтернативных вариантов проектируеглых систем, а также для автоматизации выпуска проектной документации. В конце 70-х — начале 80-х годов предложены эффективные методы решения в САПР различных классов задач синтеза высоконадежных ХТС с оптимальными расходами материальных ресурсов [38, 39, 45, 46, 50, 51, 59, 60]. [c.124] Синтез высокоэффективных ХТС представляет собой творческую интеллектуальную операцию поиска решений, выполнение которой невозможно полностью формализовать и алгоритмизировать. В связи с этим поиск оптимальных решений задач синтеза высокоэффективных ХТС в САПР должен осуществляться в режиме диалога инженера-технолога — лица, принимающего решения (ЛПР), и ЦВМ с применением эвристическо-эволюционных методов [38, 39, 50, 51]. [c.124] Различные задачи технологического синтеза ХТС, которые возникают ири проектировании высокоэффективных производств, можно подразделить на три группы [4, 51] задачи структурно-иараметрического, структурного и параметрического синтеза. Рассмотрим содержательные постановки некоторых задач структурно-параметрического синтеза ХТС [4, 51]. [c.125] Задача 1-1. В соответствии с выбранным КЭ производства 1 з необходимо синтезировать оптимальную ХТС для выпуска требуемого продукта, если заданы значения параметров входных X и (или) выходных У потоков ХТС, желаемые значения характеристик некоторых свойств функционирования системы 5, современный уровень аппаратурного оформления ХТП (А),. граничная оценка критерия эффективности 1 п параметры окружающей среды V. [c.125] В результате решения задачи синтеза ХСТ требуется определить химический способ производства продукта технологическую топологию системы О, покомпонентный состав и параметры промежуточных потоков системы Z, технологические О и конструкционные К параметры аппаратов, при которых для синтезированной системы обеспечивается оптимум критерия эффективности ф = ор1 т]). [c.125] Задача 1-4. Дано P=(g, %, X, У, 5, V, А, я] ). Необходимо определить О, К, О, I, при которых ll5 = opt з и 1 ,1 — граничная (верхняя или нижняя оценка КЭ). [c.125] Задачи 1-5 представляют собой ИЗС на заданном множестве альтернативных вариантов технологической топологииХТС— Сь Оч. Оп. [c.126] Задача 1-6. Заданы типы элементов ХТС, совокупность которых может обеспечить выполнение требуемых целей функционирования системы в условиях объективной неопределенности априорной информации о физико-химических константах ХТП (константы скоростей химических реакций, константы фазового равновесия, коэффициенты теплопередачи и массопередачи и др.) и о параметрах свойств технологических потоков на ХТС влияют стохастические внешние воздействия. Необходимо определить технологическую топологию ХТС, величину гранпц допусков (или коэффициентов запаса) для параметров элементов и значения параметров промежуточных технологических потоков, которые обеспечивают на некотором интервале времени желаемый уровень достоверности или надежности проектных решений ХТС при экстремуме КЭ с учетом ограничений. [c.126] Задачи 1-6 относятся к ИЗС на заданном множестве альтернативных вариантов технологической топологии ХТС в условиях неопределенности информации о параметрах ХТП. [c.126] Задача 1-7. Для заданного множества альтернативных вариантов технологической топологии ХТС в условиях неопределенности информации о ряде параметров ХТП и при известных показателях надежности ХТП необходимо определить технологическую структуру ХТС, значения параметров технологических потоков, а также параметров технологических режимов ХТП и конструкционных параметров элементов ХТС, которые обеспечат максимальную эффективность функционирования системы при заданных ограничениях. [c.126] Дадим общую характеристику методов решения различных классов задач структурно-параметрического синтеза оптимальных ХТС. Задачи 1-1 — 1-3 являются сложными, творческими, интеллектуальными, поиск решений которых в САПР должен осуществляться в режиме диалога ЛПР и ЦВМ. [c.126] Задачи 1-4 и 1-5, как правило, можно формализовать в виде многомерных эвристических комбинаторных задач, задач перечисления теории графов, а также задач смешанного (дискретно-непрерывного) линейного и нелинейного программирования, для решения которых разработаны оригинальные методы [38, 39, 51]. [c.126] Задача П-1. Дано О, К, О, X, У, 2, характеристики надежности отдельных элементов ri i)— = 1, п, ограничения на требуемую величину характеристики надежности системы в целом R(t) Ro(i). Необходимо повысить уровень надежности системы, вводя в ее структуру такие резервные элементы Хо, которые позволят получить для ХТС оптимум значения критерия эффективности о1) = ор11 (хо). [c.127] Задача 11-3. Для заданной технологической структуры ХТС в условиях отсутствия информации об отказах элементов необходимо определить минимальное множество элементов ( узких мест системы), повышение надежности которых обеспечит увеличение уровня безотказности ХТС в целом. [c.127] Вернуться к основной статье