Проектирование и конструирование промышленного оборудования

Инженерным проектированием называется процесс создания определенного технического проекта. Конструкционное проектирование является одним из направлений инженерного проектирования (технического проектирования/конструирования). Результатом завершенного процесса конструирования является конструкторский проект, который создается инженером-конструктором. Конструкторский проект определяет:

· элементы изделия;

· устройство изделия;

· принцип работы изделия;

· сведения, необходимые для производства изделия, его использования, обслуживания и ремонта.

При создании современного промышленного оборудования для химических производств используют такие направления, как:

· унификация

– использование в различных отраслях химической промышленности аналогичных (очень похожих) по конструкции машин и оборудования (аппаратов). Такой подход дает возможность однообразить не только какие-либо отдельно взятые детали, узлы и сборочные единицы, но и целый ряд машин и аппаратов.

Унификация химического оборудования в значительной мере облегчает не только работу на этапе проектирования машин и оборудования (аппаратов), но и еще делает более легким их изготовление и эксплуатацию. Ко всему прочему, введение унификации в значительной мере повышает эффективность их использования по назначению. К примеру, если унифицировать на химических производствах теплообменные аппараты, это позволит значительно снизить затраты на их ремонт, ТО (техническое обслуживание) и замену, а так же несколько сократит время того же ремонта или аварийного простоя. Кроме этого, унификация помогает совершенствовать методы проведения необходимых ремонтных работ, уменьшает отходы материалов и деталей и сокращает число персонала, занимающегося обслуживанием и ремонтом данных машин и оборудования (аппаратов);

· интенсификация

– резкое повышение интенсивности и эффективности производственного оборудования в силу некоторого увеличения масштаба того или иного химического производства. Это достигается, как правило, путем преобразования технологического процесса за счет использования более высоких температур и давления, увеличения скорости, применения более активно действующих катализаторов, положительных изменений гидравлических режимов в машинах и в оборудовании (аппаратах) и так далее. К примеру, сегодня многие российские химические предприятия уже освоили процесс синтеза таких продуктов, как аммиак, метанол, бутиловый спирт и карбамид, которые осуществляются в оборудовании (аппаратах) под давлением.

Стоит отметить, что осуществлять интенсификацию химических отечественных производств сегодня помогает так же внедрение новейших технологий, в основу которых легли плазменные, мембранные, импульсные, электронно-лучевые и другие химические и физические тонкие процессы. Например, применение плазменной технологии позволяет сложные химические реакции, которые требуют высокой температуры, давления и длительного времени, осуществлять в минимально короткие сроки.

Мембранную технологию нередко используют в промышленных системах газоразделения (для обогащения воздуха кислородом и азотом), а так же при изготовлении таких продуктов, как каустическая сода (едкий натр) и хлор. Также мембранным биполярным электролизером оснащаются новые и модернизирующиеся ртутные производства.

Импульсную технологию сегодня довольно часто применяют в промышленных измельчителях и других установках, выполняющих тонкое измельчение промышленных материалов, а так же в рукавных фильтрах и оборудовании для вакуумных систем.

Ультразвуковое воздействие получило применение в акустических фильтрах, используемых для очистки жидкостей от механических взвесей.

· повышение надежности

– механическую надежность, бесперебойную и длительную работу химического оборудования определяют такие свойства оборудования, как прочность, жесткость, герметичность, устойчивость и долговечность. Надежность в установках химических производств очень тесно связана с температурами, давлением и агрессивностью рабочих сред, одним словом, со специфическими условиями работы производственного оборудования.

Сегодня очень важно повышать надежность современного промышленного оборудования, установок и оборудования (аппаратов), так как они нередко работают при очень высоких или, наоборот, очень низких температурах, давлениях, больших скоростях и могут обрабатывать самые различные среды, в том числе токсичные, взрывоопасные и пожароопасные.

При проектировании такого химического оборудования, как оборудование (аппараты) высокого давления, прочность и надежность ставят на первое место. Особое внимание при их создании уделяют тому, чтобы в процессе эксплуатации сосуды и внутренние устройства оборудования (аппаратов) высокого давления не нужно было вскрывать, осматривать и ремонтировать. Особенно таких действий не должны требовать агрегаты большой единичной мощности, так как их даже небольшие простои ведут к громадным потерям выпускаемой продукции.

Еще одним немаловажным условием надежной работы химического оборудования является герметизация. Особенно важна герметичность тех машин и оборудования (аппаратов), которые работают с токсичными, взрывоопасными и пожароопасными средами, так как любая утечка из них перерабатываемой жидкости или газа в окружающую среду может привести к самым печальным последствиям – может случиться взрыв, возгорание, пожар или отравление рабочего персонала.

Избежать таких ситуаций помогает использование герметичного оборудования. Сегодня надежные и герметичное оборудование (аппараты) находят все более широкое применение в самых различных отраслях отечественной промышленности;

· эргономика

– в связи с тем, что технологические процессы постоянно механизируются и автоматизируются, изменяя условия труда, очень важно, чтобы человеку было удобно работать с новым оборудованием. Поэтому при проектировании химических агрегатов, обязательно учитываются свойства и возможности людей, которые будут заниматься обслуживанием этого промышленного оборудования. Самыми главными элементами эргономики являются эстетические, гигиенические и физиологические требования к конструкции химического оборудования. О качестве машин, устройств и оборудования (аппаратов) нельзя судить только по их эффективности, проектируемые агрегаты не должны создавать на производстве неблагоприятные гигиенические условия труда. Управление и обслуживание оборудования должно быть максимально простым и легким. Человек не должен выполнять на химическом оборудовании слишком много операций, не должен прилагать слишком большие усилия, делать резкие движения и работать в неудобной для него рабочей позе. Производственное оборудование своим внешним видом, окраской и пропорциями должно вызывать у человека только приятные эмоции;

· укрупнение оборудования

– в связи с тем, что сегодня многотоннажные производства все больше требуют увеличения единичной мощности химического оборудования, появляется необходимость создания укрупненных, то есть крупногабаритных машин, комбинированных устройств и совмещенного оборудования (аппаратов). Использование на производстве укрупненного химического оборудования позволяет в разы увеличить его производительность и значительно снизить все капитальные затраты и эксплуатационные расходы, так как сокращается количество машин и оборудования (аппаратов), контрольно-измерительных приборов, уменьшается протяженность производственных коммуникаций и площадей и убавляется количество рабочего персонала.

Проектировщики при создании крупногабаритного химического оборудования обязательно должны учитывать то обстоятельство, что его нужно будет еще и транспортировать. Увеличение производительности машин и оборудования (аппаратов), как сказано выше, неизбежно ведет к их укрупнению, поэтому ранее вполне транспортабельное оборудование может стать совершенно неприспособленным к перевозке в готовом собранном виде, особенно это касается его транспортировки по железной дороге в силу ограниченных размеров подвижного состава.

Поэтому еще на стадии проектирования оборудования разработчики должны обязательно позаботиться о том, чтобы все отдельные части (узлы и блоки) агрегатов были транспортабельны и имели наименьшие размеры в верхней и боковой части.