Основы проектирования систем применения СОЖ с помощью ЭВМ

Проектирование системы эксплуатации СОЖ начинается с выбора номенклатуры и состава жидкостей и проведения теоретических и экспериментальных исследований особенностей технологических процессов их эксплуатации.

Процесс проектирования включает две взаимосвязанные стадии - технологическое и конструкционное проектирование. Цель технологического (функционального) проектирования - разработка оптимальной технологической схемы функционирования СОЖ, определение оптимальных технологических параметров оборудования и технических средств применения СОЖ, a также выбор оптимальных технологических режимов, обеспечивающих повышение эффективности системы эксплуатации СОЖ. Кроме того, на стадии технологического проектирования разрабатываются принципы автоматизированной информационно-измерительной системы управления и аналитического контроля эксплуатации СОЖ.

Основные задачи конструкционного проектирования системы эксплуатации СОЖ: выбор оптимального объемно-планировочного решения (компоновки); выбор технологического оборудования; разработка технологических трубопроводов для подачи СОЖ в зону резания, удаления отработанных составов и циркуляции в остальном оборудовании.

При переходе к процессу автоматизированного проектирования систем эксплуатации СОЖ решение перечисленных задач осуществляется с помощью ЭВМ. При этом процесс проектирования рассматривается в виде системы сбора и переработки входной научно-технической информации в выходную информацию на основании математических моделей в виде проекта системы эксплуатации СОЖ.

Автоматизация проектирования включает полную формализацию и алгоритмизацию всех этапов технологического и конструкционного проектирования.

Теоретическую основу автоматизированного проектирования систем эксплуатации СОЖ составляет системный анализ, а его основной метод - математическое моделирование. Модель системы эксплуатации СОЖ является общим инструментом проектирования, который воспринимает на входе данные, необходимые для выбора номенклатуры СОЖ, технические, требования к оборудованию и средствам эксплуатации. Выходные данные такой модели должны содержать сведения о технологической схеме, рекомендации по режимам эксплуатации и данные по оборудованию, требующемуся для обеспечения технических требований.

Основные задачи автоматизированного проектирования систем применения СОЖ с использованием САПР-СОЖ:

разработка методов автоматизированного прогнозирования свойств СОЖ и выбора ее состава;

анализ иерархической структуры технологических схем и процессов применения СОЖ на основе методов математического моделирования;

формирование цели проектирования и синтез технологических систем применения СОЖ в соответствии с выбранным критерием эффективности и принятой математической моделью;

разработка структуры САПР- СОЖ и ее программно-математического обеспечения (ПМО).

Один из основных этапов организации систем применения СОЖ - выбор номенклатуры и составов СОЖ. Для создания САПР-СОЖ этот этап также необходимо автоматизировать с помощью ЭВМ.

Процесс автоматизированного выбора составов СОЖ включает: автоматизированный поиск и выдача рекомендаций по выбору универсальной или нескольких совместимых марок СОЖ из имеющегося товарного ассортимента по информации, хранящейся в БД.

Автоматизации процесса проектирования системы применения СОЖ должны предшествовать анализ структуры технологической схемы и процессов применения СОЖ и разработки модели системы, отражающей иерархическую структуру связей между отдельными стадиями к процессами, основанную на блочном принципе.

Один из возможных способов построения обобщенной модели системы применения СОЖ - установление отношений соподчиненности (иерархии) структуры подсистем и процессов функционирования СОЖ.

Система применения СОЖ рассматривается как специализированное подразделение, представляющее собой отдельную замкнутую подсистему, входящую наряду с другими службами в общую структуру завода. При этом система применения СОЖ содержит различные взаимосвязанные подсистемы, имеющие иерархическую структуру. Отдельные подсистемы выполняют подготовку СОЖ (приготовление и активацию рабочих растворов), подготовку систем станков и оборудования к эксплуатации (промывку, очистку и дезинфекцию), транспортирование СОЖ и ее восстановление (очистку и регенерацию), стабилизацию технологических параметров, удаление, обезвреживание, утилизацию (включая рекуперацию) отработанных растворов.

Подсистемы, относящиеся к более низкой ступени иерархии и действующие совместно, выполняют все функции подсистемы, принадлежащей к высшей ступени иерархии. Каждая подсистема представляет собой совокупность типовых процессов и системы автоматического управления (АСУ ТП), действующих как одно целое. Первую, низшую ступень иерархической структуры системы применения СОЖ образуют типовые технологические процессы в определенном аппаратурном оформлении и локальные системы управления ими.

В подсистеме очистки и регенерации СОЖ протекают процессы ее отстаивания, фильтрации, разделения твердой и жидкой фаз в поле центробежных сил. Это либо регенерация эмульсии, не полностью отработавшей свой ресурс (сюда входит очистка от посторонних примесей, восстановление и стабилизация всех параметров СОЖ), либо регенерация СОЖ, полностью исчерпавшей свой ресурс. В последнем случае, а также при регенерации масел и эмульсоров используют следующие процессы: сорбционно-мембранные, адсорбционные, селективную очистку (экстракцию), выпаривание, дистилляцию, центрифугирование, седиментацию. Некоторые из этих процессов используют и для утилизации и обезвреживания отработанных эмульсионных СОЖ в подсистеме АСУО-СОЖ. Большинство из перечисленных процессов относится к типовым процессам химической технологии, а их математическое описание основывается на типовых моделях [6].

Чтобы при осуществлении перечисленных процессов выходные переменные, описывающие свойства СОЖ соответствовали заданным значениям и не отклонялись от них под влиянием возмущающих факторов, на процесс необходимо воздействовать с помощью управляющих переменных. Это означает, что на нижней ступени иерархии задача управления подсистемами применения СОЖ сводится к локальной стабилизации технологических параметров типовых процессов путем создания систем автоматического регулирования (CAP).