WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Поскольку время остановки установки в год зависит от типа резерва, в диссертационной работе рассмотрены вопросы резервирования в установках СВЧ диэлектрического нагрева. Для этих установок существенны следующие виды резерва:

  • аварийный, предназначенный для выполнения плана выпуска продукции с учетом отказов и аварийного снижения мощности СВЧ генератора;
  • ремонтный, предназначенный для вывода в плановый ремонт всей установки или её элементов;
  • развития, предназначенный для развития производства с применением установок СВЧ диэлектрического нагрева.

Особую роль играет аварийный резерв. Он должен быть учтен при технико-экономической оптимизации в затратах на резерв в первую очередь генерирующих СВЧ электромагнитные колебания приборов (магнетронов) в количестве, необходимом для замены выработавших свой срок службы. Кроме того, необходимо учитывать и скрытый резерв, так как все расчеты ведутся с учетом времени, необходимого для замены вышедшего из строя магнетрона на резервный. В диссертации рассмотрено влияние различных вариантов резервирования на величину капиталовложения К, необходимого для реализации установки СВЧ диэлектрического нагрева:

  1. В комплект оборудования в качестве резерва входят магнетроны, количество которых достаточно для замены вышедших из строя в течение года. В этом случае

,

где Ку – цена одной установки, зависящая от ее типа, структурной схемы, цены элементов установки; R1 затраты на создание резерва при цене одного магнетрона Х, так что R1=RX, а число магнетронов

,

где kз ~ 1,2 – коэффициент запаса, учитывающий возможность выхода магнетрона из строя до истечения срока его службы, срок службы магнетрона, Д количество дней работы установки в году, tc количество часов работы установки в сутки, М количество магнетронов в установке, N количество установок, Спер, Смон затраты на перевозку и монтаж установки.

  1. В комплект оборудования входит резервный СВЧ генератор, состоящий из магнетрона, накального трансформатора и системы защиты магнетрона от недопустимо больших отражений от его нагрузки, и резервные магнетроны в количестве, как и в первом случае. Цена оборудования в таком случае определяется соотношением

,

где R2=R1+Z1, Z1 – цена одного СВЧ генератора.

  1. В комплект оборудования входит источник питания, основным элементом которого является высоковольтный трансформатор и комплект магнетронов на один год. В таком случае

,

где R3=R1+Цип, Цип – цена одного источника питания.

  1. В комплект оборудования входит резервная установка в полном комплекте с годовым резервом магнетронов. Тогда

,

где R4=R1+Ку.

Разные варианты резервирования предполагают разное время остановки установки для включения резерва. Чем сложнее, а значит дороже резерв, тем меньше время остановки и величина ущерба. Например, время ущерба минимально, когда резервируется целиком вся СВЧ установка, тогда как максимальный ущерб будет при минимальных затратах на резервирование, когда резерв составляет лишь годовой запас магнетронов. Следовательно, необходима оптимизация ущерба и резервирования.

В третьей главе «Оптимизация ущерба и резервирования при СВЧ диэлектрическом нагреве» сформулирована целевая функция задачи оптимизации ущерба и резервирования как составной части общей задачи оптимизации структуры установок СВЧ диэлектрического нагрева.

При любой форме организации резерва установка СВЧ диэлектрического нагрева будет простаивать в течение времени t0, следовательно, продукции будет выпущено меньше, отчего интегральный эффект уменьшится и составит

,

где Пi – количество i-й продукции, выпускаемой установкой в t-й год её эксплуатации; Цi цена единицы i-й продукции, выпускаемой установкой в t-й год эксплуатации; n – число видов выпускаемой продукции на горизонте расчета Т; Нt – стоимостная оценка сопутствующего эффекта в производственной сфере в t-й год эксплуатации; St – стоимостная оценка социального эффекта в t-й год эксплуатации; Мt – остаточная стоимость основных фондов производственной инфраструктуры, исключаемых из эксплуатации в t-й год; Зt – эксплуатационные издержки на работу установки, включая налоги, сборы и платежи, в t-й год эксплуатации; норма дисконта (определяется финансовой политикой государства и меняется в пределах 0,08 0,12).

Обычно установка выпускает один вид продукции, так что n = 1. Будем считать, что расчет интегрального эффекта проводится на интервале в 1 год, по истечении которого установка из эксплуатации не выводится ни целиком, ни частями и не реализуется (= 0), сопутствующие эффекты в производственной и социальной сферы отсутствуют (Ht = 0; St = 0).

Если банковский кредит берется на год и только на приобретение установки и резерва, то

,

где Ссм – затраты на сырье и материалы; - коэффициент, учитывающий величину налога на прибыль; коэффициент, учитывающий величину налога на добавленную стоимость; коэффициент, учитывающий участие учредителей в распределении прибыли; Сэ затраты на электроэнергию и холодную воду; Сзп затраты на заработную плату персонала; Сзч затраты на приобретение запасных частей, вспомогательных материалов, необходимых для обеспечения работы установки в процессе эксплуатации (без учета затрат на резервирование); Са амортизационные отчисления; Сбр затраты на неизбежный брак; Сни – затраты на научные исследования;, где – стоимость базового комплекта установки, Крез – стоимость данного варианта резерва; iкр – банковский процент.

Общее решение задачи оптимизации ущерба и резервирования, принимая во внимание, что количество вариантов резервирования ограничено, можно провести следующим образом.

Интегральный эффект при системном подходе является функцией нескольких параметров x1, х2,…, хn. Решение задачи о нахождении оптимальных значений этих параметров, характеризующих установку, технологический процесс обрабатываемого объекта, сводится к нахождению значений этих параметров из системы уравнений

,

,

.

В установках СВЧ диэлектрического нагрева такими параметрами являются мощность и частота СВЧ генератора, электрофизические и теплофизические параметры объекта, тарифы на электроэнергию и холодную воду, продолжительность работы установки в сутки, время работы по выпуску готовой продукции, количество рабочих дней в году, цены на сырье и готовую продукцию и другие. Все эти параметры в конечном счете могут быть подразделены на нормативные и независимые. Нормативные параметры составляют большинство, к ним обычно относят режим работы предприятия, стоимостные характеристики, диэлектрические и теплофизические параметры обрабатываемого объекта и др. К независимым параметрам следует отнести мощность и частоту СВЧ генератора, количество магнетронов, работающих на одну рабочую камеру, количество установок. Как показывают расчеты, в качестве переменного, т.е. варьируемого параметра достаточно ограничиться лишь мощностью генератора. Частота генератора находится в соответствии с геометрическими размерами обрабатываемого объекта, количество магнетронов однозначно определяется мощностью СВЧ, а оптимальное число установок определяется с учетом производительности, оптимальной мощности и оптимального количества магнетронов.

Такие расчеты в диссертации выполнены для всех вариантов резервирования, предложенных выше.

На втором этапе решения задачи оптимизации ущерба и резервирования следует выбрать оптимальную структуру, параметры и режимы, при которых

.

Для сравнения вариантов предложено использовать сравнительный интегральный эффект

,

где i и j номера сравниваемых вариантов резервирования. Если В1>0, то предпочтительнее i -й вариант резервирования, а если В1<0, то j -й вариант. Сопоставляя между собой рассмотренные варианты резервирования, следует выбрать тот, который дает наибольший интегральный эффект В1.

Для реализации приведенного метода расчетов необходимо определить зависимости стоимостных показателей установки и ее элементов от мощности СВЧ при фиксированной частоте генератора. В работе принята аппроксимация этих зависимостей в виде полинома второй степени

.

В практических расчетах целевую функцию В1 можно представить в виде суммы постоянной и переменной части

.

От независимой переменной Р зависит только

,

поэтому Рopt можно искать из уравнения

.

В диссертации получены соотношения для расчета величин, входящих в целевую функцию для всех четырех вариантов резервирования и всех приведенных выше типов и режимов работы установок.

В четвертой главе «Оптимизация ущерба и резервирования в СВЧ электротермическом оборудовании для сушки пиломатериалов» проиллюстрированы сформулированные в предыдущих главах методы обеспечения эффективности установок СВЧ диэлектрического нагрева с учетом ущерба и резервирования на примере СВЧ сушилок длинномерных материалов.

Выбор обоснован тремя причинами:

сушка пиломатериалов – длительный и энергоемкий процесс, желательны его интенсификация и снижение энергозатрат, а потому СВЧ сушка пиломатериалов давно привлекает к себе внимание исследователей;

в различных отраслях хозяйства в большом количестве применяются различные виды древесной продукции. По этой причине разработчики установок СВЧ диэлектрического нагрева сейчас рекламируют именно СВЧ сушилки пиломатериалов;

при проведении технико-экономических расчетов можно воспользоваться известными методами расчета СВЧ сушилок.

В этой главе рассмотрены варианты компоновки СВЧ сушилок штабелей длинномерных пиломатериалов в периодическом режиме на базе камер лучевого типа (КЛТ) с системой волноводно-щелевых излучателей, запитываемых от когерентных или некогерентных СВЧ генераторов.

В режиме жесткой сушки давление пара внутри пиломатериала увеличивает перенос влаги к его поверхности. В этом случае увеличивается пористость материала, что может привести к трещинам и короблению, а потому технологи не рекомендуют использовать жесткий режим сушки. В диссертации приведено решение задачи для мягкого режима сушки, когда кипение влаги внутри материала отсутствует. Рассматривалась сушка пиломатериалов от традиционно начального влагосодержания 40-50% до традиционно конечного 10%.

В работе рассматривается СВЧ сушилка периодического действия. В методическом режиме производительность установки выше, однако в этом случае велика угроза коробления из-за неравномерной сушки по длине пиломатериала. Из двух типов излучателей (волноводно-щелевой и рупорный) был выбран волноводно-щелевой, так как габариты установки с рупорными излучателями больше.

В качестве альтернативной сушилки выбрана аэродинамическая сушилка АСКМ-15. В этой установке воздух нагревается за счет трения вихрей воздуха, создаваемых вентилятором мощностью 55 кВт. Сушилка АСКМ-15 выбрана потому, что в ней, как и в СВЧ сушилке, не используются не возобновляемые источники энергии.

Волноводно-щелевые излучатели на противоположных стенках КЛТ могут размещаться поперек или вдоль штабеля. В диссертации рассмотрены 144 варианта компоновки СВЧ сушилок на частотах 433 и 915 МГц с продольным и поперечным расположением излучателей при различной компоновке источника энергии. Выбран был вариант, в котором используется выпускаемый серийно магнетрон с СВЧ мощностью 5 кВт, поскольку в этом случае имеется кратная производительность аэродинамической и СВЧ сушилок. Объем штабеля при этом составляет 3,5м3, а время сушки пиломатериала в СВЧ сушилке равно 5,6 ч. Зависимости температурного напора и влажности штабеля от времени СВЧ сушки для этого варианта показаны на рис. 1. Компоновка выбранного варианта СВЧ сушилки приводится на рис. 2. Расчеты показали, что при нынешних ценах на магнетроны, СВЧ генераторы, источники их питания, рабочие камеры СВЧ сушилки имеют меньшую экономическую эффективность, чем, в частности, аэродинамические или с иным способом энергоподвода сушилки.

Рис. 1. Зависимости температурного напора и влажности пиломатериала

от времени в сушилке на КЛТ

Рис. 2. Компоновка СВЧ сушилки с волноводно-щелевыми излучателями (1 вентилятор, 2 волноводно-щелевой излучатель, 3 отражатель, 4 штабель пиломатериала, 5 кожух, 6 щели волноводно-щелевых излучателей) (поперечное сечение КЛТ)

По этой причине важно установить, какова должна быть максимальная цена установки СВЧ диэлектрического нагрева и ее элементной базы, чтобы это технологическое оборудование было конкурентоспособным. Если положить, что вся чистая прибыль (интегральный эффект) на интервале в один год тратится на возврат банковского кредита, обеспечение выпуска продукции, выплату налогов и дивидендов в течение года эксплуатации, то максимально допустимую величину капиталовложения можно рассчитать по соотношению

.

Если установить пропорцию реальных цен между такими элементами, как магнетрон, СВЧ генератор, источник питания, рабочая камера, то всю величину капиталовложений можно выразить, например, через цену магнетрона.

Тогда, зная максимально допустимую величину капиталовложения К, можно рассчитать максимально допустимые цены магнетрона, генератора, источника питания, рабочей камеры (табл. 1) и рассчитать сравнительный интегральный эффект всех четырех вариантов резервирования с аэродинамической сушилкой по соотношению (табл. 2)

.

Таблица 1

Стоимость

Вариант резерва

Первый

Второй

Третий

Четвертый

Время замены вышедшего из строя магнетрона, час

2

1

0,5

0,8

Ущерб У, руб.

284 100

142 100

71 030

113 700

Установка Ку, руб.

1 210 301

1 272 075

1 252 547

712 348

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»