WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |
УДК 681:665.6 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ГРАФИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ ПРЕДПРИЯТИЙ Абызгильдин А.Ю., Руднев Н.А.

В настоящее время, основным способом описания химикотехнологического процесса является способ, описанный в монографии [1].

По этому способу в начале вычерчивается оборудование, которое проектировщиками буквально копируется с натуры. По существующим рекомендациям, следует все аппараты вычертить в масштабе 1 : 100 с примерным изображением их внутренних устройств (теплообменными трубками, барботажными тарелками и другими узлами), нанести условные линии отметок этажей и при вычерчивании оборудования учесть его высотное взаимное расположение.

Затем аппараты и машины соединяются линиями технологических потоков, (основные технологические потоки выделяются жирными линиями) одновременно прорисовывается вся необходимая арматура.

После этого на схему наносится система авторегулирования будущего производства с прорисовкой всех первичных элементов и исполнительных механизмов КИП (бобышки манометров и термопар, диафрагмы расходомеров, ротаметры, регулирующие клапаны) и изображением все вспомогательные линии:

дренажные, продувочные, загрузочные, от предохранительных клапанов и др.

Для пояснения на схеме показываются принятые условные обозначения.

Такой подход обладает существенными недостатками. Из-за того, что аппараты отображаются во фронтальной проекции, повторяя реально существующий объект, (например, насосы и компрессора изображаются внизу схемы, чуть выше, на «нулевой» отметке изображаются печи, реакторы, колонное и емкостное оборудование, на верхних ярусах могут изображаться теплообменники, воздушные холодильники и т.д.) описание занимает много времени и представляется в виде большого количества проектной документации.

Произвольное варьирование вариантов изображения аппаратов авторами, разрабатывающими схемы, при отображении аппаратов во фронтальной проекции и попытках сохранить на технологической схеме их конструктивные особенности приводят к тому, что даже на одной схеме, аналогичное по своему технологическому назначению оборудование, отображается различными символами, что значительно затрудняет работу со схемами, особенно в чрезвычайных ситуациях.

Линии изображающие трубопроводы на таких схемах располагаются произвольно там, где есть свободное место на схеме, что быстро запутывает всю логику проведения процесса.

Известен также процесс построения химико-технологических схем [2] при котором отдельные виды оборудования на схеме представляются в виде совокупности операторов, которые соответствуют типовому процессу химической технологии и отражают определенный вид физического или химического явления:

диффузия, теплоперенос, химическая реакция n порядка и т.д. После прорисовки операторов их соединяют линиями в соответствии с потоками.

Существенным недостатком данного способа построения химикотехнологических схем на практике является излишне высокая, для заводских технологов, детализация описания, введение основных и вспомогательных операто_ ©Нефтегазовое дело, 2004 http://www.ogbus.ru ров, с различными видами обозначений и их связей, что приводит к усложнению построения и требует очень высокой квалификации работающих. Кроме того, существенным недостатком указанного способа является объединение нескольких подходов при создании технологических схем: математических, физикохимических и т.д. что, при отсутствии четких правил которые бы однозначно определяли порядок построения технологической схемы, в большинстве случаев приводит к тому, что полученная схема может быть только теоретической или иметь несколько практических реализаций, существенно отличающихся друг от друга. Хотя надо признать, что данный метод был разработан для решения задач при проведении научных исследований, что в объясняет трудность его применения на практике.

Предложенный несколько лет назад метод графических моделей (ГМ) [3], заключается в повышении производительности и качества, а так же упрощении процедуры построения и чтения химико-технологических схем.

Это обеспечивается тем, что в первую очередь, вырисовывают линейную схему потоков, затем отдельные единицы оборудования и их связи, представляют в виде ограниченного числа специальных символов и знаков, после этого единицы оборудования и их связи, в виде символов и знаков, виртуально выстраивают на линиях технологических потоков, в соответствии с описываемым технологическим процессом, а затем это построение сохраняется и/или копируется Дополнительно устанавливается, что однотипные, по происходящим внутри процессам, единицы оборудования представляются в виде одного символа.

Для повышения наглядности используют символы и знаки различного цвета.

Предлагается, для условного обозначения единиц оборудования, использовать символы в виде простые геометрически фигур:

- аппараты для перемещения тепла (печи, теплообменники, холодильники, рейболеры, и т.п.) изображаются в виде черточки, поперечной потоку в точке на технологическом потоке, соответствующей месту перемещения тепла (нагрев и охлаждение).

- аппараты для разделения (емкости ректификационные колонны, абсорберы, фильтры и т.п.) и реакторы изображаются в виде кружочка.

- аппараты для перемещения массы (насосы, компрессоры, транспортеры и т.п.) изображаются в виде треугольника.

Таким образом, трех условных изображений достаточно для обозначения практически всех типов аппаратов, приводимых в технологических схемах.

Применение данного способа для процедуры описания химикотехнологической схемы приводит к уменьшению объема графического описания процесса с сохранением всей заложенной информации до 10-12 раз.

Сущность предлагаемого способа иллюстрируется изображением схемы процесса гидроочистки дизельного топлива, приведенной на рис. 1.

Установка гидроочистки дистиллята дизельного топлива включает реакторный блок (печь и реактор), систему стабилизации гидроочищенного продукта, удаления сероводорода из циркуляционного газа, а также промывки от сероводорода дистиллята.

_ ©Нефтегазовое дело, 2004 http://www.ogbus.ru Сырье Н-ЦК-Газ Е-Т-Т-П-Н-Свежий водород Отдув Н-К-Е-К-Р-Н-Т-1* Е-2 Бензин Т-Х-Т-3* Х-Очищ. ДТ Х-Е-1 Т-4 Т-2* Т-4* Х-К-Рис. 1. Графическая модель гидроочистки дизельного топлива На технологической схеме, построенной по предлагаемому способу, показано, что сырье, подаваемое насосом (Н-1), смешивается с водородсодержащим газом, нагнетаемым компрессором (ЦК-1). После нагрева в теплообменниках (Т-3 и Т-1) и в змеевике трубчатой печи (П-1) смесь поступает в реактор (Р-1). Продукты реакции охлаждаются в теплообменниках (Т-1*, Т-2 и Т-3*) в аппарате воздушного охлаждения (Х-1) и водяном холодильнике (Х-2). Нестабильный гидрогенизат отделяется от циркуляционного газа в сепараторе высокого давления (Е-1), выводится снизу, проходит теплообменники (Т-4 и Т-2*) и поступает в стабилизационную колонну (К-1). Циркуляционный водородсодержащий газ после очистки в абcорбере (К-3) от сероводорода водным раствором моноэтаноламина возвращается компрессором (ЦК-1) в систему. В низ колонны (К-1) вводится водяной пар.

Пары бензина, газ и водяной пар из колонны через аппарат воздушного охлаждения (Х-3), поступают в сепаратор (Е-2). Бензин из сепаратора (Е-2) насосом (Н-3) подается наверх колонны (К-1) в качестве орошения, а балансовое его количество выводится с установки. Углеводородные газы очищаются от сероводорода в абсорбере (К-2). Гидроочищенный продукт с низа колонны (К-1) охлаждается в теплообменнике (Т-4*), аппарате воздушного охлаждения (Х-4) и выводится с установки.

В качестве практического использования предлагаемого способа построения технологических схем ГМ можно привести следующий пример:

В 1998 году на АО «Башнефтехим», зона № 2 (завод «NOVOIL»), после реконструкции был вновь пущен в эксплуатацию комплекс каталитического риформинга Л-35-11/1000. Комплекс состоит из 6 секций: 100, 200, 300, 400, 500, 600.

Технологическая схема вместе со схемой КИПиА секции 100 – гидроочистки представляет собой 26 чертежей формата АNSI E (110х85 см) которые готовились более 6месяцев. В течение 2 месяцев была построена технологическая _ ©Нефтегазовое дело, 2004 http://www.ogbus.ru р р МЭА ре генериро ванный сыщенный р р МЭА на схема этой же установки по предлагаемому методу с сохранением всей заложенной в первоначальной схеме информации. В результате новая схема стала умещаться на формате А0 и содержать те же сведения о технологии процесса. Разработанная схема не только меньше размером за счет более плотной компоновки оборудования, но и за счет уменьшения числа линий потоков и их обводов. Детальный анализ затраченного времени и количества графического материала показывает, что для разработки технологической схемы по новому способу требуется времени меньше в 3-5 раз.

На первом этапе, с применением нового метода, была построена схема, содержащая технологические потоки и аппараты (рис. 2). Применялась (в соответствии с предлагаемым способом) следующая процедура разработки технологической схемы:

1. Поскольку в процессе гидроочистки есть рециркулирующий водород, то тип схемы с реакционным циклом – проводим толстую черную линию, отображающую основной поток и отображаем рецикл водорода.

2. Расставляем на основном потоке аппараты: Ф-101 (окружность), Е-(окружность), Н-101 (треугольник), Т-101 (черта), П-101 (черта), Р-101 (окружность), Т-101 (черта), ХВ-101 (черта), Х-101 (черта), С-101 (окружность), Т-(черта), К-101 (окружность), К-102 (окружность).

3. Проводим дополнительные (вспомогательные) технологические потоки:

от емкости Е-113 имеется дренаж, ингибитор коррозии с границы установки подается в основной поток сырья после Е-113, вода и жидкий аммиак после границы установки смешиваются и подаются в основной поток перед Т-101 и после ХВ101, перед С-102 подается свежий ВСГ, отображаем контуры верхнего и нижнего циркуляционного орошения у К-101, К-102 и т.д.

4. На всех дополнительных (вспомогательных) потоках расставляем аппараты.

5. Повторяем шаги 3 и 4 для аппаратов на дополнительных потоках, которые имеют входящие и выходящие еще не отображенные потоки. Так, например, абсорбер регенерации МЭА К-104 был помещен на поток контура регенерации из К-103. При выполнении повторно шагов 3 и 4 проводим потоки верхнего и нижнего циркуляционного орошения и расставляем на них аппараты.

На втором этапе к полученной технологической схеме добавляем изображения запорно-регулирующей арматуры и система КИПиА, фрагмент представлен на рис. 3.

Схема КИПиА и схема расположения запорно-регулирующей арматуры разрабатываются и совмещаются со схемой химико-технологического процесса общепринятыми способами. Предлагаемый способ разработки и отображения технологического процесса не влияет на способы разработки и отображения КИПиА и запорно-регулирующей арматуры.

Методы анализа и построения сложных систем определяют идеологию программ и необходимы для создания современных программных средств.

Применение метода ГМ при создании информационной системы (ИС), в первую очередь, изменяет видимую на экране часть программы – графический интерфейс. При разработке интерфейса программы необходимо выработать подход и определить, насколько он должен быть универсальным, что определяет многократность его использования.

_ ©Нефтегазовое дело, 2004 http://www.ogbus.ru Сырье Сырье Ф-101 Е-Ф-101 Е-Н-101 Н2S Н-101 Н2S О Н-113 Фр. НК-80 С Н-113 Фр. НК-80 ОС фр. НК-фр. НК-100% МЭА 100% МЭА Р-р Р-р УВ УВ на секцию на секцию Е-103 Н-109 МЭА Е-103 Н-109 МЭА Вода газ Вода газ ПК-101 ПК-101 Н-125 Н-Н-125 Н-Ингибитор Е-Ингибитор Е-АнтиАнтиТ-101 C-Т-101 C-пена пена Е-Е-Е-Е-Н-Н-Е-104 Т-103* Е-104 Т-103* П-П-Х-Х-Е-Е-Е-Е-Вода В Вода В Ф-103 Н-Ф-103 Н-К-К-Р-Р-Ф-102 парк Ф-102 парк Н-109 Н-123 Н-122 Н-102 Н-Н-109 Н-123 Н-122 Н-102 Н-К-К-C-104 Т-103 Т-C-104 Т-103 Т-Т-101* Т-101* Е-101 Е-Е-101 Е-Жидкий Жидкий E-150 Э-E-150 Э-аммиак XВ-аммиак XВ-ХВ-102 ХВ-ХВ-102 ХВ-Гидрогенизат Гидрогенизат Х-Х-X-X-Т-Т-на секцию на секцию К-К-C-101 Т-102 К-C-101 Т-102 К-Н-103 Н-Н-103 Н-П-101 П-П-101 П-Рис. 2. Графическая модель секции 100 установки Л-35-11/Рис. 3. Фрагмент секции 100 установки Л-35-11/Одной из самых сложных и трудоемких операций при создании программы является создание удобного интерфейса пользователя. Программы использующие изображения технологических схем и аппаратов (программы расчета ХТС, управления и т.д.), обычно имеют сложный графический интерфейс.

Использование метода ГМ для разработки интерфейса программ, по сравнению с существующими методами, предпочтительнее, поскольку экономит время и позволяет упростить программу без потери информационной насыщенности.

С точки зрения основного метода проектирования компьютерных программ и ИС - объектно-ориентированной технологии, анализ химикотехнологических схем с помощью ГМ дает:

- иерархическую структуру системы - нефтехимического производства;

- набор абстракций, позволяющий специалисту оперировать большим объемом данных;

- комплексное представление о технологии нефтехимического производства;

- метод декомпозиции для сложных химико-технологических систем.

_ ©Нефтегазовое дело, 2004 http://www.ogbus.ru Совмещение объектно-ориентированной технологии и метода ГМ позволяет построить структурную модель предметной области (область исследования – технологический процесс).

Модель позволяет существенно снизить сложность ИС до уровня, легко воспринимаемого человеком. Достигается это за счет иерархического принципа построения ИС и применения наглядной графической нотации. Иерархия уровней описания системы дает возможность резко сократить количество элементов, которые должен анализировать человек. Каждая модель может быть выражена с разными уровнями детализации. При этом на верхних уровнях иерархии опускаются детали реализации, которые проявляются на более низких уровнях.

С использованием метода ГМ были разработаны несколько программных продуктов:

- экспертная информационно-справочная система установки ЭЛОУ-АВТ-[5];

- экспертная информационно-справочная система установки производства дифенилолпропана [6];

- программа расчета, моделирования и оптимизации ХТС [7,8];

- программа для разработки компьютерных тренажеров технологических процессов [9,10];

- информационно справочная система Оренбургского ГПЗ [11,12,13].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Гринберг Я. И., Проектирование химических производств, Изд. «Химия», 1970, 268c.

2. Кафаров В.В., Дорохов И.Н., Системный анализ процессов химической технологии. Топологический принцип формализации. М.,1979, 394 с.

Pages:     || 2 |



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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.