èPOUECCOM CO3O0HHü TEXHOflOÉMóECKMX CMCTEM HflflO ynPÄBflüTb
л
V_У
Кандидат технических наук Н. Н. ПРОХОРЕНКО
Все прожекты зело исправны быть должны, дабы казну зряшно не разорять. Кто прожекты станет абы как ляпать, того чина лишу и кнутом драть велю.
Царь Петр I
разу отметим, что эта статья навеяна обширной литературой из "Библиотеки концептуальных знаний" и, в частности, попыткой освоения Достаточно Общей Теории Управления (ДОТУ)1.
Почему надо управлять?
В результате дореформенного практического опыта участия в создании химико-технологических систем (ХТС) и промышленных установок и редких случаев такого участия в настоящее время вырисовывается следующая технология их разработки. Начинают разработку будущей ХТС химики-технологи. Они проводят комплекс исследований химических и фазовых превращений сначала на пробирочном уровне, далее укрупняют масштаб рассмотрения до пилотной установки. Последняя представляет собой микрообраз промышленной ХТС: предлагается технологическая схема, набор необходимого оборудования, образуются зачатки системы контрольно-измерительных приборов и автоматизации (КИП и А). Одновременно химики-технологи указывают набор параметров (их номинальные значения) и разрешенный с их точки зрения диапазон отклонения этих параметров от номинала (будем далее называть их заданными параметрами ХТС). Здесь химики-технологи гаранти-
1 Библиотека концептуальных знаний, Достаточно общая теория управления, Новосибирск, 2003, с. 394.
руют "жесткую" предсказуемость течения процессов химического и фазового превращений в желательном направлении. Заметим сразу, что элементы множества заданных параметров химико-технологического плана взаимно независимы по своему происхождению. Действительно, стадии подготовки сырья, смешения, нагрева/охлаждения технологического потока, катализа, разделения - все это разные технологические переделы, их разрабатывают разные коллективы специалистов без всякой взаимосвязи друг с другом.
Затем наступает этап дальнейшего увеличения масштаба рассмотрения: начинается создание опытно-промышленной установки. Ее единичная производительность на порядки больше мощности пилотной установки химиков и в несколько раз меньше производительности будущей ХТС. Глубокая подоплека этого 3 этапа создания ХТС состоит в том, что § никто не умеет предсказывать, прогно- £ зировать течение процессов тепло-мас- | сообмена и химических превращений I при увеличении производительности и ® линейных размеров аппаратов и реакто- | ров. Среди разработчиков ХТС Кас- ^ сандр как-то не наблюдается, просто 1 все знают, что при увеличении масшта- | ба установки все в ней будет не так, как § в маленькой пилотной. На этапе созда- | ния опытно-промышленной установки ®
^ СО
первый раз подключаются машиностро- = ители. Теплофизики и специалисты по процессам и аппаратам химической тех-
© Н. Н. Прохоренко
7
нологии начинают заниматься процессами переноса количества движения (гидродинамикой) массы и теплоты, составляют физико-математические модели этих процессов, проводят необходимые экспериментальные исследования с целью разработки нестандартных аппаратов ХТС. При этом в своей работе они руководствуются императивами химико-технологического регламента, выданного химиками-технологами. Здесь "про-цесщики" получают информацию от химиков как эстафетную палочку и даже не обсуждают их требования и условия. Задача процесщиков при разработке нестандартного оборудования (реактора, агрегата) - обеспечить место и время для протекания химических и фазовых превращений при условиях, определенных химиками-технологами.
Процесщики, разумеется, генерируют свои элементы множества заданных параметров. Как правило, это параметры гидродинамической природы, поскольку приходится добиваться равномерности потоков по сечению, сражаться с обратными потоками (продольным перемешиванием), исключать даже намеки на застойные зоны в реакторе (бывает, что это чревато аварией) и т.д. Одновременно, процесщик определяет условия ла-минарности или, напротив, развитой турбулентности при движении технологического потока в реакторе. В конце концов, он выдает свой специфический "товар": расчетно-пояснительную записку с указанием заданных параметров процесса и эскизный проект. Заметим здесь же, что процесщик знать не знает об амплитуде заданных параметров химиков-техноло-
„ гов, он работал по номиналам, указано
а ным в химико-технологическом регла-£ менте. Этот "товар" по эстафете переда-I ется в конструкторское бюро, где | главный конструктор приступает к раз-^ работке сборочного чертежа и подсборок | для нестандартного аппарата будущей ® ХТС. Здесь господствуют такие науки 1 как теоретическая механика, сопротив-1 ление материалов, теория циклических § нагрузок и усталостных явлений и т.д. | Одновременно главный конструктор ре® шает, где расположить опоры, как рас-^ ставить штуцеры, чтобы слесарю было удобно крутить гайки, где разместить смотровой люк, чтобы обеспечить обслу-
живающему персоналу доступ внутрь реактора, где поместить взрывной клапан, чтобы энергию взрыва направить не в людей. Короче говоря, конструирование - это отдельное машиностроительное действо, и, конечно, конструктор производит свое подмножество заданных параметров и при этом знать не знает об амплитудах заданных параметров химиков и процесщиков, у него собственная головная боль - тем более, что почему-то именно он - первый претендент на тюремные нары в случае аварии с человеческими жертвами. "Товаром" конструкторского бюро являются сборочные чертежи, чертежи деталей (все это будет передано заводам-изготовителям), одновременно указываются габаритные размеры для опор, общий вес аппарата.
Наконец, технологический регламент на проектирование и "товар" конструкторов передается, опять-таки по эстафете, в проектную организацию, где выполняется огромное количество расчетов и определяется весь набор стандартного оборудования. Но предложить проектный набор оборудования означает (из-за неведения проектировщиков) добавить новое подмножество заданных параметров. Действительно, каждый завод-изготовитель стандартного оборудования в своих технических условиях указывает те параметры эксплуатации, при которых он гарантирует работоспособность своего изделия. Эти-то параметры и становятся заданными. Причем, снова амплитуды их отклонения от номинала никак не согласованы с амплитудами других заданных параметров.
Далее, разрабатывается схема пространственного расположения всего оборудования, обвязка газоходами и трубопроводами, определяется местоположение запорной и регулирующей аппаратуры, наконец, гидравлические расчеты позволяют подобрать насосное и тяго-дутьевое оборудование, рассчитываются мощности электродвигателей. Проектная организация в своей экономической части проекта устанавливает штатный состав обслуживающего и вспомогательного персонала. По существующей в настоящий момент системе цен и прейскурантов заводов-изготовителей определяется стоимость будущей ХТС (капитальные затраты), а по стоимости по-
требляемого сырья, энергии и воды и зарплате персонала находится годовая себестоимость целевого продукта ХТС. При этом экспертно оценивается длительность как плановых, так и неплановых остановок (а в остальное время календарного года - полагают проектировщики - ХТС будет работать как швейцарские часы). Так рассчитывается годовая себестоимость, и отсюда, зная сегодняшние цены на целевой продукт ХТС, можно найти срок окупаемости капиталовложений, то есть кредитных денег, инвестиций на создание ХТС. "Бумажный" этап создания ХТС на этом завершается, все мины замедленного действия против надежности установлены и ждут пусковых работ. Наступает пора самых мощных материальных и финансовых затрат: заводы-изготовители делают стандартное и нестандартное оборудование и присылают его на монтажную площадку; строители и монтажники закладывают фундаменты, прокладывают подземные коммуникации, возводят здания промышленных цехов и помещений, создают "этажерку" металлоконструкций, устанавливают тяжелое оборудование, делают обвязку его газоходами и трубопроводами; здесь же суетятся электрики, монтируя систему силового и осветительного электроснабжения; сантехники занимаются водоснабжением и вентиляцией; последними приходят "аристократы" - специалисты по КИП и А, создают в операторной главный щит управления и контроля за технологическим процессом,соединяют его с датчиками и исполнительной аппаратурой. И вот стоит она, красавица хТс, вся, как елочная игрушка, блестит алюминиевой фольгой теплоизоляции, строгие ряды газоходов и трубопроводов покрашены в яркие цвета, арматура сияет яркой окраской, все кажется таким умным и целесообразным. Можно даже слегка надуться от гордости (конечно, до пуска ХТС).
Заранее создается пусковая бригада. Прежде всего в нее входят будущие операторы созданной ХТС, которые прошли теоретическое обучение у разработчиков и даже сдали экзамены. В пусковую бригаду включаются представители разработчиков: химик-технолог, "про-цесщик", проектировщик, конструктор,
заводской технолог. Завод-жертва, на территории которого установлено "это достижение науки и техники", выделяет для трехсменной работы бригады слесарей, газо-электросварщиков, киповцев. Начинаются пусковые работы. И если сделанное до сих пор считать преступлением, то пусковые работы естественно назвать наказанием. Действительно, начинает ломаться и выходить из строя все, что может, но не должно ломаться, технологический режим никак не удается "загнать" в регламентные нормы. По ночам "пускачи" организуют мозговые атаки, стараясь решить некорректную задачу: как по следствию установить причину события. Когда намечается некий вариант решения, начинают заменять оборудование, переделывают обвязку газоходов и трубопроводов, меняют сгоревшие электродвигатели на более мощные и т.д. Изменили - результат тот же, снова мозговая атака, новый вариант решения нерешаемой задачи и т.д. В дореформенные времена новые ХТС запускались долго (год-полтора) и трудно. В конце концов оказывалось, что или ХТС вообще не удается запустить хоть в какой-то устойчи
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.