Основы проектирования и оборудования предприятий тонкого органического синтеза

Компоновка оборудования производств
Взаимно скоординированное расположение элементов технической системы в пространстве
Отличие компоновки от размещения заключается в том, что элементы и подсистемы нужно не просто разместить в рабочем пространстве, но обязательно так, чтобы было достигнуто максимально функциональное, рациональное, расположение оборудования.
Важно: любая техническая система суть система “человек-машина”

Характер действия человека в производствах тос
Осуществление не только производственного процесса, но также монтажа, технического обслуживания, ремонта и демонтажа оборудования;
Необходимость получать, воспринимать, оценивать и использовать информацию.
Необходимость одновременно с интеллектуальной деятельностью осуществлять физические действия
Поведение и трудовая деятельность человека в технических системах являютсч предметом важной отрасли современной науки о Человеке - Инженерной психологии.

Свойства и количественное измерение информации
Имеется ситуация, в которой возможно много исходов - один из них нас интересует: является решением задачи
Количественной основой информации является энтропия. Энтропия - количественная мера занятия системой всех возможных состояний.
I = F(PI/PO) = SО(А) - SI(A)

Свойства и количественное измерение информации
Бит - это количество информации, соответствующее простейшей ситуации типа “да-нет”

Ценность информации
Ценность информации - количественная мера снижения неопределённости в способах действия
Ценность технологической информации изменяется в порядке убывания в такой последовательности:
Аварийные сигналы.
Тревожные (предаварийные) сигналы.
Информация о качестве продукции.
Информация об эффективности отдельных стадий и всего производства в целом: выходы продуктов, расход ресурсов, отходы и потери.
Отклонение значений важнейших для эффективности процесса технологических параметров от технологических норм.
Отклонение значений прочих технологических параметров от технологических норм.
Значения важнейших для эффективности процесса технологических параметров в пределах технологических норм.
Значения прочих технологических параметров в пределах технологических норм.

Скорость восприятия информации

Время реакции и точность действия
Время реакции - важнейший показатель “быстродействия” человека. Величина его зависит от количества воспринятой информации и интенсивности раздражения, причём противоположным образом.
1. Количество воспринятой информации.
BP = BPO + A(IЦ) I,
где BPO = (0,08...1,0) с - минимальное (латентное) время реакции;
I - воспринятая информация, бит;
A(IЦ) = (0,2...1) с/бит - угловой коэффициент, уменьшающийся с ростом ценности информации.
При средней информационной нагрузке порядка 10 бит время реакции будет колебаться от (3...5) секунд для наиболее до (25...45) секунд для наименее важных сигналов.
2. Скорость и точность действия.
Скорость действия обычно характеризуют необходимым временем, которое складывается из времени реакции ВР и времени действия ВД.
Т = ВР + ВД.

Значения ВД для некоторых операций

Основы рациональной компоновки оборудования
Зона обслуживания: область пространства (в помещении или открытого), в которой выполняются все работы с оборудованием - монтаж, эксплуатация, обслуживание, ремонт, демонтаж.
Рабочая зона: часть зоны обслуживания, в которой выполняются действия по ведению технологического процесса.

Иерархия рабочих зон
1. Технологическая единица –ТЕ
Конкретный аппарат (сосуд, машина), подключённый к сетям и технологическим коммуникациям; со всеми средствами КИПСА и арматурой.
2. Технологический агрегат – ТА
В соответствии с ОСТ 64-02-003-2002 так называется совокупность оборудования, в котором осуществляется одна законченная технологическая операция.
Сюда входят: основные аппараты и машины; мерники и сборники; насосы, газодувки, транспортёры; рабочие столы и хранилища. Рабочая зона ТК является совокупностью зон ТЕ, включённых в него.
3. Технологическая установка – ТУ
В соответствии с ОСТ 64-02-003-2002 так называется совокупность оборудования, в котором осуществляется одна законченная стадия производства. Сюда входит всё оборудование операций, составляющих данную стадию. Рабочая зона ТУ является совокупностью зон ТК.
4. Технологическая линия – ТЛ
Совокупность оборудования, в котором осуществляется целиком производство одного продукта. Сюда входит всё оборудование стадий, составляющих данную стадию. Рабочая зона ТЛ является совокупностью зон ТУ.

Общие рекомендации по компоновке оборудования
Компоновка в целом должна обеспечивать минимум передвижений человека в рабочей зоне при максимальной возможности визуального и слухового контроля.
Компоновка должна обеспечивать максимальную возможность синхронного контроля процесса и выполнения трудовых операций, особенно на уровне зон ТЕ и ТК.
Т.е., необходимо, чтобы можно было, наблюдая за индикаторами КИПСА, управлять арматурой, загружать сырьё, отбирать пробы и т.д.
Необходимо рационально сочетать поступательные (фронтальные) и поступательно-вращательные (по дуге или ломаной линии) перемещения, что значительно сокращает время действия ВД.
Нормальный режим работы нужно строить по средней информационной и физической нагрузке в пределах (20...50)% от максимума.
Т.е., для каждого рабочего места:
скорость восприятия информации (8...20) бит/с [(1...2,5) б/с];
физическая нагрузка до 400 кДж/ч.
Максимальная информационная нагрузка - (30...40) бит/с [(4...5) б/с]; поскольку избыточную информацию человек просто не воспримет.
Индикаторы КИПСА как при ручном, так и при автоматизированном управлении процессом нужно размещать в секторе нормального обзора с учётом того, что наблюдение производится с расстояния (1...4) м от приборов
Органы ручного управления процессом (арматура, рычаги, механические переключатели, пусковая электроаппаратура) следует размещать в соответствии с удобным положением рук (рис.2): на уровне пояса - (1000... 1200) мм; или на уровне головы- (1600... 1900) мм.
Общая компоновка должна обеспечивать необходимое время управления, складывается из времени реакции ВР и времени действия ВД, в пределах:
Т = ВР + ВД < 1 мин.
Это вытекает из условий оперативности действий в аварийных ситуациях.
Подобные требования, хотя и неявно сформулированные, содержатся в “Конвенции по валидации установок” правил GMP.

Компоновка рабочих зон
УРОВЕНЬ ТЕ
Основные аспекты компоновки:
привязка в плане и по высоте к несущим конструкциям
- размещение индикаторов местных КИПСА и органов управления.
Зону загрузки-выгрузки следует располагать на высоте пояса от пола, монтажной или технологической площадки - (1000...1200) мм.
Индикаторы местных КИПСА - на высоте (1500...1600) мм. Органы ручного управления: желательно - на уровне зоны загрузки-выгрузки; при невозможности - также на верхнем уровне - (1600...1900) мм.

Компоновка рабочих зон
УРОВЕНЬ ТА.
Компоновка по высоте.
Оборудование может быть размещено по высоте на одном - двух - трёх уровнях. Колонные крупногабаритные аппараты требуют и большего числа уровней.
Верхний уровень занимают обычно самотёчные мерники, конденсаторы и дефлегматоры выпарных и перегонных систем, парогазоулавливатели.
Средний уровень занимает, как правило, основное реакционное, массообменное, дозировочное и сепарационное оборудование. Размещают его обычно на монтажной площадке или с провисанием сквозь неё.
На нижнем уровне (пол; для первых этажей - также приямок) обычно следует располагать: фасовочное оборудование; хранилища оперативных запасов сырья, материалов, средств защиты и инструмента; сборники фильтратов и жидких отходов. Здесь пролегают пути доставки сырья и вывоза продуктов. Можно разместить сепарационное и сушильное оборудование.

УРОВЕНЬ ТА.
Компоновка в плане.
Основная задача - минимизация необходимых передвижений.
Схемы размещения оборудования:
1. Фронтальная - в одну линию.
2. Дуговая - по дуге или по отрезкам ломаной линии.
3. Г-образная - в виде буквы Г или под углом с равными сторонами.
4. П-образная - в виде буквы П.
Варианты нефронтального размещения оборудования позволяют использовать поступательно-вращательные передвижения и резко уменьшить ВД.
Замечание о расположении мерников. Основное требование при их размещении; возможность чёткого наблюдения показаний уровнемера в фазах заполнения и опорожнения (особенно дозировки). Мерники всегда следует располагать и по высоте и в плане возможно ближе к аппарату, куда идёт слив. Широко практикуемое подвешивание мерников на стеновые кронштейны в удалении от аппаратов очень удобно для монтажа, но неверно эргономически, т.к. неудобно в работе.
Компоновка рабочих зон