В статье приведены результаты физико-химических и «микроскопических» исследова- ий структурообразования модифицированных карбамидных композиций.
The results o f the physical-chemical and microscopic research works o f structure formations in dified carbamide compositions are given in the article.
Имитационное моделирование материальных потоков бетонопригото
вительных установок с использованием векторных диаграмм к. т.н. С.Ж. БАГИТОВА
Казахский Национальный Технический
Университет им. К.И. Сатпаева, г. Алматы, Казахстан В настоящее время большое разнооб-
ие строительных материалов, изделий и нструкций из них, технологий их произ- дства привело к созданию большого ела различных технологических ком- ексов (ТК).
Вместе с тем, при анализе этих ком- ексов в них обнаруживаются общие ы и признаки, по которым они могут ь классифицированы.
Примером наиболее удачной класси- ации современных автоматизирован- комплексов и линий по производству ительных материалов и, в частности, рного бетона является классификация,
еденная в работе [1].
Согласно этой классификации автома- юванные технологические комплексы елены на три группы по нескольким
даям в зависимости от:
степени сложности: простые, средней
■тоста и сложные;
- по общему конструктивному
лнению: стационарные, инвентарные -но-разборные) и передвижные;
- по общему компоновочному реше- : однорядные, двухрядные и много-
ie;
о вертикальному расположению обо- :ия: одноуровневые, двухуровневые гоуровневые;
по режиму работы: непрерывно дей- щие, циклически (периодически)
ующие и комбинированные;
по обеспечению энергоснабжением:
овки с автономным (собственным) набжением и с централизованным,
от обще территориальных энергосистем (тепловых, электрических, газовых и.т.п.);
- по степени механизации и автомати
зации технологических процессов: на ме
ханизированные, частично автоматизиро
ванные и автоматизированные;
Такая классификация охватывает прак
тически всевозможные виды и типы про
ектируемых и создаваемых предприятий, установок для получения товарного бе
тона, сухих смесей и строительных раство
ров. Согласно этой, достаточно полной классификации можно проектировать и создавать комплексы, как различного на
значения, степени сложности и мощности (производительности), так и универсаль
ные, позволяющие производить три основ
ных вида продукции, наиболее широко применяемых в современном строитель
стве - бетоны, сухие смеси и строительные растворы.
Согласно выработанному мировой практикой правилу - «технология опреде
ляет какими должны быть функции и структура комплекса по производству оп
ределенного вида, материала или изде
лия», проектирование предприятий и ус
тановок по производству строительных материалов так же, как и отдельных видов оборудования к ним, начинается с разра
ботки и анализа технологического про
цесса получения того или иного материала или изделия.
На предпроектной стадии проектиро
вания собирается, анализируется и систе
матизируется вся информация, необходи
мая для начала разработки проекта БПУ.
41
Для чего проводятся маркетинговые ис
следования рынка сбыта готовой продук
ции товарного бетона разных марок и на
значения на данной территории (городе, районе, области, регионе). Определяется круг возможных потребителей бетонов, их географо-территориальное положение, предполагаемые объемы и оптовые цены поставок с тем, чтобы проектируемые БПУ могли удовлетворять спрос на товарный бетон и приносить прибыль. Одновре
менно определяются возможные постав
щики (источники приобретения) материа
лов и сырья для приготовления бетонных смесей. Изучаются их месторасположение и динамика изменения оптовых цен на рынках сбыта.
На основе анализа собранных исход
ных данных делается прогнозная оценка рынков сбыта товарного бетона на бли
жайшую перспективу.
Непрерывный рост объемов и ускоре
ние темпов строительства в промышленно развитых странах сопровождается увели
чением производства строительных мате
риалов и изделий, и, в частности, бетонов различных марок и назначения. Будучи в настоящее время наиболее широко приме
няемым материалом в строительстве, бе
тон производится на специализированных предприятиях и установках различной мощности, от десятков до сотен тысяч ку
бометров.
Для развивающегося строительного комплекса системы автоматизированного проектирования установок по производ
ству бетонов и изделий из них приобре
тают все большее значение, т.к. перспек
тивные научные идеи и разработки в об
ласти технологии производства бетонов реализуются в процессе проектирования и способствуют ускорению научно-техниче- ского прогресса в строительной отрасли.
Разработка САПР - БПУ отличается высокой интеллектуальной трудоемко
стью, связанной со сбором и переработкой больших массивов специальной информа
ции в области экономики, науки, техники и технологии производства бетонов. По
этому целью разработки и создания САПР - БПУ, как и в любой другой отрасли, ос-
повышение производительности и
качества труда проектировщиков, сок щение их численности, снижение затрат cpoiwi fljtflw I щювания.
До ж и л а разработки нового мето
Ш
Ц р |, составляющего осно ЙУ, нами были изучены сов"йралогии и комплексы по п бетонов разных марок и наз
ультатам анализа состояния т НОЗЮДОИ Я техники производства бетоно зарубежных странах и Казахстане бь сделаны выводы:
а) о непрерывном росте объемов п изводства бетонов во всем мире;
б) в своей основе технология про водства бетонов не претерпела существ ныХ, изменений за последнее столетие поэтому может считаться типовой;
в) при проектировании БПУ след рассматривать как сложные объекты своей структурой, связями и функция]
состоящие из ряда подсистем, объедин ных в единую производственную систе
Известно, что САПР - это систе объединяющая математическое, п граммное и техническое обеспечение п цесса проектирования.
Согласно ГОСТ 23.501.1-79, С имеет следующие этапы разработки - с его рода технологию ее создания:
1) постановку задачи;
2) разработку стратегии проект вания;
3) разработку методики реше задач проектирования;
4) разработку информационн обеспечения (создание баз и банка ных);
5) разработку программного о печения;
6) выбор технических средств структуры вычислительной системы.
Проектирование любого объекта ос вано на выборе метода моделирования, тематическом описании, разработке грамм, вычислениях (расчетах) и при решения. При этом значительный об работ приходится на разработку моде адекватно отражающих функции, стр ру и связи объекта проектирования.
42
[ Отличительной чертой предлагаемого
■одхода при постановке задач и разработке
■тратегии проектирования является пред
варительное исследование БПУ на основе
■огистических и экономико-математиче- Кких моделей.
В
Для решения задач проектирования, на рснове обзора и анализа существующих методов математического моделирования■ехнических систем, нами была принята концепция имитационного моделирования работы БПУ. В ее основе лежит представ- шение о работе БПУ как совокупности уст
ройств, реализующих материальные, энер
гетические, финансовые (денежные) и ин
формационные потоки. Их движение в
|БПУ представляется в виде векторных рдааграмм, адекватно отражающих функ
ции, структуру и связи БПУ как целостной
^системы [2,3].
В качестве примера графоаналитиче
ского, имитационного моделирования ма
териальных потоков рассмотрим вектор
ные диаграммы, отражающие их движение в технологической подсистеме III-C БПУ [4].
На рисунке 1,а построена диаграмма в координатах: горизонтальных - S и верти
кальных - h перемещений материальных потоков в виде направленных отрезков - векторов, соответствующих траекториям движения материального потока в типовой технологической схеме получения товар
ного бетона.
Изображенная на рисунке 1,а диаграмма состоит из отдельных участков, пронумерованных цифрами в порядке их следования. Отдельные участки представлены горизонтальными, наклон
ными и вертикальными отрезками - векторами, указывающими направление движения материального потока на этих участках. Причем, часть отрезков - векторов направлены по горизонтальным прямым - линиям уровня, откладываемым от нулевой линии отсчета уровней 0 - 0, в качестве которой служит ось горизонтальных перемещений - S . Наклонные и вертикальные отрезки - векторы проводятся между горизонталь
ными линиями уровня, находящихся на разных расстояниях от нулевой линии
О — О И l i p u t l j ' t y t v ^ v w w ---
цифрами. Эти линии в масштабе построе
ния диаграммы находятся на разных высотных отметках, отсчитываемых по вертикальной оси - h .
Рассмотрим движение материального потока одного из заполнителей на векторной диаграмме.
Горизонтальный участок 1 -2 в виде вектора длиной S,_2, направленного от точки 1 к точке 2, представляет движение потока заполнителя бетонной смеси. По высоте он расположен на 1-ом уровне, на расстоянии hQ_, от нулевой линии 0 - 0 и соответствует той высоте, на которой рас
полагается рабочий орган транспортного средства, перемещающего данный сыпу
чий материал (заполнитель) к приемному устройству в точке 2. Далее на участке 2 - 3 материал движется под действием сил тяжести, попадая в точке 3 на рабочий орган грузоподъемного или транспорти
рующего механизма. Этот участок пути представляется наклонным вектором дли
ной S2_3, нижний конец которого точка 3 находится на нулевом уровне 0 - 0.
На участке 3 - 4 происходит подъем материала до наивысшего уровня , нахо
дящегося на отметке высотой - h0_n , с ис
пользованием подъемного или транспор
тирующего механизма. Этот участок дви
жения материального потока представля
ется вектором S3_4 с началом в точке 3 и концом в точке 4.
На участке 4-5 сыпучий материал дви
жется под действием сил тяжести, попадая в точке 5 на поверхность периодически перемещающегося вниз уровня находяще
гося там материала. Этот участок пред
ставляется вектором длиной S4_5, с нача
лом на уровне VI, в точке 4 и концом на уровне V , в точке 5.
Из точки 5 до точки 6 сыпучий мате
риал периодически движется также под действием сил тяжести, находясь в нако
пительном расходном бункере и побуж
даемый при разгрузке устройством, предо
вращающим слеживание и сводооб- разование. Этот процесс перемещения ма
териала представляется вертикальным*век
тором hv_iv, начало которого находится на подвижном уровне V, в точке 5, а конец на уровне I V, в точке 6.
Далее сыпучий материал периодически принудительно перемещается от точки 5 до точки 6 на расстояние S6_7, соответст
вующего горизонтальному вектору, пред
ставляющего движение материала в про
цессе дозирования. На предпоследнем вер
тикальном участке, представленного век
тором hIV_m , сыпучий материал под дей
ствием сил тяжести поступает в смеситель в точке 8, находящейся на нижнем уровне III на высоте - hin_0 от нулевого уровня 0- 0.
На последнем вертикальном участке 8 - 9 диаграммы на рисунке 1,а, представленного вектором - hUI_n , готовая бетонная смесь под действием сил тяжести поступает в приемное устройство в точке 9 транспортного средства, доставляющего ее к месту укладки.
Приведенная на рисунке 1, а и описанная выше векторная диаграмма процесса движения материального потока соответствует типовой схеме подсистемы III - С БПУ и отвечает модульному построению последней, когда установка проектируется для работы по данной схеме.
Другой пример векторной диаграммы, соответствующий также типовой схеме проектируемой установки, приведен на рисунке 1,6, где на уровне V материальный поток представляется отрезками - векторами, отражающими его принудительное перемещение по горизонтали при распределении разных компонентов (заполнителей) по емкостям, установленным в ряд, а на уровне ПГ по смесителям, установленным на уровне III.
На векторных диаграммах че узловые точки, отмеченные цифр проведены вертикальные ли параллельные оси высот - h.
Они вместе с горизонтальн линиями уровня, параллельными расстояний - S , образуют своего р сетку. При проектировании! эти ли могут сдвигаться и раздвигаться нужную величину. При этом вертикаль линии позволяют плоскую вектор- диаграмму переводить в пр ранственную, если ее изгибать указанным линиям под прямыми углам не только.
Отличительными особенностями п латаемых векторных диаграмм являютс 1) наглядное представление и высо степень приближения моделируе процессов движения материаль потоков в БПУ к реальным;
2) на их основе так же наглядн просто моделируются энергетичес потоки БПУ, сопровождающие движе материальных потоков, в виде векто количеств движения;
3) полная совместимость и адаптац програмным обеспечением вектор графики, что позволяет при прое ровании воспроизводить на экране ПЭ имитационные модели материальных энергетических потоков БПУ лю конфигурации.
4) имитационная модель, в в векторной диаграммы материаль потоков, спроектированной Б дополненная условными обозначени элементов технологиеской схе позволяет преобразовывать её мнемоническую схему БПУ, кото используется в системе контроля управления процессом произвол*
товарного бетона как визуальная инфор ционная система.
44
Рисунок 1 - Векторные диаграммы материальных потоков бетоноприготовительных установок:
а) модульного исполнения; б) рядного исполнения вектор принудительного перемещения;
■■■► вектор перемещения силами тяжести.
Литература
1. А.С. Ильин Автоматизированные технологические комплексы (линии) - основа временного высокоэффективного и энергосберегающего производства строительных мате- иалов и изделий. Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, №4, 2004, .57-59.
2. Г.Ф. Лаптев Элементы векторного исчисления. Наука, М.: 1975, -336с.
3. А.И. Борисенко, Таранов И.Е. Векторный анализ и начала тензорного исчисления, ысшая школа, М.: 1966, -252с.
4. С.Ж. Багитова, Найманова Г.Т. К разработке стратегии проектирования техноло- еских линий и комплексов по производству строительных материалов и изделий. Вестник азАТК №3, Алматы, 2008, с.46-50.
Ушбу мацолада логистик ва ицтисодий-математик моделлаштириш асосида БПУ ини имитацион моделлаштириш методлари тугрисида суз юритилади. Векторли
~грамма асосида материаллар оцими, уларнинг технологик подсистемадаги щракати
~~иб чщилган.
В предлагаемой статье рассмотрены методы имитационного моделирования работы У на основе логистических и экономико-математических моделей. Рассмотрены териалъные потоки на основе векторных диаграмм, га движение в технологической
Ьсистеме.
The article is about the methods o f imitation modelizing o f the concrete-producing equipment rk on the logistic and economic-mathematical models' base. The material flows, based on the
tor diagram, their movement in technological subsystem are considered.
45
