Существует пять основных типов стратегий: линейная, циклическая, разветвленная, адаптивная и случайная. Линейная стратегия состоит из цепочки последовательных действий (этапов), каждое из которых зависит только от результата предыдущего действия и не зависит от последующих. Это наиболее простая стратегия, соответствующая одноконтурной структуре системы проектирования без обратных связей.
Циклическая стратегия реализует итеративный процесс синтеза, когда после получения результатов очередного действия осуществляется возврат к одному из предыдущих действий и его уточненное повторение. В структуре системы проектирования этому соответствуют местные обратные связи. Это более сложная стратегия по сравнению с линейной. Наличие замкнутых контуров может создать для проектировщика «порочный круг», выход из которого потребует изменения самой структуры системы [34].
Разветвленная стратегия включает параллельные и конкурирующие действия (этапы), т.е. операции «и» и «или», по результатам которых производится изменение стратегии, т.е. структуры.
Адаптивная стратегия предполагает определение сначала только первого действия, а выбор последующего осуществляется в зависимости от результата первого действия и т.д. Структура системы проектирования при такой стратегии является самоорганизующейся. Это наиболее совершенная, но и сложная стратегия. Ее недостаток - в непредсказуемости сроков и соответственно стоимости проекта.
Случайная стратегия основана на случайном поиске решения и не имеет плана действий.
Реальные стратегии проектирования и соответствующие им системы проектирования обычно представляют собой комбинацию перечисленных выше типовых стратегий и структур системы.
На всех этапах проектирования частей изделия и изделия в целом разработчик обычно в разной последовательности выполняет следующие типовые процедуры: синтез, анализ, принятие решения, создание моделей. При этом на каждом последующем этапе эти процедуры уточняются и углубляются [35].
Процедура синтеза - это формирование принципов действия и технических решений задачи.
Анализ - это в данном случае прежде всего проведение и оценка результатов математических и экспериментальных исследований.
Принятие решения - типовая процедура при проектировании нового изделия, заключающаяся в выборе наилучшего, неизбежно компромиссного решения из некоторого множества вариантов (альтернатив). Наилучшее решение - это решение оптимальное по определенным критериям качества в рамках заданных в ТЗ ограничений на характеристики изделия. Как правило, критериев и ограничений несколько. Именно поэтому принятие решения - задача всегда компромиссная.
Если варианты решения можно описать математически, появляется возможность формализовать задачу принятия решения на базе теории оптимизации и применения ЭВМ. Для этого используют известные методы оптимизации (поисковые, аналитические, численные, комбинаторные, теоретико-игровые, стохастические, эвристические).
На практике часто возникает проблема оптимизации качественных характеристик. В этом случае, чтобы применить количественные методы оптимизации, необходимо предварительно решить задачу оценки этих характеристик. Для этого составляется множество допустимых оценок, а затем в его рамках определяется оценка каждого рассматриваемого объекта. Делается это с помощью опроса специалистов (экспертиза, анкетирование и т.п.) и специальной обработки результатов их оценок (например, методами математической статистики с использованием дисперсии оценок как меры согласованности мнений экспертов и т.п.). Разновидностью определения множества допустимых оценок является задача ранжирования. Здесь множество объектов упорядочивается в систему путем расстановки их по убыванию или возрастанию некоторого количественно не измеряемого признака. Ранг объекта - это его место в этой последовательности.
Моделирование технических систем - это основное средство как анализа, так и синтеза проектируемых систем. Существуют три основных типа моделей: эвристические, физические и математические [36].
Эвристические модели формируются в воображении проектантов в виде совокупности некоторых образов и аналогий, выражающих проектные идеи общего образа будущей технической системы. Эвристические модели - это основа новых технических решений и постановки задач проектирования.
Физическая модель может иметь ту же или другую физическую природу по сравнению с проектируемым изделием. В первом случае моделирование основано на теории подобия и заключается в изменении масштаба изделия. Например, при проектировании дамбы, защищающей Санкт-Петербург от наводнений, была создана ее физическая модель. При проектировании электро-энергосистем используются их физические модели, построенные из электрических машин, трансформаторов и других компонентов небольшой мощности. Также примером физической модели является синька (копия) чертежа завода, его уменьшенная фактическая модель, уменьшенный в определенном масштабе чертеж проектировщика. Такая физическая модель упрощает визуальное восприятие и помогает установить, сможет ли конкретное оборудование физически разместиться в пределах отведенного для него места, а также разрешить сопряженные проблемы, например, размещение дверей, ускоряющее движение людей и материалов.
Физическое моделирование особенно важно при рассмотрении процессов, которые недоступны для наблюдения или невоспроизводимы из-за масштабности, энергетики, продолжительности и т.п.
Математическое моделирование основано на математическом описании рассматриваемого изделия, пригодном для его решения на современных ЭВМ, что и является его математической моделью. Каждый объект моделирования может иметь множество математических моделей, описывающих определенные свойства этого объекта. Например, электрический двигатель может иметь математические модели как объекта управления в составе привода, модель его механических свойств (механические напряжения, деформации, прочность и т.п.), тепловую модель (температурные поля, условия охлаждения и пр.), массогабаритную модель (для исследования компоновки объекта, куда входит этот двигатель) и т. д. [37].
Существуют три основных типа математических моделей, ориентированные на моделируемые объекты различной сложности:
аналитические;
имитационные;
семиотические.
Аналитические модели применимы для достаточно простых объектов, например, для упомянутого выше электрического двигателя. Они основаны на математическом описании реальных физических процессов, происходящих в объекте. Адекватность модели объекту устанавливается сопоставлением ее с результатами экспериментального исследования объекта [38].
Имитационные модели применяются для более сложных объектов, для которых отсутствует аналитическое их описание или оно слишком сложно для использования в ЭВМ. Имитационная модель адекватно описывает зависимость выходных переменных от входных, включая возмущения. При этом объект рассматривается как «черный ящик» с неизвестным принципом действия и структурой.
Вариантом имитационной модели является ассоциативная модель, которая имитирует принцип действия мозга при формировании моделей объектов внешней среды путем обучения. Модель автоматически синтезируется в ассоциативном запоминающем устройстве в результате накопления в нем снимаемых с моделируемого реального объекта множества дискретных значений выходных реакций на конкретные входные воздействия. Такая ассоциативная модель позволяет выполнять интерполяцию и распознавать ситуацию на входе по неполному набору составляющих входного воздействия [39].
Семиотические модели применяются для наиболее сложных объектов, когда возможно только лингвистическое их описание. Типичный пример таких объектов - системы, включающие людей. Для таких моделей необходимы специальные языки близкие к естественному, но допускающие их использование в ЭВМ.
Семиотические модели создаются на основе экспертных оценок, по которым составляется таблица соответствий выходных реакций системы и возможных ситуаций (состояние системы, входные воздействия). По существу, здесь тот же подход к моделируемому объекту как к «черному ящику», что и при имитационном моделировании, однако вместо математического используется лингвистическое описание. Семиотическое моделирование основано на методах искусственного интеллекта и воспроизводит процессы в мозгу человека по формированию моделей объектов внешней среды при ее изучении и выработке поведенческих реакций на внешние ситуации. Поэтому семиотические модели можно даже выделить из математических моделей в отдельный тип моделей [40].
О качестве конструкторской документации свидетельствует правильная
простановка в чертежах размеров и допускаемых отклонений. Размеры и допускаемые
отклонения определяют точность сборочного процесса, взаимозаменяемость деталей,
использование рациональной технологии изготовления деталей [41].
2.6 Требования к изготовлению конструкций
Трубы. Общие положения
Толщина стенки трубы змеевика должна быть рассчитана по согласованной методике.
Расчеты толщины стенки трубы змеевика должны вестись с учетом прибавок на эрозию и коррозию для различных материалов змеевика. В качестве минимальных прибавок на коррозию должны использоваться следующие значения:
- для углеродистой и низколегированных сталей З мм;
- для хромо молибденовых сталей 2 мм;
- для аустенитной стали 1 мм.
Все трубы должны быть цельнотянутыми, бесшовными. В радиантных и конвективных змеевиках при длине прямого участка труб до 6 м не допускается сварной шов. при длине труб до 12 м допускается наличие одного сварного шва. до 18 м - двух, до 26 м- трех, а свыше 26 м - четырех сварных швов. Сварной шов не должен находиться в местах опоры труб на решетки и подвески с учетом температурного удлинения труб. Трубы поставляются по средней величине толщины стенки с такими допусками, чтобы обеспечивалась требуемая минимальная толщина стенки.
Участки труб, находящиеся внутри ретурбендной камеры, должны выходить минимум на 150 мм в холодном состоянии за внешнюю поверхность торцевых решеток, из которых участок трубы длиной 100 мм не должен иметь оребрения.
Выбор трубы (внешний диаметр в мм) должен производиться из следующего размерного ряда: 45, 57, 76, 89, 102, 108, 114, 127, 152, 159, 168, 219, 273, 325, 377 и 426. Другие размеры труб должны использоваться только в случае, если это обусловлено специальными технологическими требованиями.
Еслитрубышоковогоэкранаработаютводинаковыхусловияхсрадиантными.т. е. подвергаются прямому излучению факела, тогда они должны быть изготовлены из того же материала, что и радиантные трубы.
Расчетные напряжения для отводов не должны превышать допустимые значения для аналогичных материалов труб и снижаются по коэффициентам качества для отливок, если они применяются.
Отводы и двойники должны изготавливаться из материала, эквивалентного материалу труб.
Отводы и двойники в зависимости от условий обслуживания и эксплуатации должны быть отводами, привариваемыми к трубам, или двойниками (ретурбендами). привариваемыми к трубам или присоединяемыми к трубам развальцовкой.
Указываемая толщина стенки отвода (двойника) должна включать прибавку на коррозию. Эта прибавка на коррозию не должна быть меньше прибавки, принятой для труб.
Двойники (ретурбенды)
Двойники (далее - ретурбенды) должны располагаться в ретурбендных камерах и подбираться по тому же расчетному давлению, что и трубы, и по расчетной температуре, равной максимальной рабочей температуре среды в данном месте, плюс минимум 30 С.
Трубы и ретурбенды должны размещаться таким образом, чтобы было достаточно пространства для проведения таких операций, как развальцовка труб, сварка и снятие напряжений.
Если предусмотрена механическая очистка труб от кокса и других загрязнений, то должны использоваться ретурбенды с двумя заглушенными отверстиями. Ретурбенды с одним заглушенным отверстием. 180чрадусные могут устанавливаться только для осмотра труб и осуществления дренажа.
Если указывается. что ретурбенды должны использоваться с горизонтальными трубами длиной 18.3 м или длиннее, тогда ретурбенды с двумя отверстиями должны использоваться для обоих концов узла змеевика. Для более коротких змеевиков с одной стороны устанавливаются ретурбенды. а с противоположной - отводы.
В нагревателях с вертикальным расположением труб применяются: вверху - ретурбенды с двумя заглушенными отверстиями; внизу - У-образные фитинги с одним заглушенным отверстием.
Ретурбенды и соответствующие пробки должны маркироваться несмываемыми цифрами размером 12 мм и устанавливаться в соответствии с чертежа ми на фитинги.
Если требуется измерение и контроль температуры, в пробках ретурбендов должны быть предусмотрены канаты для термопар из нержавеющей стали типа 18-10.
Пробки и нажимные винты, применяемые в ретурбендах. должны иметь согласованные размеры во избежание повреждений.
Отводы.
Отводы должны использоваться при следующих условиях:
а) процессы, в которых не ожидается образование кокса или загрязнения на трубах;
б) когда утечка является опасной;
в) когда для удаления кокса используется его паровоздушный выжиг;
г) когда механическая очистка является указанным методом очистки.
Отводы, расположенные внутри топки, должны выбираться по таким же расчетным давлению и температуре, как и трубы. Отводы, расположенные в ретурбендных камерах, должны выбираться для того же расчетного давления, что и трубы, и по максимальной температуре среды в данном месте плюс минимум 30 С. Толщина отводов должна быть не менее толщины трубы.
В независимости от месторасположения отводов в проекте нагревателя должны быть предусмотрены удобные подходы и пространство для перемещения и замены труб и отводов.
Для змеевиков нагревателей должны использоваться крутоизогнутые протяжные отводы или по согласованию с покупателем штампосварные отводы.
Изготовление змеевика.
Разрешаются следующие виды сварки при условии, что предоставляется достаточное подтверждение того, что данная сварка обеспечивает необходимое качество, соответствующее всем применяемым стандартам:
- электродуговая сварка электродом с покрытием;
- ручная и автоматическая сварка вольфрамовым электродом в защитном газе;
газовая сварка для труб из углеродистой стали диаметром 50 мм и менее;
- дуговая сверкав среде защитного газа;
Е- дуговая сварка специальным электродом в среде защитного газа.
Несъемные (остающиеся) подкладные кольца не допускаются. Как исключение допускается применение остающихся подкладных колец при сварке замыкающих стыков змеевиков.
Внутренняя аргоновая или гелиевая продувка должна использоваться для газовой сварки вольфрамовой дугой для сплавов состава 2.25 хром - 1 молибден и выше, кроме сварки аустенитных нержавеющих сталей, где используется азот, если иного не указано покупателем. Углеродистые стали и сплавы ниже состава 2,25 хром - 1 молибден могут свариваться без продувки сваренных слоев (проходов).