Объекты и методы инженерного проектирования. Системы автоматизированного проектирования

С точки зрения промышленной теплоэнергетики, объектами инженерного проектирования могут являться следующие элементы, выстроенные в следующей иерархической системе:

1. Отдельный элемент конструкции (теплообменная труба, трубный пучок и пр.)

2. Отдельный элемент конструкции Элемент оборудования (теплообменник, ректификационная колонна и пр.)

3. Агрегат (холодильный, компрессорный и пр.) – совокупность нескольких элементов оборудования.

4. Установка (холодильная, котельная и т.п.) – совокупность нескольких агрегатов и элементов оборудования.

5. Технологический узел (например, тепловой пункт) и т.д.

В ходе инженерного проектирования для получения оптимальных конструкций данных объектов может применяться один из следующих методов (или их совокупность):

1. Объемно-планировочный (макетный) метод проектирования объектов. Проектирование объемным ме­тодом осуществляется путем создания масштабного макeтa. Объект создается со всеми присоединенными элементами оборудования, трубопроводами и другими сооружениями, определяющими их пространственное расположение, технологическую связь, т.е. имитирующих всю производственную обстановку на проектируемом объ­екте.

Благодаря наглядности и объемности при макетном способе проектирования быстро и рационально решается задача размещения оборудования и трубопроводов внутризаводского и цехового транспорта, освещения и вентиляции, пожарной безопасности и охраны труда в производственном помещении.

Макет выполняется в масштабах 1:25, 1:50, 1:100. Сборку макета объекта ведут из пластмассовых кассет­ных элементов здания, типового оборудования, трубопроводов и др.

При макетном проектировании можно выбрать наи­более целесообразный вариант компоновки оборудования, не прибегая к вычерчиванию всех вариантов на бумаге. Это экономит время и позволяет глубоко анали­зировать достоинства и недостатки различных вариан­тов размещения оборудования. Фиксацию расположения оборудования осуществляют фотографированием модели, после чего модель разбирают для создания очередного варианта компоновки и монтажа.

При макетном проектировании сокращается время проектирования, снижается стоимость технического про­екта, уменьшается объем проектной документации, возможны выбор лучшего варианта расположения обору­дования и трассировки трубопроводов и заблаговремен­ная разработка последовательности строительно-монтажных работ, т. е. сокращаются сроки строительства объ­екта.

Наличие макета на строительной площадке позволя­ет уточнять инженерные решения по ходу монтажных работ и избегать ошибок или отклонений от проекта.

На макете большого масштаба можно организовать тех­ническое обучение обслуживающего персонала в процес­се строительства объекта и тем самым содействовать быстрейшему пуску и вводу его в эксплуатации.

2. Моделирование проектируемого объекта

В настоящее время при проектировании теплоэнергетических объектов и систем для изучения процессов, происходящих в них, применяется метод математического моделирования. При использовании метода моделирования, объединяющего теоретические и экспериментальные исследования, повышается эффектив­ность проектируемых установок. Применение метода мо­делирования целесообразно в тех случаях, когда затруд­нительно или невозможно дать полное аналитическое ре­шение конкретной задачи, когда возможно создание модели, исследование на которой проще и целесообразнее, или ведется такое проектирование, в ходе которого меняются условия поставленной задачи (например, на­хождение оптимума, сравнение вариантов и т. д.), а это связано с большими затратами времени и ресурсов.

Наибольшее применение в теплотехнических расче­тах и исследованиях нашли следующие методы модели­рования: физическое, математическое и кибернетическое.

Физическое моделирование имеет в основе одинаковую физическую природу соответственных величин оригинала и модели. При этом, для того чтобы по данным, полученным на мо­дели, судить о поведении объекта в натуре, необходимо предвари­тельно доказать, что натура и модель подобны, подчиняются одним и тем же физическим законам и описываются одинаковыми математическими зависимостями.

Математическое моделирование является методом описания процессов с количественной и качественной сторон с. помощью математических моделей. При построении математической модели реальное явление упрощается - схематизируется, а по­лученная схема описывается в зависимости от сложности явления с помощью математического аппарата.

Виртуальное моделирование включает в себя как математическое, так и физическое моделирование и характеризуется большим разнообразием приемов. В основу его положены функциональный и структурный подходы к построению моделей. Средствами математического и виртуального моделирования являются вычислительные машины и устройства.

Содержание проектного задания, технического предложения, эскизного проекта

Проектное задание включает в сокращенном виде исходный материал для проектирования, например техническое задание, содержащее принципиальные требования к проекту, основные технологические чертежи, ис­ходные условия и материалы для проектирования (географическая привязка, сырьевая база, источники энергии, экология).

В соответствии с проектным заданием проектируемый объект должен отвечать определенным технологическим, экономическим и экологическим требованиям. По техно­логическим требованиям объект должен полностью соот­ветствовать технологии процесса, рабочим схемам и чертежам, а также техническим условиям для выпуска заданной продукции. По экономическим требованиям со­оружение объекта должно вестись с малыми затратами труда и с минимальными издержками производства. Сооружаемая установка не должна иметь вредных газо­вых, жидких и твердых выбросов. Все побочные про­дукты и вещества должны по возможности использовать­ся в проектируемом или смежном производстве.

Проектное задание наиболее «полноценно», если в его составлении принимают участие специалисты различного профиля, знакомые с современными аналогичными объектами и с общим направлением проектирования.

Техническое предложение включает в себя несколько вариантов проектных решений, на основании которых производится выбор основного варианта. Техническое предложение может включать в себя проработку вариантов по укрупненным показателям, а также технико-экономическую оценку вариантов.

Эскизный проект представляет собой принципиальные (черновые) решения по выбранному основному варианту проекта. Он может содержать принципиальные схемы проектируемого объекта, чертежи общего вида без детализации, и прочие сопроводительные документы.