Классификация технологических процессов
Классификация основных процессов промышленного производства может быть произведена на основе различных признаков, таких как: вид воздействия на сырье и характер качественных изменений; способ организации; кратность обработки сырья и другие. Целью такой классификации является выявление характерных черт, общих закономерностей, основных достоинств и недостатков, а также путей совершенствования межотраслевых процессов, группируемых по организационным, сырьевым и технологическим признакам.
По способу организациитехнологические процессы (ТП) делятся на
1. Периодические (дискретные);
3. Комбинированные (полунепрерывные).
Периодические процессыпроводятся на оборудовании, которое
загружается исходными материалами через определенные промежутки
времени, после их обработки полученный продукт выгружается. Такие
технологические процессы чаще всего распространены в
машиностроении, строительстве, добывающих отраслях промышленности. Примерами таких процессов могут служить литье в форму, выплавка стали и др. Основным недостатком этих процессов является то, что во время загрузки сырья и выгрузки готовой продукции оборудование не работает (простаивает) или работает не в полную мощность. Это приводит к потерям рабочего времени и большим затратам труда (например, в обработке металлов резанием доля основного (технологического) времени в штучном времени составляет менее 50%).
Кроме того, непостоянство технологического режима в начале и конце процесса усложняет обслуживание, приводит к удлинению продолжительности производственного цикла, затрудняет автоматизацию.
В настоящее время периодические процессы сохраняют свое значение, главным образом, в производствах относительно небольшого масштаба (в том числе и опытных производствах) с разнообразным ассортиментом продукции. Там использование периодических процессов позволяет достичь большей гибкости в использовании оборудования при меньших затратах.
Непрерывные процессыосуществляются в аппаратах, где поступление сырья и выгрузка конечных продуктов производятся непрерывно. Однако все стадии процесса могут протекать одновременно как в различных частях одного аппарата (пример, перегонка нефти), так и в различных аппаратах, составляющих данную установку (пример, производство цемента).
Непрерывные процессы характерны для химической промышленности.
Эти процессы отличаются отсутствием простоев оборудования, перерывов в выпуске конечных продуктов, возможностью полной автоматизации, устойчивостью технологического режима и, как Следствие, большей стабильностью качества готовой продукции. Большая компактность оборудования обеспечивает меньшие капитальные затраты и эксплуатационные расходы на ремонт и обслуживание, уменьшает потребность в рабочей силе, увеличивает производительность труда. По этим причинам основной тенденцией промышленного производства является замена периодических процессов непрерывными.
В металлургии, энергетике и др. имеют место так называемые комбинированные процессы.
Комбинированные процессыявляются сочетанием стадий периодических и непрерывных процессов (например, поточные линии механической обработки деталей, доменный процесс производства чугуна).
По кратности обработки сырья технологические процессы подразделяются на
1. Процессы с разомкнутой (открытой) схемой;
2. Процессы с замкнутой (круговой, циркуляционной или циклической) схемой;
3. Комбинированные процессы со смешанной схемой.
Процессы с разомкнутой (открытой) схемой— это процессы, в которых сырье или исходный материал подвергается однократной обработке. Примером процесса с открытой схемой может служить конверторный способ выплавки стали, а также процессы пищевой, швейной отрасли и др. (рис. 4).
Сырье
Обработка по технологическому процессу
 |
Готовая продукция Отходы
Рис. 4. Пример разомкнутой схемы технологического процесса
В процессах с замкнутой схемойсырье или вспомогательный материал неоднократно возвращается в начальную стадию процесса для повторной обработки или регенерации. Пример процесса с замкнутой схемой — оборотное водоснабжение, где обеспечивается циркуляция воды в технологическом процессе после ее очистки. Другой пример — химическая переработка нефтяных фракций, где для непрерывного восстановления активности катализатора последний постоянно циркулирует между реакционной зоной крекинга и прокаленной печью для выжигания углерода с его поверхности.
Процессы с замкнутой схемой являются более совершенными, экологически безвредными, хотя они и отличаются большей сложностью. Эти процессы также более компактны, чем процессы с открытой схемой, требуют по сравнению с ними меньшего расхода сырья, вспомогательных материалов и энергии. Циклические процессы широко используются во многих производствах для многократного полного или частичного возвращения тепловых и материальных потоков в начальную стадию процесса. Это позволяет рационально и экономно расходовать энергию, сырье, материалы и водные ресурсы, получать продукцию высокого качества. Наиболее совершенные технологические процессы (замкнутые) являются основой создания безотходных, энергосберегающих производств.
В промышленности часто применяют (со смешанной схемой), сочетающие элементы комбинированные процессы открытой и закрытой схем. Примером такого процесса может служить технологический процесс производства азотной кислоты, в котором одни промежуточные продукты обрабатываются по открытой схеме, проходя последовательно ряд аппаратов, а другие циркулируют по замкнутой схеме.
По характеру качественных измененийсырьятехнологические процессы подразделяются на
При физических и механическихпроцессах переработки сырья происходит изменение размеров, формы и физических свойств сырья. При этом внутреннее строение и состав вещества, как правило, не меняется. Например, изготовление металлических деталей методом обработки резанием; изготовление моделей для отливок из дерева; дробление, измельчение вещества; приготовление растворов и т.п.
Химические процессыхарактеризуются изменением не только физических свойств, но и химического состава, и внутреннего строения вещества. Например, химической переработкой топлива (метод коксования углей) получают бензол, нафталин, водород, метан, этилен и
Однако деление процессов на физические, механические и химические является условным, так как трудно провести четкую границу между ними, поскольку механические процессы часто сопровождаются изменением и физических, и химических свойств. Химические процессы, как правило, сопровождаются механическими и физическими процессами и, наоборот.
Источник
Классификация технологических процессов
В основу классификации технологических процессов положены различные признаки, такие как: вид воздействия на сырье и характер его качественных изменений; способ организации производства; кратность обработки сырья.
По характеру качественных изменений сырья технологические процессы подразделяются на физические, механические и химические процессы.
При физических и механических процессах переработки сырья происходит изменение размеров, формы и физических свойств сырья. При этом внутреннее строение и состав вещества не изменяется. Например: изготовление металлических деталей методом обработки резанием; дробление, измельчение вещества; приготовление растворов и т.п.
Химические процессы характеризуются изменением не только физических свойств, но и агрегатного состояния, химического состава и внутреннего строения вещества. Например, обжигом до спекания частиц сырьевой смеси получают портландцементный клинкер, вяжущие свойства которого обусловлены возникновением при высокой температуре (14500 оС) новых химических соединений (новообразований). Химической переработкой топлива (коксования углей) получают бензол, нафталин, водород, метан, этилен и другие продукты.
Однако деление процессов на физические, механические и химические является условным, так как трудно провести четкую границу между ними, поскольку механические процессы часто сопровождаются изменением и физических, и химических свойств.
По способу организации технологические процессы делятся на дискретные (прерывистые) и непрерывные процессы.
Дискретный технологический процесс характеризуется чередованием рабочих и вспомогательных ходов с четким разграничением их по времени реализации. Например, при металлообработке происходят установка детали в патрон станка (вспомогательный ход), подвод режущего инструмента (вспомогательный ход), обработка заготовки режущим инструментом (рабочий ход), контроль (вспомогательный ход) снятие детали со станка, установка в патрон станка новой заготовки и т.д. (вспомогательный ход).
Такие технологические процессы чаще всего распространены в машиностроении, строительстве, добывающих отраслях промышленности. Недостатком дискретных технологических процессов являются потери рабочего времени в процессе выполнения вспомогательных ходов, так как в это время простаивает основное технологическое оборудование, и выпуск продукции не производится. Затраты труда увеличиваются. Так, в обработке металлов резанием доля основного (технологического) времени в штучном времени составляет менее 50%.
Непрерывные процессы отличаются тем, что они не имеют резко выраженного чередования (во времени осуществления) рабочего и вспомогательного ходов. В них всегда можно выделить группу вспомогательных ходов, которые осуществляются одновременно с рабочими, и группу вспомогательных ходов, которые периодически повторяются во времени, в зависимости от результатов рабочего хода. Такие процессы, характерны для химической промышленности металлургии, энергетике.
По кратности обработки сырья технологические процессы подразделяются на процессы с открытой (разомкнутой) схемой и процессы с циркуляционной (замкнутой) схемой. В процессах с разомкнутой схемой сырье подвергается однократной обработке. В процессах с замкнутой схемой сырье неоднократно возвращается в начальную стадию процесса для последующей обработки. Примером процесса с открытой схемой производства может служить любая технология, в которой вход (начальная операция) и выход (заключительная операция) не соединяются — технология изготовления бетона.
Процесс с замкнутой схемой — оборотное водоснабжение (циркуляция воды в технологическом процессе после ее очистки).
Процессы с замкнутой схемой производства являются более экономичными и экологически безвредными, хотя они и отличаются большей сложностью.
Эти процессы необходимы при переводе технологии на безотходную.
В производстве часто применяются процессы, сочетающие элементы открытой и закрытой схем. Примером такого процесса может служить технологический процесс производства азотной кислоты, в котором одни промежуточные продукты обрабатываются по открытой схеме, проходя последовательно ряд аппаратов, а другие циркулируют по замкнутой схеме.
В общем виде любой технологический процесс можно рассматривать в виде кибернетической схемы, имеющую вход, «черный ящик» и выход.
На входе – исходные ресурсы и их свойства, на выходе – готовый продукт с конкретными характеристиками, «черный ящик» — все возможные способы изготовления продукта (изделия).
Источник
Билет 29 Принципы классификации технологических процессов
Билет 28 Проектирование технологических процессов производства изделий из ВКМ
Технология — наука ремесла (греч). Наука о способах и методах переработки сырья.
Основным признаком промышленной отрасли является применение в основном производстве единых типовых методов обработки исходного сырья и материалов (технологий). Отрасль промышленности определяют как совокупность промышленных и производственных предприятий, научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций, изготавливающих продукцию, сходную по своему назначению и сырью
Производственный процесс — совокупность действий, в результате которых исходный материал (сырье или полуфабрикат) превращается в готовую продукцию, соответствующую своему назначению.
Часть производственного процесса, которая связана с изменением качественного состояния объекта производства (формы, размеров, физического состояния, механических свойств материала или детали), называется технологическим процессом.
Понятие о технологических процессах и принципы их классификации
Каждый технологический процесс может быть расчленен на определенное число типовых технологических звеньев (операций) и представлен в виде некой технологической схемы. В технологических схемах способ производства излагается в форме последовательного описания операций, протекающих в соответствующих аппаратах, машинах или ином оборудовании.
Таким образом, чтобы выявить закономерности, обуславливающие соответствующие технологические взаимосвязи между звеньями технологического процесса, существует дифференциация последнего на составляющие элементы. Часть технологического процесса, выполняемая одним (или несколькими) рабочим над определенным изделием (или совокупностью нескольких одновременно изготавливаемых изделий) непрерывно и на одном рабочем месте, называется операцией. Так как операция характеризуется неизменностью объекта производства, оборудования (рабочего места), и самого рабочего, — и именно эти факторы лежат в основе производственного планирования, организации и учета, то все планово технические действия и документация ориентированы именно на операцию.
Часть операции, выполняемая при одновременном закреплении изделия или группы изготавливаемых изделий, называется установкой.
При одном закреплении изменение рабочего положения изделия на станке может осуществляться, например, механическим поворотом оправки, шпиндельного блока, шпулярника и т.д. Тогда каждое рабочее положение детали на станке при одном ее закреплении называется позицией.
Часть операции, выполняемая над определенной поверхностью (или объемом материала) при неизменных технологических режимах и рабочих органах станка, называется переходом. Если переход осуществляется одним рабочим органом (агрегатом), то такой переход называется простым, когда переход выполняется одновременно несколькими налаженными рабочими элементами, то переход называется сложным.
Часть технологического перехода, выполняемая при одном перемещении рабочего агрегата станка (или комплекса агрегатов) относительно поверхности объекта производства в направлении подачи, называется проходом.
Таким образом, каждый переход состоит из одного или нескольких одинаковых проходов, а также рабочих приемов. Рабочие приемы, относящиеся к операции в целом — независимые.
Рабочие приемы и проходы не имеют характеристик (не несут признаков) технологического процесса, а являются его простейшими этапами, не приводящими к законченному технологическому решению. Поэтому элементарным (конечным) звеном технологического процесса является переход.
Билет 29 Принципы классификации технологических процессов
В основе разнообразных способов переработки сырья лежат физические, механические и химические процессы, различающиеся между собой характером качественных изменений и превращений вещества. Такое деление само по себе является классификационным признаком и в то же время оно является весьма условным. Несмотря на условность такой классификации деление процессов способствует типизации процессов технологического производства и облегает выбор наиболее эффективного способа переработки сырья. Такой выбор зависит от многих факторов: доступность сырья, виды используемой энергии, степени сложности аппаратного оформления, затрат на производственные здания, сооружения и т.д.
В связи с этим классификация основных процессов промышленного производства может быть произведена на основе различных признаков:
1. Способа организации;
3. Способов и кратности его переработки.
Целью такой классификации является выявление характерных черт, общих закономерностей, основных достоинств, недостатков и путей совершенствования отраслевых технологических процессов.
Так по способу организации технологические процессы делятся на:
1. Периодические (выплавка стали, литье в формы, формование ручной выкладкой в формах) проводятся на оборудовании, которое загружается исходными материалами через определенные промежутки времени, после их обработки полученный продукт выгружается. Недостатки: простои оборудования, нестабильность технологических параметров.
2. Непрерывные (производство цемента, переработка нефти, экструзионное формование) — осуществляются в аппаратах, где поступление сырья и выпуск готового продукта осуществляется непрерывно. Причем, одновременно (параллельно) разные части процесса могут происходить как в разных частях одного аппарата, так и на разных аппаратах.
3. Комбинированные (полунепрерывные) являются сочетанием стадий периодических и непрерывных процессов (поточные линии механической обработки, работа доменных печей, автоматизированные способы формования изделий из полимеров).
По кратности обработки сырья различают
— процессы с разомкнутой (открытой) схемой, в которой сырье подвергается однократной обработке;
— и процессы с замкнутой (круговой, циркуляционной, циклической) схемой, в которой сырье или вспомогательные материалы неоднократно возвращаются в начальную стадию процесса для повторной обработки, а иногда и регенерации (восстановления потерянных свойств);
— комбинированные процессы (со смешанной схемой).
Источник
