Компьютеризированный способ формирования графического отображения схемы химико-технологического процесса

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Компьютеризированный способ формирования графического отображения схемы химико-технологического процесса, заключающийся в том, что

используют библиотеку моделей стандартных блоков, представляющих собой различные типы элементов, предназначенных для формирования указанной схемы химико-технологического процесса, которая моделируется,

при этом часть из моделей является простыми стандартными блоками, а часть из моделей является составными стандартными блоками,

в качестве моделей стандартных блоков используют множество элементов, выбранных из группы, состоящей из символьной строки, целого или дробного числа, логического значения, параметров, переменных, списков, внешних файлов, унифицированного указателя информационного ресурса (стандартизованная строка символов, указывающая местонахождение документа в сети Internet), записей баз данных, указателей адреса в компьютерной системе или в сети, доступной указанной компьютерной системе,

используют средство программирования, предназначенное для манипулирования изображениями стандартных блоков, содержащее

средство доступа к моделям стандартных блоков, включающее визуальное средство, через меню или палитру (набор визуальных атрибутов объекта, отображаемых на экране дисплея) и/или средство программирования,

средство обработки указанных моделей стандартных блоков,

средство для установления связей между моделями стандартных блоков, непосредственно или через их элементы,

средство отображения моделей стандартных блоков,

формируют графическое отображение схемы,

отличающийся тем, что

дополнительно используют в качестве моделей стандартных блоков по меньшей мере три геометрические фигуры, выбранные из группы, состоящей из круга, треугольника и прямоугольника, различающиеся размером, цветом и относительным положением, и линии связи в виде отрезков линий различной толщины,

используют средство программирования, которое дополнительно содержит средство задания системы координат на плоскости,

последовательности формирования графического отображения схемы химико-технологического процесса, включающие последовательность размещения, положения и ориентации, а также связи между моделями стандартных блоков в системе координат на плоскости,

в качестве средства обработки указанных моделей стандартных блоков используют средство, предназначенное для модификации моделей стандартных блоков от оригиналов, находящихся в библиотеке,

модифицируют модели стандартных блоков, в частности, вид, размер, цвет, относительное положение используемой геометрической фигуры,

размещают в системе координат на плоскости линию материального потока целевого/ых продукта/ов химико-технологического процесса в виде толстой линии, а также линии материальных потоков побочных продуктов и потоков вспомогательных реагентов в виде тонких линий,

затем в указанной системе координат на указанной линии материального потока целевого/ых продукта/ов и линиях материальных потоков побочных продуктов и потоков вспомогательных реагентов размещают модели стандартных блоков, которые связывают дополнительными тонкими линиями связи,

используют в качестве средства отображения моделей стандартных блоков средство графического отображения схемы химико-технологического процесса.

2.Способ по п.1, отличающийся тем, что аппараты химико-технологического процесса, однотипные по происходящим в них механическим и физико-химическим процессам, отображают графически с использованием одинаковых моделей стандартных блоков.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что аппараты химико-технологического процесса, представляющие собой реакторы, ректификационные колонны, абсорберы, адсорберы, фильтры, испарители и емкости и предназначенные для химического, биохимического превращения, разделения, смешения и накопления целевого и побочных продуктов и вспомогательных реагентов, отображают в виде кругов, имеющих различный диаметр и различную окраску.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что наибольший диаметр имеют модели стандартных блоков, обозначающих реакторы, ректификационные колонны, абсорберы, адсорберы, наименьший диаметр имеют модели стандартных блоков, обозначающих фильтры, испарители и емкости.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что аппараты химико-технологического процесса, представляющие собой печи, теплообменники, холодильники, ребойлеры, кристаллизаторы, испарители, и предназначенные для перемещениятепла, отображают в виде прямоугольников, которые располагают длинной стороной перпендикулярно линии материального потока целевого продукта химико-технологического процесса и линиям материальных потоков побочных продуктов и потоков вспомогательных реагентов в точке на линии, соответствующей месту перемещения тепла в соответствующем аппарате.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что аппараты химико-технологического процесса, представляющие собой насосы, компрессоры, транспортеры и предназначенные для перемещения указанных продуктов, отображают в виде равнобедренных треугольников, основание которого перпендикулярно линии материального потока, а вершина, противоположная основанию, направлена в сторону движения потока.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно используют в качестве моделей стандартных блоков геометрические фигуры - стрелки, указывающие направление потока, которые располагают на линии материального потока целевого/ых продукта/ов химико-технологического процесса, а также на линиях материальных потоков побочных продуктов и потоков вспомогательных реагентов в соответствии с направлением указанных потоков.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

007159 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к области моделирования сложных систем с использованием компьютеризированных методов обработки информации, а более точно - к компьютеризированному способу формирования графического отображения схемы химико-технологического процесса. Предшествующий уровень техники Частным случаем сложных систем являются химико-технологические системы и происходящие в них процессы. Основное внимание уделяется проблеме графического представления информации и манипулирования графической информацией, заложенной в химико-технологических схемах, используемых на каждом производственном объекте, где протекает химико-технологический процесс. В настоящее время самым распространенным способом графического изображения схемы химикотехнологического процесса является способ, описанный в монографии Гринберга Я. И., Проектирование химических производств, Изд. Химия, 1970, стр. 1-268. Для графического отображения химико-технологической схемы (фиг. 1), согласно этому способу,вначале вычерчивается оборудование, фронтальную проекцию которого проектировщики буквально копируют с натуры. По существующим рекомендациям все аппараты вычерчиваются в масштабе 1:100 с примерным изображением их внутреннего устройства, т.е. с теплообменными трубками, барботажными тарелками, соплами, условными линиями обозначаются отметки этажей и учитывается высотное взаимное расположение аппаратов. Затем аппараты и машины соединяются линиями, обозначающими линии технологических потоков,основные технологические потоки выделяются жирными линиями, одновременно обозначается вся необходимая вспомогательная арматура. После этого на схему наносятся датчики и исполнительные механизмы КиП (бобышки манометров и термопар, диафрагмы расходомеров, ротаметры, регулирующие клапаны) системы автоматического регулирования процесса и все вспомогательные линии: дренажные, продувочные, загрузочные, предохранительных клапанов. На схеме указываются принятые условные обозначения. К существенным недостаткам указанного способа можно отнести то, что при изображении аппаратов во фронтальной проекции, попытки сохранить на технологической схеме конструктивные особенности аппаратов приводят к тому, что аналогичное по технологическому назначению оборудование отображается различным образом, что значительно затрудняет понимание последовательности технологического процесса вследствие громоздкости схемы и затрудняет чтение схем, что особенно недопустимо в чрезвычайных ситуациях. К недостаткам можно отнести и то, что линии, изображающие трубопроводы, располагаются произвольно там, где есть свободное место на схеме, что не позволяет понять логику проведения процесса. Никакой системы в положении линий и их направлениях нет, что приводит к необходимости пояснять направление движения потоков многочисленными стрелками. К недостаткам можно также отнести то, что указанный способ разработан давно, когда не получили широкого распространения компьютерные системы, поэтому его применение в компьютерных системах неудобно из-за неэффективности алгоритмизации процедуры разработки и построения химикотехнологических схем в цифровом виде, а также из-за того, что изображение схемы содержит большое количество дополнительных элементов, не несущих существенной информации. Известен также способ графического отображения химико-технологической схемы (см., например,Кафаров В.В., Петров В.JI., Мешалкин В. П. Принципы математического моделирования химикотехнологических систем. Введение в системотехнику химических производств, M., Химия, 1974), в соответствии с которым на химико-технологической схеме единицы оборудования графически изображаются в виде блоков, имеющих несколько входов и выходов. Затем блоки соединяются линиями в соответствии с движением материальных и энергетических технологических потоков (фиг. 2). Недостатком данного способа графического отображения химико-технологической схемы является отсутствие наглядности в изображении единиц оборудования, т.к. все типы аппаратов графически представляются в виде прямоугольников произвольного размера, невозможно определить на схеме тип аппарата без обращения к описанию. Кроме того, блоки расположены на схеме произвольно и соединены линиями связи, что также затрудняет понимание последовательности технологических процессов и приводит к длительному построению и чтению схем. Широкое распространение компьютерной обработки информации привело к созданию компьютеризированных способов моделирования сложных систем в различных областях человеческих знаний, но не ориентированных специально на использование при моделировании химико-технологических систем. Наиболее близким техническим решением к заявленному изобретению является компьютеризированная система для создания иерархической виртуальной модели динамической комплексной системы,раскрытая в патенте США 5930154 (фиг. 3). Указанная компьютеризированная система для создания иерархической виртуальной модели динамической комплексной системы содержит библиотеку моделей стандартных блоков, представляющих собой различные типы элементовхарактеристик указанных комплексных систем, примеров указанных моделей, используемых для представления элементов комплексной системы, которая моделируется, в которой часть из моделей является-1 007159 простыми стандартными блоками,часть из моделей является составными стандартными блоками для представления различных уровней организационной сложности, каждый из которых содержит или может содержать любое количество экземпляров стандартных блоков, являющихся их компонентами,указанные простые или составные стандартные блоки организованы внутри экземпляров составных стандартных блоков по иерархии в любом количестве слоев, представляющих собой организационные ячейки или подсистемы, смоделированные на различных уровнях абстракции,указанные стандартные блоки могут содержать любое количество признаков со значением любого типа, включая без ограничения: символьную строку, целое число или вещественное число, логическое значение, нечеткую переменную, или примеры изображений, параметры, переменные, списки, матрицы,или любые другие объекты или данные структуры, или указатели примеров любых указанных стандартных блоков, внешних файлов, унифицированный указатель информационного ресурса (стандартизованная строка символов, указывающая местонахождение документа в сети Internet), записи базы данных,или любые другие объекты в указанной компьютерной системе или в сети, доступной указанной компьютерной системе,средство программирования, предназначенное для манипулирования изображениями выбранных экземпляров указанных стандартных блоков, содержащее средство для обеспечения доступа к указанным моделям стандартных блоков, включающее визуальное средство, через меню или палитру (набор визуальных атрибутов объекта, отображаемых на экране дисплея) и/или средство программирования,средство для обработки указанных моделей стандартных блоков, включающее средство конструирования для создания новых экземпляров от их определений и/или средство для обеспечения абсолютной совместимости частично конфигурированных экземпляров указанных моделей стандартных блоков интерактивно или по программе, средство для установления связей между взаимосвязанными экземплярами стандартных блоков, непосредственно или через их элементы, и средство для отображения элементов указанных составных стандартных блоков и/или стандартных блоков на другом конце указанных связей. Указанные библиотеки содержат одну или более моделей составных стандартных блоков временных ячеек, причем указанные экземпляры используются для представления дискретных физических или концептуальных характеристик временных интервалов комплексных систем, каждый экземпляр может удерживать любое количество моделей указанных стандартных блоков, включая другие экземпляры стандартных блоков временных ячеек без ограничений в отношении того, сколько слоев стандартных блоков временных ячеек нижнего уровня встроены для лучшего разделения указанной комплексной системы на иерархические подсистемы. Указанные экземпляры стандартных блоков процесса указанных виртуальных моделей организованы в экземплярах временных ячеек указанной иерархии, а средства связи позволяют устанавливать непосредственные связи между любым из указанных выходов и входов любого количества других экземпляров стандартных блоков. Указанную компьютеризированную систему используют для реализации способа создания иерархической виртуальной модели динамической комплексной системы, в частности, для создания виртуальной модели биологической системы на молекулярном уровне, включая отображение моделей различных состояний клеток и процессов в них происходящих. Существенным недостатком указанной системы является высокая сложность. Большое количество правил и признаков, которые необходимо соблюдать и использовать при создании модели сложной системы по данному способу делают процесс его использования в ряде случаев неоправданно трудоемким. Используемые в указанной системе средства программирования не позволяют задавать систему координат на плоскости и нет правил формирования графического представления. Для графического представления используется слишком большое количество элементов и связей,при этом последовательность графического отображения элементов и связей модели сложной системы, а так же их взаимное расположение произвольно, что существенно усложняет восприятие и анализ нужной информации. Серьезным недостатком указанной системы можно назвать то, что при графическом отображении элементов схемы с использованием указанной системы вид графического отображения любого из элементов системы не изменяется и разные по функциональному назначению или происходящим в них физико-химическим процессам элементы отображаются одинаковыми геометрическими фигурами. Нет сведений о том, что в указанной системе возможно применение правил, регламентирующих графическое отображение стандартных блоков. Кроме того, указанная система не предполагает упрощения изображения элементов или оптимизации линий потоков с целью уменьшения объема обрабатываемой информации и, таким образом, повышения скорости отображения графической информации. При графическом отображении нет возможности задавать в качестве признаков стандартных блоков цвет, размер, относительное положение в системе координат геометрической фигуры, используемой для отображения стандартного объекта, при этом вид графического отображения линий связи одинаков по-2 007159 толщине и разные по функциональному назначению элементы отображаются линиями одинаковой толщины. Развитие химической технологии становится невозможным без использования автоматизированных систем проектирования, управления производством и базами данных, учета и контроля. Системы переработки информации предъявляют новые требования к информации, заключенной в технологических схемах. Анализ и оптимизация химико-технологических систем становится невозможной без улучшения способов хранения, обработки и передачи информации о структуре, функциональном назначении и последовательности действий в химико-технологических системах. Необходимо усовершенствовать способы графического описания химико-технологической схемы и перейти от способов, используемых при хранении и разработке изображений схем на бумажных носителях, к способу, предназначенному и специально разработанному для применения в системах устройств цифровой обработки данных. Изложение существа изобретения В основу настоящего изобретения поставлена задача устранения указанных недостатков путем создания компьютеризированного способа формирования графического отображения схемы химикотехнологического процесса, в котором использование в качестве моделей стандартных блоков по меньшей мере трех геометрических фигур, выбранных из группы, состоящей из круга, треугольника и прямоугольника, различающиеся размером, цветом, и относительным положением, а также использование средства программирования, которое содержит средство задания системы координат на плоскости, последовательности формирования графического отображения схемы химико-технологического процесса,включающей последовательность размещения, положения и ориентации, а также связи между моделями стандартных блоков в системе координат на плоскости, позволяет упростить процедуру формирования графического отображения схемы химико-технологического процесса и ее чтения, уменьшить размер изображения в 10-12 раз без потери информации, сократить время обработки сигналов в компьютерной системе в 3-5 раз, сократить объем памяти и время передачи информации по каналам связи. Поставленная задача решена путем создания компьютеризированного способа формирования графического отображения схемы химико-технологического процесса, заключающегося в том, что используют библиотеку моделей стандартных блоков, представляющих собой различные типы элементов, предназначенных для формирования указанной схемы химико-технологического процесса, которая моделируется,при этом часть из моделей является простыми стандартными блоками, а часть из моделей является составными стандартными блоками,в качестве моделей стандартных блоков используют множество элементов, выбранных из группы,состоящей из символьной строки, целого или дробного числа, логического значения, параметров, переменных, списков, внешних файлов, унифицированного указателя информационного ресурса (стандартизованная строка символов, указывающая местонахождение документа в сети Internet), записей баз данных, указателей адреса в компьютерной системе или в сети, доступной указанной компьютерной системе,используют средство программирования, предназначенное для манипулирования изображениями стандартных блоков, содержащее средство доступа к моделям стандартных блоков, включающее визуальное средство, через меню или палитру (набор визуальных атрибутов объекта, отображаемых на экране дисплея) и/или средство программирования,средство обработки указанных моделей стандартных блоков,средство для установления связей между моделями стандартных блоков, непосредственно или через их элементы,средство отображения моделей стандартных блоков,формируют графическое отображение схемы,согласно изобретению дополнительно используют в качестве моделей стандартных блоков по меньшей мере три геометрические фигуры, выбранные из группы, состоящей из круга, треугольника и прямоугольника, различающиеся размером, цветом и относительным положением, и линии связи в виде отрезков линий различной толщины,используют средство программирования, которое дополнительно содержит средство задания системы координат на плоскости, последовательности формирования графического отображения схемы химико-технологического процесса, включающие последовательность размещения, положения и ориентации, а также связи между моделями стандартных блоков в системе координат на плоскости,в качестве средства обработки указанных моделей стандартных блоков используют средство, предназначенное для модификации моделей стандартных блоков от оригиналов, находящихся в библиотеке,модифицируют модели стандартных блоков, в частности, вид, размер, цвет, относительное положение используемой геометрической фигуры,размещают в системе координат на плоскости линию материального потока целевого/ых продукта/ов химико-технологического процесса в виде толстой линии, а также линии материальных потоков побочных продуктов и потоков вспомогательных реагентов в виде тонких линий,-3 007159 затем в указанной системе координат на указанной линии материального потока целевого/ых продукта/ов и линиях материальных потоков побочных продуктов и потоков вспомогательных реагентов размещают модели стандартных блоков, которые связывают дополнительными тонкими линиями связи,используют в качестве средства отображения моделей стандартных блоков средство графического отображения схемы химико-технологического процесса. Предпочтительно, аппараты химико-технологического процесса, однотипные по происходящим в них механическим и физико-химическим процессам отображают графически с использованием одинаковых моделей стандартных блоков. Целесообразно, аппараты химико-технологического процесса, представляющие собой реакторы,ректификационные колонны, абсорберы, адсорберы, фильтры, испарители и емкости и предназначенные для химического, биохимического превращения, разделения, смешения и накопления целевого и побочных продуктов и вспомогательных реагентов, отображают в виде кругов, имеющих различный диаметр и различную окраску. Полезно, чтобы наибольший диаметр имели модели стандартных блоков, обозначающих реакторы,ректификационные колонны, абсорберы, адсорберы, наименьший диаметр имели модели стандартных блоков, обозначающих фильтры, испарители и емкости. Предпочтительно, аппараты химико-технологического процесса, представляющие собой печи, теплообменники, холодильники, ребойлеры, кристаллизаторы, испарители, и предназначенные для перемещения тепла, отображают в виде прямоугольников, которые располагают длинной стороной перпендикулярно линии материального потока целевого продукта химико-технологического процесса и линиям материальных потоков побочных продуктов и потоков вспомогательных реагентов в точке на линии, соответствующей месту перемещения тепла в соответствующем аппарате. Полезно также, чтобы аппараты химико-технологического процесса, представляющие собой насосы, компрессоры, транспортеры, и предназначенные для перемещения указанных продуктов, отображали в виде равнобедренных треугольников, основание которого перпендикулярно линии материального потока, а вершина, противоположная основанию, была направлена в сторону движения потока. Предпочтительно, чтобы дополнительно использовали в качестве моделей стандартных блоков геометрические фигуры стрелки, указывающие направление потока, которые располагают на линии материального потока целевого/ых продукта/ов химико-технологического процесса, а также на линиях материальных потоков побочных продуктов и потоков вспомогательных реагентов в соответствии с направлением указанных потоков. Краткое описание чертежей В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых фиг. 1 изображает известную схему химико-технологического процесса получения битума, представленную в виде технологической цепочки упрощенных фронтальных проекций аппаратов, соединенных линиями материальных потоков; фиг. 2 изображает известную блок-схему химико-технологического процесса синтеза аммиака под средним давлением, где все аппараты представлены в виде прямоугольных блоков; фиг. 3 изображает реализацию специфического домена эволюционного дерева, представляющего собой альтернативные последовательные состояния, которыми может сопровождаться портерная, разделенная на отсеки модель иммунной клетки в зависимости от событий, определяемых внутренними процессами, в ответ на состояние окружающей среды; фиг. 4 изображает графическую схему химико-технологического процесса получения битума,сформированную с использованием заявленного компьютеризированного способа, согласно изобретению; фиг. 5 изображает блок-схему последовательности шагов для компьютеризированного способа формирования графического отображения схемы химико-технологического процесса, согласно изобретению; фиг. 6 изображает известную графическую схему химико-технологического процесса висбрекинга тяжелого сырья, представленную виде технологической цепочки упрощенных фронтальных проекций аппаратов, соединенных линиями материальных потоков; фиг. 7 изображает графическую схему химико-технологического процесса висбрекинга тяжелого сырья, согласно изобретению; фиг. 8 изображает графическую схему химико-технологического процесса гидроочистки бензиновых фракций, согласно изобретению; фиг. 9 - вид по стрелке А на фиг. 8, согласно изобретению. Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения Сущность предлагаемого компьютеризированного способа формирования графического отображения иллюстрируется на примере схемы процесса битумной установки с реактором змеевикового типа окисления сырья в пенном состоянии. Процесс получения битума (фиг. 1) осуществляется следующим образом. Сырье, представляющее-4 007159 собой гудрон, из резервуара (не показан) забирается поршневым насосом 1 и подается в змеевик трубчатой печи 2 для нагрева до температуры 260-270C. Затем сырье поступает в сборник 3, откуда забирается поршневым насосом 4 и подается в смеситель 5. Туда же поршневым насосом 6 подают рециркулирующий окисленный продукт и сжатый до 0,7-0,8 МПа воздух от компрессора 7. Полученная смесь подается из смесителя 5 в реактор 8. Реактор представляет собой змеевик из вертикальных труб длиной 150-400 м. Процесс окисления сырья кислородом воздуха начинается в смесителе 5, где исходное сырье вспенивается воздухом, и продолжается в змеевике реактора 8. Для отвода тепла экзотермической реакции окисления в межтрубное пространство реактора 8 вентилятором подается воздух. Смесь продуктов реакции состоит из битума и побочных продуктов реакции - жидкостей и газов. Из реактора 8 указанная смесь поступает в испаритель 9, где газы отделяются от жидкой фракции. Отработанный воздух, газообразные продукты окисления, пары нефтепродуктов и воды направляются через аппарат 10 воздушного охлаждения в сепаратор 11. С верха сепаратора отработанный воздух, газообразные продукты окисления и несконденсированная часть паров воды и нефтепродуктов отводится в топку 12 для дожига газов окисления перед выводом их в атмосферу. Сконденсированная основная часть паров нефтепродуктов (конденсат) собирается в нижней части сепаратора 11, откуда центробежным (или поршневым) насосом 13 отводится через холодильник (не показан) в сборник топлива. Конденсат используется в качестве компонента топочного мазута. В испарителе 9 накапливается окисленный битум. С низа испарителя 9 битум забирается поршневым насосом 6 и подается в качестве рециркулята в смеситель 5. Коэффициент рециркуляции зависит от марки получаемого товарного битума. Избыток окисленного битума забирается поршневым насосом 14 и направляется через аппарат 15 воздушного охлаждения в приемники 16 битума. Указанная схема технологического процесса достаточно громоздка, трудна для понимания, изобилует множеством линий, которые часто меняют свое направление. Сложность схемы замедляет принятие оператором решений в чрезвычайных ситуациях. В соответствии с предложенным изобретением для формирования графического отображения схемы указанного выше химико-технологического процесса на листе бумаги или на экране компьютера используют библиотеку моделей стандартных блоков, представляющих собой различные типы элементов для отображения указанной схемы химико-технологического процесса. Используя средство программирования, задают систему координат XY (фиг. 2) на плоскости и помещают на плоскость модель стандартного блока целевого продукта - битума, которая отображается толстой горизонтальной линией. Один конец линии расположен в начале системы координат. Затем на этой линии в соответствии с последовательностью протекания процесса, которая определяется из описания технологической схемы, располагают модели стандартных блоков, обозначающих аппараты. При этом часть из моделей является простыми стандартными блоками, а часть из моделей является составными стандартными блоками. Для графического отображения аппаратов для разделения, смешения, накопления продуктов используют круг малого диаметра без заливки, т.е. для отображения сборника 3, смесителя 5, воздушного ресивера 7 а, испарителя 9, сепаратора 11. Круг большого диаметра с черной заливкой используют для графического отображения аппарата, в котором происходит процесс химического превращения, т.е. реактора 8. Треугольник используют для графического отображения аппаратов по перемещению массы, т.е. насосов 1, 4, 6, 13, 14, компрессора 7. Прямоугольник используют для графического отображения аппаратов по перемещению тепла, т.е. печи 2, топки 12 и аппаратов 10, 15 воздушного охлаждения. Целевой продукт - битум собирается в сборники 16. Аппараты соединяют отрезками тонких линий, а линия материального потока, по которой поршневым насосом 6 подают рециркулирующий окисленный продукт состоит из трех отрезков разной длины,при этом стрелки указывают направление потока. Определяют ориентацию фигур, отображающих аппараты относительно линии целевого продукта,при этом прямоугольники ориентируют длинной стороной перпендикулярно линии целевого продукта,равнобедренные треугольники ориентируют основанием перпендикулярно линии материального потока,а вершиной, противоположной основанию, в сторону движения потока. Далее в системе координат размещают блоки стандартных элементов, отображающие линии материальных потоков побочных продуктов и потоков вспомогательных реагентов: воздуха топливного газа,дымовых газов, черного соляра. Затем на линиях материальных потоков в соответствии с последовательностью протекания процесса, которая определяется из описания технологической схемы, располагают модели стандартных блоков, обозначающих насосы 1, 4, 6, 13, 14, компрессор 7, печь 2, топку 12 и аппараты 10, 14 воздушного охлаждения. Определяют ориентацию фигур, отображающих аппараты относительно линий материальных потоков. После этого связывают насос 6 со смесителем 5 дополнительной линией связи, отображающей материальный поток рециркулирующего битума. В качестве моделей стандартных блоков используют символьные строки и целые числа, т.е. на схеме обозначают аппараты целыми числами, например, 1, 2, 3, 4 и т.д., а также надписи с названиями продуктов (битум, конденсат, дымовые газы), реагентов (гудрон, воздух) и вспомогательных веществ (топ-5 007159 ливный газ). Сущность предлагаемого компьютеризированного способа формирования графического отображения поясняется описанием схемы алгоритма работы компьютерной системы предназначенной для реализации предлагаемого способа (фиг. 5). Вводят в компьютер формализованное описание (ФО) формируемой химико-технологической схемы. Задают систему координат на плоскости и точку начала отсчета. Программа задает плоскость для графического отображения моделей стандартных блоков и возможностью задавать систему координат. В точку с координатами (0,0) программа помещает модель стандартного блока, отображающего линию материального потока целевого продукта. Программа располагает библиотекой моделей стандартных блоков, набора элементов которой достаточно для построения схемы химико-технологической схемы любой сложности. Программа последовательно размещает модели стандартных блоков аппаратов на линии целевого потока по ФО. Программа определяет длину линий и размещает модели стандартных блоков аппаратов на линии материального потока целевого продукта. Программа содержит правила ориентации моделей стандартных блоков относительно линии потока и правила цветовой индикации. Программа размещает линии потоков вспомогательных продуктов и линии потоков реагентов в соответствии с ФО. Программа содержит правила ориентации на плоскости моделей стандартных блоков и таким образом минимизирует пространство, занимаемое схемой, но не изменяет последовательностей расположения формируемой по ФО. На линиях потоков, соответствующих отводу или подводу вспомогательных продуктов и реагентов,программа размещает геометрические фигуры в виде стрелок. Затем программа размещает аппараты на линиях вспомогательных продуктов и реагентов по ФО, а также размещает дополнительные линии связи между указанными аппаратами в соответствии с ФО. Программа наносит идентификаторы аппаратов и потоков в соответствии с ФО. Для дополнительной иллюстрации заявленного способа приводится схема процесса висбрекинга тяжелого сырья (фиг. 6). Данная схема представляют интерес для иллюстрации предлагаемого способа, поскольку имеется несколько линий материальных потоков целевых продуктов. Висбрекинг - процесс однократного термического крекинга тяжелого остаточного сырья, проводимый в мягких условиях, для получения жидких более низкокипящих нефтепродуктов, и остатка используемого в качестве топлива. Типичное сырье висбрекинга - мазуты, получаемые при атмосферной перегонке нефти, или вакуумные гудроны. Горячий мазут, поступающий с нефтеперегонной установки, подается насосом 17 в змеевик печи 18. По выходе из печи сырье подвергается висбрекингу в реакционной камере 19 (реакторе), работающей при давлении около 1,7 МПа. Полученная смесь продуктов, пройдя редукционный клапан 20, направляется далее в фракционирующую колонну 21. До входа в колонну смесь охлаждается за счет подачи в линию холодного газойля, нагнетаемого насосом 22 через теплообменник 23. Остальная часть охлажденного газойля (рециркулят) возвращается этим же насосом в среднюю зону колонны 21. Балансовое количество газойля отводится с установки через холодильник 24. Для конденсации бензиновых паров и охлаждения газов, выходящих из колонны 21 сверху, служит аппарат 25 воздушного охлаждения. После него смесь проходит водяной холодильник 26. В горизонтальном сепараторе 27 (он же сборник орошения) газы отделяются от нестабильного бензина. Часть бензина подается насосом 28 на верхнюю тарелку колонны в качестве орошения, остальное количество отводится с установки. Легкая керосиновая фракция отбирается из колонны 21 с промежуточной тарелки и насосом 29 выводится из установки. Описанная установка является частью комбинированной установки, и с низа колонны 21 остаток утяжеленный висбрекинг-мазут - направляется насосом 30 на вакуумирование. Последовательность действий процедуры формирования графического отображения схемы процесса висбрекинга тяжелого сырья аналогична последовательности действий процедуры формирования графического отображения схемы процесса получения битума и соответствует формуле изобретения, количество и состав моделей стандартных блоков определяется из технологического описания процесса висбрекинга тяжелого сырья. Покажем часть процедуры формирования графического отображения схемы процесса висбрекинга тяжелого сырья (фиг. 7), для которой формируется графическое отображение нескольких целевых потоков. Используя средство программирования, задают систему координат на плоскости и помещают на плоскость модель стандартного блока, которая отображается толстой горизонтальной линией целевого/ых продукта/ов, поскольку получают четыре целевых продукта - газойль, остаток, керосин, бензин, то и модель стандартного блока составная и графически отображается несколькими отрезками толстых ли-6 007159 ний, начала которых находятся в точках возникновения целевых продуктов из сырья. Для указанного процесса имеется одна точка (колонна 21 разделения продуктов висбрекинга), в которой смесь, полученная в результате термического разложения мазута, разделяется на несколько целевых продуктов. Затем располагают модели стандартных блоков, обозначающих аппараты. При использовании химико-технологических схем при эксплуатации промышленных объектов, на схемы, кроме графического отображения аппаратов и потоков, наносятся графические отображения средств контрольно-измерительных приборов и автоматизации (КИПиА) технологических процессов, а так же запорно-регулирующей арматуры (ЗРА). Сформированное графическое отображение химикотехнологической схемы по предлагаемому способу позволяет дополнять его системами графического отображения средств КИПиА и ЗРА. В качестве иллюстрации способа приводится пример (фиг. 8), в котором по данному способу было сформировано графическое отображение установки каталитического риформинга бензиновых фракций. В описываемом примере комплекс каталитического риформинга бензиновых фракций содержит 6 секций. Технологическая схема вместе со схемой КИПиА и ЗРА секции процесса гидроочистки бензиновых фракций представляла собой 26 чертежей размера 1100x850 мм, которые разрабатывались по известной технологии без применения предлагаемого способа. На первом этапе, с применением предлагаемого способа, было сформировано графическое отображение схемы, содержащей технологические потоки и аппараты (фиг. 8). На втором этапе к полученной технологической схеме с применением компьютера были добавлены изображения запорно-регулирующей арматуры и система КИПиА и ЗPA с использованием системы графического отображения информации о КИПиА и ЗPA, общепринятой в данной отрасли промышленности, фрагмент представлен на фиг. 9. Таким образом, с применением компьютеризированной системы было сформировано графическое отображение технологической схемы установки, указанной выше, согласно предлагаемому способу с сохранением всей заложенной в первоначальной схеме информации. В результате новое графическое отображение схемы на бумаге стало умещаться на формате А 0(1139x840 мм) и содержать те же сведения о технологии процесса. При этом в электронном виде данная схема стала занимать в 4 раза меньше места в памяти компьютерной системы по сравнению с первоначальной схемой, при использовании одинакового формата файла для хранения графической информации. Разработанная схема меньше размером за счет более плотной компоновки оборудования и за счет уменьшения числа линий потоков и их обводов. Детальный анализ затраченного времени и количества графического материала показывает, что для разработки технологической схемы по новому способу требуется времени меньше в 8-10 раз. Предлагаемый способ формирования графического отображения химико-технологического процесса не влияет на способы разработки и отображения КИПиА и ЗPA. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Компьютеризированный способ формирования графического отображения схемы химикотехнологического процесса, заключающийся в том, что используют библиотеку моделей стандартных блоков, представляющих собой различные типы элементов, предназначенных для формирования указанной схемы химико-технологического процесса, которая моделируется,при этом часть из моделей является простыми стандартными блоками, а часть из моделей является составными стандартными блоками,в качестве моделей стандартных блоков используют множество элементов, выбранных из группы,состоящей из символьной строки, целого или дробного числа, логического значения, параметров, переменных, списков, внешних файлов, унифицированного указателя информационного ресурса (стандартизованная строка символов, указывающая местонахождение документа в сети Internet), записей баз данных, указателей адреса в компьютерной системе или в сети, доступной указанной компьютерной системе,используют средство программирования, предназначенное для манипулирования изображениями стандартных блоков, содержащее средство доступа к моделям стандартных блоков, включающее визуальное средство, через меню или палитру (набор визуальных атрибутов объекта, отображаемых на экране дисплея) и/или средство программирования,средство обработки указанных моделей стандартных блоков,средство для установления связей между моделями стандартных блоков, непосредственно или через их элементы,средство отображения моделей стандартных блоков,формируют графическое отображение схемы,отличающийся тем, что-7 007159 дополнительно используют в качестве моделей стандартных блоков по меньшей мере три геометрические фигуры, выбранные из группы, состоящей из круга, треугольника и прямоугольника, различающиеся размером, цветом и относительным положением, и линии связи в виде отрезков линий различной толщины,используют средство программирования, которое дополнительно содержит средство задания системы координат на плоскости,последовательности формирования графического отображения схемы химико-технологического процесса, включающие последовательность размещения, положения и ориентации, а также связи между моделями стандартных блоков в системе координат на плоскости,в качестве средства обработки указанных моделей стандартных блоков используют средство, предназначенное для модификации моделей стандартных блоков от оригиналов, находящихся в библиотеке,модифицируют модели стандартных блоков, в частности, вид, размер, цвет, относительное положение используемой геометрической фигуры,размещают в системе координат на плоскости линию материального потока целевого/ых продукта/ов химико-технологического процесса в виде толстой линии, а также линии материальных потоков побочных продуктов и потоков вспомогательных реагентов в виде тонких линий,затем в указанной системе координат на указанной линии материального потока целевого/ых продукта/ов и линиях материальных потоков побочных продуктов и потоков вспомогательных реагентов размещают модели стандартных блоков, которые связывают дополнительными тонкими линиями связи,используют в качестве средства отображения моделей стандартных блоков средство графического отображения схемы химико-технологического процесса. 2.Способ по п.1, отличающийся тем, что аппараты химико-технологического процесса, однотипные по происходящим в них механическим и физико-химическим процессам, отображают графически с использованием одинаковых моделей стандартных блоков. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что аппараты химико-технологического процесса, представляющие собой реакторы, ректификационные колонны, абсорберы, адсорберы, фильтры, испарители и емкости и предназначенные для химического, биохимического превращения, разделения, смешения и накопления целевого и побочных продуктов и вспомогательных реагентов, отображают в виде кругов,имеющих различный диаметр и различную окраску. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что наибольший диаметр имеют модели стандартных блоков,обозначающих реакторы, ректификационные колонны, абсорберы, адсорберы, наименьший диаметр имеют модели стандартных блоков, обозначающих фильтры, испарители и емкости. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что аппараты химико-технологического процесса, представляющие собой печи, теплообменники, холодильники, ребойлеры, кристаллизаторы, испарители, и предназначенные для перемещения тепла, отображают в виде прямоугольников, которые располагают длинной стороной перпендикулярно линии материального потока целевого продукта химикотехнологического процесса и линиям материальных потоков побочных продуктов и потоков вспомогательных реагентов в точке на линии, соответствующей месту перемещения тепла в соответствующем аппарате. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что аппараты химико-технологического процесса, представляющие собой насосы, компрессоры, транспортеры и предназначенные для перемещения указанных продуктов, отображают в виде равнобедренных треугольников, основание которого перпендикулярно линии материального потока, а вершина, противоположная основанию, направлена в сторону движения потока. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно используют в качестве моделей стандартных блоков геометрические фигуры - стрелки, указывающие направление потока, которые располагают на линии материального потока целевого/ых продукта/ов химико-технологического процесса, а также на линиях материальных потоков побочных продуктов и потоков вспомогательных реагентов в соответствии с направлением указанных потоков.

МПК / Метки

МПК: G06T 11/60, G06T 11/20

Метки: схемы, отображения, химико-технологического, компьютеризированный, графического, формирования, процесса, способ

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/12-7159-kompyuterizirovannyjj-sposob-formirovaniya-graficheskogo-otobrazheniya-shemy-himiko-tehnologicheskogo-processa.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Компьютеризированный способ формирования графического отображения схемы химико-технологического процесса</a>

Похожие патенты