Типы производств и элементы технологических процессов. Высокотемпературная переработка топлива

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Петрозаводский государственный университет»

Кольский  филиал 
 
 
 
 
 
 
 

Кафедра Североведения 

Дисциплина  «Системы современных технологий» 
 
 

1. Типы  производств и  элементы технологических  процессов
2. Высокотемпературная переработка топлива

Контрольная работа

студента 1 курса 

(группа  БАиА-2/08-3)

заочного  отделения 

экономического  факультета

специальность 060500 –

Бухгалтерский учёт, анализ и аудит 

Иващенко  Натальи Александровны 

Преподаватель – 

к.т.н., доцент Е.К.Копкова 
 
 
 

Апатиты

2009 
содержание 

ВВЕДЕНИЕ 

     В практической деятельности экономиста и финансиста технология является главным  объектом для инвестиций. Именно за счёт прибыли, полученной от своевременно и разумно вложенных в технологию финансовых средств, обеспечивается проведение эффективной социально–экономической политики и достигается соответствующий жизненный уровень населения.¹

     Прогресс  в развитии производительных сил  общества может быть осуществлён  лишь путём революционного совершенствования  технологий.

     Развитие ТП, а также их важнейшие технико–экономические показатели и построение технических систем происходит в соответствии с определенными закономерностями, которые будут рассматриваться в данной работе.

     В первой главе данной работы рассматриваются  основные теоретические понятия технологии, технологических процессов, их структурные элементы, – что является базой любых технологических процессов и производств; а также связь технологии с экономикой.

     Во второй главе обобщаются знания о природных источниках органических соединений и их переработке, современных направлениях переработки газа, сырьевой и энергетической проблемах; показаны успехи и перспективы развития нефтехимии и коксохимии, их роль в техническом прогрессе страны.

1. ТИПЫ ПРОИЗВОДСТВ И ЭЛЕМЕНТЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

1. Элементы  технологических процессов

     Технологический процесс – часть производственного процесса, содержащая действия по изменению состояния предмета труда – сырья или полуфабрикатов.

     Для осуществления ТП составляется схема, в которой описываются все технологические операции переработки сырья или полуфабрикатов в готовую продукцию.

     ТП  включает в себя ряд стадий. Любой  ТП можно рассматривать как часть  более сложного процесса и совокупность менее сложных ТП.

     Для системного анализа ТП необходимо установить: номенклатуру элементов; состав элементов каждого типа; набор свойств этих элементов.

     Для примера рассмотрим ТП механической обработки какой–либо детали.

     Процессы, в том числе и технологические, представляют собой класс технических  систем, отличительной особенностью которых является существенная зависимость от времени. Можно предложить следующую иерархическую классификацию элементов ТП:

• план обработки,
• этап обработки,
• операция,
• переход,
• ход.

План  обработки складывается из этапов, этапы из операций, операции из переходов, которые формируются из рабочих и вспомогательных ходов: 

РАБОЧИЕ и ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ХОДЫ

↓

ПЕРЕХОДЫ

↓

ОПЕРАЦИИ

↓

ЭТАПЫ

↓

ПЛАН  ОБРАБОТКИ 

     Перед началом формирования плана необходимо выбрать вид заготовки и ее свойства, из которых для проектирования важнейшими являются квалитет точности размеров, припуски и напуски.²

     Основным  элементом ТП механической обработки является операция.

     Операцией называют часть ТП обработки заготовок, выполняемую на одном рабочем месте непрерывно до перехода к обработке следующей заготовки.

     Операция  является основной единицей производственного  планирования. Она неделима в планово-организационном отношении, т. е. распределение работы по рабочим местам не может производиться в объеме действий рабочего и станка, меньшем, чем входящем в одну операцию.

     Действительно, если черновое и чистовое обтачивание  запроектировано выполнять в  одной операции, т. е. непрерывно по отношению к каждой заготовке  данной их группы (партии), то распределить эту работу по двум рабочим местам невозможно.

     Если  же эту обработку запроектировано  выполнять в двух операциях (сначала  черновое обтачивание последовательно  всех заготовок данной группы, а  затем чистовое обтачивание), то такая  обработка может быть осуществлена на одном токарном станке или на двух отдельных станках. Решение этого вопроса производится при планировании распределения работ по рабочим местам планово-распределительным органом цеха в основном в зависимости от требуемой загрузки оборудования.

     По  операциям осуществляется также учет производительности работы, контроль хода производственного процесса. Операция разделяется на установки.

     Установка – часть операции, выполняемая при одном закреплении заготовки в приспособлении или на столе станка.

     Чаще  всего, особенно при больших программах выпуска, обработка в одной операции производится при одном закреплении заготовки. Однако особенно при обработке крупных заготовок при небольших программах выпуска осуществляют изменение положения заготовки на станке, перезакрепляя ее на столе станка. В этом случае каждое из перезакреплений заготовки обусловливает новую её установку.

     Операция  может выполняться в нескольких позициях.

     Позиция – каждое из последовательных положений приспособления (с закрепленной в нем заготовкой), периодически перемещаемого из одного положения в другое для последовательной обработки заготовки в одной операции.

     На  автоматических линиях станки расположены  последовательно по ходу выполнения ТП. Установленная на транспортер заготовка, подлежащая обработке, автоматически через определенные промежутки времени перемещается транспортером от одного станка к другому. Операция разделяется на переходы.

     Переход – это часть операции, характеризующаяся неизменностью обрабатываемой поверхности, рабочего инструмента и режима работы станка. Изменение какого-либо из этих факторов влечет за собой новый переход. Переходы разделяются на проходы.

     Проходом называется часть перехода, осуществляемая при одном рабочем перемещении инструмента или обрабатываемой заготовки в направлении подачи. За один проход снимают один слой металла.

     Этап  обработки представляет собой последовательность операций, принадлежащих к одному технологическому методу и обеспечивающих одинаковое качество обработки. Полный набор этапов, из которых складывается план обработки, зависит от конкретных условий, однако при этом можно выделить следующую базовую совокупность:

1. термический 1 (улучшение, старение);
2. обработка баз;
3. черновой; получистовой;
4. термический 2 (закалка или улучшение);
5. чистовой;
6. термический 3 (азотирование или старение);
7. отделочный;
8. покрытий;
9. доводочный.

     Типаж операций и переходов определен  в соответствующих классификаторах, а состав основных свойств – в стандартах ЕСТД.

     Проектирование  ТП на уровнях формирования последовательности этапов, операций и переходов складывается из двух фаз: структурного и параметрического синтеза.

     Структурный синтез должен установить последовательность элементов на соответствующем уровне.

     Задача  параметрического синтеза заключается  в формировании свойств элементов, включенных в ТП. Основными операциями параметрического синтеза являются выбор средств технологического оснащения (станков, приспособлений, инструмента) и нормирование, включающее расчет режимов обработки.

     Источник  информации и степень инвариантности знаний структурного синтеза определяются иерархическим уровнем решаемой проблемы:

• проектирование маршрута изготовления детали (набора этапов и операций):

В этом случае знания существенно зависят от организационно–технической структуры предприятия и его традиций. Эти знания индивидуальны для каждого предприятия.

• проектирование операционной технологии:

В этом случае знания черпаются из справочников, методических пособий и нормативных материалов. Знания этого уровня относительно инвариантны и могут с минимальными изменениями использоваться на различных предприятиях.

     Для простоты и удобства представления знаний для структурного и параметрического синтеза создаются интеллектуальные САПР ТП.

     Расчленение ТП позволяет выявить его элементы, протекающие наиболее медленно, оценить  пути и стоимость их ускорения, проанализировать особенности затрат труда и возможные варианты его экономии.³

     Выбор того или иного ТП зависит от типа производства. 

2. Типы производств

     Тип производства – это совокупность признаков, определяющих организационно-технологическую характеристику производственного процесса, осуществляемого как на одном рабочем месте, так и на совокупности их в масштабе участка, цеха, завода. Тип производства во многом предопределяет формы и методы организации производственного процесса. В основу классификации типов производственных процессов положены следующие факторы: номенклатура продукции, объем выпуска; степень постоянства номенклатуры (т. е. характер повторяемости выпуска) и характер загрузки рабочих мест. По этим четырем характеристикам различают три типа производственных процессов: единичные, серийные и массовые.⁴

     Единичное производство предусматривает штучный выпуск изделий разнообразной и непостоянной номенклатуры ограниченного потребления. Это, например, Новокраматорский машиностроительный, Уральский завод тяжелого машиностроения, выпускающие блюминги, прокатные станы и другое оборудование.

     Важнейшие особенности этого типа производства:

• многономенклатурность выпускаемой продукции, зачастую не повторяющейся;
• организация рабочих мест по технологической специализации;
• отсутствие возможности закрепления постоянной номенклатуры деталей, узлов и агрегатов, сборочных и монтажных операций за рабочими;
• использование универсального оборудования и технологической оснастки;
• наличие большого объема ручных сборочных и доводочных операций;
• преимущественная численность высококвалифицированных рабочих-универсалов, занятых в производственном процессе;
• большая длительность производственного цикла;
• значительная величина незавершенного производства;
• децентрализация оперативно-производственного планирования и руководства производством;
• нецелесообразность автоматизации процессов контроля качества изделий;
• невозможность использования статистических методов в управлении качеством продукции;
• относительно большие затраты живого труда.

     Разновидностью  единичного производства является индивидуальное производство, например, изготовление космических объектов.⁵

     Серийными производственными  процессами называют такие, при которых периодически изготовляется относительно ограниченная номенклатура изделий в количествах, определяемых партиями выпуска (запуска).⁶

     Под серией понимается выпуск ряда конструктивно одинаковых изделий, запускаемых в производство партиями, одновременно или последовательно, непрерывно в течение планового периода.

     Основные  особенности организации серийного  производственного процесса:

• постоянство относительно большой номенклатуры повторяющейся продукции, изготовляемой в значительных количествах;
• специализация рабочих мест для выполнения нескольких закрепленных операций:
• периодичность изготовления изделий сериями, обработка деталей партиями;
• преобладание специального и специализированного оборудования и технологического оснащения;
• наличие незначительного объема ручных сборочных, и доводочных операций;
• преимущественная численность рабочих средней квалификации;
• незначительная длительность производственного цикла;
• централизация оперативно-производственного планирования и руководства производством;
• автоматизация контроля качества изготовляемой продукции;
• применение статистических методов управления качеством продукции;
• унификация конструкций деталей и изделий;
• типизация ТП и оснастки.

     Примером  серийного выпуска продукции  могут служить самолетостроительные и моторостроительные заводы.

     В зависимости от количества одновременно изготовляемых изделий в серии различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производства.

     Разновидность серийного производства принято  различать по значениям коэффициента закрепления

     К_з = М_о/С_об,

     где М_о - общее число операций, выполняемых в данном цехе (на участке) в месяц;

     С_об - число единиц оборудования, действующего в цехе (на участке).

     Принято считать, что цехи относятся к  той или иной разновидности серийного производства в зависимости от следующих значений коэффициента закрепления операций: к мелкосерийному: 20–40; к среднесерийному: 10–20; к крупносерийному: 2–10.

     Массовое  производство характеризуется непрерывностью и относительно длительным периодом изготовления ограниченной номенклатуры однородной продукции в больших количествах. К предприятиям с массовым выпуском продукции, например, можно отнести заводы автомобильного, тракторного и сельскохозяйственного машиностроения. Массовое производство - высшая форма специализации производства, позволяющая сосредоточивать на предприятии выпуск одного или нескольких типоразмеров одноименных изделий. При этом типе организации производства различные изделия выпускаются одновременно и, как правило, непрерывно. Непременным условием массового производства является высокий уровень стандартизации и унификации при конструировании деталей, узлов и агрегатов.

     Организации массового производства присущи  следующие особенности:

• строго установленный выпуск небольшой номенклатуры изделий в огромном количестве;
• специализация рабочих мест для выполнения, как правило, одной закрепленной операции;
• расположение рабочих мест в порядке следования операций;
• большой удельный вес специального и специализированного оборудования и технологического оснащения;
• высокий процент комплексно механизированных, автоматизированных ТП;
• минимальное подготовительно-заключительное время на операции;
• резкое сокращение объема ручных сборочных и доводочных работ;
• высокая степень загрузки рабочих мест;
• применение труда рабочих невысокой квалификации, выполняющих закрепленную за каждым из них операцию;
• меньшая длительность производственного цикла по сравнению с серийным производством;
• централизация управления и планирования производства;
• непрерывная дистанционная диспетчеризация производства;
• внедрение автоматизированных систем управления предприятием (АСУП);
• высокий уровень автоматизации контроля качества изделий;
• широкое применение статистических методов управления качеством продукции.

     Тип производства оказывает весомое влияние на формирование структуры предприятия, на условия, требования и критерии рациональной организации производства.

     При единичном производстве в структуре  предприятия, как правило, отсутствуют кузнечный и литейный цехи, заготовительный участок, самостоятельные цехи по изготовлению нестандартного оборудования и технологического оснащения.

     В серийном производстве, наоборот, почти  всегда в структуре предприятия имеются кузнечный и литейный цехи, цехи по изготовлению нестандартного оборудования, технологической оснастки, раскрою металла; лаборатории - измерительная, химическая, термическая, металловедения; централизованное планирование, диспетчерская служба и другие подразделения.

     Массовому производству присущи широкая специализация цехов основного и вспомогательного производств, обслуживающих хозяйств и служб. Детали, как правило, изготовляются из рациональных заготовок, производство которых ведется централизованно. Таким же способом осуществляется производство нестандартного оборудования и технологической оснастки. Поставляют их своим потребителям цехи, являющиеся самостоятельной структурной единицей. В состав подразделений предприятия входят самостоятельные службы главного конструктора, главного технолога, главного сварщика, главного металлурга, отделы стандартизации и унификации изделий, главного энергетика, главного механика и др.

     Благоприятное влияние на жизнедеятельность коллектива оказывают такие подразделения, как спорткомплекс, дом культуры, учебный комбинат, профилакторий, пансионат, дом отдыха, поликлиника.⁷

     Таким образом, можно сделать следующие  выводы:

• Под типом организации производства понимают комплексную характеристику особенностей организации и технического уровня промышленного производства.
• На тип организации производства оказывает влияние ряд факторов: уровень специализации; масштабность производства; сложность и устойчивость изготовляемой номенклатуры изделий, обусловленной размерами и повторяемостью выпуска.
• Различают три основных типа производства: единичное, серийное, массовое.
 

2. ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ПЕРЕРАБОТКА ТОПЛИВА 
   

     Топливом  называются твердые, жидкие и газообразные горючие вещества, являющиеся источником тепловой энергии и сырьем для  химической промышленности. Топливо  – основа современной энергетики и производственной деятельности в любой отрасли народного хозяйства.⁸

     Россия  занимает первое место в мире по добыче природного газа: 600 млрд. м³/год. По добыче нефти третье место в мире: 300-360 млн. тонн в год.

     В настоящее время в России известно приблизительно 2058 месторождений. Из них:

• 1710 - нефтяных,
• 217 - газонефтяных,
• 238 - газовых,
• 135 - газоконденсатных,
• 208 - нефтегазоконденсатных.

     В разработке находится 1129 месторождений, но большинство из них уже выработаны, запасы истощаются, из них рентабельными  считаются лишь 29%. Нефтегазодобыча смещается в восточные и северные районы, что ведет к удорожанию извлекаемого сырья.⁹

     Термическая, или пирогенная (от гр. «пирос» - огонь и «генос» - рождающий), переработка топлива - это процесс переработки твердого, жидкого и газообразного топлива при высокой температуре.¹⁰

     В результате химической переработки  различных топлив получают огромное количество углеводородного сырья  для производства пластических масс, химических волокон, синтетических каучуков, лаков, красителей, растворителей и так далее. Так, например, при коксовании углей получают: бензол, толуол, ксилолы, фенол, нафталин, антрацит, водород, метан, этилен и другие продукты. При добыче нефти из нее выделяют «попутные» газы, которые содержат метан, этан, пропан, бутан и другие углеводороды, используемые в химической промышленности. Источниками углеводородного сырья служат также газы, полученные в результате переработки нефти (крекинге, пиролизе, риформинге). Эти газы содержат предельные углеводороды - метан, этан, пропан, бутан и непредельные углеводороды - этилен, пропилен и другие. Кроме того, при переработке нефти могут быть получены и ароматические углеводороды: бензол, толуол, ксилол и их смеси. Одним из важнейших видов химического сырья является природный газ, содержащий до 98% метана. Древесина и древесные отходы являются источником получения целлюлозы, этилового спирта, уксусной кислоты, фурфурола и ряда других продуктов. Из сланцев и торфа производят горючие газы, сырье для производства масел, моторных топлив, высокомолекулярных соединений.¹¹

     Сжигание  топлива обеспечивает энергией тепловые электростанции, промышленные предприятия, транспорт, быт. Значение топлива как  химического сырья с каждым годом  растет.

     Поскольку в мировом топливном балансе повышается роль твердого топлива, то во всем мире разрабатывают методы получения из углей и сланцев дешевого жидкого и газообразного топлива, а также химического сырья.

     Развитие  угольной и ядерной энергетики даст в будущем возможность прекратить потребление нефти и природного газа в энергетических целях и полностью передать эти виды топлива в сферу промышленности как сырье для химической промышленности, а также для синтеза белков и жиров.

     Все топлива по агрегатному состоянию  делятся на твердые, жидкие и газообразные; по происхождению – на естественные и искусственные (см. таблица 1). Искусственные топлива получают в результате переработки естественных топлив.¹²

     Таблица 1

     Твердые топлива состоят из горючей органической массы и негорючей, или минеральных примесей и балласта. Органическая часть топлива состоит из углерода, водорода и кислорода. Помимо этого в ней могут содержаться азот и сера. Негорючая часть топлива состоит из влаги и минеральных веществ.

     Важнейшим жидким топливом является нефть. Нефть содержит 80-85% углерода, 10-14% водорода и представляет собой сложную смесь углеводородов. Помимо углеводородной части в нефти имеются небольшая неуглеводородная часть и минеральные примеси. Углеводородная часть нефти состоит из углеводородов трех рядов: парафинового (алканы), нафтенового (циклены) и ароматического (арены).

     Газообразные  парафиновые углеводороды от СН₄ до С₄Н₁₀ находятся в нефти в растворенном состоянии и могут быть выделены из нее в виде попутных газов при добыче нефти.

     Жидкие  парафиновые углеводороды от С₅Н₁₂  до С₁₅Н₃₄ составляют основную массу жидкой части нефти и жидких фракций, получаемых при ее переработке.