В схеме и ее элементах происходит одновременно и создание целых комплексных агломератов, в дальнейшем формирующих надсистему. Так, РПО начинает развиваться как самостоятельный комплекс в составе надсистемы БДМ.

Сначала это объединение из разнородных элементов, дающих новые системные свойства.

Пример. На первом этапе вихревого очистителя использовались решения, пришедшие из технологии центробежных очистителей. В дальнейшем они развивались специально под технологию очистки волокнистых суспензий.

Системы начинают создаваться также и из одинаковых или однородных подсистем.

Пример. Простейший случай – батареи центриклинеров.

В технологические схемы включаются и отдельные участки со сдвинутыми свойствами.

Пример. Так, комплекс очистки, промывки и сортирования, близкий по выполняемым функциям формирует единый технологический поток на предприятиях

В случаях, когда для выполнения функции были использованы несколько путей, и они исчерпываются, происходит их объединение с целью достижения синергетического эффекта. Недостатки каждого способа компенсируются, преимущества складываются.

Пример. Для поддержания рН среды ее сначала избыточно окисляют, а потом снимают остаток щелочной обработкой.

Пример. Поскольку трудно подать точное количество среды, используют переливные устройства, системы рециркуляции, где сначала подают избыток среды, а избыточную часть отводят.

В целом такие решения позволяют повысить именно управляемость и стабильность выполнения технологического процесса, произвольно менять его параметры в широком диапазоне.

Пример. Для получения пара с параметрами влажности в широком диапазоне (насыщенный, влажный, сухой, перегретый) используют редукционно-охлаждающие установки (РОУ) с подачей одновременно и воды и пара.

Свертывание технологических схем

С развертыванием и усложнением технологических схем одновременно идет и процесс их свертывания. Если минимальным свертыванием можно принять создание связей между отдельными узлами, то полным будет установление неразделимых связей.

Пример. Если ранее РОУ (редукционно-охлаждающая установка) состояла из 4-х клапанов подачи воды и пара и форсунки, то теперь они объединены в одном корпусе. Расчет проводится при этом по более сложным формулам, степень повышения качества работы такого РОУ значительно выше, чем РОУ состоящего из нескольких элементов.

Повышение динамичности и управляемости технологических схем

Как говорилось раньше, идеальная технологическая схема – когда ее нет, но ее функция выполняется. Важной частью процесса перехода к идеальной системе является повышение ее динамичности и управляемости, т.е. способность к целенаправленным изменениям, обеспечивающих улучшение адаптации, приспособление системы к меняющейся и взаимодействующей с ней средой. Важнейшим способом устранения противоречий в системе является превращение постоянного неизменного параметра в переменный, управляемый. Так, в технологическую схему могут встраиваться различные новые и сменные элементы.

Пример. Расходное оборудование в технологическом оборудовании.

– сита в сортировках,

– гарнитура и ножи у размольных мельниц,

– модульное и блочное исполнение элементов автоматизации для легкой смены и установки более совершенных новых элементов.

Увеличивается степень степеней свободы.

Примеры. Важнейшим принципом в регулировании становится возможность расширения диапазона регулирования.

Регулирующий клапан MBV серии Neles в настоящее время выполняется с изменяемой шарнирной связью между штоком и поворотным затвором, тогда как раньше это была единая литая конструкция (серия Р).

Уплотнение в клапане в настоящее время выпускается в версии повышенной эластичности, способной выдержать значительно большее число циклов, чем предыдущая версия.

Если раньше использовались крупные резервные емкости для обеспечения надежности и непрерывности технологического процесса, то в настоящее время это делается все больше и больше средствами автоматического регулирования.

Происходит переход на микроуровень.

Примеры. Химизация обработки массы при применении все большего и большего числа химикатов.

Элементы технологических схем имеют тенденцию к уменьшению размеров за счет применения все большего числа видов физико-химической обработки материала.

Пример. Электрическое поле, приложенное к топливу перед подачей его в форсунку СРК или котел, позволяет до 15% получить большую эффективность горения и формирования факела.

Пример. Для точного регулирования используют основной регулирующий контур, осуществляющий грубое регулирование и малый контур, сопряженный с первым для осуществления окончательного регулирования.

Видится и переход к системам, в которых изменяются и становятся динамичными различные воздействующие на процесс поля.

Пример. Гидрокавитатор с применением полей сжатия и разрежения позволяет лучше фибриллировать волокна перед обработкой.

Пример. Вихревой очиститель с применением центробежных сил обеспечивает лучшее отделение тяжелых и легких включений.

Пример. Понимание реологии истечения суспензий позволяет спроектировать лучшие напорные ящики, обеспечить лучшее регулирование и т.п.

Пример. Регулирование входных и выходных давлений в сушильном цилиндре позволяет снизить неуправляемое появление конденсата внутри с образованием конденсатного кольца, снижающего теплопроводность и эффективность сушки бумаги.

Пример. Для высокоточного регулирования веса м² используют информационное поле (специальные подпрограммы и алгоритмы устранения колебательности контура регулирования).

Тенденция разделения на быстропротекающие и медленно протекающие процессы в настоящее время с переходом к непрерывности процесса все больше будет склоняться в сторону быстропротекающих процессов. Для этой цели в технологический процесс и технологические схемы будут вводиться специальные узлы и вещества, способствующие ускорению реакций. Также будет происходить и замена периодически действующего оборудования.

Пример. Гидроразбиватель периодического действия имеет цикл до 15 мин. Барабанный гидроразбиватель работает непрерывно.

Повышение управляемости технологических схем

Предусматривает:

Принудительное управление в виде введения управляющих веществ и устройств.

Примеры. Введение регулирующей и запорной арматуры на прежде нерегулируемых участках.

Пример. Введение управляющих полей – например, в датчиках концентрации, где оптическое поле позволяет работать в области низких концентраций, и где применение механические полей невозможно.

Введение хорошо управляемого процесса, действующего против основного, которым нужно управлять.

Пример. Введение катализаторов, ингибиторов.

Введение подпора и противодавления.

Введение термоциклирования. Введение гидрокавитаторов.

Циклы ускорения процесса, его замедления, нагрева-охлаждения, повышения числа рН или уменьшение (кислотности – щелочности).

Введение самоуправления и самообслуживания.

Пример. Концентрация среды, изменяя давление и нагрузку в рафинере, позволяет лучше управлять размолом.

Введение обратных связей – наиболее характерный способ избежать колебаний в процессе. Замыкание контуров, смыкание контуров для взаимоконтроля или получения показаний от одного контура к другому – одно из наиболее эффективных решений.

Примеры. Специальные подпрограммы в системе автоматизации, координирующие действия контуров между собой.

Изменение устойчивости

От системы с одним статически устойчивым состоянием в системе осуществляется переход с несколькими устойчивыми состояниями и далее к системам, устойчивым динамически.

Пример. Стабильность техпроцесса технологи ставят выше качества его выполнения. Среднее качество при стабильном процессе лучше, чем нестабильное при высоком качестве выходного продукта.