CC BY
6
© A.B. Согин, 2015
УДК 622.271 A.B. Согин
ПОИСКОВО-МОДУЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДЛЯ СОЗДАНИЯ САПРОПЕЛЕВОЙ ИНДУСТРИИ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Рассмотрен процесс поисково-модульного проектирования полного технологического цикла от добычи до получения готовых сапропелевых удобрений на основе функционально-структурного подхода и формирования готовых технологических блоков-модулей. Ключевые слова: сапропели, органическое сырье, добыча, водоем.
Сапропелем принято называть донные отложения в водоемах, в которых содержание органики более 15%. В настоящее время разведанные запасы сапропелей в Российской Федерации составляют около 225 млрд тонн и их количество ежегодно увеличивается.
Накопленные в огромных количествах сапропели являются источником органического сырья для сельского хозяйства, промышленности, строительства, медицины (см. рис. 1).
Добыче и использованию сапропелей посвящено много исследований и публикаций, однако до настоящего времени нет разработанных технологий, машин, оборудования и полного технологического цикла получения продукции на основе сапропеля.
В ООО «Сапропель» под руководством автора осуществляется поисково-модульное проектирование технологического цикла от добычи сапропеля до получения готовой продукции.
Сущность предлагаемого подхода заключается в следующем.
Ёюбое производство начинается с осознания потребности для общества (Р0}.
Например {Р0} - получение экологически чистых сапропелевых удобрений.
Сформулированная общественная потребность {Р0} может быть реализована с помощью комплекса технологического оборудования и машин, каждый из которого выполняет определенную
Рис. 1. Области применения сапропеля
функцию {/7}, при этом суммарное проявление EF, составляет техническую целевую функцию {F0}, которая отвечает удовлетворению потребности {Р0}.
Ро = Fo = m
В нашей задаче целевую функцию {F0} можно сформулировать следующим образом:
F0 - забор сапропелевых отложений на дне водоема и получения готовой продукции на основе сапропеля.
Для получения конечного продукта необходимо произвести функциональный анализ условного технологического процесса где на каждом этапе происходит продвижение сырьевого материала с учетом изменения его характеристик.
При анализе условной технико-технологической системы по приготовлению сапропелевых удобрений на каждом этапе определяются основные функции {FJ, которые необходимо выполнить определенному комплексу технических систем:
F0 =Z F = F1 + F2 + F3 + ..., где F1 - забор сапропелевой массы под водой; F2 - транспортирование на берег; F3 - укладка сапропелевой массы на берегу; F4 - обезвоживание сапропеля; F5 - получение гранулиро-
ванных составляющих; Р6 - сушка гранул; Р7 - упаковка; Р8 -складирование.
Таким образом функционирование производственного комплекса по получению сапропелевых удобрений можно представить вектором функционирования основных функций
?о =(Р2;...; ^) ,
каждой из которых можно найти или создать техническое воплощение или техническую структуру (5,}.
^ ^ 5,.
Реализацию каждой функции (р} можно осуществить различными вариантами технических структур (Б^.
^ ^ 5.я.
Например, для реализации функции Р1 - забор сапропелевой массы под водой можно найти множество технических решений, которые будут отражать функционально-структурную связь.
^ 51.1; 51.2;...; 51.л .
Для большей наглядности технические структуры запишем в табл. 1.
Выбор или создание структуры технического объекта на первоначальном этапе функционирования (Р1} - забор сапропеля из-под воды, зависит от свойств сапропеля в залежи, от его первоначальных структурно-механических характеристик.
Таблица 1
Возможные варианты функционально-структурного соответствия при выполнении функции
Выполняемая функция Техническая структура
- забор сапропеле- 51.1 Грунтовым насосом
вой массы под водой 51.2 Черпаками
51.3 Шнековым устройством
51.4 Канатно-скреперной установкой
51.5 Экскаваторным ковшом
51.6 Грейферным устройством
51.7 С помощью скреперного ножа
51.8 Желочные черпатели
$ = {у; Кё; Ка; т; п),
где W - влажность сапропеля в залежи; у - плотность сапропеля; Кпл - пластичность; Кл - липкость; т - предельное напряжение сдвига; п - вязкость.
На последующих этапах получения сапропелевой продукции его характеристики изменяются и должны учитываться в процессе поиска и создания соответствующих технических устройств.
Для нахождения наиболее работоспособного варианта структуры технической системы {5;}, который в большей мере, чем остальные, соответствует условиям выполнения функциональной задачи {/7} необходимо рассматривать определенную техническую систему с позиции показателей качества {К/}, который оценивается по многим критериям: эксплуатационно-техническим; экономическим; технологическим; экологическим; показателем надежности и долговечности.
К =(Кг; К2;...; Кп) .
Поиск оптимальных решений из множества допустимых -это ответственный шаг и в основном зависит от профессионализма и качества работы конструктора, так как до настоящего времени не существует каких либо практических и универсальных критериев оценки эффективности всевозможных решений.
В сложившихся условиях, когда создано множество технических устройств, выполняющих определенную функцию, имеется колоссальный банк авторских свидетельств, патентов на изобретения и на промышленные образцы, необходимо в полной мере использовать эту информационную базу.
В первую очередь необходимо обращаться на рынок существующих образцов техники, разработанных технических систем и создавать производство на основе готовых конструктивных модулей {М,}.
В нашем случае под модулем {М} будем понимать самостоятельное техническое устройство, отдельное изделие, выполняющее определенную функцию {/}, собранное и готовое к монтажу. Модули должны легко соединяться и согласовываться между собой образуя технологическую цепочку в производственном процессе.
Рис. 2. Принципиальная схема поисково-модульного проектирования
Поисково-модульная технология проектирования и создания производства готовой продукции на основе сапропелей показана на принципиальной схеме (рис. 2).
При выборе определенной структуры объекта |5,| происходит анализ этой структуры с точки зрения оценки обобщенного показателя качества [К}. Если показатель [К} отвечает наилучшему значению [ К0}, то эту техническую структуру берем как готовый технологический модуль [М,}. = К0 ^ М!.
В случае если выбранная структура не отвечает по каким-либо показателям качества {К Ф К0}, то процесс проектирования продолжается в виде поиска другой структуры {П! ^ Б1} или разработки новой структуры {Р1 ^ Б1} . Процесс может многократно продолжаться до поиска варианта технической системы, при которой достигается наилучшее значение обобщенного показателя качества
тах К1 = К0.
В ООО «Сапропель» по такому принципу разрабатывается процесс получения сапропелевых удобрений с целью развития сапропелевой индустрии в Российской Федерации.
На рис. 3 показан технологический процесс по добыче сапропеля и приготовлению сапропелевых удобрений.
Создание и развитие сапропелевой индустрии особенно важно для нашей страны так как, мы располагаем огромными запасами сапропелей, продукция которого может поставляться как на внутренний, так и на внешний рынок и как сказал академик И.М. Губкин в докладе ВСНХ, 1919 г. «Правильной постановке сапропелевого дела нужно придать огромное государственное
р1 - забор сапропелевой массы под водой - транспортирование на берег - укладка сапропелевой массы на берегу - обезвоживание сапропеля - получение гранулированных составляющих - сушка гранул - упаковка - складирование
51 53 ¿4 56 57
М1 земснаряд м2 пульпопровод М3 карта складирования м4, карта складирования спецоборудования м5 Шнековый гранулятор м6 спецоборудование М7 упаковочный комплекс м8 складской комплекс
Рис. 3. Технологический процесс для добычи сапропеля и приготовления сапропелевых удобрений
значение. В Советской России может развиться большая сапропелевая промышленность, которая будет доставлять ряд ценных продуктов не только для потребления внутри страны, но и для экспорта их за границу».
Создание в настоящее время сапропелевой индустрии позволит:
— удовлетворить потребности сельского хозяйства в органических удобрениях;
— создать дополнительную кормовую базу животноводства, свиноводства, птицеводства;
— использовать сапропель в качестве органоминеральных смесей для бурения скважин при нефтедобыче и других процессах бурения;
— использовать сырьевую базу для создания лекарственных и косметических препаратов на основе сапропеля;
— одновременно решать задачи добычи сапропеля и задачи улучшения экологии водоемов, что на сегодняшний день также является острейшей проблемой, так как в Российской Федерации множество заиленных и «умерших» водоемов;
— обеспечить занятость населения и использовать свободные трудовые ресурсы в получении реальной отечественной продукции.
В сложившихся условиях все эти задачи возможно решать при поддержке Правительства и при наличии инвестиций в данную отрасль, гттш
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Согин Александр Васильевич — кандидат технических наук, доцент, директор ООО «Сапропель».
UDC 622.271
SEARCH MODULAR DESIGN TO CREATE SAPROPEL INDUSTRY IN THE RUSSIAN FEDERATION
Sogin A.V., candidate of technical Sciences, associate Professor, Director of «Sap-ropel», Ruusia.
The process of search and modular design full technological cycle from production to finished sapropelic fertilizers on the basis of functional-structural approach and the formation of a technology block-modules.
Key words: sapropel, organic raw materials, production, reservoir.
