CC BY
12
УДК 66.066
Я. С. Мухтаров, Р. Ш. Суфиянов
ВЫБОР КРИТЕРИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА УДАЛЕНИЯ ЖИДКОЙ ФАЗЫ
Ключевые слова: критерий эффективности процесса, целевая функция.
В качестве параметра для оценки эффективности процесса обезвоживания высоковлажных дисперсных материалов и суспензий предложен экономический критерий, развернутый в целевую функцию.
Keywords: criterion of efficiency of the process, the objective function.
As a parameter for evaluating the effectiveness of the dewatering process of high-dispersed materials and suspensions proposed economic criteria, detailed in the objective function.
В химической технологии для определения оптимальных условий проведения процессов применяются самые разнообразные технологические и экономические критерии [1]. Наиболее общей постановкой задачи оптимальности служит выражение критерия эффективности в виде экономической задачи [2, 3].
В общем случае экономическая эффективность технологического процесса определяется совокупностью разнородных экономических показателей, среди которых:
В - годовая производительность, т/год; К - капитальные затраты на производство, руб.; Э - энергозатраты, руб./кг.
Данные показатели обладают конкурирующими свойствами, и возникает проблема выбора режима работы системы, обеспечивающего наиболее приемлемый компромисс. Поэтому в общем случае, в качестве критерия эффективности (Р) должен быть принят единый обобщенный показатель, учитывающий влияние перечисленных показателей в экономически эквивалентных соотношениях
R = f (B,K, Э)
(1)
Рассмотрим в качестве обобщенного (сводного) показателя приведенный народнохозяйственный доход, выведенный В.М. Добкиным [4] путем попарного соизмерения величины (Э) с (В) и (К)
m
Цо + ^ ф(-Фга)
B - Э - ЕнК .
(2)
где Ц0 - цена за продукт номинального качества; Ф, - коэффициент, учитывающий изменение фактической отпускной цены за продукт при изменении I -го показателя качества, руб./т. ед. качества; ф ,, Ф ,0 - текущее и номинальное значения I -го показателя качества, ед. качества; Ен - нормативный показатель окупаемости капитальных затрат, год-1.
Недостатком выражения (2) является зависимость Р от В, которая варьируется для различных заводов и, кроме того, может изменяться и для одного завода, в зависимости от конъюнктуры, ежегодно.
Л.Г. Голубевым [5] предложено «удельное» значение Р , определяемое по следующему выраже-
нию
F = R' = B
m
Мс Ф ¡(-Ф i0)-C -E
EK в
(3)
где C - себестоимость продукта, руб./т.
В полученном выражении оптимумы критериев F и R' достигаются при одних и тех же значениях варьируемых параметров, поскольку совпадают с точностью до постоянного множителя. При этом, первое слагаемое не варьируется, так как от параметров элементов системы не зависит и поэтому может быть исключено из дальнейшего рассмотрения.
Принимая, что R' ^ max запишем выражение в следующем виде
R = ^ Ф(фф-Ф ¡с)-(с
EK
В
^ max.
(4)
Запишем выражения для определения параметров, входящих в полученное выражение
К =
В
1000GT,
-(1 + 0,01П)(К ст + К ап + К кип), (5)
эф
где Тэф - эффективный годовой фонд рабочего
времени, час/год; П - потери рабочего времени на пуск и остановку оборудования, в % к рабочему времени; К ст - капитальные затраты на строительство, руб.; Кап - капитальные затраты на аппаратурное оформление, руб./; К кп - капитальные затраты на контрольно-измерительные приборы, руб.
Для определения себестоимости используем следующее выражение
С = В ( + St + Sn ),
(6)
где Бс, БТ , БП - соответственно, затраты на сырье, текущие (переменные) и постоянные расходы, руб./год.
Составляющую Бс обычно принимают
пропорциональной объему производства В. Затраты на сырье могут исчисляться с учетом коэффициента использования сырья V . Так, если принять, что стоимость исходного сырья, необходимого для про-
F
изводства единицы продукции составляет Бс, а стоимость реализуемых отходов равна Бот, то общие затраты на сырье описываются следующим уравнением
Бс = Б[3с -(1 -у)з0т ] = ВЗс. (7)
Отметим, что данное уравнение может быть дополнено экологическим компонентом, за счет прибыли от проведения природоохранных мероприятий.
Если действительное годовое время обработки продукта Тдр меньше эффективного годового
фонда рабочего времени Тэф , то расходы Эп нельзя
считать независимыми от В . При расчете себестоимости необходимо учитывать время, которое затрачено на обработку другой продукции и войдет в ее себестоимость. Значит, при расчете стоимости удаления жидкой фазы необходимо учитывать лишь долю Эп, пропорциональную Тдр, т.е. считать, что
при этом
Эп =■
Т
Т
Т.
+ Эр + Эз),
эф
1000В
с
(1 + 0,01П),
(8)
(9)
Отсюда получим
1000В
Эп =■
ст.
эф
(1+0,01пХэа + Эр +
Эз), (10)
где Эа , Эр, Эз - годовые затраты на амортизационные отчисления, профилактический ремонт и заработную плату обслуживающего персонала, руб./год.
Подставляя в выражение (4) представленные выше уравнения получим следующую целевую функцию
т
^ = ^Ф ¡(фф -ф| 0)- {(Эс + Эт + ((1000СТэф))х
¡=1
х[(1 + 0,01П)(Эа + Эр + Эз)+ Ен (К с + К ап + К КИп)) (1)
Для экономико-математического анализа иерархических уровней системы аппаратов удаления жидкой фазы, расчета оптимальных систем в каждом конкретном случае необходимо раскрытие выражения целевой функции с учетом особенностей топологии рассматриваемой системы.
Литература
1. А.Г. Бондарь, Математическое моделирование в в химической технологии. Вища школа, Киев, 1973. 280 с.
2. В.В. Кафаров, Методы кибернетики в химии и химической технологию. Химия, Москва, 1976. 463 с.
3. Я.С. Мухтаров, Р.Ш. Суфиянов, В.А. Лашков, Вестн. Казан. технол. ун-та, 17, 3, 230-232 (2014).
4. В.М. Добкин, Химическая промышленность, 3, 168-173 (1968).
5. Л.Г. Голубев Дисс. докт. техн. наук, Казан. хим.-технол. ин-т, Казань, 1971. 187 с.
© Я. С. Мухтаров - д.т.н., проф. каф. машиноведения КНИТУ, lashkov_dm@kstu.ru; Р. Ш. Суфиянов- к.т.н., доцент Московского государственного машиностроительного университета (МАМИ).
