Дипломное проектирование

Введение

Настоящие методические указания устанавливают общие требования к содержанию и оформлению дипломных проектов (работ), выполняемых студентами очной и заочной форм обучения специальности 17.05.00 – «Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов».

1. Общие положения

1.1. Цель и тематика дипломного проектирования

Дипломное проектирование является учебной работой, которая соответствует программе специальности. Эта последняя, самостоятельная комплексная работа студента, представляемая Государственной экзаменационной комиссии (ГЭК) для решения вопроса о присуждении звания инженера-механика. Дипломное проектирование рассматривается как заключительный этап, подводящий итоги обучения студента в вузе. Этот период формирования инженера заставляет каждого студента-выпускника выполнить инженерную работу, соответствующую специальности, таким образом, чтобы он мог не только показать свой уровень знаний во всех базовых и специальных дисциплинах, предусмотренных учебной программой, но и способность применить эти знания и приобретенный опыт для решения практических задач по своей специальности.

Дипломный проект – это самостоятельная работа студента, и он несет ответственность за принятые в проекте решения, правильность вычислений и оформление проектных материалов.

Темой дипломного проекта может быть проект или реконструкция цеха, крупнотоннажного агрегата, а также опытно-промышленной установки. В дипломном проекте предусматривается решение технических, технологических, организационных и экономических вопросов, применительно к деятельности соответствующих предприятий нефтегазоперерабатывающей и нефтехимической промышленности.

В рамках дипломного проекта допускается выполнение научно-исследовательских работ по тематике выпускающей или родственной кафедр университета, а также научно-исследовательских и проектных институтов.

Разработка дипломного проекта должна осуществляться на конкретных материалах предприятия, являющегося базой преддипломной практики с использованием отчёта по преддипломной практике.

В дипломном проекте, применительно к теме, рекомендуется освещать вопросы:

• новизны разрабатываемых проектных решений;
• повышения эффективности производства и качества получаемой продукции;
• автоматизации и механизации производственных процессов;
• унификации машин, узлов, деталей;
• стандартизации процессов, механизмов, продукции;
• охраны природы и окружающей среды, техники безопасности и т.д.

Перечисленные вопросы следует решать с использованием действующих государственных стандартов единых систем: конструкторской документации (ЕСКД), технологической документации (ЕСТД), технологической подготовки производства (ЕСТПП), стандартов систем безопасности труда (ССБТ), стандартов по охране природы и др.

1.2. Организация работы и порядок защиты дипломного проекта

К дипломному проектированию допускаются студенты, полностью завершившие курс обучения в соответствии с учебным планом специальности. Тема дипломного проекта определяется после окончания преддипломной практики с учетом места будущей работы.

Закрепление темы за студентом утверждается приказом по университету. Выпускающая кафедра организует текущий контроль за ходом дипломного проектирования и предварительную защиту.

Во время работы у каждого студента возникает необходимость обсудить свои идеи, мысли, предложения, решения по реализации поставленных проблем с компетентным специалистом, функции которого выполнит либо руководитель проекта, либо консультант отдельных разделов проекта (по автоматизации и контролю производства, технологии процесса, ремонту и монтажу оборудования, охране труда и технико-экономическим расчетам).

После завершения работы (над проектом), при наличии отзыва руководителя и рецензента, с разрешения заведующего кафедрой, дипломный проект представляется секретарю ГЭК за 1-2 дня до защиты.

Дипломный проект должен быть представлен в виде следующих материалов:

• текстового (в виде расчётно-пояснительной записки);
• графического;
• иллюстративного.

Защита проекта включает доклад студента (10-12 минут) и ответы на вопросы членов ГЭК.

Доклад строится следующим образом: сообщается название темы и специальной части проекта; излагаются проблема и путь поиска решения, преимущества принятой технологической схемы; обосновывается выбор конструкции аппарата (машины); поясняются идеи и инженерные методики расчета, используемые для нахождения решения; приводится характеристика модификаций конструкций аппарата или предложенных устройств; сообщаются результаты технико-экономических расчетов и делается заключение об эффективности предлагаемого пути решения проблем; указываются предложенные решения и мероприятия по охране труда и окружающей среды; сообщаются общие выводы, где должны быть сформулированы практическая важность проделанной работы, а также предложения по практической реализации полученных решений.

Во время изложения доклада студент должен использовать все графические материалы, представленные на защиту, которые целесообразно развешивать в порядке изложения.

При подготовке к защите рекомендуется написать доклад и обсудить его с руководителем.

Во время защиты желательно не пользоваться записями, даже если речь идет о цифрах. Необходимо их помнить. Студент должен знать всю свою работу: исходные данные, методы расчета, полученные результаты; знать все детали на листах графической части, должен уметь их объяснить и аргументировать.

Во время защиты студент должен выражать свои мысли без ошибок, ясно и четко, не допускать небрежности, поскольку это производит плохое впечатление.

После доклада студент должен ответить на вопросы членов ГЭК. Ответы на вопросы – кульминация защиты, так как именно они показывают истинный уровень подготовки студента.

После ответа на вопросы зачитывается рецензия на дипломный проект. Рекомендуется ответить на все замечания рецензента или согласиться с ними.

Студенту, успешно защитившему дипломный проект, решением ГЭК присваивается квалификация инженера-механика. Студенты, получившие неудовлетворительную оценку при защите или не закончившие дипломный проект в установленный срок, направляются на производство без присвоения квалификации.

2. Структура и содержание разделов расчетно-пояснительной записки

Расчетно-пояснительная записка включает в себя титульный лист, являющийся первой страницей записки, задания по дипломному проектированию, реферат, содержание и обязательные разделы и подразделы. 

Рекомендуется следующая структура расчетно-пояснительной записки:

4.1. Выбор и обоснование технологии и оборудования производства. Описание технологической схемы.
4.2. Характеристика сырья и готовой продукции.
4.3. Материальный баланс производства.
4.4.Технологический расчет основного аппарата.

5.1. Исходные данные для конструктивного расчета аппарата.
5.2. Расчеты на прочность основных узлов и деталей аппарата.
5.3. Эксплуатация основного оборудования.
5.4. Ремонт и монтаж основного оборудования.
5.5. Спецификация вспомогательного оборудования.

Рассмотрим содержание основных разделов дипломного проекта в соответствии с введенной нумерацией.

1. Аннотация

В аннотации приводят краткое содержание разделов расчётно-пояснительной записки, указывают количество страниц, рисунков, таблиц и количество использованных литературных источников.

2. Введение

В этом разделе излагают основные задачи в области развития данного производства в целом, отмечается значение рассматриваемого процесса в промышленности. Приводится характеристика состояния и перспектив развития производства, рассматриваются основные направления использования получаемых продуктов.

3. Литературный обзор

При выполнении данного раздела необходимо использовать научно-техническую литературу по рассматриваемой проблеме. Желательно также проанализировать публикации в технических журналах и патентную литературу за последние годы. При оформлении литературного обзора необходимо делать ссылки на используемые литературные источники.

В обзоре следует рассмотреть физико-химические основы процесса, технологию его осуществления, привести типовые технологические схемы. Более подробно следует рассмотреть оборудование, используемое для осуществления процесса, проанализировать особенности конструкции аппаратов, привести эскизы. Материалы, приведённые в литературном обзоре, должны служить основой для выбора технологической схемы и основного оборудования, рассматриваемого в дипломном проекте процесса.

4. Технологическая часть

Данный раздел выполняется, как правило, под руководством консультанта по технологической части. Результаты технологических расчётов являются основой для выполнения других разделов дипломного проекта.

4.1. Выбор и обоснование технологии и оборудования производства. Описание технологической схемы

В этой части следует изложить сущность выбранного метода производства  и указать его преимущества по сравнению с другими, рассмотренными в литературном обзоре. Следует привести описание технологического процесса в соответствии с предварительно вычерченной схемой и обозначениями, введенными на ней. Технологическую схему необходимо выполнить в соответствии с требованиями ГОСТа, изложенными в [   ];  при этом аппараты следует нумеровать, начиная с первой позиции.

 В этом разделе необходимо также указать параметры процесса, такие как температура,  давление и др.; привести характеристики потоков и режимы работы выбранного оборудования, вычертить эскизы основного оборудования.   

4.2. Характеристика сырья и готовой продукции

В этой части проекта следует указать характеристики исходного сырья, материалов, полупродуктов  и получаемой продукции в соответствии с требованиями ГОСТа или ТУ. Данный раздел оформляется в виде таблицы по форме табл.2.1, на основании производственных данных, полученных по месту прохождения преддипломной практики.

4.3. Материальный баланс производства

Материальный баланс составляют в соответствии с заданной мощностью производства по сырью или готовому продукту. Для непрерывных процессов материальный  баланс рассчитывают на часовую производительность, для периодических процессов – на единичную загрузку.

Расчет часовой производительности осуществляют по формуле:

N ` = N * 1000 * k _п * k _з /  Т_эф ,  кг/час;

где N – заданная мощность производства, т/год;

      k _п – коэффициент, учитывающий потери;

      k _з – коэффициент запаса мощности;

      Т_эф – эффективное время работы производства, час;

      принимают   по  производственным  данным  или определяют по формуле:

Т_эф = Т_кал – Т_рем  – Т_прост ;

где  Т_кал , Т_рем  , Т_прост  -  соответственно календарное время работы, время ремонта и время простоя, час.

Коэффициенты потерь и запаса мощности принимают по производственным данным или согласуют с консультантом раздела.

Целью материальных расчетов является определение количества исходных реагентов для обеспечения заданной мощности производства по готовому продукту или, наоборот, определение количества получаемой продукции при заданной мощности по сырью.

Материальные балансы представляют, как правило, в виде таблиц по форме табл.2.2. По результатам расчета получают равное суммарное количество вещества в единицах массы (кг/час или т/год) в приходной и в расходной частях баланса, т.е. G ₁ = G ₂ 

4.4. Технологический расчет основного аппарата

К основному оборудованию производства относятся аппараты, предназначенные для осуществления целевого технологического процесса. Например, на установках подготовки нефти и газа это могут быть   электродегидраторы, абсорберы, адсорберы;   на установках переработки нефти и газа – ректификационные колонны, экстракторы и т.п.; на нефтехимических предприятиях основным оборудованием являются реакционные аппараты.

В связи с разнообразием конструкций аппаратов содержание данного раздела зависит от назначения установки и типа аппарата. Объем технологических расчетов определяется консультантом по технологической части дипломного проекта.

Расчет любого оборудования осуществляется с целью определения режимов работы и габаритных размеров аппарата. Для этого проводят, как правило, материальные и тепловые, а также гидравлические и конструктивные расчеты.

Материальные расчеты сводят в таблицу материального баланса аппарата аналогично табл. 2.1 и используют далее для последующих расчетов. При необходимости проводят тепловой расчет аппарата, результаты которого представляют в виде таблицы теплового баланса по форме табл. 2.3. При этом определяют количество тепла, вносимого и уносимого из аппарата с потоками вещества и теплоносителей, с учетом изменения агрегатного состояния веществ, а для реакционных аппаратов также и с учетом теплового эффекта реакции. Суммарное количество тепла в приходной и расходной частях баланса должно быть примерно одинаково.  

В процессе гидравлического расчета производят оценку гидравлических сопротивлений при движении потоков, расчет затрат энергии на их преодоление с целью последующего выбора типа и мощности нагнетателя (насоса, компрессора и т.д.).

Конструктивный расчет включает определение основных габаритных размеров аппарата  или определение  количества  стандартных аппара тов, необходимых   для обеспечения заданной производительности.

5. Механическая часть

В этом разделе приводится подробная информация о результатах конструкторских разработок, связанных с проектированием или модернизацией технологического оборудования. Как правило, в инженерную проработку включают один агрегат (аппарат или машину), от работы которого зависит эффективность всего технологического процесса.

Эта часть является основным разделом дипломного проекта и включает следующие подразделы:

5.1. Исходные данные для конструктивного расчета аппарата

В этом разделе подробно описывается конструкция, принцип работы, режим и условия эксплуатации разрабатываемого агрегата; здесь же приводятся его детальный эскиз.  Сложные объекты описываются сначала в целом, а затем по составным частям. Наиболее подробно описываются оригинальные элементы конструкции, разработанные автором.

Исходя из агрессивных свойств среды и условий эксплуатации (давление, температура), в этом же пункте приводится обоснование и выбор конструкционных материалов, защитных покрытий и мероприятий.

5.2. Расчеты на прочность основных узлов и деталей аппарата

В зависимости от цели, расчеты могут быть выполнены в проек­тном или поверочном варианте. Проектные расчеты выполняют в тех случаях, когда разрабатывается нестандартная (оригинальная) конс­трукция. Поверочным расчетам подвергают стандартный аппарат на ус­ловия, отличные от спецификационных, либо после внесения конструк­тивных изменений.

Расчёты на прочность ставят своей целью определение прочности, жёсткости и устойчивости наиболее нагруженных и ответственных элементов конструкции и  выполняются строго в соответствии с нормативными документами и методиками, изложенными в [     ].  В качестве исходных данных указывают расчётное давление и температуру, внешние нагрузки и физико-механические свойства конструкционных материалов. По результатам расчёта назначают исполнительные размеры элементов конструкции (толщину стенки корпуса, днища, диаметр вала и т.д.). Расчёт аппарата заканчивают проверкой на пробное давление. Колонные аппараты высотой более 10м, установленные вне здания, подвергаются расчёту на ветровую нагрузку.

5.3. Эксплуатация основного оборудования

В этом разделе указывают рациональные режимы эксплуатации; условия и правила эксплуатации оборудования для обеспечения безопасной работы аппарата и установки в целом. Отмечают возможные неполадки и способы их устранения, аварийные ситуации и способы их предупреждения. Приводят порядок пуска и остановки оборудования, в т.ч. и порядок аварийной остановки. Указывают также перечень и содержание работ, выполняемых эксплуатационным персоналом.

5.4. Ремонт и монтаж основного оборудования

В данном разделе необходимо обосновать принятые формы и методы ремонта оборудования, привести графики ремонта, структуру ремонтных циклов основного оборудования, нормативы межремонтных ресурсов и простоев в ремонте. Следует рассмотреть также  порядок проведения работ по техническому обслуживанию и ремонту аппарата (машины), периодичность и содержание ремонтных работ, а также  меры безопасности при их выполнении. Следует рассмотреть технологию выполнения ремонта оборудования, контроль качества ремонта и проведение послеремонтных испытаний.

В этом пункте рассматривают также  вопросы подготовки оборудования к монтажу; по устройству фундамента или основания; по порядку монтажа, приводят описание монтажных операций, рассматривают вопросы контроля качества монтажа.

5.5. Спецификация вспомогательного оборудования

Данный раздел оформляют в виде таблицы по форме табл.2.4., в которой приводят характеристику оборудования, используемого в проекте. Аппаратурное оформление технологического процесса связано с подбором стандартизованного и нестандартизованного оборудова­ния. Как правило, в дипломном проекте производится выбор только ос­новного оборудования в соответствии с разработанной технологичес­кой схемой.

 Выбор аппарата (машины) производится по укрупненным показателям, каталогам, руководящим техническим материалам (РТМ) и другой справочной литературе. Так как поверочный расчет при этом не выполняется, то следует убедиться в соответствии технической характеристики объекта с рабочими условиями эксплуатации, а также в соот­ветствии материала агрессивной среде и пр. При определении количества аппаратов в число единиц оборудования можно, по необходимости, включить и резервное.

Нестандартизованное оборудование подлежит разработке в конструкторской части проекта. Если такая разработка не предусмот­рена проектом, то конструкция и техническая характеристика оборудова­ния принимается в соответствии с действующим.

Таблица 2.4

Спецификация оборудования