Программная система СТАРТ, версия 4.30

Виктор Магалиф, Евгений Шапиро

Универсальность ПС

Простота использования

Быстрый «экспресс-анализ»

Возможность стыковки с другими ПС

Требования к оборудованию и программному обеспечению

В строительстве и реконструкции трубопроводов различного назначения сегодня наметился некоторый подъем. На отечественном рынке программных продуктов повышенным спросом пользуются системы автоматизированного проектирования трубопроводов, позволяющие проектным и конструкторским организациям сократить сроки проектирования в 4-5 раз и вместе с тем существенно повысить качество проектов. В процессе проектирования важное значение имеют расчеты трубопроводов на прочность, благодаря которым обеспечивается их надежная работа в течение заданного срока службы. Использование программных средств для расчета прочности и жесткости трубопроводов приобретает массовый характер, чем по нашему мнению и объясняется постоянно растущий спрос на программную систему СТАРТ.

ПС СТАРТ относится к категории прикладных ПС массового применения. Под этим термином сегодня понимается доступность ПС рядовому пользователю, а не возможность ее повсеместного использования при наличии специально выделенных инженеров-расчетчиков. Это не означает, что роль инженера-расчетчика при эксплуатации ПС уходит в прошлое. Просто его функции становятся иными. Теперь инженер-расчетчик не готовит сам задание на расчет, не анализирует и оформляет его результаты; он приходит на помощь конструктору трубопровода только в тех случаях, когда требуются более глубокие знания при выборе расчетной схемы трубопровода или когда результаты расчета вызывают у конечного пользователя сомнения. Десятилетний опыт эксплуатации ПС на персональных компьютерах показывает, что для многих организаций, эксплуатирующих СТАРТ, достаточно консультаций поставщика ПС, осуществляемых с помощью «горячей линии» в рамках годового гарантийного обслуживания, и что они не нуждаются в штатных инженерах-расчетчиках.

По нашему мнению, ПС массового применения сегодня должна отвечать ряду основных требований, к которым относятся:

• универсальность — пригодность для решения широкого круга задач, отсутствие количественных ограничений, сужающих возможность применения ПС при расчете реальных объектов;
• простота и наглядность подготовки исходных данных, полнота и обозримость результатов расчета. Если нормы оценки прочности требуют проведения расчета для нескольких расчетных сочетаний нагрузок, это должно выполняться автоматически;
• возможность проведения быстрого «экспресс-анализа» в процессе конструирования объекта с помощью обращения к специальным расчетным процедурам;
• возможность стыковки расчетной ПС с различными системами трехмерного моделирования объектов в целях получения интегрированной системы проектирования;
• достаточно скромные требования к оборудованию и сопутствующему программному обеспечению.

Выпускаемая в сентябре этого года версия 4.30 ПС СТАРТ, на наш взгляд, в полной мере отвечает всем перечисленным требованиям.

Универсальность ПС

ПС позволяет рассчитывать трубопроводы различного назначения:

• энергетических установок (согласно нормам Госгортехнадзора РФ РД 10-249-98);
• тепловых сетей (согласно нормам Госгортехнадзора РФ РД 10-400-01, введенным в действие с 1.04.01);
• нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств (согласно отраслевому РТМ 38.001-94 Минэнерго РФ);
• магистральных газо- и нефтепроводов (согласно СНиП 2.05.06-85).

Выбор тех или иных норм при проведении конкретного расчета осуществляет пользователь путем подведения курсора к соответствующему пункту меню. Настройка ПС на проведение расчета в соответствии с выбранными нормами производится автоматически. Нормы Госгортехнадзора по расчету прочности трубопроводов тепловых сетей РД 10-400-01 введены в версию 4.30 ПС СТАРТ впервые.

По программной системе рассчитываются как самокомпенсирующиеся трубопроводы, в которых восприятие температурных расширений обеспечивается гибкостью самой трубопроводной трассы, так и трубопроводы со специальными компенсирующими устройствами, выполненными в виде волнистых, линзовых, сальниковых или сильфонных компенсаторов.

Рассчитываются трубопроводы практически любой сложности:

• плоские, пространственные, разветвленные, с замкнутыми контурами;
• с различными конструкциями концевых и промежуточных опор. В версию 4.30 по многочисленным пожеланиям пользователей введены опоры постоянного усилия;
• подверженные разнообразным внешним воздействиям (температурное расширение, сосредоточенные и распределенные нагрузки, смещение опор, растяжка). Причем воздействия могут носить как постоянный (статический), так и переменный (циклический) характер. Циклические воздействия обычно обусловлены случайными колебаниями температуры транспортируемой среды. Для оценки устойчивости трубопровода к таким воздействиям в составе исходных данных задается так называемая температурная история нагружения.

Расчеты выполняются с учетом нелинейностей, которые обусловлены:

• трением в опорах скольжения;
• отклонением тяг подвесок от вертикального положения;
• односторонними связями, присутствующими в реальных конструкциях опор.

В случае необходимости с помощью программы осуществляются автоматический подбор пружин упругих опор и расчет их затяжки.

Программная система имеет дополнительные опции (модули), поставляемые по желанию заказчика:

• «СТАРТ — грунт» — расчет участков трубопровода, защемленных в грунте (бесканальная прокладка). Этот модуль чаще всего используется при проектировании тепловых сетей из труб с индустриальной полимерной изоляцией и линейной части магистральных газо- и нефтепроводов;
• «СТАРТ — отбраковочная толщина» — расчет отбраковочных толщин труб и соединительных деталей согласно требованиям Правил устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов ПБ 03-108-96 Госгортехнадзора РФ;
• «СТАРТ — назначенный ресурс» — расчет назначенного ресурса проектируемых стальных технологических трубопроводов, выбор размеров которых осуществляется согласно руководящему техническому материалу «Указания по расчету на прочность и вибрацию технологических стальных трубопроводов» РТМ 38.001-94.

Количественные ограничения, налагаемые системой в «СТАРТ», как и в любой прикладной ПС, носят скорее теоретический, нежели практический характер. Многолетний опыт показывает, что выход на такие ограничения, сопровождаемый соответствующими диагностическими сообщениями, случается крайне редко.

Простота использования

Программа имеет дружественный интерфейс, легко осваиваемый конечным пользователем.

Ввод и корректировку данных по трубопроводу можно осуществлять как в графическом, так и в табличном виде. Графическое изображение трубопровода можно рассматривать в увеличенном масштабе, перемещать экран по этому изображению, вращать оси координат, то есть рассматривать трубопровод с разных точек. Вместе с изображением трубопровода можно выводить различную информацию: длины всех участков, проекции всех участков на любую ось координат, изображение трубопровода со всеми соединительными деталями и креплениями. Графическое изображение может быть в одну линию, как это принято в изометрических чертежах трубопроводов, так и в объеме, как это показано на рис. 1.

Результаты расчета представляются в виде таблиц. Содержание и структура таблиц соответствуют требованиям тех норм, согласно которым выполнялся расчет. Перечень таблиц меняется в зависимости от входных данных. Так, если в трубопроводе отсутствуют сильфонные, линзовые или сальниковые компенсаторы, то таблица «Деформации компенсаторов» автоматически не выдается; аналогичная ситуация будет иметь место в случае отсутствия пружинных опор или подвесок: соответствующая таблица с данными по их конструкции и регулировке пружин будет отсутствовать.

При просмотре таблицы напряжений можно получить графическую иллюстрацию напряженного состояния трубопровода.

Быстрый «экспресс-анализ»

В процессе проектирования трубопровода нередко возникает необходимость в проверке прочности или долговечности его отдельных элементов, а также компенсирующей способности некоторых участков трассы. Для этих целей предусмотрена процедура «Элементы».

С помощью этой процедуры можно рассчитывать:

• прочность и устойчивость прямых труб;
• прочность отводов, переходов, тройников и заглушек на действие внутреннего давления;
• допустимые по условиям прочности и жесткости расстояния между промежуточными опорами трубопровода (пролеты);
• герметичность фланцевых соединений;
• габариты компенсаторов из труб;
• упругие характеристики сильфонных и линзовых компенсаторов.

Выбор того или иного расчета осуществляется с помощью экранного меню, показанного на рис. 2.

Одной из наиболее популярных функций является расчет габаритов компенсаторов из труб, исключающий необходимость использования устаревших номограмм для П-, Г-, и Z-образных компенсационных узлов. При известном расстоянии между неподвижными опорами функция позволяет определить требуемый вылет в поворотах Г- и Z-образной формы и в П-образных компенсаторах с прямыми углами.

Версия 4.30 дополнена аналогичной функцией для трубопроводов, защемленных в грунте, которая дает возможность оценить допустимую по условиям компенсации температурных расширений длину трубопроводной трассы с Г-, Z- и П-образными элементами.

В программной системе имеется нормативная база, обеспечивающая дополнительные удобства при работе. Нормативная база содержит три раздела: «Материалы», «Пружины» и «Грунты».

В разделе «Материалы» хранится информация о физических свойствах материалов труб и элементов трубопровода. Второй раздел нормативной базы «Пружины» — содержит характеристики пружинных цепей упругих опор различной грузоподъемности по ОСТ 108.764.01-80, МВН 049-63 и МН 3958-62. Третий раздел базы — «Грунты» — содержит физические характеристики отдельных типов грунтов, используемых при расчете участков, защемленных в грунте.

Возможность стыковки с другими ПС

С предыдущими версиями ПС СТАРТ поставлялись два модуля:

• «Старт — dxf» — переработка расчетной схемы трубопровода в файлы типа dxf для дальнейшей ее обработки инструментальными системами АutoCAD или MicroStation;
• «Старт — PLANT» — импорт данных для расчета прочности трубопроводов из системы трехмерного проектирования промышленных объектов PLANT-4D в СТАРТ.

В версии 4.30 сделан следующий шаг, позволяющий сравнительно просто интегрировать ПС СТАРТ в любую систему автоматизированного проектирования. Для этого разработан так называемый открытый, или нейтральный, формат, аналогичный формату ini-файлов ОС Windows. Специальный модуль «Старт — открытый формат» позволяет преобразовать исходные данные из этого формата в исходные данные ПС СТАРТ, и наоборот — из исходных данных ПС СТАРТ в открытый формат. Результаты расчета могут быть также преобразованы из формата ПС СТАРТ в открытый формат. Таким образом, любая организация — пользователь модуля «Старт — открытый формат» имеет возможность самостоятельно, без участия авторов ПС, осуществить стыковку СТАРТ с любой системой моделирования промышленных установок, насыщенных трубопроводами.

Требования к оборудованию и программному обеспечению

• Процессор Pentium II 233 МГц и выше.
• Операционная система Windows 95/98/NT/Me/2000.
• Оперативная память: минимальная — 32 Мбайт, рекомендуемая — 64 Мбайт.
• Разрешение экрана: минимальное — 800Ѕ600, рекомендуемое — 1024Ѕ768.

***

На сегодняшний день СТАРТ является одной из самых распространенных в России и странах СНГ прикладных ПС по расчету прочности и жесткости трубопроводов. Общее число ее пользователей превышает 300. Среди них проектно-конструкторские отделы крупных заводов, проектные организации химического, газового, энергетического профиля и ряда других отраслей. Широкое применение ПС получила в Москве при проектировании, реконструкции и строительстве тепловых сетей. В текущем году появились первые организации, купившие 10 копий ПС или заявившие о твердом намерении сделать это в ближайшее время. Это еще раз свидетельствует о том, что СТАРТ является ПС массового применения при проектировании и строительстве трубопроводов различного назначения.

Программная система СТАРТ имеет сертификат соответствия N Росс RU.СП11. Н 00003 Госстроя РФ №0075985.

«САПР и графика» 9'2001