Microprotol — программная среда для проектирования и производства кожухотрубных теплообменников

Андрей Сладковский. Директор по проектированию, «Бюро ЕSG»

Павел Храпкин. Директор по развитию бизнеса, «Бюро ЕSG»

Промышленные теплообменники — конструкции, работающие под давлением и/или в химически агрессивных условиях, — весьма распространенный тип оборудования в целом ряде отечественных и зарубежных промышленных объектов — от атомных электростанций и ТЭЦ до ректификационных колонн в нефте­ и газопереработке. Поскольку такие устройства предполагается эксплуатировать на протяжении многих лет в условиях высокого давления и температуры, коррозии, потенциальной опасности возгорания и взрыва, процесс их проектирования и изготовления жестко регламентируется государственными и международными стандартами. Передача эскизного проекта в производство и приемка изделия заказчиком предполагают работу комиссии, которой передается солидный комплект документации.  Должны быть представлены не только основные технологические решения, чертежи и спецификации элементов, но и расчеты, выполненные по методикам, описанным в стандартизующих документах. Вот лишь краткий перечень государственных стандартов, разработанных ОАО «Нефтехиммаш» в 2007 году и установленных в качестве государственного стандарта Российской Федерации для предприятий нефтехимии:

• ГОСТ Р 52857.1­2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования;
• ГОСТ Р 52857.2­2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек;
• ГОСТ Р 52857.3­2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Укрепление отверстий в обечайках и днищах при внутреннем и внешнем давлениях. Расчет на прочность обечаек и днищ при внешних статических нагрузках на штуцер;
• ГОСТ Р 52857.4­2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность и герметичность фланцевых соединений;
• ГОСТ Р 52857.5­2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет обечаек и днищ от воздействия опорных нагрузок;
• ГОСТ Р 52857.6­2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность при малоцикловых нагрузках;
• ГОСТ Р 52857.7­2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Теплообменные аппараты;
• ГОСТ Р 52857.8­2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Сосуды и аппараты с рубашками;
• ГОСТ Р 52857.9­2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Определение напряжений в местах пересечений штуцеров с обечайками и днищами при воздействии давления и внешних нагрузок на штуцер;
• ГОСТ Р 52857.10­2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Сосуды и аппараты, работающие с сероводородными средами;
• ГОСТ Р 52857.11­2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Метод расчета на прочность обечаек и днищ с учетом смещения кромок сварных соединений, угловатости и некруглости обечаек;
• ГОСТ Р 52857.12­2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Требования к форме представления расчетов на прочность, выполняемых на ЭВМ.

Примеры чертежей и 3D-моделей сосудов, труб и воздухоохладителей

Естественно, что в таком случае сама подготовка комплекта документации составляет значительную часть проекта и требует немало времени и средств не только в России, но и во всем мире. В случае если предполагается экспортировать проектируемое оборудование за рубеж, необходимо руководствоваться, например, такими национальными документами:

• ASME (American Society of Mechanical Engineers) — стандартом Американского общества инженеров­механиков;
• правилами разработки, изготовления и инспекции, а также осмотра сосудов высокого давления BS PD 5500 и EN 13445 Британского института стандартов;
• европейскими стандартами Pressure Equipment Directive (97/23/EC);
• французским стандартом CODAP;
• германским документом AD Merkblätter.

Еще в прошлом столетии французская компания EuResearch* разработала программное обеспечение Microprotol, в которое входят расчеты, проводимые по методикам, требуемым национальными стандартами. В 2010­2011 годах по инициативе российских инженеров­нефтехимиков это ПО было адаптировано и к требованиям отечественных ГОСТов.

Экран параметров аппарата

Microprotol работает на персональных компьютерах в среде ОС MS Windows XP. Поэтому различные документы, над которыми трудятся несколько инженеров­проектировщиков, можно импортировать из сетевых каталогов — это обеспечивается средствами операционной системы.

EuResearch поддерживает интерфейс для двустороннего обмена данными с множеством графических и расчетных систем САПР, таких как Intergrapg, PDS 3D, Autodesk, HTRI, Aspen Technologies и ProSIM.

Сочетая возможности и преимущества различных двух­ и трехмерных систем проектирования, Microprotol позволяет создать интегрированную среду проектирования. В процессе подготовки производства Microprotol формирует программы для станков с числовым программным управлением и спецификации материалов и элементов для комплектации и закупки, а также выводит обобщенные ценовые характеристики проектируемого устройства в формате Excel.

Microprotol работает в обычной среде PC, объединенных в локальную сеть

Результирующий документ выводится в стандарте MS Word вместе со всеми необходимыми чертежами и таблицами. Его можно редактировать, вставляя дополнительные чертежи, схемы и целые разделы, или изменять отдельные термины. Типичный итоговый файл — это более 50 страниц документации, структурированной в соответствии с требованиями стандартов.

Важно отметить, что Microprotol не только компилирует предоставляемые входные данные и чертежи, но и в процессе расчетов проводит оптимизацию, соответствующую многолетнему практическому опыту проектирования подобных объектов в мире.

Пример спецификации в Excel

Конечно, не стоит рассматривать Microprotol как универсальную интегрирующую среду или ПО для проведения тех или иных расчетов — для этого используются специализированные системы. Однако проведение требуемых стандартами расчетов, оптимизация и компиляция необходимых чертежей и документов на персональном компьютере занимают несколько минут, а в ручном режиме  это работа целого коллектива проектировщиков в течение нескольких месяцев.

В ряде отраслей — в уже упоминавшейся нефтехимии, теплоэнергетике и др. — программное обеспечение Microprotol стало стандартом во всем мире для подготовки и создания итоговой расчетной документации по проекту.  

САПР и графика 10`2011