Прочностной анализ труб — действительно ли мы нуждаемся в нем?
Напряжение в трубах является одним из важнейших аспектов процесса проектирования предприятий. Однако многие пользователи на самом деле не представляют, зачем необходим прочностной анализ труб. Тем не менее его польза очевидна, поскольку в результате увеличивается безопасность и снижаются затраты.
Вес труб и текущего в них содержимого может вызвать прогиб. Перенапряжения системы можно избежать путем расстановки опор под детали трубопровода. Самый простой способ решить эту проблему — выбрать наибольшее расстояние между точками опор. Однако перепад температур вызывает продольное расширение, и длина трубы может увеличиться. В результате совместного воздействия внутреннего давления и внешней нагрузки могут возникнуть очень большие напряжения. Кроме того, в насосах, например, могут быть ограничения в нагрузках на патрубки. К тому же некоторые трубопроводы должны быть рассчитаны на сопротивляемость ветру, землетрясениям, волнам и другим внешним воздействиям. Этого можно достичь путем большей гибкости конфигурации трубопровода, что требует более сложного анализа. Вдобавок поиски оптимальных конструкций, по сравнению с выбором типичных решений, позволяют экономить немалые средства. Например, расходы на проектирование аппарата могут быть снижены, если уменьшается нагрузка на патрубки. Трубные компенсаторы дешевле сильфонных. Возникает вопрос: как можно преодолеть противоречия между ограничениями и гибкостью, между инициативами по экономии затрат и напряженным графиком проектирования?
Бизнесценность САПР
Некоторые компании для достижения названных требований в ограниченных областях используют собственные инструменты расчетов. Рольф Лимперт (Rolf Limpert) из BASF провел сравнение долговременных затрат на простой контроль и на исследование напряжений в трубах. Много денег и ресурсов можно сэкономить, если вместо размеров допущений, основанных на определениях, использовать соответствующую программу САПР. Эта упрощенная процедура анализа напряжений приведена в Приложении Q стандарта ISO EN 13 480. В ней используется относительно большая длина труб для большей гибкости и снижения нагрузок на патрубки. В Нормах и Правилах Американского общества инженеровмехаников (ASME Code) приводится подобный упрощенный метод расчета, однако его используют нечасто, поскольку метод очень консервативный. В будущем нам придется повышать безопасность предприятий, поскольку возрастут требования к уровню качества проектирования.
Одной из причин того, что возведение предприятий сопровождается серьезным перерасходом средств, является недостаточное количество инженеровпрочнистов, которые могли бы осуществить необходимую аналитическую работу. Все названные требования могут быть удовлетворены при помощи CAESAR II — программы, работе с которой легко научиться, а еще легче — пользоваться ею. Она является прекрасным инструментом как для профессионалов, так и для пользователейлюбителей, которым нужен интуитивный и управляемый по шаблонам интерфейс.
Этот продукт в течение 25 лет разрабатывался и оптимизировался на основе отзывов потребителей, и сейчас он обладает широким набором свойств, предоставляющих потребителю возможность легко удовлетворить все требования по экономии средств. Программами проектирования предприятий и анализа Intergraph легко пользоваться, они представляют собой исключительно гибкий и полностью масштабируемый инструмент, которому, благодаря точным и надежным результатам, доверяет большинство ведущих компаний по проектированию заводов и владельцы/операторы предприятий. CAESAR II является стандартом по расчету напряжений в трубах — то есть служит ориентиром для всех других имеющихся на рынке инструментов.
В январе 2010 года Intergraph Corp., расположенная в г.Хантсвилл (Huntsville), шт. Техас, США, приобрела компанию COADE (Хюьстон (Houston), шт. Техас), и переименовала ее в Intergraph CADWorx and Analysis Solutions. Это приобретение обеспечило беспрецедентную возможность реализовать обмен данными между элитным продуктом по 3Dпроектированию предприятий и продуктом по расчету на прочность в трубах.
Совместная работа Intergraph CADWorx и Analysis Solution позволяет специалистам браться за самые смелые и сложные проекты, которые теперь можно реализовать легче и с лучшими результатами. Оптимальных результатов можно достичь посредством интеграции CAESAR II в Intergraph Software, что во многом облегчит рабочий процесс проектирования. CADWorx Plant способен экспортировать оригинальный файл в формате CAESAR II и без преобразований импортировать результаты прямо в 3Dмодель. Это экономит время и гарантирует более высокие результаты.
SmartPlant 3D имеет возможность экспортировать большую часть данных, которые важны для прочностного анализа трубопровода. Результаты в виде данных об опорах и подвесках или изменениях участков трубопровода могут быть прямо переданы в базу данных SmartPlant 3D. Во время процесса считывания все данные о деталях сохраняются без потерь для дальнейшей детализации. Поскольку большинство данных о напряжениях в трубах становятся доступными уже на ранних стадиях проектирования, конструктивные изменения требуют гораздо меньше затрат.
Основные свойства CAESAR II
- Стеклопластиковые FRPтрубы (FRPволокнит — пластмасса со стекловолокном);
- стеклопластиковые GRPтрубы (GRPстеклопластик — пластмасса, армированная стекловолокном).
Оценка напряжений может проводиться согласно 30 международным правилам и нормам для трубопроводов, что обеспечивает соответствие местным требованиям. CAESAR II позволяет оценивать трубы из волокнита (FRP, fibrereinforced plastic) и подземные трубопроводы. Сопряжение с другими программами ускоряет передачу данных и сокращает число ошибок. На рынке предлагаются готовые к работе исчерпывающие базы данных материалов из большинства правил и норм. В программу включено множество полезных вычислений. Можно считывать максимальные размеры фланца или нагрузку на штуцер и сравнивать эти данные со спецификацией. CAESAR II рассчитывает штуцеры по API 610, WRC 107/297, фланцы и многое другое. Если с течением времени возникают проблемы, связанные с усталостью материалов, трубы и штуцеры можно проверить. Для улучшения общего вида завершенного проекта можно импортировать модели промышленных объектов в формате DWG.
Для визуальной поддержки проекта можно размещать в нем элементы. В шаблоне трубного температурного компенсатора используется куб, построенный на металлических опорах.
Результаты расчетов хранятся в базе данных и могут экспортироваться в разнообразных форматах. Результаты могут быть представлены в виде как стандартных отчетов, так и индивидуализированных планов, соответствующих требованиям к технической документации.
Данные о нагрузке на штуцер можно экспортировать прямо в программу расчета сосудов высокого давления PV Elite. Поскольку большинство проектировщиков сосудов высокого давления пользуются этой программой, от такой интеграции выигрывают все. Данные можно импортировать из CADWorx, FrameWorks и других программ. Этими интегрированными возможностями можно пользоваться так же легко, как и прочностным расчетом в трубах. Другим замечательным свойством, которое поможет вам сэкономить много ресурсов, является возможность проводить динамические расчеты. Фактор динамической нагрузки чаще всего используется консервативно, что приводит к чрезмерному перерасходу средств.
Поскольку модель расчетов является встроенной, этот элемент стоит использовать. Он включает оценку сейсмической нагрузки, вынужденные колебания, ударные нагрузки, модальный анализ, спектр реакции, переходные процессы, пробковое течение и многое другое.
ISOGEN представляет собой лидирующее в мире решение для полной автоматизации получения изометрических чертежей трубопроводов и фактически является стандартом САПР для изометрического черчения трубопроводов в программе CAESAR II. Все необходимые данные можно без труда собрать и использовать для создания изометрического чертежа. Для подготовки высококачественных документов можно воспользоваться информацией о компании. Шаблон IConfigure программы ISOGEN позволяет просто выбирать все параметры из списка. Для размещения всех данных в нужных местах служит предварительный просмотр. Опытный пользователь может также пользоваться Project Manager, после конфигурации которого можно генерировать изометрические чертежи одинакового качества для различных проектов.
Многие свойства CAESAR II улучшают результаты и помогают пользователям выбрать лучшие конструктивные решения. Например, мастер настройки трубного температурного компенсатора генерирует лучший контур для данных параметров. В каждом конкретном случае рассчитываются различные варианты, а затем выбирается лучший из них. Мастер настройки сейсмических нагрузок трансформирует представленные данные в простые Gнагрузки. Многие производители подвесок предоставили свои данные для включения их в CAESAR II, и пользователь может просто выбрать один из этих параметров и получить лучшие для данных характеристик результаты. При этом не требуется импортировать дополнительные данные из других источников.
Такие же простые средства можно использовать и для сильфонных компенсаторов — просто выберите компанию, и мастер настройки сам введет в модель все соответствующие компоненты. Возможна цветовая маркировка напряжений на модели и анимированное перемещение любых расчетных случаев нагрузки. Эти методы визуализации помогают пользователю получить общую картину проблемы, идентифицировать критические элементы и найти лучшее решение. Такие инструменты исключают работу наугад при проведении точного анализа, предлагают практические изменения конструкции и помогают связать знания и опыт. Таким образом, CAESAR II со временем прошел путь от инструмента оценки к инструменту принятия решений.
Работайте с нами, работайте с удовольствием!.
