9 - 2014

Новейшее программное обеспечение позволяет проектировать безопасные сосуды под давлением

Стив Гиллот (Steve Gillott)
Менеджер по продвижению и поддержке Intergraph CADWorx

Сосуды под давлением являются критическими компонентами процесса эксплуатации предприятия, и их безопасная работа исключительно важна не только для самого процесса производства, но и для того, чтобы обеспечить безопасность персонала на рабочем месте. За многие годы нам не раз приходилось видеть ужасные последствия аварий, которые произошли из­за того, что проекты критических компонентов были неадекватными, а в некоторых случаях проектов не было совсем! Последствия могли быть следующими: ранения персонала (иногда смертельные), загрязнение и разрушение окружающей среды и живой природы, утечки радиации. Конечно же, многие инциденты также приводили к утрате продукции, что влекло за собой большие финансовые потери и непоправимый ущерб репутации компании.

Производственными предприятиями владельцы/операторы управляют по лицензии, которые обычно выдаются только тогда, когда конструкция критических для безопасности систем проверена экспертными компаниями, известными как уполномоченные органы или инспекции. Владельцы/операторы нанимают такие компании для предоставления услуг по инспектированию и верификации.

Кто же отвечает за проектно­конструкторские работы и конструкцию критических элементов оборудования, таких как сосуды под давлением? Существует два типа компаний: подрядчики по проектированию и изготовители. И в тех и в других работают проектировщики, обладающие знанием в области стандартов и технических условий проектирования сосудов под давлением. Именно эти компании должны представить свои проекты на рассмотрение уполномоченных органов.

Многие годы для того, чтобы создать безопасные сосуды под давлением, проектировщикам приходилось вручную производить трудоемкие расчеты каждой «детали под давлением», для чего требовались многие дни и даже недели. Конечным результатом были пухлые талмуды с расчетами, «доказывающими» пригодность всех компонентов. Достигалось это путем сравнения допустимых напряжений, указанных в стандартах проектирования, с фактическими напряжениями, которые будет испытывать компонент в реальности, подвергаясь рабочему давлению и внешним нагрузкам. Этот процесс был весьма кропотливым и трудоемким, при этом любая ошибка в расчетах или типографская опечатка могла привести к указанию неверной толщины, а значит, к опасным последствиям. Изменения конструкции требовали многостраничных расчетов. К счастью, сроки проектирования не были столь ограниченными, как в настоящее время.

Сегодня мы сталкиваемся с другими проблемами — графики работ гораздо более напряженные, поэтому создать безопасную конструкцию необходимо «с первого раза». Проектировщики должны знать, что для выполнения этой задачи они могут воспользоваться надежным программным обеспечением, в которое встроены все необходимые проверки стандартов проектирования, а результаты будут подвергнуты сравнительному тестированию в соответствии с протоколом проверки и утверждения.

25­летняя история

Именно в этой области программное обеспечение PV Elite Pressure Vessel поможет максимально использовать знания проектировщика для быстрого, легкого и уверенного проектирования безопасных конструкций. В течение 25 лет PV Elite развивал и совершенствовал программу; он внедрил многочисленные базы данных материалов, в которые включены стандарты проектирования с использованием допустимых нагрузок для всех применимых условий проектирования. Проектировщик указывает граничные нагрузки, такие как давление, температура, диаметр компонентов, скорость ветра, размеры платформы и пр. Затем PV Elite при помощи встроенных правил проектирования сравнивает фактические нагрузки на каждый компонент с допустимыми по условиям проектирования и представляет результаты в виде серии отчетов. Любые необходимые изменения можно произвести в течение нескольких минут.

Построение моделей

После введения в рамках проектных ограничений основных параметров, таких как диаметр, давление, температура, полную модель можно построить в течение нескольких минут при помощи метода «щелкни и посмотри». Таким же образом при помощи отличного графического интерфейса можно добавлять некоторые детали, например штуцера

Проектирование
по ходу работ

Инженеры хотят быстро убедиться в правильности своих проектов. PV Elite позволяет инженерам незамедлительно, как только компонент введен
в конструкцию, увидеть на экране, достаточна ли толщина компонента под давлением. Нет необходимости проводить полный анализ сосуда, поскольку постоянно выдается информация о соответствии штуцеров стандартам

Отчеты

По окончании полного анализа сосуда PV Elite представляет сводку отчета или полный отчет (по выбору клиента) о каждом отдельном компоненте сосуда для каждого вида нагрузки. В итоговом отчете все проблемные участки выделены красным цветом, что позволяет инженерам следить за ними
и выделять их. Для подготовки заказных отчетов возможно также «перетащить» отдельные результаты

Сценарий
«что, если»

PV Elite позволяет инженерам быстро оценить различные сценарии и оптимизировать расходы при сохранении безопасной конструкции. В качестве примеров можно привести изменения стандартов проектирования, замену выбранных материалов и использование новой возможности оптимизации толщины ASME Code Case 2695

Глобальные изменения

Используя графическое построение моделей при помощи PV Elite, инженеры могут быстро изменять такие параметры, как диаметр, материалы, толщина, давление, температура, типы сварки, ветровые нагрузки, номиналы фланцев штуцеров. Ветровые и сейсмические нагрузки относятся к сосуду в целом

Проектировщики, работающие с PV Elite, могут быть уверены, что, вероятнее всего, их расчеты будут одобрены уполномоченными органами.

Какую проектную документацию получают клиенты и производители компонентов?

Во­первых, большинство проектов промышленных предприятий обычно бывают пространственными и представляют собой 3D­модели, включающие взаимосвязанные трубопроводы, структуры, оборудование (в том числе сосуды под давлением), измерительные приборы, электропроводку и ОВКВ. Intergraph CADWorx Plant является программой 3D­моделирования на основе AutpCAD, которая предоставляет такие возможности. В нее также встроен двусторонний интерфейс с PV Elite, а это означает, что «соответствующие требованиям» сосуды могут быть импортированы в 3D­модель. Это позволяет создавать при помощи автоматизированных процессов такую проектную документацию, как компоновочные и изометрические чертежи, гораздо быстрее, чем вручную.

3D-модель CADWorx, включающая емкости высокого давления,

3D-модель CADWorx, включающая емкости высокого давления,
готовые к импорту в PV Elite

Во­вторых, Intergraph PV Fab­rica­tor может импортировать «соответствующие требованиям» сосуды без дублирования чертежей и создавать детальные рабочие чертежи для производства.

Обе вышеуказанные программы позволяют очень быстро включать в проект изменения при помощи автоматического обновления чертежей, что повышает продуктивность и исключает возможность ошибок при передаче данных.

Благодаря непревзойденным возможностям программного обеспечения PV Elite оно быстро становится программой выбора для владельцев/операторов, проектных компаний, производителей и уполномоченных органов во всем мире. Она позволяет точно, быстро и, что особенно важно, прибыльно проводить проектирование/анализ сосудов и теплообменников.

Пользователь может проектировать сосуды под давлением целиком или их отдельные компоненты в соответствии с четырьмя основными международными стандартами проектирования: ASME VIII Div1, ASMЕ VIII Div2, PD 5500 и EN 13445.

Наряду с проектированием сосудов PV Elite позволяет также проектировать теплообменники в соответствии со стандартами ASME UHX, TEMA, PD 5500 и EN 13445. Кроме того, владельцы оборудования имеют возможность оценить остаточный срок эксплуатации или провести повторную оценку сосудов в соответствии с API 579. В дополнение к конечно­элементному анализу 1 согласно ASMЕ VIII Div2 внешние нагрузки на штуцера трубопроводов можно оценить также при помощи четырех различных стандартов проектирования.

Графический интерфейс PV Elite, отображающий модель и диалоговое окно ввода данных

Графический интерфейс PV Elite, отображающий модель и диалоговое окно ввода данных

В PV Elite встроено более 20 стандартов по расчету ветровых нагрузок и 23 стандарта по расчету сейсмических нагрузок; пользователь может также проводить анализ сосудов в соответствии со сказанными спектрами реакций.

Трубы могут поддерживать ограждения, подпорки (включая секции труб), седловидные опоры или подвески; возможен широкий выбор подпорок из многих международных баз данных, включая базы данных США, Великобритании, Европы, Германии, Южной Африки, Японии и Австралии.

Поскольку элементы конструкции доступны через удобный интерфейс, при помощи графической системы PV Elite инженеры могут следить за построением модели.

Недавно выпущенная версия PV Elite 2013 отличается заметными усовершенствованиями, включая новый интерфейс в виде ленты; в числе прочих нововведений можно назвать следующие:

  • добавлены плоские обмотки (limpet coils) в соответствии с PD 5500;
  • обновлен PD 5500, введена версия 2012 года;
  • предусмотрен «местный» прочностной анализ в соответствии с EN 13445;
  • добавлены компенсирующие стыки теплообменных аппаратов с неподвижными трубными решетками в соответствии с практикой EN;
  • реализован быстрый расчет при помощи выделения текста;
  • добавлена возможность поиска и выделения результатов;
  • предусмотрены графическое кодирование моделей цветами и возможность прямой печати в формате PDF.

PV Elite обладает многими преимуществами, повышающими продуктивность работы. Некоторые из них приведены в таблице.

Итак, PV Elite предоставляет все средства, необходимые для того, чтобы конструкция сосудов под давлением была безопасной и соответствовала стандартам; многие уполномоченные органы считают PV Elite «лучшим в своем классе» инструментом, который широко применяется в проектировании и производстве, а то, что PV Elite используется вместе с CADWorx Palnt и/или PV Fabricator, является его серьезным преимуществом в конкурентной борьбе.

За счет применения маркированной цветной кодировки PV Elite отображает проблемные зоны модели

За счет применения маркированной цветной кодировки PV Elite отображает проблемные зоны модели

Для того чтобы программное обеспечение компании соответствовало промышленным стандартам, потребностям клиентов, новейшим тенденциям и ожиданиям, Intergraph стремится постоянно развивать и улучшать его. Инвестиции в научно­исследовательскую и конструкторскую деятельность в 2012  году превысили 60 млн долл., при этом клиенты имеют возможность оказывать влияние на разработки компании, посылая свои предложения через eCustomer, систему поддержки и базу знаний Intergraph.

Связаться с автором для получения детальной технической информации, а также информации о ценах, презентациях и прочем вы можете по адресу: steve.gillott@intergraph.com. 


1 Для этого необходима программа NozzlePRO.

САПР и графика 9`2014