9 - 2001

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.

В начало В начало

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.

В начало В начало

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.

В начало В начало

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.

В начало В начало

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