НТП «Трубопровод» АО «ИПН»
Инженерные решения и программное обеспечение

English

Прочностной

Анализ

Состояния

Сосудов

Аппаратов

Теплообменников

РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ СОСУДОВ И АППАРАТОВ НА ПРОЧНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ

Горизонтальный теплообменник с компенсатором
Вертикальный сосуд на опорных стойках-лапах
Аппарат колонного типа
Резервуар

Программа ПАССАТ предназначена для расчета прочности и устойчивости сосудов, аппаратов, резервуаров и их элементов с целью оценки несущей способности в рабочих условиях, в условиях испытаний и монтажа.

Программа рассчитана на применение при проектировании, реконструкции и диагностике сосудов, аппаратов и резервуаров, а также при проведении поверочных расчетов объектов нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической, газовой, нефтяной и других смежных отраслях промышленности, рекомендована Ростехнадзором (исх.№11-16/2865 от 06.09.2005г.) и сертифицирована ООО ЦСПС (Сертификат RA.RU.11АБ86 №0351008).

Программа состоит из ядра - базового модуля "ПАССАТ", который осуществляет расчет прочности и устойчивости горизонтальных и вертикальных сосудов и аппаратов по отечественным и зарубежным нормативным документам (НД). Расчет проводится как на основе как последнего сборника ГОСТ 34233.(1-12)-2017, так и предшествующих ему ГОСТ 14249-89, ГОСТ 25221-82, ГОСТ 26202-84, ГОСТ 24755-89, РД 26-15-88, РД РТМ 26-01-96-77, РД 10-249-98, ОСТ 26-01-64-83, РД 26-01-169-89, РД24-200-21-91 и др.

В базовый модуль включены расчеты элементов сосудов высокого давления (ГОСТ Р 54522, ГОСТ 26293, ГОСТ 26303, ОСТ 26-1046-87).

Основные элементы сосудов и аппаратов могут быть посчитаны по американским (ASME VIII, div.1) и европейским (EN 13445-3) нормам.

Расчет врезки штуцера в обечайки и выпуклые днища от воздействия давления и внешних нагрузок проводится как по ГОСТ Р 34233.3, так и по американским нормативным документам WRC-537(107), WRC-297.

Расчет на прочность и устойчивость аппаратов колонного типа с учетом ветровых нагрузок и сейсмических воздействий осуществляется с помощью модуля «ПАССАТ-Колонны». Расчет проводится на основе ГОСТ 34233.9-2017, ГОСТ 34283-2017.

Расчет на прочность и устойчивость теплообменных аппаратов кожухотрубчатого типа и аппаратов воздушного охлаждения (АВО), осуществляется с помощью модуля «ПАССАТ-Теплообменники» на основе ГОСТ Р 34233.7-2017, РД 26-14-88, ГОСТ 30780-2002.

Расчет на прочность и устойчивость горизонтальных и вертикальных сосудов с учетом нагрузок от сейсмических воздействий доступен с помощью модуля «ПАССАТ-Сейсмика» на основе СТО-СА-03.003-2009, ГОСТ Р 55722-2013, ГОСТ 34283-2017, AzDTN 2.3 1.

Расчет вертикальных стальных цилиндрических резервуаров проводится с использованием модуля «ПАССАТ-Резервуары» на основе СТО–СА–03–002–2011, ГОСТ 31385-2016.

Расчеты производятся поэлементно, и включают в себя:

  • цилиндрические обечайки и конические переходы (гладкие и подкрепленные кольцами жесткости);
  • приварные днища и отъемные крышки (сферические; эллиптические; торосферические; конические; плоские, в том числе с ребрами жесткости; сферические неотбортованные);
  • седловые опоры и цилиндрические обечайки в местах их опирания в случае горизонтальных сосудов и аппаратов;
  • цилиндрические обечайки и днища в местах опирания на опорные стойки и лапы в случае вертикальных сосудов и аппаратов;
  • укрепление отверстий;
  • врезки (штуцера) в обечайки и выпуклые днища;
  • фланцевые соединения;
  • элементы аппаратов колонного типа от ветровых и сейсмических воздействий, в том числе установленных на постаменте;
  • опорные обечайки аппаратов колонного типа;
  • трубные решетки, кожух, трубы, компенсатор, расширитель, плавающая головка теплообменных аппаратов;
  • элементы сосудов и аппаратов с рубашками (цилиндрической, U-образной, частично охваченные рубашками, со змеевиковыми и регистровыми каналами);
  • стенки, крыши, патрубки и анкерные болты резервуаров.

Выполняемые функции:

Базовый модуль «ПАССАТ»:

  • ввод и анализ исходных данных; в случае, если пользователь не ввел всех необходимых для выполнения расчета данных или ввел их некорректно, программа выдает предупреждение до тех пор, пока все данные не будут заданы;
  • при изменении геометрических параметров или условий нагружения в элементе после предупреждения происходит автоматическое изменение в смежных элементах всей модели;
  • выбор используемых материалов из обширной базы данных как отечественных, так и зарубежных стандартов с возможностью ее пополнения. При этом величины допускаемых напряжений, модулей упругости и т.д. при изменении материала, температуры или толщины стенки изменяются программой автоматически;
  • настройка размерностей;
  • трехмерное отображение модели с возможностью задания цветов отдельных элементов;
  • «каркасное» и «полупрозрачное» изображение, позволяющее увидеть внутренние элементы;
  • задание элементов аппаратных и трубных фланцевых соединений (фланцы, прокладки, шпильки,…) из базы данных по ГОСТ, ОСТ, АТК;
  • автоматическое определение расчетных величин, таких как вес, расчетные длины, характеристики колец жесткости (как в цилиндрических обечайках, так и в седловых опорах), длины хорд окружностей и др. после задания геометрии элементов и свойств используемых материалов;
  • определение расчетных толщин (как от внутреннего, так и от наружного давления) и допускаемых значений давления, сил и моментов;
  • расчет обечаек горизонтальных сосудов и аппаратов с произвольным количеством опор (2 и более) и их расположением; построение эпюр перемещений, поперечных усилий, изгибающих моментов, запасов прочности и устойчивости;
  • расчет прочности и жесткости места соединения штуцера с сосудом (аппаратом);
  • расчет фланцевых соединений от давления, внешних сил и моментов, а также температурных напряжений;
  • формирование, просмотр и печать оформленного по ЕСКД отчета по расчетам элементов модели с промежуточными результатами вычислений.

Модуль «ПАССАТ-Колонны»:

  • определение периода низшей частоты колебаний аппаратов колонного типа с произвольным числом элементов;
  • расчет усилий для аппаратов колонного типа от ветровых нагрузок (включая ветровой резонанс) и сейсмических воздействий;
  • возможность изменения ветрового давления в зависимости от типа местности по СНиП 2.01.07-85;
  • расчет на прочность и устойчивость элементов аппаратов колонного типа;
  • расчет опоры типа цилиндр + конус с возможностью задания переходной (забойной) обечайки;
  • автоматическое определение положения и характеристик наиболее опасного поперечного сечения опорной обечайки;
  • расчет аппарата колонного типа, установленного на постамент. Постамент может быть выполнен как в виде цилиндрической или конической обечайки, так и в виде металлоконструкции;
  • автоматическое определение наиболее слабого сечения опорной обечайки аппарата;
  • расчет нагрузок от аппарата колонного типа на постамент и фундамент.

Модуль «ПАССАТ-Сейсмика»:

  • расчет нагрузок от сейсмических воздействий на горизонтальные и вертикальные сосуды и аппараты;
  • расчет элементов сосудов и аппаратов с учетом нагрузок от сейсмических воздействий.

Модуль «ПАССАТ-Теплообменники»:

  • задание параметров теплообменного элемента в едином многооконном диалоге;
  • определение расчетных усилий в трубной решетке, кожухе, трубах;
  • расчет трубных решеток, кожуха труб, компенсатора , расширителя, плавающей головки.

Модуль «ПАССАТ-Резервуары»:

  • расчет на прочность и устойчивость стенки, бескаркасной стационарной крыши и днища резервуара, включая ветровые, снеговые и сейсмические воздействия;
  • расчет анкерного крепления стенки;
  • определение допускаемых нагрузок на патрубки врезок в стенку резервуара.

Преимущество ПАССАТА по сравнению с аналогичными зарубежными программами заключается в ориентации на Российскую нормативную базу, меньшую цену, интуитивно понятный русскоязычный интерфейс, встроенную базу российских материалов и стандартных элементов. Имеется возможность работы с программой и получения отчетов на английском языке.

Исходными данными являются: тип, геометрические характеристики и материал элементов сосуда или аппарата, тип и расположение опор, вид испытаний, величины нагрузок. Выбор характеристик используемых материалов производится из базы данных, которая может корректироваться и дополняться пользователем.

Результаты расчета выдаются в виде полного отчета по элементам модели со всеми промежуточными результатами вычислений, выведены в формат MS Word оформленными по ЕСКД.

Литература, использованная при создании программы:

  1. ГОСТ 34233.1-2017. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования.
  2. ГОСТ 34233.2-2017. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек.
  3. ГОСТ 34233.3-2017. 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.
  4. ГОСТ 34233.4-2017. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность и герметичность фланцевых соединений.
  5. ГОСТ 34233.5-2017. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет обечаек и днищ от воздействия опорных нагрузок.
  6. ГОСТ 34233.6-2017. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность при малоцикловых нагрузках.
  7. ГОСТ 34233.7-2017. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Теплообменные аппараты.
  8. ГОСТ 34233.8-2017. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Сосуды и аппараты с рубашками.
  9. ГОСТ 34233.9-2017. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Аппараты колонного типа.
  10. ГОСТ 34233.10-2017. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Сосуды и аппараты, работающие с сероводородными средами.
  11. ГОСТ 34233.11-2017. 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.
  12. ГОСТ 34233.12-2017. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Требования к форме представления расчетов на прочность, выполняемых на ЭВМ.
  13. ГОСТ 14249-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.
  14. ГОСТ 25221-82. Сосуды и аппараты. Днища и крышки сферические неотбортованные. Нормы и методы расчета на прочность.
  15. ГОСТ 26202-84. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность обечаек и днищ от воздействия опорных нагрузок.
  16. ГОСТ 24755-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий.
  17. ГОСТ 25859-83. Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета на прочность при малоцикловых нагрузках.
  18. ГОСТ Р 51273-99. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Определение расчетных усилий для аппаратов колонного типа от ветровых нагрузок и сейсмических воздействий.
  19. ГОСТ Р 51274-99. Сосуды и аппараты. Аппараты колонного типа. Нормы и методы расчета на прочность.
  20. ГОСТ 25867-83. Сосуды и аппараты. Сосуды с рубашками. Нормы и методы расчета на прочность.
  21. ГОСТ 30780-2002. Сосуды и аппараты стальные. Компенсаторы сильфонные и линзовые. Методы расчета на прочность.
  22. ГОСТ 26159-84. Сосуды и аппараты чугунные. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования.
  23. ГОСТ 27772-88. Прокат для строительных стальных конструкций.
  24. ГОСТ Р 54522-2011. Сосуды и аппараты высокого давления. Нормы и методы расчета на прочность.
  25. ГОСТ 26303-84 Сосуды и аппараты высокого давления. Шпильки. Методы расчета на прочность.
  26. ОСТ 26-01-86-88. Уплотнения неподвижные металлические для сосудов и аппаратов на давление свыше 10 до 100 МПа.
  27. ОСТ 26-1046-87. Сосуды и аппараты высокого давления. Нормы и методы расчета на прочность.
  28. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. –М.: Энергоатомиздат, 1989. –525с.
  29. РД 24.200.08-90. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность конических, эллипсоидных и сферических переходов.
  30. РД 26-14-88. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Элементы теплообменных аппаратов.
  31. РД 26-15-88. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений.
  32. РД РТМ 26-01-96- 83. Крышки и днища плоские круглые с радиальными ребрами жесткости сосудов и аппаратов.
  33. РД РТМ 26-13-79. Крышки и решетки аппаратов воздушного охлаждения. Метод расчета на прочность.
  34. РД 26-02-62-98. Расчет на прочность элементов сосудов и аппаратов, работающих в коррозионно-активных сероводородосодержащих средах.
  35. РД 26-02-63-87. Технические требования к конструированию и изготовлению сосудов, аппаратов и технологических блоков установок подготовки нефти и газа, работающих в средах, вызывающих сероводородное коррозионное растрескивание.
  36. РД 10-249-98. Нормы и расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды.
  37. ОСТ 26-01-64-83. Зажимы. Конструкция и размеры.
  38. РД 26-01-169-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность днищ в местах крепления опор-стоек.
  39. РД 24.200.21-91. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность элементов плавающих головок кожухотрубчатых теплообменных аппаратов.
  40. РД 26-18-8-89. Сварные соединения приварки люков, штуцеров и муфт. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
  41. РД 26.260.09-92. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность цилиндрических обечаек и выпуклых днищ в местах присоединения штуцеров при внешних статических нагрузках.
  42. РТМ 26-110-77. Расчет на прочность цилиндрических горизонтальных аппаратов, установленных на седловых опорах.
  43. РТМ 26-111-77. Опоры цилиндрических вертикальных сосудов и аппаратов. Нормы и методы расчета
  44. РД 26-01-149-84. Сосуды и аппараты стальные сварные с рубашками из полутруб, расположенных вдоль образующих. Нормы и методы расчета на прочность.
  45. СТО-СА-03.003-2009. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на сейсмические воздействия. Стандарт ассоциации экспертных организаций техногенных объектов повышенной опасности «Ростехэкспертиза».
  46. СА 03-003-07. Расчет на прочность и вибрацию стальных технологических трубопроводов. Стандарт ассоциации экспертных организаций техногенных объектов повышенной опасности «Ростехэкспертиза».
  47. СТО-СА-03-002-2009. Правила проектирования, изготовления и монтажа вертикальных цилиндрических стальных резервуаров для нефти и нефтепродуктов. Стандарт ассоциации экспертных организаций техногенных объектов повышенной опасности «Ростехэкспертиза».
  48. Standards of the Expansion Joint Manufactures Association, INC, 8th Edition, 2003.
  49. EN 13445-3. European Standard. Unfired pressure vessels – Part 3. Issue 1 (2002-05).
  50. ASME Boiler and Pressure Vessel Code. Sect.VIII, Div.1.
  51. ASME VIII, Div 1, 2015. Rules for construction of pressure vessels.
  52. ASME VIII, Div 2, 2015. Rules for construction of pressure vessels. Alternative rules.
  53. ASME II, Part D, 2015.
  54. WRC-537 Welding Research Council. Bulletin. “Precision Equations and Enhanced diagrams for Local Stresses in Spherical and Cylindrical Shells due to External Loadings for implementation of WRC Bulletin 107. 2013.
  55. WRC-297 Welding Research Council. Bulletin. “Local Stresses in Cylindrical Shells due to External Loadings on Nozzles – Supplement to WRC Bulletin №107”. 1987.
  56. BS-5500: 1976 Specification for Unfired fusion welded pressure vessels. British Standards Institution.
  57. WRC-368 Welding Research Council. Bulletin. “Stresses in Intersecting Cylinders subjected to Pressure”. 1991. –32 p.
  58. Bildy, Les M., 2000, “A Proposed Method for Finding Stress and Allowable Pressure in Cylinders with Radial Nozzles,” PVP Vol. 399, ASME, New York, NY, pp. 77-82.
  59. Zick, L.P., “Stresses in Large Horizontal Cylindrical Pressure Vessels on Two Saddle Supports”, Welding Research Journal Supplement, September,1951.
  60. Henry H.Bednar, Pressure Vessel Design Handbook. Second edition. 1986
  61. Dennis R.Moss, Pressure Vessel Design Manual. 1987
  62. AzDTN 2.3-1. Seysmik rayonlarda tikinti (z?rbaycan Respublikas? Dovl?t S?h?rsalma v? Arxitektura Komit?si).

Смотрите также