Диплом. Крутиков А.Е

пользователь можете вставить, изменить или удалить нагрузки, опоры или другие компоненты трубопровода. После каждой операции изображение модели автоматически обновляется, мгновенно отображая изменения. Используя графический выбор в AutoPIPE, можно вставлять, удалять или изменять компоненты, опоры, характеристики трубопровода, температуры/давления или другие параметры всего выбранного диапазона с помощью всего лишь одной команды. Графический выбор также используется для операций вырезания,

копирования и вставки. С помощью интерактивных таблиц, подобных таблицам

Excel, можно быстро проверять, сортировать или изменять сразу множество входных данных. В программе AutoPIPE возможны до 99 шагов отмены и восстановления для исправления ошибок, выполнения возможных альтернативных анализов или быстрой проверки результатов различных сценариев проектирования.

AutoPIPE предоставляет уникальные возможности расчета труб,

поддерживая 24 международных стандарта для различных областей применения:

технологической, энергетической, нефте- и газовой, ядерной, также трубопроводы подземного и подводного проложения, плавучие системы нефтедобычи и т.д.

Передовые возможности AutoPIPE включают интегрированный анализ от волновых нагрузок, трубопроводов подземного проложения, трубопроводов с изоляцией, динамических нагрузок и трубопроводов из ортотропного стеклопластика. Кроме того, анализ тепловой деформации частично заполненного трубопровода, теплоперехода, взаимодействия трубопроводов с металлоконструкциями. Расчет местных напряжений по стандартам WRC107, WRC297, PD5500, KHK, API650 возможен с использованием дополнительного модуля WinNOZL.

Возможности динамического анализа включают в себя:

анализ динамических характеристик во времени с моделированием переходных процессов;

анализ собственных форм, ускорений и частот колебаний;

Лист

			БР 2068998.37.06.00.00.000ПЗ	51
Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата

анализ гармонической нагрузки;

анализ спектров реакций и ударных нагрузок;

анализ спектров, соответствующих стандартам NRC и N411 (PVRC) для атомной энергетики ;

анализ в соответствии со стандартом NUREG.CR-1677;

анализ пропущенных масс и поправка ZPA .

После проведения расчета , можно сразу же посмотреть все напряжения, деформации, нагрузки, моменты и другие характеристики модели на графике.

Используя цветовое кодирование результатов на графике и всплывающие окна, система позволяет инженерам быстро определять критические области без необходимости просмотра большого объема табличных выходных данных. С помощью мощного инструмента вывода результатов можно просмотреть в табличном виде до 500 сочетаний нагрузок с возможностью их интерактивной фильтрации, сортировки и печати результатов.

AutoPIPE - единственное программное обеспечение на современном рынке, обладающее самым тесным взаимодействием расчетов трубопровода и металлоконструкций, которое передает нагрузки в опорах трубопровода, а также импортирует и экспортирует все конструкции в строительную программу анализа №1 в мире - STAAD.Pro®. Данная интеграция позволяет сэкономить недели работы, затрачиваемые на повторное проектирование, и обеспечивает создание более надежных и реалистичных проектов. Также пользователь может импортировать в AutoPIPE трехмерные модели, созданные в Bentley AutoPLANT, Bentley PlantSpace, Intergraph PDS, SmartPlant или Aveva PDMS (САПР, предназначенные для детального проектирования промышленных объектов), чтобы сэкономить сотни человеко-часов и получить точные напряжения в уже созданных моделях трубопроводов.

Лист

			БР 2068998.37.06.00.00.000ПЗ	52
Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата

4.2 Моделирование креплений трубопроводов в среде Bentley

AutoPIPE

Средства крепления трубопроводов подразделяются на опоры,

кронштейны и подвески (могут применяться и другие разновидности средств крепления трубопроводов).

По характеру работы и назначению опоры можно подразделить на подвижные, к которым относятся скользящие, катковые, шариковые, пружинные и т. п., и неподвижные, которые бывают приварными, хомутовыми и упорными.

Подвижные опоры устанавливаются для обеспечения свободного перемещения трубопроводов на опорах при температурных деформациях. Эти опоры воспринимают вертикальную нагрузку — силу тяжести трубопроводов с размещенной на них арматурой и теплоизоляции различных типов, а также горизонтальную нагрузку, зависящую от коэффициента трения на подошве опоры. На величину трения влияет конструкция подвижной опоры. Наиболее распространенными подвижными опорами являются скользящие опоры,

перемещающиеся вместе с трубой по различным опорным конструкциям;

коэффициент трения для скользящей опоры принимают равным 0,3. Для организации более свободного перемещения трубопровода применяют катковые опоры с коэффициентом трения 0,1, Шариковые опоры воспринимают горизонтальные осевые и боковые нагрузки. Пружинные опоры применяются для поглощения вибрации, передаваемой от технологического оборудования, и

обеспечивают надежную работу как сварных, так и фланцевых соединений.

Неподвижные (мертвые) опоры устанавливают на трубопроводах для обеспечения поглощения линейных удлинений при температурных перепадах транспортируемой среды. Кроме вертикальных нагрузок от собственного веса трубопровода, изоляции и др. неподвижные опоры воспринимают весьма значительные горизонтальные усилия, возникающие при температурных деформациях. Между неподвижными опорами, как правило, устанавливаются компенсаторы. Горизонтальные усилия, действующие на неподвижные опоры,

Лист

			БР 2068998.37.06.00.00.000ПЗ	53
Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата

можно подразделить на осевые и боковые: осевые — передаются на все неподвижные опоры, боковые — на опоры, расположенные вблизи поворотов трубопровода и в местах подсоединения их вблизи опор. Горизонтальные усилия и расстояния между неподвижными опорами определяются соответствующими расчетами.

Наиболее часто применяемыми опорными конструкциями при монтаже технологических трубопроводов являются кронштейны и консоли. Кронштейны

(к ним относятся консоли) можно подразделить на индивидуальные (при прокладке на них одной трубы) и групповые (при прокладке нескольких труб).

Кронштейны крепятся к стенам, колоннам и другим строительным конструкциям.

Кронштейны и консоли очень часто применяются в сочетании с вышеописанными опорными конструкциями: на кронштейнах устанавливают подвижные и неподвижные опоры; к кронштейнам и консолям крепят различного типа подвески (одинарные, двойные, шпренгельные, индивидуальные и групповые).

Подвески применяются для крепления технологических трубопроводов при невозможности использования поддерживающих снизу опор и бывают нерегулируемые (привариваемые или пристреливаемые к строительным конструкциям на жестких тягах) и регулируемые (снабженные талрепами,

винтовыми стяжками или с верхней регулировкой), позволяющие изменять отметку прокладываемого трубопровода.

Различные типы опорных конструкций показаны на рис. 4.1.

Лист

			БР 2068998.37.06.00.00.000ПЗ	54
Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата

Рисунок 4.1 - Типы опорных конструкций.

А – неподвижные опоры; б – скользящие опоры; в – роликовые опоры; г – подвески:

1 – нерегулируемая; 2 – регулируемая; 3 – пружинная.

Лист

			БР 2068998.37.06.00.00.000ПЗ	55
Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата

Рассмотрим основные модели крепл ений в среде Bentley AutoPIPE.

Anchor – служит для моделирования жестких опор.

Рисунок 4.2 - Anchor.

Spring – упругая опора, действующая в вертикальном направлении. Может применяться не только как опора, но и как подвеска. Может быть установлено нескольк о опор в одной точке.

Рисунок 4.3 - Spring.

Лист

			БР 2068998.37.06.00.00.000ПЗ	56
Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата

Constant – жесткое закрепление относительно вертикального направления. Может являться как опорой, так и подвеской. В одной точке возможно применение нескольких данных креплений.

Рисунок 4.4 - Constant.

V-stop – жёсткое ограничение перемещения в вертикальном направлении как вниз, так и вверх. Имеется возможность задать как опору, так и подвеску. Для опор возможно задание зазора между опорой и трубой или же моделирование опоры, в которой возможен отрыв трубы вертикально вверх.

Рисунок 4.5 - V-stop.

Incline – данная функция моделирует подвижные опоры. Имеется возможность задать ось, вдоль которой возможно перемещения,

пределы возможного перемещения, а также коэффициент трения.

Лист

			БР 2068998.37.06.00.00.000ПЗ	57
Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата

Рисунок 4.6 - Incline.

Line stop – данная функция ограничивает перемещения вдоль оси трубы.

Рисунок 4.7 - Line stop.

Guide – функция, аналогичная Line stop. Отличается лишь тем,

что ограничивает перемещения в осях, перпендикулярных оси трубы.

Рисунок 4.8 - Guide.

Лист

			БР 2068998.37.06.00.00.000ПЗ	58
Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата

Rotation – функция, запрещающая поворот трубы относительно выбранной оси.

Рисунок 4.9 - Rotation.

Damper – демпфер. Данная функция используется только для динамических расчетов. Действует демпфер только в направлении выбранных осей.

Рисунок 4.10 - Damper.

Tie/Link – данная функция используется для моделирования крепления труб между собой, например, посредством тяг.

Лист

			БР 2068998.37.06.00.00.000ПЗ	59
Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата

Рисунок 4.11 - Tie/Link.

4.3 Анализ изменения собственных частот колебаний

трубопровода в зависимости от его конструктивных параметров

Для анализа смоделируем участок трубопровода, имеющий отвод

иповорот. Диаметр трубопровода примем равным 820мм с толщиной стенки 10мм. В трубопроводе действует давление 50 кГ/см 2 . Один из концов трубопровода закреплен мёртвой опорой ( Ancher), а два других крепятся на опорах, н е допускающих его перемещения в вертикальном

игоризонтальном, перпендикулярных оси направлениях ( Guide).

Промежуточные опоры имитируют скользящие опоры,

ограничивающие перемещения в вертикальном направлении, но допускающие их в продольном направлении ( V-stop).

После проведения модального анализа в программе Bentley AutoPIPE, были получены результаты для 30 форм колебаний. Мы же для рассмотрения результатов выберем 1,3,7, и 15 формы,

соответствующие продольным колебаниям и колебаниям 1,2 и 3 форм колебаний прямых стержней, рассмотренных ранее, соответственно.

Результаты расчета данных колебаний приведены на рис. 4.12.

Лист

			БР 2068998.37.06.00.00.000ПЗ	60
Изм. Лист	№ докум.	Подпись Дата