РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ СОСУДОВ И АППАРАТОВ НА ПРОЧНОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ

Горизонтальный теплообменник

Вертикальный сосуд на опорных стойках-лапах

Аппарат колонного типа

Резервуар

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

Программа рассчитана на применение при проектировании, реконструкции и диагностике сосудов и аппаратов, а также при проведении поверочных расчетов объектов нефтеперерабатывающей, химической, нефтехимической, газовой, нефтяной и других смежных отраслях промышленности, и рекомендована Ростехнадзором. Программа работает в среде Windows XP/7.

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.

Программа состоит из следующих модулей.

Базовый модуль «ПАССАТ» осуществляет расчет прочности и устойчивости горизонтальных и вертикальных сосудов и аппаратов по отечественным нормативным документам (НД). Расчет проводится как на основе как последнего сборника ГОСТ Р 52857.(1-12)-2007, 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.

Расчет на прочность и устойчивость аппаратов колонного типа с учетом ветровых нагрузок и сейсмических воздействий выполняется с помощью модуля «ПАССАТ-Колонны». Расчет проводится на основе ГОСТ Р 51273-99, ГОСТ Р 51274-99.

Расчет на прочность и устойчивость теплообменных аппаратов кожухотрубчатого типа, а также АВО (аппаратов воздушного охлаждения) осуществляется с помощью модуля «ПАССАТ-Теплообменники» на основе ГОСТ Р 52857.7-2007, 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. (Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на сейсмические воздействия. Стандарт ассоциации экспертных организаций техногенных объектов повышенной опасности «Ростехэкспертиза»).

Расчет на прочность и устойчивость вертикальных стальных цилиндрических резервуаров по СТО–СА–03–002–2011, в том числе от ветровых, снеговых и сейсмических воздействий, выполняется с помощью модуля «ПАССАТ-Резервуары».

Дополнительной функцией является расчет врезки штуцера в обечайки и выпуклые днища, а также арматурных фланцев от воздействия давления и внешних нагрузок по традиционным американским и британским документам (модуль «ПАССАТ-Штуцер»). Расчет проводится на основе норм расчета на прочность оборудования ASME Sec.VIII, ASME Sec.II, WRC-107, WRC-297.

Расчеты производятся поэлементно, и включают в себя:

• цилиндрические обечайки и конические переходы гладкие и подкрепленные кольцами жесткости);
• приварные днища и отъемные днища и 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;
• отводы;
• врезки (штуцера) в обечайки, выпуклые днища и корпуса резервуаров;
• 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, компенсаторы, расширители, плавающие головки теплообменных аппаратов;
• элементы сосудов и аппаратов с рубашками (цилиндрической, U-образной, частично охваченные рубашками, со змеевиковыми и регистровыми каналами).

Функциональные особенности программы:

• 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, в процессе задания элемента;
• при изменении геометрических параметров или условий нагружения в элементе после предупреждения происходит автоматическое изменение данных в смежных элементах всей модели – таким образом поддерживается её целостность;
• выбор используемых материалов (по ГОСТ, ASME, EN) из базы данных с возможностью ее пополнения, при этом величины допускаемых напряжений, модулей упругости и т.д. подставляются и изменяются программой при изменении материала, температуры или толщины стенки автоматически;
• задание элементов аппаратов (фланцы, прокладки, шпильки, крышки, днища, патрубки,…) из базы данных по ГОСТ, ОСТ, АТК, СТО;
• формирование таблицы штуцеров.

Удобство использования:

• объемное графическое отображение геометрии с возможностью редактирования цвета, как отдельных элементов, так и всей модели;
• «каркасное» и «полупрозрачное» изображение, позволяющее увидеть внутренние элементы;
• 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;
• построение эпюр нагрузок и перемещений при расчете колонных аппаратов и седловых опор;
• настройка размерностей (СИ, МКС, «Британская» система единиц и др.);
• формирование, просмотр и печать полного отчета по расчетам элементов модели с промежуточными результатами вычислений. Отчет оформлен в соответствии с ЕСКД и полностью соответствует подобным расчетам, сделанным вручную;
• автоматическое обновление программы.

Специализированные и дополнительные расчетные функции:

Базовый модуль «ПАССАТ»:

• расчет обечаек горизонтальных сосудов и аппаратов с произвольным количеством опор (более 2) 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 арматурных и аппаратных фланцевых соединений от давления, внешних сил и моментов, а также температурных напряжений;
• расчет овальных штуцеров;
• расчёт плоских отъемных крышек;

Модуль «ПАССАТ-Колонны»:

• определение периода низшей частоты колебаний аппаратов колонного типа с произвольным числом элементов;
• расчет усилий для аппаратов колонного типа от ветровых нагрузок 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;
• определение наиболее слабого сечения опорной обечайки аппарата колонного типа ПАССАТ выполняет автоматически, используя итерационный метод;
• расчет нагрузок от аппарата колонного типа на постамент и фундамент.

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-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-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.

Модуль «ПАССАТ-Штуцер»:

• расчет прочности и жесткости места соединения штуцера с сосудом (аппаратом);
• расчет арматурных и аппаратных фланцевых соединений от давления, внешних сил и моментов, а также температурных напряжений.

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.

Преимущество ПАССАТА по сравнению с аналогичными зарубежными программами (Compress, Vessel, PV Elite и др.) заключается в ориентации на Российскую нормативную базу, меньшую цену, интуитивно понятный русскоязычный интерфейс, встроенную базу российских материалов.

При создании модели могут быть использованы встроенные БД стандартных элементов – обечаек, днищ, опор, фланцев, прокладок и др. Базы данных материалов и элементов являются открытыми и могут пополняться пользователем.

Наглядное отображение эпюр перемещений, сил, моментов и критериев прочности и устойчивости.

Отчет в MS Word

У вас есть возможность проверить несколько вариантов и выбрать наиболее эффективный, поскольку ввод исходных данных занимает немного времени.

Интерфейс программы интуитивно понятен. Освоение программы происходит быстро и не требует специального обучения.

Обеспечивается качественная и оперативная техническая поддержка пользователей.

Литература, использованная при создании программы:

1. СА 03-004-08. Расчет на прочность сосудов и аппаратов. Нормы и методы расчета на прочность. Стандарт ассоциации экспертных организаций техногенных объектов повышенной опасности «Ростехэкспертиза».
2. 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».
3. ГОСТ Р 52857.1-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования.
4. ГОСТ Р 52857.2-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек.
5. ГОСТ Р 52857.3-2007. 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.
6. ГОСТ Р 52857.4-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность и герметиченость фланцевых соединений.
7. ГОСТ Р 52857.5-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет обечаек и днищ от воздействия опорных нагрузок.
8. ГОСТ Р 52857.6-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность при малоцикловых нагрузках.
9. ГОСТ Р 52857.7-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Теплообменные аппараты.
10. ГОСТ Р 52857.8-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Сосуды и аппараты с рубашками.
11. ГОСТ Р 52857.9-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Определение напряжений в местах пересечений штуцеров с обечайками и днищами при воздействии давления и внешних нагрузок на штуцер.
12. ГОСТ Р 52857.10-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Сосуды и аппараты, работающие с сероводородными средами.
13. ГОСТ Р 52857.11-2007. 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.
14. ГОСТ Р 52857.12-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Требования к форме представления расчетов на прочность, выполняемых на ЭВМ.
15. ГОСТ 14249-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.
16. ГОСТ 25221-82. Сосуды и аппараты. Днища и крышки сферические неотбортованные. Нормы и методы расчета на прочность.
17. ГОСТ 26202-84. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность обечаек и днищ от воздействия опорных нагрузок.
18. ГОСТ 24755-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность укрепления отверстий.
19. ГОСТ 25859-83. Сосуды и аппараты стальные. Нормы и методы расчета на прочность при малоцикловых нагрузках.
20. 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.
21. ГОСТ Р 51274-99. Сосуды и аппараты. Аппараты колонного типа. Нормы и методы расчета на прочность.
22. ГОСТ 25867-83. Сосуды и аппараты. Сосуды с рубашками. Нормы и методы расчета на прочность.
23. ГОСТ 30780-2002. Сосуды и аппараты стальные. Компенсаторы сильфонные и линзовые. Методы расчета на прочность.
24. ГОСТ 26159-84. Сосуды и аппараты чугунные. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования.
25. ГОСТ 27772-88. Прокат для строительных стальных конструкций.
26. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. –М.: Энергоатомиздат, 1989. –525с.
27. РД 26-14-88. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Элементы теплообменных аппаратов.
28. РД 26-15-88. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность и герметичность фланцевых соединений.
29. РД РТМ 26-01-96- 83. Крышки и днища плоские круглые с радиальными ребрами жесткости сосудов и аппаратов.
30. РД 26-02-62-98. Расчет на прочность элементов сосудов и аппаратов, работающих в коррозионно-активных сероводородосодержащих средах.
31. 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.
32. РД 10-249-98. Нормы и расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды.
33. ОСТ 26-01-64-83. Зажимы. Конструкция и размеры.
34. РД 26-01-169-89. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность днищ в местах крепления опор-стоек.
35. РД 24.200.21-91. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность элементов плавающих головок кожухотрубчатых теплообменных аппаратов.
36. РД 26-18-8-89. Сварные соединения приварки люков, штуцеров и муфт. Основные типы, конструктивные элементы и размеры.
37. 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.
38. РТМ 26-110-77. Расчет на прочность цилиндрических горизонтальных аппаратов, установленных на седловых опорах.
39. СА 03-003-07. Расчет на прочность и вибрацию стальных технологических трубопроводов. Стандарт ассоциации экспертных организаций техногенных объектов повышенной опасности «Ростехэкспертиза».
40. Standards of the Expansion Joint Manufactures Association, INC, 8th Edition, 2003.
41. EN 13445-3. European Standard. Unfired pressure vessels – Part 3. Issue 1 (2002-05).
42. ASME Boiler and Pressure Vessel Code. Sect.VIII, Div.1.
43. ASME VIII, Div 1, 2002.
44. ASME II, 2002.
45. WRC-107 Welding Research Council. Bulletin. “Local Stresses in Spherical and Cylindrical Shells due to External Loadings”. 1979.
46. WRC-297 Welding Research Council. Bulletin. “Local Stresses in Cylindrical Shells due to External Loadings on Nozzles – Supplement to WRC Bulletin №107”. 1987.
47. BS-5500: 1976 Specification for Unfired fusion welded pressure vessels. British Standards Institution.
48. WRC-368 Welding Research Council. Bulletin. “Stresses in Intersecting Cylinders subjected to Pressure”. 1991. –32 p.
49. 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.
50. Zick, L.P., “Stresses in Large Horizontal Cylindrical Pressure Vessels on Two Saddle Supports”, Welding Research Journal Supplement, September,1951.