Редактор режимов работы (автоматический генератор загружений)

Смотрите также

Редактор режимов работы позволяет выполнять расчет нескольких режимов работы трубопровода в одном файле расчета. Для каждого заданного режима работы редактор режимов работы автоматически генерирует необходимый набор загружений трубопровода. Можно создавать основные режимы работы и дополнительные силовые загружения.

Основной режим работы - режим работы трубопровода с определенным давлением, температурой, весом продукта, смещениями и т.д. (1, 2, 3, 4, 5 на рисунке ниже). Например: основной рабочий режим, аварийный режим, режим испытаний, режим пропарки и т.д.

Дополнительное силовое загружение - дополнительное силовое загружение к одному из основных режимов работы (2.1 и 2.2 на рисунке ниже). Задаются только дополнительные силовые воздействия по сравнению с основным режимом работы: дополнительные силы в узлах и дополнительные распределенные нагрузки в участках. Это могут быть, например, нагрузки от срабатывания предохранительного клапана, нагрузки от гидроудара, нагрузки от ветра, снега, гололеда и т.д. Дополнительное силовое загружение всегда привязываются к одному из основных режимов работы.

Размах между режимами - размах напряжений между режимами для расчета на циклическую прочность. Может быть рассчитан как между основным режимом (например "1") и соответствующим ему холодным состоянием ("1Х"), так и между разными основными режимами и соответствующими им холодными состояниями (например "1-2" 1 рабочее - 2 рабочее, "2-1Х" 2 рабочее - 1 холодное). Здесь основные рабочие режимы обозначаются просто цифрой, а соответствующие им холодные состояния обозначаются цифрой с буквой "Х" (Холодное).

Размахи напряжений могут быть вычислены только между основными режимами, поскольку температурные расширения в них могут быть различные. Нельзя вычислять размах напряжений между дополнительными режимами, поскольку они отличаются только силовыми воздействиями.

 

Ниже показан пример режимов работы трубопровода:

Когда список всех режимов работы трубопровода сформирован, можно задавать различные исходные данные для каждого из режимов. Для этого на панели инструментов есть возможность выбора текущего рабочего режима. Если открыть свойства трубы, то видны будут только свойства в текущем рабочем режиме. Если мы сменим текущий рабочий режим на панели инструментов, то в той же самой трубе мы увидим уже другие свойства, соответствующие другому режиму.

Свойства, которые могут отличаться в различных режимах работы:

Остальные свойства в разных режимах работы всегда одинаковые.

Если задано более одного режима работы, то рядом с полями ввода, которые могут иметь различные значения в разных режимах работы появляется кнопка "L", нажав на которую можно увидеть значение свойства во всех режимах работы.

Пружины, моделирующие взаимодействие с грунтов всегда расставляются одинаково для всех режимов работы. При этом длины La и Lb вычисляются по данным самого первого режима ПДН.

Режимы работы по умолчанию

В новом проекте должен быть задан как минимум один режим работы. Если в общих данных указано, что необходимо проводить испытания, то также должен быть задан режим испытаний. На рисунке ниже показан пример с минимально необходимым набором режимов для расчета трубопровода с испытаниями. Если испытания не проводятся то первая строка может быть удалена.

Параметры

Параметр

Описание

*

Включение/выключение режима. Если необходимо временно отключить расчет режим работы - снимите галочку. Потом можно будет снова поставить галочку и режим будет считаться

#

Номер режима работы. Основные режимы имеют номера вида "1", "2" и т.д. Дополнительные силовые загружения имеют номера вида "2.1", "2.2", "2.3". Где первая цифра перед точной обозначает номер основного режима, к которому привязан дополнительный

Имя

Имя режима работы. Здесь можно вводить произвольный текст, описывающий суть режима работы

Подбор креплений

Подбор пружин и креплений постоянного усилия будет производиться только для того режима работы, для которого включена опция "Подбор креплений". Для всех остальных режимов работы программа будет выполнять расчеты с уже выбранными пружинами. Нельзя включать эту опцию более, чем для одного режима работы. Если ни для одного из режимов работы эта опция не выбрана, то подбор пружин производиться не будет.

Высокая температура

Если в трубопроводе есть хотя бы один участок, который классифицируется как высокотемпературный по ГОСТ 32388-2013, то следует включить данную опцию и задать коэффициенты усреднения и релаксации в свойствах высокотемпературных участков

Холодное состояние

Если включить эту опцию, то старт посчитает еще один режим работы к выбранному основному режиму под названием "Холодное состояние". Расчет будет выполнен на отрицательный температурный перепад, равный температурному перепаду между температурой монтажа и рабочей температурой. При этом начальным состоянием для определения направлений и величины сил трения будет являться основной режим. Например, если монтажная температура -20, а расчетная +50, то при расчете основного режима трубопровод будет нагреваться от -20 до +50, а при расчете холодного состояния, будет охлаждаться от +50 до -20.

В принципе, каждый основной режим работы может иметь "свое" холодное состояние. Такие холодные состояния будут отличаться только перераспределением остаточных сил трения. Но практического смысла в этом нет. Есть смысл расчета только одного холодного состояния для одного из режимов работы.

Сейсмика

Если включить эту опцию, то старт выполнит серию загружений трубопровода сейсмическими инерционными силами по разным направлениям в данном рабочем режиме.

Допускается включать эту опцию для нескольких режимов одновременно. Например, если есть два режима работы при температуре 50 градусов и температуре 300 градусов и включена опция "сейсмика" для обоих режимов. В этом случае можно будет узнать как влияют сейсмические воздействия в случае работы трубопровода при 50 и при 300 градусах и узнать какой вариант хуже.

Ветер

Если включить эту опцию, то старт выполнит серию загружений трубопровода ветровыми нагрузками по различным направлениям в данном рабочем режиме.

Допускается включать эту опцию для нескольких режимов одновременно. Суть та же, что и для расчета на сейсмические воздействия (см. выше)

Снег

Если включить эту опцию, то старт выполнит загружение трубопровода снеговыми и гололедными нагрузками в данном рабочем режиме.

Допускается включать эту опцию для нескольких режимов одновременно. Суть та же, что и для расчета на сейсмические воздействия (см. выше)

Тип режима

Существует три типа режима: ПДН, ПДК и испытания. В режиме ПДН выполняются все положенные расчеты. В режиме ПДК (ПДКОН) выполняется только расчет напряжений от веса и от всех воздействий в рабочем состоянии, при этом допускаемые напряжения (от веса, от всех воздействий, от давления) принимаются как для кратковременных воздействий. Например, для документа ГОСТ 32388-2013 допускаемые напряжения в режиме ПДН от давления [σ], веса и давления 1.1[σ], от всех воздействий 1.5[σ], а в режиме ПДК давления 0.9σт, веса и давления 1.5[σ], от всех воздействий 1.9[σ].

Тип ПДК следует выбирать для таких режимов, которые действуют очень непродолжительное время, например, испытания, пропарка, выгиб или прогиб корпуса судна (для судовых трубопроводов) и т.д. В остальных ситуациях следует выбирать режим ПДН.

В любом проекте обязательно должен быть хотя бы один расчет в режиме ПДН. Ситуация, когда тип всех режимов работы проекта ПДК - не допускается.

Режим испытания используется для расчета трубопровода в режиме испытаний. Этот режим создается автоматически, если в общих данных выбран расчет режима испытаний. По сути, это тоже самое, что и режим ПДК, но создается автоматически.

ПДК(k)

Множитель для вычисления напряжений от кратковременных силовых воздействий.

ASME B31.1, ASME B31.9:

ASME B31.3: k=1.33, for high-pressure piping (Chapter IX) k=1.2

ASME B31.5: k=1.33

EN 13480:

DL/T 5366-2014:

GB/T 20801-2006: k=1.33

GB 50316-2008:

Размах между режимами

Размах напряжений для расчета на циклическую прочность может быть рассчитан как между основным режимом (например "1") и соответствующим ему холодным состоянием ("1Х"), так и между разными основными режимами и соответствующими им холодными состояниями (например "1-2" 1 рабочее - 2 рабочее, "2-1Х" 2 рабочее - 1 холодное). Здесь основные рабочие режимы обозначаются просто цифрой, а соответствующие им холодные состояния обозначаются цифрой с буквой "Х" (Холодное).

Размахи напряжений могут быть вычислены только между основными режимами, поскольку температурные расширения в них могут быть различные. Нельзя вычислять размах напряжений между дополнительными режимами, поскольку они отличаются только силовыми воздействиями.

Множитель к коэф.трения

Множитель к коэффициентам трения (0...1.0). В обычных ситуациях должен быть равен 1.0. Другие значения задаются только в особых случаях. например, если необходимо сделать расчет без учет сил трения во всех опорах - задайте 0. Если задать 0.5 - расчет будет выполнен с коэффициентами трения, деленными пополам. Если задать 1 - расчет будет выполнен на полные коэффициенты трения.

Уменьшение или обнуление коэффициентов трения используется при расчете на ветровые, сейсмические воздействия, гидроудар, пробковый режим, срабатывание предклапанов и т.д. Как правило множитель для таких расчетов принимается либо 0.5, либо 0, как наиболее консервативный вариант.

Множитель не применяется к сальниковым компенсаторам и крутильным компенсаторам

Множитель к весу

Введение нулевого коэффициента к весовым нагрузкам может быть использовано при снятии нагрузок со штуцеров оборудования для разделения нагрузок на весовые и температурные.

Введение коэффициента больше нуля используется для расчета падения блока на дно, стадий погрузки, перевозки и т.д.

Учет коэф. перегрузки

Отключение учета коэффициентов надежности по нагрузке, требуемых нормативными документами. Используется для более точного выбора пружинных опор. Но следует иметь в виду, что при выполнении последующего расчета такого трубопровода с учетом коэффициентов надежности, нагрузки на пружинные опоры от веса могут превысить допускаемые значения

Спец. расчет

Опция указывает проводить или не проводить в данном режиме работы специальный расчет для стартовых компенсаторов или с учетом преднагрева. В зависимости от того, что выбрано в общих данных

Демпфер

Задает блокируются ли демпферы при воздействии данного силового загружения или нет

Реальные загружения трубопровода

На основе информации, заданной в редакторе режимов работы, непосредственно перед расчетом программа автоматически генерирует реальные загружения трубопровода, которые зависят от выбранного нормативного документа. Загружений гораздо больше, чем режимов работы, и алгоритм их формирования гораздо сложнее, но все их формирование производится программой автоматически.

При расчете трубопровода в СТАРТ-ПРОФ используется дифференциальная модель трения. Рассматривается последовательный переход из одного расчетного состояния в другое по цепочке: "нулевое состояние" - "монтажное состояние" - "рабочее состояние" - "холодное состояние". На каждом шаге производится расчет трубопровода по деформированной схеме. Например, при расчете холодного состояния рассматривается трубопровод в текущем напряженно-деформированном состоянии, соответствующем рабочему состоянию и прикладывается вес + отрицательный температурный перепад (охлаждение). Силы трения в каждой опоре в начале "переворачиваются", при этом опора стоит на месте, а затем "срываются" и начинают двигаться в направлении их положения в монтажном состоянии. Но в исходное положение (монтажное) опоры уже не возвращаются. Теоретически, можно рассмотреть несколько циклов "рабочее состояние" - "холодное состояние", которые происходят в процессе эксплуатации трубопровода. Но как показали исследования, первый цикл нагрев-охлаждение дает наибольшую амплитуду напряжений, поэтому в запас циклической прочности достаточно рассмотреть только первый нагрев и первое охлаждение трубопровода.

В высокотемпературных трубопроводах, работающих в условиях ползучести, имеет место переход упругих деформаций в пластические (остаточные). Это приводит к постепенному уменьшению напряжений в рабочем состоянии трубопровода и появлению напряжений обратного знака после его охлаждения. Для оценки прочности трубопровода, работающего в условиях ползучести, в РД 10-249-98 и ГОСТ 32388-2013 вводятся коэффициенты усреднения χ и релаксации δ, которые искусственно уменьшают действительный температурный перепад в рабочем состоянии и увеличивают его в холодном. Такой подход позволяет приближенно с запасом оценить прочность трубопровода, но не дает правильных значений перемещений узлов, определяющих упругую линию трубопровода и соответственно видимых перемещений и нагрузок на опоры. Чтобы преодолеть это противоречие в программной системе СТАРТ-ПРОФ делается серия загружений:

Условные обозначения, принятые в таблицах сочетаний нагрузок:

L - загружение

T - расчетная температура

Tinst - монтажная температура, задается в общих данных

Tt - температура испытаний, задается в общих данных

P - расчетное давление

Pt - давлений при испытаниях

Sh - допускаемое напряжение при рабочей температуре

Sc - допускаемое напряжение при холодной температуре

St - допускаемое напряжение при температуре испытаний

fat - кривая циклической прочности

SUS - от веса

OPE - рабочее

OCC - кратковременное

CLD - холодное

EXP - циклическое

F - дополнительные невесовые нагрузки

Fw - дополнительные весовые нагрузки

S - затяг вне трубопровода

W - вес трубы, изоляции и продукта.

Ww - вес трубы, изоляции и продукта, которым производятся испытания (вода или воздух)

Для РД 10-249-98, СНиП 2.05.06-85 (нормативные нагрузки), СП 36.13330.2012 (нормативные нагрузки), ASME B31.1, DL/T 5366-2014: W = вес трубы + вес изоляции + вес продукта, Ww = вес трубы + вес изоляции + продукта, которым производятся испытания.

Для ГОСТ Р 55596-2013, ГОСТ 32388-2013, CJJ/T 81-2013, СНиП 2.05.06-85 (расчетные нагрузки), СП 36.13330.2012 (расчетные нагрузки): W = вес трубы*1.1 + вес изоляции*1.2 + вес продукта*1.0, Ww = вес трубы*1.1 + вес изоляции*1.2 + продукта, которым производятся испытания.

D - смещение опор в рабочем состоянии

Dt - смещение опор при испытаниях

Dd - просадка опор

S - узловая деформация (монтажная растяжка)

E, alfa - модуль упругости и коэффициент температурного расширения

χ - коэффициент усреднения компенсационных напряжений

δ - коэффициент релаксации

Сочетания нагрузок и воздействий для среднетемпературных трубопроводов (РД 10-249-98, ГОСТ Р 55596-2013, ГОСТ 32388-2013, CJJ/T 81-2013)

Для трубопроводов, в которых отсутствует ползучесть, выполняется серия расчетов с различными сочетаниями нагрузок и воздействий, которые приведены в таблице 1.

Таблица 1. Сочетания воздействий для расчета среднетемпературных трубопроводов

Название

Сочетание нагрузок

Доп. напр.

одност. связ.

Пружины

E, alfa

гибк. отвод.

Результ.

L1

Подбор креплений

W1

-

Расчет

Одност. жестк.

T1 или Tinst

P1

Пруж.

L2

T1+D1+Dd

-

Расчет

Итарац. жестк.

T1 или Tinst

P1

Пруж.

L3

Основной режим 1 (ПДН)

W1+P1*+F+Fw+H

1.1Sh1

L4

Выбранные

T1

P1

Напр.

L4

W1+P1+T1+D1+F+Fw+S+Dd+H

-

Расчет

Выбранные

T1

P1

Перем., Нагрузк., Деформ. компенс.

L5

W1+P1*+T1+D1+F+Fw+S+Dd+H

1.5Sh1** трубы

Расчет

Выбранные

T1

P1

Напр.

L6

Холодн. сост. 1

L4-P1-T1-D1

-

Расчет

Выбранные

Tinst

0

Перем., Нагрузк.

L7

L5-P1*-T1-D1

1.5Sc** трубы

Расчет

Выбранные

Tinst

0

Напр., Пруж.

L8

Цикл. прочн. 1

L5-L8

min(1.5*(Sh1 + Sc), fat)

-

-

-

-

Напр.

L9

Испытания

Ww+Pt*+F+Fw+H

1.5St

Расчет

Одностор. жестк.
/Выбр.

Tt

Pt

Напр.

L10

Ww+Pt*+F+Fw+Tt+Dt+Dd+S+H

1.9St

Расчет

Одностор. жестк.
/Выбр.

Tt

Pt

Напр., Перем., Нагрузк.

L11

Основной режим 2 (ПДК)

W2+P2+F+Fw+H

1.5Sh2

L12

Выбранные

T2

P2

Напр.

L12

W2+P2+T2+D2+F+Fw+S+Dd+H

1.9Sh2 трубы

1.5(Sh2 + Sc) детали

Расчет

Выбранные

T2

P2

Напр., Перем., Нагрузк., Деформ. компенс.

L13

Доп. силовое загруж. 1.1

W1+P1+T1+D1+F+Fw+S+Dd+H+F1.1

-

Расчет

Выбранные

T1

P1

Перем., Нагрузк., Деформ. компенс.

L14

L13-L5

-

-

-

-

-

-

L15

L3+L14

1.5Sh2

-

-

-

-

Напр.

Примечание * - давление принимается нулевым в РД 10-249-98, т.к. продольное напряжение от давления 0.5σкц уже входит в формулы нормативного документа

Примечание ** - в РД 10-249-98 не проверяется для среднетемпературных трубопроводов.

Сочетания нагрузок и воздействий для высокотемпературных трубопроводов (РД 10-249-98, ГОСТ 32388-2013)

Загружения для высокотемпературных трубопроводов делаются почти так же, как и для среднетемпературных (см. таблицу 1), за исключением двух отличий:

Название

Сочетание нагрузок

Доп. напр.

одност. связ.

Пружины

E, alfa

гибк. отвод.

Результ.

L3

Основной режим 1 (ПДН)

W1+P1*+F+Fw+H

1.1Sh1

L4

Выбранные

T1

P1

Напр.

L4

W1+P1+T1+D1+F+Fw+Dd1+H

-

Расчет

Выбранные

T1

P1

Перем., Нагрузк., Деформ. компенс.

L5

W1+P1*+χ*T1+χ*D1+F+Fw+Dd1+H

1.5Sh1

Расчет

Выбранные

T1

P1

Напр.

L6

Холодн. сост. 1

L4-P1-T1-D1

-

Расчет

Выбранные

Tinst

0

Перем., Нагрузк.

L6*

Хол. посл. релакс. 1

W1+P1-δ*T1- δ*D1+F+Fw+Dd1+H

1.5Sc

Расчет

Выбранные

Tinst

0

Нагрузк., Напр.

Примечание * - давление принимается нулевым в РД 10-249-98, т.к. продольное напряжение от давления 0.5σкц уже входит в формулы нормативного документа.

Сочетания нагрузок и воздействий для СНиП 2.05.06-85 и СП 36.13330.2012

Выполняются следующие загружения:

Таблица 3. Сочетания воздействий для расчета магистральных трубопроводов по СНиП 2.05.06-85 и СП 36.13330.2012

Название

Сочетание нагрузок

Доп. напр.

одност. связ.

Пружины

E, alfa

гибк. отвод.

Результ.

L1

Выбор пружин

W1

-

Расчет

Одност. жестк.

T1

P1

Пруж.

L2

T1+D1+Dd

-

L1

Итарац. жестк.

T1

P1

Пруж.

L3

Основной режим 1

W1+P1+T1+D1+F+Fw+S+Dd+H

По нормам

Расчет

Выбр.

T1

P1

Напр., Перем., Нагрузк., Деформ. компенс.

L3*

W1+P1+T1+D1+F+Fw+S+Dd+H

По нормам

Расчет

Выбр.

T1

P1

Напр.*

L4

Испытания

Ww+Pt+Tt+Dt+Dd+S+H

По нормам

Расчет

Одност. жестк.
/Выбр.

Tt

Pt

Напр., Перем., Нагрузк., Деформ. компенс.

L5

Холодное сост. 1

L3-P1-T1-D1

-

Расчет

Выбр.

Tinst

0

Пруж.

L6

Доп. силовое загруж. 1.1

W1+P1+T1+D1+F+Fw+S+Dd+H+F1.1

По нормам

Расчет

Выбранные

T1

P1

Напр., Перем., Нагрузк., Деформ. компенс.

Примечание * - расчет выполняется на номинальные нагрузки и воздействия (без коэффициентов надежности по нагрузке)

Сочетания нагрузок для ASME B31.1 и DL/T 5366-2014

Выполняется серия расчетов с различными сочетаниями нагрузок и воздействий, которые приведены в таблице ниже.

Опция 1. Использовать горячий модуль упругости для нагрузок на опоры (в общих данных)

Опция 2. Размах напряжений из рабочего в холодное (в общих данных и таблице напряжений)

Опция 3. Учитывать вес изоляции в режиме испытаний (в общих данных)

 

Название

Сочетание нагрузок

Доп. напр.

одност. связ.

Пружины

E

Alfa

гибк. отвод.

Результ.

LH1

Выбор пружин

W1+F+Fw

-

Расчет

Одност. жестк.

Tinst или T1
(опция 1)

-

P1

Пруж.

LH2

T1+D1+Dd

-

Расчет

Итарац. жестк.

Tinst или T1
(опция 1)

T1

P1

Пруж.

L1

Вес в рабочем режиме 1

W1+P1+F+H

SL<k*W*Sh

L5

Выбр.

Tinst

-

P1

Напр.

L2

Монтажное состояние 1

W1+P1+F+H+CS+Dd1

-

Расчет

Выбр.

Tinst

-

P1

Перем., Нагрузк., Деформ. компенс.

L4

Рабочее с ползучестью 1

W1+P1+F+H+χ·T1+χ·D1+Dd1

SL<1.5*Sh

Расчет

Выбр.

Tinst

T1

P1

Напр.

L5

Рабочее для нагрузок 1

W1+P1+F+H+T1+CS+D1+Dd1

-

Расчет

Выбр.

Tinst или T1
(опция 1)

T1

P1

Перем., Нагрузк., Деформ. компенс.

L6

Рабочее для размаха 1

W1+P1+F+H+T1+CS+D1+Dd1

-

Расчет

Выбр.

Tinst

T1

P1

-

L7

Холодное после остывания 1

L6-T1-D1

-

Расчет

Выбр.

Tinst

T1

P1

Перем., Нагрузк., Деформ. компенс.

L8

Холодное после релаксации 1

W1+P1+F+H-δ·T1-δ·D1

SL<1.5*Sc

Расчет

Выбр.

Tinst

T1

P1

Нагрузк.

L9

Размах напряжений

L6-L7 or L6-L2 (option 2)

Se<Sa

-

Выбр.

-

-

P1

Напр.

L10

Состояние испытаний*

Ww+Pt+F+Fw+H

SL<0.9*Sy

Расчет

Одност. жестк.
/Выбр.

Tinst

Tt

Pt

Напр.

L11

Ww+Pt+F+Fw+H+Tt+CS+Dt+Dd

-

Расчет

Одност. жестк.
/Выбр.

Tinst

Tt

Pt

Перем., Нагрузк., Деформ. компенс.

L12

Доп. силовое загруж. 1.1

W1+P1+F+H+T1+CS+D1+Dd1+F1.1

-

Расчет

Одност. жестк.
/Выбр.

Tinst

T1

P1

Перем., Нагрузк., Деформ. компенс.

L13

L11-L5

-

-

-

-

-

-

-

L14

L1+12

SL<k*W*Sh

-

-

-

-

-

Напр.

Примечание * - Ww с учетом или без учета веса изоляции в зависимости от опции 3

Доступ из меню

Файл > Редактор режимов работы