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:

• Давление

• Расчетная температура

• Плотность продукта

• Вес изоляции

• Дополнительные распределенные нагрузки (в трубе)

• Дополнительные сосредоточенные нагрузки (в узле)

• Смещения опор в рабочем и холодном состоянии

• Монтажная температура

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

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:

• для определения нагрузок на опоры оборудование в рабочем состоянии трубопровода релаксация напряжений не учитывается (т.е. расчеты проводятся для первого нагрева без учета коэффициентов χ и δ)

• для оценки прочности и нагрузок на оборудование в холодном состоянии берется состояние трубопровода после релаксации напряжений (т. е. с учетом предусмотренных нормами коэффициентов усреднения χ и релаксации δ)

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.

• Загружения L1 - L2 выполняются для того основного режима, для которого включена опция "Подбор креплений"

• Загружения L3 - L5, L4* выполняются для каждого заданного в редакторе основного режима работы с типом "ПДН" (колонка "Тип режима")

• Загружения L6 - L8 для тех основных режимов, для которых включена опция "Холодное состояние"

• Загружение L9, точнее это не загружение, а проверка размаха напряжений между загружениями делается между всеми загружениями, указанными в колонке "Размах между режимами". В версиях СТАРТ-ПРОФ 4.81 и ниже, размах вычислялся только между рабочим (L5) и холодным (L8) состояниями. В версиях 4.82 и выше можно проверять размах напряжений между любыми основными режимами работы и соответствующими им холодными состояниями.

• Загружение L10 выполняется для режима испытаний с типом "Испытания" (колонка "Тип режима")

• Загружения L11 - L12 выполняются для каждого заданного в редакторе основного режима работы с типом "ПДК" (колонка "Тип режима")

• Загружения L13 - L15 выполняются для каждого заданного в редакторе дополнительного силового загружения

• При установке галочек "Сейсмика", "Ветер", "Снег" выполняются расчеты на серию дополнительных загружений, необходимых расчета на сейсмические воздействия, ветровые нагрузки, снеговые и гололедные нагрузки

Таблица 1. Сочетания воздействий для расчета среднетемпературных трубопроводов

Примечание * - давление принимается нулевым в РД 10-249-98, т.к. продольное напряжение от давления 0.5σ_кц 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:

• Загружения L3 - L6 для основного режима выполняются по другому. L5 учитывает эффект релаксации напряжений в рабочем состоянии

• Добавляется загружение L6*, которое учитывает эффект саморастяжки трубопровода в холодном состоянии

• При установке галочек "Сейсмика", "Ветер", "Снег" выполняются расчеты на серию дополнительных загружений, необходимых расчета на сейсмические воздействия, ветровые нагрузки, снеговые и гололедные нагрузки

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

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

Выполняются следующие загружения:

• Загружения L1 - L2, L5 выполняются для того основного режима, для которого включена опция "Подбор креплений"

• Загружения L3, L3*, L3** выполняются для каждого заданного в редакторе основного режима работы

• Загружение L4 выполняется для режима испытаний с типом "Испытания" (колонка "Тип режима")

• Загружение L6 выполняется для каждого заданного в редакторе дополнительного силового загружения

• При установке галочек "Сейсмика", "Ветер", "Снег" выполняются расчеты на серию дополнительных загружений, необходимых расчета на сейсмические воздействия, ветровые нагрузки, снеговые и гололедные нагрузки

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

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.

• Загружения LH1 - LH2 выполняются для того основного режима, для которого включена опция "Подбор креплений"

• Загружения L1 - L6 выполняются для каждого заданного в редакторе основного режима работы

• Загружение L7 для тех основных режимов, для которых включена опция "Холодное состояние"

• Загружение L9, точнее это не загружение, а проверка размаха напряжений между загружениями делается между всеми загружениями, указанными в колонке "Размах между режимами"

• Загружение L10 выполняется для режима испытаний с типом "Испытания" (колонка "Тип режима")

• Загружения L11 - L13 выполняются для каждого заданного в редакторе дополнительного силового загружения

• Загружения L4 и L8 выполняются для загружений с установленной галочкой "Ползучесть"

• При установке галочек "Сейсмика", "Ветер", "Снег" выполняются расчеты на серию дополнительных загружений, необходимых расчета на сейсмические воздействия, ветровые нагрузки, снеговые и гололедные нагрузки

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)

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

Доступ из меню

Файл > Редактор режимов работы