壓力容器審核人培訓(xùn)201610-4

1、1 濟(jì)南石油化工設(shè)計院濟(jì)南石油化工設(shè)計院 黃黃 泓泓 電話：電話0531-88576125 13626411112 二一六年十月二一六年十月山東省山東省D D級壓力容器級壓力容器設(shè)計審批人員培訓(xùn)設(shè)計審批人員培訓(xùn)（四）（四）2內(nèi)容簡介內(nèi)容簡介一、壓力容器設(shè)計計算應(yīng)用軟件介紹二、CAD設(shè)計 3一、一、壓力容器設(shè)計計算應(yīng)用軟件壓力容器設(shè)計計算應(yīng)用軟件計算軟件計算軟件 SW6-2011SW6-2011過程設(shè)備強(qiáng)度計算軟件包過程設(shè)備強(qiáng)度計算軟件包 LANSYS PV 2013 LANSYS PV 2013壓力容器強(qiáng)度設(shè)計軟件壓力容器強(qiáng)度設(shè)計軟件 V

2、AS2.0 VAS2.0壓力容器分析設(shè)計系統(tǒng)壓力容器分析設(shè)計系統(tǒng)41 1、 SW6SW6過程設(shè)備強(qiáng)度計算軟件包過程設(shè)備強(qiáng)度計算軟件包 SW6-2011過程設(shè)備強(qiáng)度計算軟件包，是以GB150.1GB150.4-2011壓力容器；GB/T151-2014熱交換器；GB12337-2014鋼制球形儲罐；NB/T47041-2014塔式容器；NB/T47042-2014臥式容器及HG/T20582-2011鋼制化工容器強(qiáng)度計算規(guī)定，CSCBPV-TD001-2013 內(nèi)壓與支管外載作用下圓柱殼開孔應(yīng)力分析方法為編制依據(jù)。它的運行環(huán)境為WINDOWS系統(tǒng)，此軟件在運行過程中直觀、方便、靈活。5 SW6-

3、2011共有11個設(shè)備級計算程序、一個零部件計算程序和一個用戶材料數(shù)據(jù)庫管理程序。每個設(shè)備計算程序既可進(jìn)行設(shè)備的整體計算，也可進(jìn)行該設(shè)備中某一個零部件的單獨計算。6 零部件計算程序可單獨計算最為常用的受內(nèi)、外壓的圓筒和各種封頭，以及開孔補(bǔ)強(qiáng)、法蘭等受壓元件，也可對HG/T20582-2011鋼制化工容器強(qiáng)度計算規(guī)定中的一些較為特殊的受壓元件進(jìn)行強(qiáng)度計算。十一個設(shè)備計算程序則幾乎能對該類設(shè)備各種結(jié)構(gòu)組合的受壓元件進(jìn)行逐個計算或整體計算 。7 由于SW6-2011以Windows為操作平臺，不少操作借鑒了類似于Windows的用戶界面，因而允許用戶分多次輸入同一臺設(shè)備的原始數(shù)據(jù)、在同一臺設(shè)備中對不

4、同零部件原始數(shù)據(jù)的輸入次序不作限制、輸入原始數(shù)據(jù)時還可借助于示意圖或幫助按鈕給出提示等，極大地方便用戶使用。一個設(shè)備中各個零部件的計算次序，既可由用戶自行決定，也可由程序來決定，十分靈活。 8 為了便于用戶對圖紙和計算結(jié)果進(jìn)行校核，并符合壓力容器管理制度原始數(shù)據(jù)存檔的要求，SW6可以打印用戶輸入的原始數(shù)據(jù)。 計算結(jié)束后，分別以屏幕顯示簡要結(jié)果及直接采用WORD表格形式形成按中、英文編排的過程設(shè)備設(shè)計計算書等多種方式，給出相應(yīng)的計算結(jié)果，滿足用戶查閱簡要結(jié)論或輸出正式文件存檔的不同需要。9.SW6-2011在使用過程中有以下特點在使用過程中有以下特點: 在數(shù)據(jù)輸入時可隨時退出程序運行，程序運行時

5、數(shù)據(jù)輸入和運算可以任意交替進(jìn)行，對于結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的輸入在界面上采取了圖形提示，在一個設(shè)備計算程序中，各數(shù)據(jù)輸入頁面可方便的隨意切換。 計算結(jié)果可用兩種形式輸出。一種是屏幕顯示，另一種是通過WORD以表格形式打印輸出或作為文件存放。10SW6-2011軟件內(nèi)容軟件內(nèi)容 SW6-2011軟件有11個設(shè)備級計算程序，一個零部件計算程序和一個用戶材料數(shù)據(jù)庫管理程序。每個計算程序有對應(yīng)的一組圖標(biāo)，只要點擊圖標(biāo)就能使某個程序運行。 SW6-2011對一種設(shè)備的輸入數(shù)據(jù)文件都規(guī)定了一個后綴名。 11 10 10個設(shè)備計算程序和一個零部件計算程序個設(shè)備計算程序和一個零部件計算程序的后綴名見下表的后綴名見下表121

6、3141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243思考一下，如何處理？444546474849505152 SW6-2011 V3.0過程設(shè)備強(qiáng)度計算軟件開發(fā)單位： 全國化工設(shè)備設(shè)計技術(shù)中心站 上海迅羽化工工程高技術(shù)中心 地 址：上海市延安西路376弄22號10樓西(200040) 電 話32140411、32140342 傳 真網(wǎng) 址： 技術(shù)支持32140411-820、816 、 軟件發(fā)行868、 53542

7、 2、LANSYS PV 2013LANSYS PV 2013壓力容器強(qiáng)度設(shè)計軟件壓力容器強(qiáng)度設(shè)計軟件LANSYS PV 2013LANSYS PV 2013計算內(nèi)容計算內(nèi)容a a、GB150.1GB150.4-2011GB150.1GB150.4-2011b b、GB/T151-2014GB/T151-2014c c、GB19749-1997 GB19749-1997 壓力容器波形膨脹節(jié)壓力容器波形膨脹節(jié) 55 LANSYS依據(jù)GB150.1GB150.4-2011、GB/T151-2014、GB16749-1997、GB12337-2014、NB/T47041-2014、NB/T47041

8、-2014、HG/T20569-2013及有關(guān)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編制，在尊重原標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)習(xí)慣的原則下作了合理的分類，八十多種零件項(計算項)歸納為殼與封頭、平蓋與法蘭、換熱器零件、非圓形截面容器、筒體端部五類，設(shè)備類包括換熱器、臥式容器、直立容器、攪拌器等幾大類。56 LANSYS以用戶為中心運作。用戶選擇需要的設(shè)備，并可添加零件，更可以由用戶組合零件建立自己的設(shè)備，甚至零件名稱也可由用戶命名。 LANSYS強(qiáng)大的及時計算功能，加上數(shù)據(jù)輸入、圖形提示、計算結(jié)果同頁集成，用戶所見即所得，甚至重要的中間數(shù)據(jù)也能及時看到，直觀高效。57 LANSYS合乎標(biāo)準(zhǔn)的專業(yè)糾錯提示，使用戶的疏漏減為最少，如管板管孔

9、數(shù)太多，LANSYS也能提示糾錯。 設(shè)備項目中各計算項的設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、公稱直徑、壓力試驗類型四項數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)，一經(jīng)修改，相關(guān)計算項全部動態(tài)產(chǎn)生計算結(jié)果，自動找出計算項中試驗壓力最小值作為設(shè)備試驗壓力。58 翔實的LANSYS幫助，盡可能引用標(biāo)準(zhǔn)原文原圖，用戶在得到準(zhǔn)確幫助的同時，又能熟悉標(biāo)準(zhǔn)本身。 材料錄入與管理功能，使用戶可以方便地使用標(biāo)準(zhǔn)以外的材料。59606162LANSYS PV 2013壓力容器強(qiáng)度設(shè)計軟件壓力容器強(qiáng)度設(shè)計軟件開發(fā)單位開發(fā)單位蘭州冠宇傳熱與節(jié)能工程技術(shù)研究有限公司通信地址：中國甘肅蘭州安寧區(qū)安寧高新技術(shù)開發(fā)區(qū)藍(lán)科路8號郵政編碼：730070633 3、VAS2.

10、0VAS2.0壓力容器分析設(shè)計系統(tǒng)壓力容器分析設(shè)計系統(tǒng) VAS 2.0 壓力容器分析設(shè)計系統(tǒng)是北京飛箭軟件有限公司依據(jù)鋼制壓力容器分析設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(JB473295JB473295)獨立研制開發(fā)，用于壓力容器有限元分析的專用軟件。它集合理的力學(xué)模型、優(yōu)化的網(wǎng)格剖分和巧妙的內(nèi)存管理于一體，同時輔以WindowsWindows風(fēng)格的用戶界面和強(qiáng)大的可視化功能，并采用工程化的數(shù)據(jù)輸入方式。在壓力容器分析設(shè)計領(lǐng)域，該軟件與國外通用有限元軟件相比，易學(xué)易用，便捷高效。在聽取了多方壓力容器行業(yè)專家的建議后，經(jīng)過專業(yè)開發(fā)人員開發(fā)的專用于壓力容器分析設(shè)計的最新版本。64具有法蘭類、夾套類、管板換熱器類、球型儲罐類

11、和多層膨脹節(jié)等部件，并且全部開孔接管增加了整體補(bǔ)強(qiáng)形式和內(nèi)插形式，使本軟件可處理的部件類型多達(dá)二十六種，幾乎涵蓋了JB 4732-95標(biāo)準(zhǔn)中列出的所有部件類型；計算流程更貼近容器設(shè)計過程；自動生成分析報告；按照國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB 4732-95計算容器壁厚；網(wǎng)格剖分更加優(yōu)化合理；增加材料庫，大大簡化材料參數(shù)輸入；交互式后處理功能；功能更加強(qiáng)大的圖形顯示；有限元分析改為雙精度計算，精度大為提高；65 其中VAS 2.0最突出的特點是：它能自動將用戶輸入的原始數(shù)據(jù)、部件解析厚度計算結(jié)果、位移及應(yīng)力分析結(jié)果、疲勞分析、強(qiáng)度校核結(jié)果等匯總起來生成完整的應(yīng)力分析報告，完成這些工作您只需用鼠標(biāo)點擊一個菜單項

12、而已（就這么簡單!），這就極大地方便了用戶，最大限度地減輕了工程設(shè)計人員的工作量，目前即使國外同類軟件也尚無這些功能。66 該軟件包將各種壓力容器部件歸結(jié)為幾種典型模型，用戶只需選擇模型，并按界面顯示的對話框填入幾何尺寸參數(shù)、網(wǎng)格剖分控制參數(shù)、材料參數(shù)和邊界條件，系統(tǒng)的前處理模塊便會自動生成有限元網(wǎng)格，然后用戶可在系統(tǒng)集成環(huán)境控制下交互執(zhí)行“網(wǎng)格生成圖形顯示有限元計算”，直到對結(jié)果滿意為止。67典型部件典型部件橢圓封頭碟形封頭球冠封頭柱殼錐殼接管球殼接管橢圓封頭補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)柱殼補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)錐殼補(bǔ)強(qiáng)圈補(bǔ)強(qiáng)三通四通6869使用ans_vas接口計算的大開孔部件：偏錐 補(bǔ)強(qiáng)大開孔 大開孔 70三通 雙側(cè)

13、大開孔 四通 71實用的計算模型實用的計算模型線彈性靜力計算溫度場、熱應(yīng)力疲勞計算應(yīng)力分類JB4732理論壁厚部分模型負(fù)壓穩(wěn)定性計算極限載荷計算7273管板部件介紹管板部件介紹1 無內(nèi)筒三維管板74 結(jié)構(gòu)形式：是否管板兼作法蘭；是否有膨脹節(jié)75筒體及法蘭的主要幾何參數(shù)： h分析高度 ； d1法蘭外邊緣直徑 ；d2螺栓孔中心圓直徑 ；d3螺栓孔直徑 ； d4筒體內(nèi)直徑 ；t1筒體壁厚 ； t2筒體與管板的焊縫寬度 ；t3管板厚度 ；t4殼程側(cè)管板開槽寬度；h3i管板上表面到焊縫頂點的距離 ；h3o法蘭上表面到焊縫頂點的距離 。76管板不兼作法蘭且無膨脹節(jié)時的模型：77約束條件：78管板不兼作法蘭

14、但有膨脹節(jié)時的模型：79邊界條件：80邊界條件：2 帶圓角且不兼作法蘭的管板81 對于無內(nèi)筒三維管板，當(dāng)管板不兼作法蘭時，殼程筒體和管程筒體的厚度必須相同，而且管板與兩程筒體連接時對接焊。為了彌補(bǔ)這一缺陷，加入此部件。82模型圖：83約束條件：2 有內(nèi)筒三維管板84結(jié)構(gòu)形式：85主要幾何參數(shù)與無內(nèi)筒三維管板相同。約束條件（對法蘭上載荷的處理）：3 再沸器86結(jié)構(gòu)形式：是否管板兼作法蘭；是否有膨脹節(jié)87不帶膨脹節(jié)時的模型：88約束條件：89模型圖：90約束條件：4 浮頭式管板91主要幾何參數(shù)： h換熱管長度 ；d1下管板外直徑 ；d2上管板外直徑 ；d3 外限定圓直徑 d4下管板墊片反力作用中心

15、圓直徑 ；d5上管板墊片反力作用中心圓直徑 ；d6螺栓孔中心圓直徑 ；t1下管板厚度 ； t2上管板厚度 。92模型圖：93約束條件：管板分析注意事項94沿軸線取二分之一建模的模型，分析高度是兩管板之間距離的一半。筒體或換熱管的軸向剖分加密因子越接近于1軸向網(wǎng)格越接近均分，越接近0網(wǎng)格軸向長度疏密程度相差越大?？傮w網(wǎng)格疏密系數(shù)取默認(rèn)值1就可以。管板兼作法蘭時，螺栓孔加密倍數(shù)是螺栓的網(wǎng)格加密參數(shù)，最小可以給2。其值越大螺栓孔周圍網(wǎng)格越密。9596二、CAD設(shè)計 壓力容器屬于多品種、單件或小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，采用CAD(Computer Aided Design)技術(shù)，設(shè)計師可以更方便地表達(dá)設(shè)計思想

16、，減少簡單重復(fù)勞動，縮短設(shè)計周期和交貨期，提高設(shè)計效率和質(zhì)量。 97 目前在壓力容器的CAD系統(tǒng)中主要采用的是模塊化與參數(shù)化設(shè)計技術(shù)，這里就模塊化設(shè)計與參數(shù)化設(shè)計作一簡要介紹。 模塊化設(shè)計是日趨發(fā)展的一種新型設(shè)計方法。它的特點是：在功能分析的基礎(chǔ)上劃分并設(shè)計出一系列功能模塊，通過模塊選擇與組合，在一定范圍內(nèi)根據(jù)不同功能構(gòu)成不同性能、不同規(guī)格的系列產(chǎn)品。模塊化設(shè)計可以縮短概念設(shè)計的周期，并可使產(chǎn)品有很大的靈活性和適應(yīng)性，能快捷地響應(yīng)用戶的多品種、小批量的需求。98 模塊化設(shè)計包括模塊的創(chuàng)建和模塊的綜合兩個過程。模塊創(chuàng)建包括功能模塊的劃分過程和功能模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程；模塊綜合則是根據(jù)具體設(shè)計要求，

17、進(jìn)行功能分解，即從模塊集之中選擇合適的模塊實現(xiàn)分解功能，并最終將分功能模塊組合形成產(chǎn)品。99 參數(shù)化設(shè)計技術(shù)具有強(qiáng)有力的草圖設(shè)計、尺寸驅(qū)動等功能，已成為概念設(shè)計、系列化設(shè)計的有效手段。目前許多CAD系統(tǒng)也具有一定的參數(shù)化設(shè)計功能。 參數(shù)化設(shè)計對象的結(jié)構(gòu)形狀一般比較固定，尺寸關(guān)系可以用一組參數(shù)來確定。特別適用于一些定型的系列機(jī)械產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)零部件(如圓筒、封頭、支座、法蘭等)的設(shè)計。 將模塊化設(shè)計與參數(shù)化設(shè)計相結(jié)合，應(yīng)用于壓力容器設(shè)計，可以大大提高設(shè)計效率，從根本上解決繁重的繪圖工作，并有利于壓力容器設(shè)計的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。100 一臺壓力容器的零部件少則幾十個，多則幾百個。但無論容器的用途和功能是

18、什么，壓力容器在結(jié)構(gòu)上都有相似性，如圓筒形容器則主要是圓筒、封頭、接管、法蘭和支座組成。因此，通過對壓力容器的主要零部件進(jìn)行分析和歸類，提取出其特征參數(shù)，利用由特征參數(shù)和主要尺寸參數(shù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)文件開發(fā)零部件的程序化繪圖軟件，并通過與其他模塊相結(jié)合，就可以很方便地繪制壓力容器總裝圖和零部件圖。其中對于標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸的零件采用參數(shù)化設(shè)計，而對于形狀比較復(fù)雜且相對固定的零部件則采用模塊參數(shù)化形式。101 傳統(tǒng)的計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)正在逐步向計算機(jī)輔助工程(CAE)的方向發(fā)展。隨著計算機(jī)能力的增強(qiáng)、分析手段的提高，設(shè)計者在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段就可以預(yù)見到諸如焊接過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力、設(shè)備組裝和運輸過程中可能

19、會出現(xiàn)的問題，并在設(shè)計中解決這些問題。利用CAE技術(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、進(jìn)行分析設(shè)計都使得壓力容器設(shè)計技術(shù)迅速進(jìn)步，使壓力容器的安全性和經(jīng)濟(jì)性得到更充分的保障。102模塊參數(shù)化形式1 1、PVCAD V3.5PVCAD V3.5化工設(shè)備化工設(shè)備CADCAD施工圖軟件包施工圖軟件包、PVCAD所用的繪圖圖素，如點、線、面、塊等內(nèi)容以DXB文件形式與AutoCAD接口，運行速度快（形成一張總圖只需約1分鐘），形成文件小，兼容性強(qiáng)，也為用戶輸出圖形、增加非標(biāo)零部件及圖面修改提供了必要手段。 103、PVCAD V3.5將現(xiàn)行化工設(shè)備設(shè)計行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中GB、JB、HG、等標(biāo)準(zhǔn)編制在本軟件包內(nèi)，同時將一些常用

20、的非標(biāo)零部件也收集在內(nèi)，結(jié)合行業(yè)制圖標(biāo)準(zhǔn)，形成一套能滿足工程實際的臥式容器、立式容器、填料塔、板式塔（浮閥塔、篩板塔）、固定管板兼作法蘭換熱器（立式、臥式）、固定管板不兼作法蘭換熱器（立式、臥式）、U形管換熱器（立式、臥式）、浮頭式換熱器、帶夾套攪拌反應(yīng)器和球罐等十大類設(shè)備繪圖軟件包。PVCAD V3.5可繪制的工程設(shè)備設(shè)計圖紙達(dá)8090，約85以上直接滿足施工圖要求。104、PVCAD V3.5采用程控方式，用戶一次輸入數(shù)據(jù)，程序可自動繪制出整套施工圖(總裝圖和零、部件圖)，幾乎無需用戶中間輸入數(shù)據(jù)和中間干預(yù)。在形成施工圖時，程序由符合工程實際的專家系統(tǒng)幫助判斷零部件在施工圖上的位置、施工圖

21、比例、布圖、尺寸標(biāo)注、自動排列、拉件號、列出材料明細(xì)表及管口表等。 105、在在PVCAD V3.5和過程設(shè)備強(qiáng)度計算軟件包和過程設(shè)備強(qiáng)度計算軟件包（SW6）之間提供了數(shù)據(jù)接口，使得）之間提供了數(shù)據(jù)接口，使得PVCAD V3.5可可直接打開直接打開SW6的數(shù)據(jù)文件，設(shè)計人員不再需要重復(fù)的數(shù)據(jù)文件，設(shè)計人員不再需要重復(fù)輸入那些運行輸入那些運行SW6已輸入或計算得到的數(shù)據(jù)。已輸入或計算得到的數(shù)據(jù)。 、PVCAD V3.5能根據(jù)用戶提供的圖簽（能根據(jù)用戶提供的圖簽（DWG文文件）和設(shè)計數(shù)據(jù)表或技術(shù)特性表（件）和設(shè)計數(shù)據(jù)表或技術(shù)特性表（DWG文件）繪制文件）繪制出基本符合用戶單位圖簽和設(shè)計數(shù)據(jù)表或技術(shù)

22、特性表出基本符合用戶單位圖簽和設(shè)計數(shù)據(jù)表或技術(shù)特性表要求的施工圖。要求的施工圖。106 、PVCAD V3.5在程控基礎(chǔ)上保留了供用戶靈活設(shè)計的接口，如空件號輸入、特殊要求加入及顯示圖形后標(biāo)注焊縫符號等，還增加了在設(shè)備總圖形成還增加了在設(shè)備總圖形成以后，在不退出以后，在不退出AutoCAD的情況下，直接在圖紙的情況下，直接在圖紙上添加某些零部件的功能。如可在塔器底部添上上添加某些零部件的功能。如可在塔器底部添上U形管束作為再沸器、在容器中添上蛇形加熱管等。形管束作為再沸器、在容器中添上蛇形加熱管等。 107、由于由于PVCAD V3.5以以Windows為操作平臺，不為操作平臺，不少操作借鑒了

23、類似于少操作借鑒了類似于Windows的用戶界面，因而允的用戶界面，因而允許用戶在同一臺設(shè)備中對不同零部件原始數(shù)據(jù)的輸入許用戶在同一臺設(shè)備中對不同零部件原始數(shù)據(jù)的輸入次序不作限制，用戶在進(jìn)行結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)輸入時，屏幕上次序不作限制，用戶在進(jìn)行結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)輸入時，屏幕上除了文字說明外，還有了圖形提示，這將進(jìn)一步幫助除了文字說明外，還有了圖形提示，這將進(jìn)一步幫助用戶理解結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的含義，大大方便用戶的操作。另用戶理解結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的含義，大大方便用戶的操作。另外，屏幕上出現(xiàn)的對輸入數(shù)據(jù)的進(jìn)一步提示說明和程外，屏幕上出現(xiàn)的對輸入數(shù)據(jù)的進(jìn)一步提示說明和程序的在線幫助系統(tǒng)，也能避免用戶可能出現(xiàn)的對數(shù)據(jù)序的在線幫助系統(tǒng)，也能避免用戶可能出現(xiàn)的對數(shù)據(jù)含義的誤解。含義的誤解。1081091102 2、 EPDRAWEPDRAW過程設(shè)備過程設(shè)備CADCAD繪圖軟件包繪圖軟