Microprotol – программная среда для проектирования и производства сосудов, аппаратов и теплообменников

Промышленные теплообменники, конструкции, работающие под дав­ле­ни­ем и/или в хи­ми­чес­ки агрессивных условиях – весь­ма распространенный тип обо­ру­дования в целом ряде оте­чест­венных и за­ру­беж­ных про­мыш­лен­ных объектов от атомных электростанций и ТЭЦ до ректи­фи­кационных колонн в нефте- и газо­пе­ре­ра­бот­ке. По­сколь­ку ис­поль­зо­ва­ние таких ус­тройств связано с мно­го­лет­ней эксплу­а­та­цией в ус­ло­виях вы­сокого дав­ления и тем­пе­ра­туры, кор­розии, потен­ци­аль­ной опас­­ностью воз­го­ра­ния и взры­ва, сам по себе про­цесс проек­ти­­ро­вания и изго­то­вле­ния жест­ко регла­мен­ти­ру­ется госу­дар­­ст­вен­ными и меж­ду­на­род­ны­ми стан­дар­тами. Пере­дача эскиз­но­го про­екта в про­изводство и при­ем­ка из­де­лия заказчиком пред­ус­мат­ри­ва­ет работу комис­сии, ко­торой передается солидный ком­плект документации.  Дол­ж­ны быть представлены не толь­ко основные технологические ре­шения, чертежи и спе­ци­фи­ка­ции элементов, но и сами рас­че­ты, выполненные по методикам, опи­санным в стандартизующих до­кументах. Вот лишь краткий перечень государственных стандартов, разработанных ОАО Нефтехиммаш в 2007 г. и уста­нов­лен­ным в качестве Государственного стандарта Российской Федерации для предприятий нефтехимии:

• ГОСТ Р 52857.1-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования
• 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
• 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
• ГОСТ Р 52857.4-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность и герметичность фланцевых соединений
• ГОСТ Р 52857.5-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет обечаек и днищ от воздействия опорных нагрузок
• ГОСТ Р 52857.6-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет на прочность при малоцикловых нагрузках
• ГОСТ Р 52857.7-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Теплообменные аппараты
• ГОСТ Р 52857.8-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Сосуды и аппараты с рубашками
• 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
• ГОСТ Р 52857.10-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Сосуды и аппараты, работающие с сероводородными средами
• 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
• ГОСТ Р 52857.12-2007. Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Требования к форме представления расчетов на прочность, выполняемых на ЭВМ

Рисунок 1. Примеры чертежей и 3D-моделей сосудов, труб, воздухоохладителей

Естественно, что сама подготовка комплекта документации составляет значительную часть проекта и требует немало времени и средств не только в России, но и во всем мире. Подобную роль играют стандарты:

• ASME (American Society of Mechanical Engineers) – стандарт американского общества инженеров-механиков
• Правила разработки, изготовления и инспекции, а также осмотр сосудов высокого давления BS PD 5500 и EN 13445 Британского Института стандартов
• ЕвропейскиестандартыPressure Equipment Directive (97/23/EC)
• Французскийстандарт CODAP
• Германский документ AD MERKBLÄTTER

Эти и другие национальные документы необходимо использовать, когда предполагается экспортировать проектируемое оборудование за рубеж.

Рисунок 2. Экран параметров аппарата

Еще в прошлом столетии французская компания EuResearch разработала программное обеспечение Microprotol, в которое включила расчеты, проводимые по методикам, требуемым национальными стандартами. В 2010-2011 годах по инициативе российских инженеров – нефтехимиков это ПО было адаптировано и к требованиям отечественных ГОСТ.

Microprotol работает на персо­наль­ных компьютерах в среде ОС MS Windows XP. Поэтому различные доку­мен­ты, над которыми работают нес­колько инженеров-про­ек­ти­ров­щи­ков можно импортировать из сетевых ката­логов, это обес­печивается сред­ства­ми опе­раци­­он­ной системы.

Рисунок 3. Microprotol работает в обычной среде PC, объединенных в локальную сеть

EuResearch под­держивает интер­фейс для двухстороннего обмена дан­ных с множеством графических и расчетных систем САПР:

• Intergrapg
• PDS 3D
• Autodesk
• HTRI
• Aspen Technologies
• ProSIM

Сочетая возможности и преимущества раз­лич­ных двух- и трехмерных систем проектирования, Microprotol позволяет создать интегрированную сре­ду проектирования. В процессе подготовки про­из­водства Microprotol также формирует программы для станков с числовым программным управ­ле­ни­ем и спецификации материалов и элементов для ком­плектации и закупки, а также выводит обобщенные ценовые характеристики проектируемого устройства в формате Excel.

Рисунок 4. Пример спецификации в Excel

Результирующий документ выводится в стан­дарте MS Word вместе со всеми необходимыми чертежами и таблицами. Его можно редактировать, вставляя дополнительные чертежи, схемы и целые разделы или изменять отдельные термины. Но и без того типичный итоговый файл – это более 50 стра­ниц документации структурированной в соот­ветствии с требованиями стандартов.

Важно отметить, что Microprotol не только компилирует предоставляемые входные данные и чертежи, но в процессе расчетов проводит оптимизацию, соответствующую многолетнему практическому опыту проектирования подобных объектов в мире.

Конечно, не стоит рассматривать Microprotol как универсальную интегрирующую среду или ПО для проведения тех или иных расчетов – для этого используется специализированные системы. Однако, проведение требуемых стандартами расчетов, оптимизация и компиляция необходимых чертежей и документов на персональном компьютере занимает несколько минут, в ручном режиме – это работа целого коллектива проектировщиков в течении нескольких месяцев.

В ряде отраслей – в уже упоминавшейся нефтехимии, в теплоэнергетике и в ряде других во всем мире Microprotol стал стандартом для подго­тов­ки и создания итоговой расчетной документации по проекту.