X
نام كتاب:
تحلیل تنش در سیستمهای Piping با استفاده از نرمافزار CAESAR II
ناشر: انتشارات انديشهسرا (با ﻣﺴﺅوليت بهزاد پاكروح)
نویسندگان: مهندس محسن خورسند و مهندس علی کلبخانی
ویراستار:مهندس مهدی خورسند
مشخصات ظاهري: 680ص وزيري
مقدمه
دنیای صنعتی امروز با شتاب بسیار چشمگیر به سوی آینده گام بر میدارد و این شتاب را مرهون منابع تامین انرژی کره زمین و شکوفایی نیروی انسانی میباشد. چرا که این نیروی انسانی است که با کشف، استخراج و فنآوری منابع انرژی، شکوفایی صنعتی و رفاه بیشتر بشر را عرضه داشته است.
کشور ایران به عنوان یکی از بزرگترین منابع انرژی جهان محسوب میشود. وجود منابع نفت و گاز و نیز معادن زیرزمینی فراوان، این ادعا را ثابت میکند. بنابراین وظیفه ماست که با تبدیل این منابع انرژی خدادادی به انرژیها و محصولات صنعتی با ارزشتر، ضمن شکر نعمتهای خداوند بزرگ، گامهای بزرگی در راستای ارتقا و پیشرفت صنعتی، اقتصادی، اجتماعی و فرهنگی کشور عزیزمان برداریم.
برای نیل به اهداف فوق، نیاز به طراحی و ساخت واحدهای صنعتی از قبیل پالایشگاهها، واحدهای پتروشیمی، نیروگاهها و نیز واحدهای فرآوری معدنی است.
هم اکنون در کشور، شرکتهای مهندسی مشاور زیادی در زمینه طراحی واحدهای فوق مشغول خدمت هستند. در این شرکتها، گروههای مهندسی از قبیل فرآیند، عمران، مکانیک، Piping، برق، ابزار دقیق، مواد و صنایع امور محوله در خصوص طراحی را انجام میدهند. بخش مهندسی Piping، به عنوان یکی از مهمترین بخشها در زمینه طراحی و اجرا محسوب میشود.
در اغلب شرکتهای طراحی، گروه مهندسی Piping به سه بخش طراحی (Design)، بخش مدلسازی (Modeling) و بخش تحلیل تنش و طراحی تکیهگاه (Stress Analysis & Support Design) تقسیم میشود.
کتاب حاضر ضمن آشنایی علاقمندان با مفاهیم کلی مهندسی Piping، به آنها نحوه طراحی تکیهگاه و نیز تحلیل تنش را در سیستمهای Piping با استفاده از نرمافزار CAESAR II را میآموزد.
کتاب حاضر مشتمل بر دو بخش تئوری طراحي تکیهگاه، و تحلیل تنش در سیستمهای Piping با استفاده از نرمافزار CAESAR II ميباشد.
بخش اول شامل 6 فصل ميباشد. در اين بخش با اصول کلي طراحي تکیهگاه در سيستمهاي Piping و نیز مدارک فنی مربوط به آن آشنا ميشويد.
در بخش دوم که مشتمل بر 8 فصل ميباشد، شما با نحوه تحلیل تنش در سیستم های Piping با استفاده از
نرمافزار CAESAR II آشنا خواهيد شد. تئوری مربوط به این قسمت در بخش اول کتاب ارائه شده است. در عین حال بعضی از مسائل فنی و تکنیکی مرتبط با تحلیل تنش با استفاده از این نرمافزار در این قسمت مورد بحث قرار گرفته است.
با توجه به حجم بالای کتاب، بعضی از فصول در كتاب ديگري قرار گرفتهاند که این كتاب نیز به زودی وارد بازار خواهد شد. در این جلد مباحثی از قبیل پروژههای انجام شده با استفاده از تحلیلهای دینامیکی مختلف و نيز طراحي تكيهگاه در سيستمهاي Piping غوطهور (Submerged) و مدفون (Buried) و نیز طراحی سازه با استفاده از نرمافزار CAESAR II، گنجانده شده است.
نرمافزار CAESAR II
نرمافزار CAESAR II رايج ترين ابزار براي طراحي مکانيکي سيستمهاي Piping ميباشد. این نرمافزار به عنوان کاربرديترين برنامه در زمينهﻱ تحليل تنش سيستمهاي Piping و اتصالات و نیز تجهيزات متصله شناخته شده است. سيستمهاي Piping حامل سیالات دارای دماهای بالا، يک مشکل منحصر به فرد که وجود کرنش های حرارتی بالاست را براي مهندسين مکانيک به وجود ميآورند. اين سیستم ها بايد از طرفي به قدر کافي سخت باشند که بتوانند وزن و بارهاي وارده را تحمل کنند و از طرف ديگر به قدر کافي انعطاف پذير باشند که با جابه جاييهاي حرارتي سازگار شوند. بارها، جابه جاييها و تنشهاي اعمال شده به سيستم Piping، از طريق نرمافزار CAESAR II مورد آناليز قرار ميگيرند. براي کمک به اين طراحي، CAESAR II، خيلي از محدوديتهاي مقرر شده براي اين سيستمها و يا تجهيزات وابسته به آن ها را، از طريق آناليز اعمال ميکند. اين حدود رسما توسط کدهای Piping ( مثلا قسمت های مختلف کد ASME B31 )يا استانداردهای مربوط به ساخت تجهيزات مرتبط با Piping ( ازجمله API، NEMA وEJMA) مشخص ميشود.
نرمافزار CAESAR II به تحليل حرارتي سيستم هاي Pipingمحدود نشده است. چرا که اين نرمافزار قابليت مدلسازي و تحليل محدودهﻱ کاملي از بارهاي استاتيکي يا ديناميکي را که به سيستم اعمال مي شوند، داراست. این نرمافزار نه تنها وسيلهاي براي طراحي سيستم هاي جديد است بلکه قادر به عيبيابي و يا طراحي مجدد سيستمهاي موجود نيز ميباشد. در اين حالت ميتوان علت تخريب سيستمهاي موجود را تشخيص داده و يا شدت شرايط عملکردي غيرمنتظره از جمله تقابل سيال و سيستم Piping و يا ارتعاش مکانيکي ايجاد شده به وسيله تجهيزات دوار را مورد ارزيابي قرار داد.
فهرست
فصل اول: مدارك فني طراحي سيستمهاي Piping
مقدمه
دياگرام فرآيندي جريان (PFD)
دياگرام Piping وابزاردقيق (P&ID)
ليست خطوط Piping (Pipeline List)
مشخصههاي فني طراحي
جانمايي سيستم Piping
نقشههاي طراحي سيستمهاي Piping
نقشههاي تركيبي و مدلهاي مقياس
نقشههاي آيزومتريك سيستم Piping
خطوط آيزومتريك تنش
كدها و استانداردهاي طراحي
فصل دوم : بررسي ملزومات تنش در سيستمهاي Piping
مقدمه
مباني تئوري كدهاي Piping
بارهاي موقتي و سطوح سرويس
پروژههاي كميته B31
فصل سوم : بارهاي وارده بر سيستمهاي Piping
مقدمه
بارهاي مستمر
بارهاي موقتي
بارهاي انبساطي
تركيب بارگذاري
محاسبات كامپيوتري
فصل چهارم : انواع تكيهگاه از نظر ساختاري در سيستمهاي Piping
مقدمه
تكيهگاههاي وزني
قيدهاي صلب
كمكفنرها (Snubbers)
نوسانگيرها
صفحهستونها
قابهاي مقيدكننده چند لولهاي
فصل پنجم:پروسه طراحي سيستمهاي تكيهگاهي در Piping
مقدمه
آمادهسازي اطلاعات لازم جهت طراحي سيستمهاي تكيهگاهي
انتخاب موقعيت تكيهگاههاي مربوط به سيستم Piping
نشان دادن تكيهگاه در نقشه آيزومتريك
تحليل تنش سيستم Piping
تعيين بارهاي مورد نياز براي طراحي سيستم تكيهگاهي
طراحي مفهومي
طراحي تفضيلي
فصل ششم:طراحي اجزاء موجود در سيستمهاي تكيهگاهي
مقدمه
مقاومت مواد
تحليل تكيهگاه
بخش دوم تحليل تنش در سيستمهاي Piping با استفاده از نرم افزارCAESAR
فصل هفتم: مقدمهاي بر نرمافزار CAESAR II
مقدمه
كاربردهاي نرمافزار
برتري CAESAR II نسبت به ساير بستههاي نرمافزاري
مراحل عمليات تحليل تنش در نرمافزار
ورود به نرمافزار CAESAR II
عمليات پايهاي
مدلسازي سيستم Piping با استفاده از صفحه ورودي اطلاعات
پروسه بررسي خطاهاي مدل
ساخت حالت بارها
اجراي تحليل استاتيكي
بررسي نتايج حاصل از تحليل استاتيكي
فصل هشتم :معرفي محيط نرمافزار، منوها، فرمانها و توابع آن
منوي اصلي نرمافزار
مدلسازي سيستم Piping با استفاده از صفحه ورودي اطلاعات
فرمانهاي صفحه Piping Input
مدلساز سهبعدي
فصل نهم : مدلسازي اتصالات سيستمهاي Piping
زانوييها
قيدها (Restraints)
قلابها (hangers)
فصل دهم : تحليل استاتيكي
پروسه بررسي خطاهای مدلسازی
ساخت حالت بارهاي استاتيکي
تعریف اطلاعات مربوط به بارگذاری ناشی از جریان باد
مشخص کردن پارامترهاي هيدروديناميکي
اجراي تحليل استاتيکي
ورود به پروسه تحليل استاتيکي
فصل يازدهم : مباحث فنی در مدلسازی و تحلیل سیستمهای Piping
کاربرد المان صلب
عمل فنر سرد
مفاصل انبساطي
الگوريتم طراحی قلاب
مدلسازي اثرات اصطکاک
سازگاري مسائل غيرخطي با ملزومات کد
بارهاي لرزهاي استاتيکي
بارهاي ناشي از باد
بارگذاري هيدروديناميکي (موج و جريان)
فصل دوازدهم : تحليل ديناميكي
مقدمه
قابليتهای تحليل ديناميکي در CAESAR II
مراحل اصلي در ورودي تحليل ديناميکي
بررسی پردازشگر ورودی تحليل ديناميکي
نوع تحليل (هارمونیک/طیفی/ مودال/ تاریخچه زمانی)
بارهای نوسانی (Pulsation Loads)
تحلیل بار تخلیه شیر اطمینان فشار
انواع پروفیلها
پروفیلهای بار طیفهای پاسخ/ تاریخچه زمانی
ایجاد حالت بارهای طیفی/ تاریخچه زمانی
ترکیب نتایج حاصل از تحلیلهای استاتیکی و دینامیکی
پارامترهای کنترل دینامیکی
بررسي اطلاعات ورودي بر اساس گروه تحليل
بازبيني و رفع ايرادها و اجراي تحلیل فايل
انجام تحليل
پردازش خروجي تحليل ديناميکي
فصل سيزدهم : مدلسازی و ارزيابي اجزاء Piping و تجهیزات
ارزيابي اجزاء و تجهيزات
ضرايب تشدید تنش نقاط تقاطع
ضرايب تشدید تنش زانوييها
كد WRC 107 ( تنش هاي مخزن)
كد WRC Bulletin 297
محاسبات تنش/ نشتي فلنج
استحکام باقيمانده خطوط لوله خورده شده، B31G
ارزيابي مفاصل انبساطي
بررسي فولاد سازهاي – AISC
كد NEMA SM23 ( توربين هاي بخار)
كد API 610 (پمپ هاي گريز از مرکز )
كدAPI 617 (كمپرسورهاي گريز از مرکز)
كدAPI 661 (مبدلهاي حرارتي هوايي)
انجمن استاندارد مبدلهاي حرارتي براي گرمكنهاي آب تغذيه بسته
كد API 560 ( هيترهاي آتشي براي سرويسهاي پالايشگاهي)
فصل چهاردهم:مدلسازی، تحلیل استاتیکی و ارزیابی بارهای اعمالی به خط تخلیه پمپ
تعریف سیستم
تهيه نقشه
مدلسازی سیستم Piping
بررسي و بازبيني مدل سيستم
انجام تحلیل استاتیکی
بررسی نتایج حاصل از تحلیل استاتیکی
گزارش نتایج حاصل از تحلیل استاتیکی
ارزيابي بارهاي تخليه پمپ
ايجاد يك مدل دقيقتر
محاسبات كد WRC297 تكميل شده در انتهاي پروسه بررسي خطا
بررسي بارهاي روي نازل
طراحي مجدد سيستم
بحث و نتيجهگيري