CAESARII设备管口校核详解

©Intergraph2014在CAESARII中进行设备管口校核达美盛股份许旭峰©Intergraph2014关于达美盛©Intergraph2014目录管道应力分析工作中进行设备管口校核的目的CAESARII中的设备管口建模方法CII中简单快捷的管口校核过程CII中可选的高级管口分析和校核模块容器管口应力分析WRC107/297公告离心泵的API610规范…©Intergraph2014设备管口校核的目的管道和连接设备的相互的主要影响因素设备对管道系统的作用荷载热位移，设备振动等设备管口的柔性管道荷载对设备的影响用于管口校核的荷载©Intergraph2014设备管口校核的目的设备对管道系统的作用荷载位移荷载来自于:热胀冷缩沉降由地震或者波动等引起的位移…©Intergraph2014设备管口校核的目的设备壁壳的柔性对管道分析的结果有非常大的影响实际设计工作的矛盾:管道工程师设计管道时考虑设备壁壳是刚性的设备工程师评估管道荷载时考虑设备壁壳是柔性的把设备连接处当成刚性的方法虽然保守但并不经济把设备连接处当成刚性的方法总是保守且安全的吗？©Intergraph2014设备管口校核的目的计算设备管口的柔性Kellogg’schokingmodel©Intergraph2014设备管口校核的目的管口和壳体考虑柔性约束©Intergraph2014CII中的管口建模CAESARII中的柔性管口建模©Intergraph2014CII中的管口建模柔性管口–WRC297CAESARII自动进行以下功能:根据用户定义的管嘴和设备参数计算管口柔性.插入固定约束来模拟管口.计算的柔性包括轴向刚度，环向刚度和纵向弯曲刚度.©Intergraph2014CII中的管口建模使用以下准则进行计算:剪切和扭转刚度被假设成刚性的.曲线限制以外的管口被认为是刚性的.可以在WRC297辅助数据中设置设备温度和材料计算用于局部刚度计算的弹性模量©Intergraph2014CII中的管口建模柔性管口–WRC297运行CII中错误检查©Intergraph2014CII中的管口建模柔性管口–WRC297柔性计算结果©Intergraph2014CII中的管口建模把设备模拟成固定点用位移约束模拟设备的影响©Intergraph2014简单的管口校核管口校核设备管口评估时管道系统分析工作中的最重要的任务之一CII中的Nozzlelimitcheck©Intergraph2014简单的管口校核三种校核比较的方法:Absolute:绝对值SRSS:每个荷载与其相应的许用值的比值的平方和的平方根小于1:其中:fx,mx代表计算的荷载andFx1,Mx1代表许用荷载©Intergraph2014简单的管口校核三种校核比较的方法:UnityCheck:三个受力和弯矩与相应的许用值的比值之和小于1其中:fx,mx代表计算的荷载andFx1,Mx1代表许用荷载©Intergraph2014简单的管口校核局部坐标系ABCA-对应指定点管道的中心线B-由参考矢量“RefVector”坐标定义(必须定义,并与A轴垂直)–一般是设备的中心线C–由AB轴决定RefVectorX,Y,Z示例:(0,1,0)–参考矢量是全局Y方向(1,0,0)–参考矢量是全局X方向(0.7071,0,0.7071)–参考矢量是全局X-Z平面的斜45度方向©Intergraph2014简单的管口校核荷载限制CAESARII可以自动读取荷载限制文件(后缀名是.EQL)，文件格式如下所示:©Intergraph2014简单的管口校核示例:CII中的泵管口校核©Intergraph2014简单的管口校核示例:CII中的泵管口校核©Intergraph2014简单的管口校核示例:CII中的泵管口校核©Intergraph2014简单的管口校核管口校核报告©Intergraph2014WRC107/297应力分析管口应力分析TheweldingResearchCouncil(WRC)107公告和297公告是压力容器设计的两个重要的设计指导.他们被广泛用于设备附件和连接管口的设计中.WRC107,最早在1965年发布,用于球形和圆柱形容器WRC297,1984年发布,是对WRC107的补充,主要针对圆柱形容器的圆柱形管嘴.©Intergraph2014WRC107/297应力分析©Intergraph2014WRC107/297应力分析容器类型WRC107中可以进行两种容器类型的应力增强计算.Cylindrical圆柱形Spherical球形连接附件类型对于WRC107，包括如下选项:圆形，典型的管口正方形矩形装填类型FILLTYPE只用于WRC107分析。©Intergraph2014WRC107/297应力分析管口数据©Intergraph2014WRC107/297应力分析容器数据©Intergraph2014WRC107/297应力分析内压偶然压力(Pvar)输入系统峰值压力和设计压力的差值。一直是正值或者0.如果用户选择考虑压力推力“IncludePressureThrust“，附加的压差推力荷载也将考虑到管口径向荷载中包括压力推力如果用户不想把压力推力包括在管口轴向荷载中，可以选择‘False’.©Intergraph2014WRC107/297应力分析下面的图说明WRC107的坐标系统-圆柱形P–径向荷载VC-环向剪切荷载VL-纵向剪切荷载MC-环向弯矩ML-纵向弯矩MT-扭转弯矩©Intergraph2014WRC107/297应力分析下面的图说明WRC107的坐标系统-球形P-径向荷载•V1-从点B到A的剪切荷载•V2-从点D到C的剪切荷载•M1-从点A到B的弯矩•M2–从点D到C的弯矩•MT–扭转弯矩©Intergraph2014WRC107/297应力分析选择荷载输入的坐标系统©Intergraph2014WRC107/297应力分析如果选择全局坐标，需要定义设备和管口的余弦方向.©Intergraph2014WRC107/297应力分析下图显示容器和管口方向TheVesseldirectionis+YdirectionTheNozzledirectionis+Xdirection(towardsthevessel)©Intergraph2014WRC107/297应力分析输入不同工况管口受力和弯矩的值.SUS–一次荷载(一般包括重力、压力和集中力)EXP–二次荷载(热胀冷缩)OCC–偶然荷载(一般是风和地震）从CAESARII的计算结果中直接导入荷载数据©Intergraph2014WRC107/297应力分析选项WRC107版本WRC107公告以下的几个版本是可选的:August1965,March1979,March1979useB1andB2IncludePressureStressIndicesperDiv.2只用于疲劳分析。ComputePressureStressperWRC-368WRC368提供提供一个圆柱形管口应力计算的方法，由于内压和压力推力荷载。注意:这个选项仅当附件类型是圆形的和没有外部荷载时才是有效的.©Intergraph2014WRC107/297应力分析运行得到分析报告©Intergraph2014WRC107/297应力分析绘图©Intergraph2014转动设备的管口校核转动机器是柔弱的设备过高的管道荷载和应力会使得机器部件变形影响设备的可靠性设计合适的管道使得其对设备的荷载尽可能的小是非常重要的.©Intergraph2014转动设备的管口校核管道荷载的评估方法-许用管道荷载普遍的实践方法是制造商指定一个合理的许用管道荷载，管道工程师设计管道系统来满足这个要求.非常低的许用荷载经常困扰管道工程师，使设计工作很困难©Intergraph2014转动设备的管口校核转动设备的标准NEMASM32汽轮机第一个官方的许用管道荷载要求-SM20API610离心泵API617离心压缩机API661空冷器HEIStandard壳式热交换器API560加热器©Intergraph2014转动设备的管口校核许用荷载比较图说明了连接转动设备的管道系统设计工作的难点.ALLOWABLEPIPINGLOADS©Intergraph2014API610管口校核CAESARIIAPI610计算模块需要进出口的尺寸位置方向和管口的荷载©Intergraph2014API610管口校核基于管口方向和尺寸，吸入和排除管口有一系列的许用荷载©Intergraph2014API610管口校核API610泵的管道荷载校核API610附录F中给出了管道荷载的校核方法.F.1卧式泵(a)作用在每个泵接管法兰上的各个分力和分力矩不应超过表4中规定的范围乘以大于2的系数(b)作用在每个泵口法兰上的合外力（FRA）和合外力矩（MRA）应满足以下相应的相互作用公式。.©Intergraph2014API610管口校核(a)作用在每个泵口法兰上的分力和分力矩应平移到泵的中心。合外力和外力矩的大小应受公式F.3至公式F.5的限制：©Intergraph2014API610管口校核F.4校核过程管道应力分析软件CAESARII在进行管道系统应力分析时也可以自动校核泵的荷载©Intergraph2014API610管口校核输入数据©Intergraph2014API610管口校核输入数据勾选表明是立式管道泵，在API中对于立式管道泵，可以选择许用荷载的两倍来校核.定义泵中心线的余弦方向.定义许用荷载的系数，可以是1.0到2.0之间©Intergraph2014API610管口校核输入数据定义管口点号，类型和外径©Intergraph2014API610管口校核定义管口位置，受力和弯矩©Intergraph2014API610管口校核选择CII文件和荷载工况©Intergraph2014API610管口校核运行并得到校核报告©Intergraph2014结论CAESARII可以帮助工程师很好的完成设备管口的柔性分析和设计工作！©Intergraph2014Email:[e-mail]