Автоматизация проектирования технологической схемы на предприятии нефтехимической промышленности Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 665.6.001.63

С. С. ШЕВЦОВ Ц А. Г. ЯНИШЕВСКАЯ \-~

Омский государственный технический университет

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ НА ПРЕДПРИЯТИИ НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Проектирование технологических схем является начальной стадией в процессе проектирования нефтехимических установок и общезаводского хозяйства и отображает предварительные решения дальнейшего процесса проектирования, а также служит основой для выполнения дальнейших проектных работ.

Ключевые слова: проектирование, проектная документация, схемы технологические

При проектировании технологической схемы механико-технологического направления производится автоматизированный выпуск следующих основных документов:

— технологической схемы;

— экспликации трубопроводов;

— ведомости трубопроводов.

На сегодняшний день большое количество нефтехимических организаций осуществляет проектирование технологических схем в графическом редакторе Аи1;оСАБ, в связи с открытостью формата и возможностью передачи данных в другие программные продукты, использующие ядро Аи-1;оСАБ или обрабатывающие dwg-формат. Использование данного графического редактора выгодно еще и потому, что в нем есть возможность интеграции разработанных приложений, а это позволяет автоматизировать процесс формирования сопутствующей документации, такой как экспликация трубопроводов, ведомость трубопроводов и спецификация оборудования, изделий и материалов.

При проектировании технологической схемы обязательным условием является разработка базы данных графических элементов и дальнейшее использование этих данных в технологической схеме. Возможна также разработка элементов графической базы данных с параметрами, для использования этих данных при формировании сопутствующей документации.

В данный момент большинство нефтехимических организаций разрабатывает проектную документацию без информационной базы данных, что ведет к увеличению трудоспособности выпуска проектной документации, увеличивает количество ошибок в ходе проектирования. Для уменьшения количества ошибок и уменьшения трудозатрат на выпуск проектной документации целесообразно создание информационной базы данных, содержащей дополнительную информацию об элементах графической базы данных, либо информацию, необходимую для выполнения расчетов.

Между графической базой данных и информационной базой данных существует следующая связь: при создании элемента графической базы данных

ему присваивается уникальный ГО-номер, в котором в виде шифра хранится раздел, наименование и тип элемента, после создания графического элемента в информационной базе данных производится создание записи с идентификационным номером графического элемента и заполняется дополнительной информацией. При вставке определенного графического элемента в чертеж производится запись ГО — номер данного элемента в базу данных чертежа.

Экспликация трубопроводов также является основным документом при формировании, которого на предприятиях нефтехимической промышленности необходимо руководствоваться ПБ 10-573-03 [1], ПБ 03-585-03 [2]:

1.Расчет группы трубопровода.

2. Расчет категории трубопровода:

— расчет категории для не вакуумных трубопроводов;

— расчет категории для вакуумных трубопроводов;

— расчет категории для теплотехнических трубопроводов.

3. Расчет испытательного давления на прочность трубопровода.

4. Расчет испытательного давления на плотность трубопровода.

5. Расчет испытательного давления на герметичность трубопровода:

— расчет процента падения давления при испытании на герметичность;

— расчет испытательного давления;

— дополнительного пневматического испытания на герметичность.

После проведения всех необходимых расчетов производится формирование документа «Экспликация трубопроводов» с данными, полученными в результате расчетов. Для уменьшения количества ошибок выходной документ необходимо формировать в виде не редактируемого документа.

Ведомость трубопроводов является результатом выбора и расчета деталей трубопроводов и арматуры размещенной на технологической схеме. При формировании ведомости трубопроводов автором предлагается выполнять следующие преобразования

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010

для более информативного вида ведомости трубопроводов:

1. При создании коллекций для получения ведомости суммирование одинаковых компонентов происходит только при совпадении номеров линий, в случае спецификации номер линии неучитывается.

2. Каждая коллекция сортируется, и по очереди они добавляются в одну общую коллекцию.

3. При добавлении коллекции метизов происходит автоматическое дополнение каждого болта или шпильки соответствующим числом гаек.

4. При добавлении коллекции опор каждой опоре добавляется опорный лист, если была указана соответствующая опция в начальном окне выбора файлов.

5. После добавления всех коллекций общая коллекция также сортируется. Для ведомости первым критерием сортировки является номер линии, вторым — диаметр компонента (по убыванию). Компоненты одного диаметра располагаются в том порядке, в котором они добавлялись в общую коллекцию.

6. При создании документа в него последовательно по линиям выводятся все элементы общей коллекции. В начале каждой новой линии указывается ее номер, начальная и конечная точки, подсчитывается количество сварных швов каждого диаметра, определяется объем контроля сварных соединений.

После проведения всех необходимых действий производится формирование документа «Ведомость трубопроводов». Для уменьшения количества ошибок этот документ рекомендуется выводить также в виде нередактируемого документа.

Основные этапы при разработке «Технологической схемы» и формировании «Экспликации трубопроводов» и «Ведомости трубопроводов» указаны на (рис. 1).

При разработке и формировании «Технологической схемы», «Экспликации трубопроводов» и «Ведомости трубопроводов», необходимо производить группировку объектов по принадлежности к проекту и хранить на сервере, а пользователям предоставлять лишь копию документа в формате pdf или tif для более удобной передачи данных.

Для структуризации проектов рекомендуется разработать структуру в соответствии с именем заказчика и именем проекта.

На современном этапе разработки технологических схем и выпуска проектной документации широко не применяется использование единой информационной базы данных, использование не редактируемого формата, что приводит к получению некорректных данных и внесению большого количества изменений в документацию. Использование данных алгоритмов значительно сократит время выпуска проектной документации, а также позволит специалистам производственных отделов уменьшить время проектирования [3].

Также для формирования «Ведомости трубопроводов» учитывается толщина стенки трубопровода, которую необходимо рассчитать.

1. Расчетная толщина стенки tR мм, согласно разделу 5 СТП 09-04-02 (001-СТП/А), рассчитывается:

tR

PD

2j[s] + P

(1)

где Р — внутреннее рабочее давление, МПа;

Б — наружный диаметр трубы, мм, соответствие условного и внешнего диаметров по ГОСТ 28338-89 представлено в табл. 1;

Ф — коэффициент снижения прочности элемента, рассчитывается по формуле (2);

[о], МПа — допускаемое напряжение при расчетной температуре, рассчитывается по формулам (3), (4).

2. Коэффициент снижения прочности, используемый при расчете элементов, имеющих отверстия или сварные швы, согласно разделу 4 СТП 09-04-02 (001-СТП/А), рассчитывается:

j = min[jw,jy J,

(2)

где Ф^ — коэффициент снижения прочности элемента со сварным швом при расчете на внутреннее давление;

Фу — коэффициент снижения прочности элемента с отверстием.

Примечание: при расчете бесшовных труб и деталей, без отверстий коэффициент снижения прочности принимается ф =1.0/

3. Согласно разделу 1.5 СА 03-003-07 (СТП 09-07-03), коэффициент прочности фу для стыковых сварных соединений при растяжении от давления принимаются по табл. 2.

Коэффициент прочности фу для стыковых сварных соединений, контроль качества которого радиографией или ультразвуком допускается производить не по всей длине каждого шва, рекомендуется принимать равным значению фу, полученному из выше представленной таблицы, умноженному на величину:

— при выборочном контроле не менее 10 % длины данного шва — 0,8;

— при отсутствии контроля или при выборочном контроле менее 10 % длины данного шва — 0,7.

Для сварных стыковых соединений из хромомолибденованадиевых сталей при температуре эксплуатации свыше 5300 °С значение коэффициента прочности, полученного по выше приведенной табл. 2, умножаются на 0,7 независимо от объема контроля.

При наличии смещения кромок сварных труб коэффициент прочности сварного соединения фу, должен быть уменьшен пропорционально смещению кромок. Если смещение кромок принять за АЯ, то значение коэффициента должно быть умножено на 1-АЯ.

При сжатии стыкового сварного соединения и при расчете бесшовных труб и деталей коэффициент прочности принимается равным фу = 1,0.

Усиление сварного шва при определении коэффициента прочности фу не учитывается.

Примечание: при расчетной температуре от 5100 °С до 5300 °С значение коэффициента фу определяется линейным интерполированием между указанными значениями.

4. Согласно разделу 1.5 СА 03-003-07 (СТП 09-07-03), коэффициент снижения прочности поперечного сварного шва при расчете на действие изгибающих моментов и продольной силы ф^ сварного стыка труб и деталей определяется не более значений, в нижеприведенной табл. 3.

Примечание: при расчетной температуре от 5100 °С до 5300 °С значение коэффициента ф^ определяется линейным интерполированием между указанными значениями.

Согласно ПБ 10-573-03, стали подразделяются на типы и классы (табл. 4).

5. Допускаемое напряжение при расчетной температуре [о], МПа, определяется:

— для бесшовных труб [о] по таблицам РД10-249-98;

— для электросварных труб [о ] по таблицам ГОСТ 14249-89.

Если [о] отсутствует в нормативных документах, то расчет допускаемого напряжения производится:

Таблица 1

Условный диаметр (из БД) Наружный диаметр (Э)

10 15

15 18

20 25

25 32

32 38

40 45

50 57

65 76

80 89

100 108

100 114

125 133

150 159

150 16

200 219

250 273

300 325

350 377

400 426

450 457

500 530

600 630

700 720

800 820

900 914

1000 1020

1200 1220

1400 1420

• для углеродистых и низколегированных сталей: [а] = тіт —-----^ 1Ц , г~'~' ‘~ (3)

— для аустенитных сталей:

*р1.0 ^ т

[а] = тіт

т Кт/105 Кр1-0/105

тт

тд

(4)

где пв = 2,4 — коэффициент запаса по временному сопротивлению;

пт = 1,5—коэффициент запаса по пределам текучести;

п =1,5—коэффициент запаса длительной прочности; пп= 1,0 — коэффициент запаса ползучести;

Ят, МПа — временное сопротивление;

Яр, МПа— предел текучести;

Яр02 Яр1 о, МПа — условный предел текучести;

Ят/105, МПа—предел длительной прочности при расчетной температуре;

Яр10/105, МПа — предел длительной ползучести при расчетной температуре.

Условный предел текучести выбирается при остаточной деформации:

— 0,2 % для углеродистых и низколегированных

сталей (^2);

— 1 % для аустенитных сталей (Я 0).

кт' Яр, Ят/105, Яр1.0/105-выбор, согласно РД 10-24998 [3] для бесшовных труб и согласно ГОСТ 14249-89 [4] для электросварных труб.

При определении допускаемых напряжений для среднетемпературных трубопроводов характерис-

Ду,Рмакс.(абс),Рраб.(абс.),

Т макс.(абс.),Траб .(абс.), /Номер среды, Наименование продукта, Тип изоляции , /

Способ прокладки, Промывка П родувка

Разработка

технологической

схемы

/ Т ехнологическая схема

Рмакс.(абс.), Рраб.(абс.), Траб., Ду, Номер среды,

Тип изоляции, Промывка П родувка

Формирование

Экспликации

трубопроводов

Экспликация

трубопроводов

Рмакс.(абс.), Рраб .(абс.), Т раб., Ду, Номер среды

Расчет толщины стенки

Т ип элемента

Г

Расчет элементов трубопровода

г

Формирование ведомости трубопровода

1 г

Ведомость

трубопроводов

Конец

Рис. 1. Основные этапы при проектировании «Технологических схем» и формировании «Экспликации трубопроводов» и «Ведомости трубопроводов»

т/10 и Яр1 . 0/10 не исПОлЬ-

тики длительной прочности Я зуются в выше приведенных формулах, остаются только два первых члена в квадратных скобках.

После внедрения данной структуры необходимо внедрить базу данных проектов, в которой будут храниться «Технологические схемы». Для данной базы можно использовать структуру, разработанную в соответствии с именем заказчика и именем проекта. Структура взаимодействия при проектировании

Начало

т

в

т

т

т

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 3 (93) 2010

_Л

Специалист технического отдела

Приложен**® для пополнения базы данных

Г рафическая база данных

С

База данных проектов

Информационная база данных

Передача и получение данных .о проекте

Пряюженяе дда прмирггвя « перчачи данных по пройжг/

Передача Ю ~ номера записи

Я*

Приложение і#№. !)«)5у«еиия КЄШИ «ІКХійіу

® ф -1*3. .« £■

Ї. о

1 с1 **

I о з:

Iе 1 ! §

____І__________

' документов їх;

Специалист производственного отдела

Специалист общего отдела (распечена, архив)

Распечатка и архивирование документации

ЛИ

Рис. 2. Схема взаимодействия при проектировании «Технологических схем»

Таблица 2

Сталь и способ сварки ФУ при расчетной температуре

5100 °С и менее 5300 °С и более

Углеродистая, низколегированная,

марганцовитая, хромомолибденовая 1.0 1.0

и аустенитная при любом способе сварки

Хромомолибденованадиевая

и высокохромистая:

— при электрошлаковои сварке 1.0 1.0

— при электронно-лучевой сварке 1.0 0.9

— при ручной дуговой сварке, автоматической

стыковой сварке под флюсом 1.0 0.7

Таблица 3

Сталь

бесшовных электросварных

Аустенитная хромоникелевая и высокохромистая 0.6 0.7

Хромомолибденованадиевая при расчетной температуре: — 5100 °С и менее — 5300 °С и более 0.9 0.6 1.0 0.7

Углеродистая, марганцовистая и хромомолибденовая 0.9 1.0

«Технологических схем» указана на рис. 2. В соответствии со схемой, изображенной на рис. 2, функцию пополнения графической базы данных и информационной базы данных выполняет специалист технического отдела или группа специалистов технического отдела, если это необходимо. Рис. 2

показывает самый оптимальный вариант организации базы дынных на предприятии [4]. Функцию по проектированию «Технологической схемы» и формированию «Экспликации трубопроводов», «Ведомости трубопроводов» выполняет специалист или группа специалистов производственного отдела,

Таблица 4

№ п/п Тип,класс стали Марка стали

1 Углеродистые Ст2сп2, Ст2спЗ, СтЗсп2, СтЗспЗ, СтЗпсЗ, СтЗГпсЗ, СтЗпс4, СтЗсп4, СтЗсп5, СтЗсп6, СтЗГпс4, Ст4псЗ, Ст4спЗ, Ст5сп2*, G8, 1G, 15, 2G, 25, 3G*, 35*, 4G*, 15К, 16К, 18К, 20К, 22К, 15Л, 20Л[ 25Л, 30Л[ З5Л

2 Низколегированные марганцовистые и кремнемарганцовистые 10Г2, 15ГС, 16ГС, 17ГС, 17Г1С, 17Г1СУ, 09Г2С, 10Г2С1, 14ХГС

3 Низколегированные хромистые З5Х*, 40Х*

4 Низколегированные молибденовые, хромомолибденовые, хромомолибденованадиевые 12МХ, 12ХМ, 15ХМ, 10Х2М, 15Х1М1Ф, 12Х1МФ, 20ХМЛ, 20ХМФЛ, 15Х1МФЛ, 20Х1МФ*, 25Х1М1Ф1ТР*, 20Х1М2Ф1БР*

5 Низколегированные хромоникельмолибденованадиевые З8ХНЗМФА*

6 Мартенситные хромистые 20X13, 12Х11В2МФ*, 1ЗХ11М2В2МФ*, 20Х12ВНМФ*, 18Х12ВМВФР*

7 Аустенитные хромоникелевые 08Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т, 12Х18Н12Т, 12Х18Н9ТЛ, 12Х18Н12МЗТЛ, ХНЗ5ВТ*

* Материалы не подлежат сварке — детали крепежа

в частности механико-технологического отдела, которые работают с данными проекта путем корректировки данных о проекте и передаче этих данных в базу данных проектов. Для архивирования и распечатки данных о проекте специалисты общего отдела получают копию из базы данных проектов в формате pdf или tif.

Предложенная схема взаимодействия ранее не использовалась в организациях нефтехимической промышленности, внедрение данной схемы позволит при проектировании технологических схем ускорить процесс проектирования, выпуска и комплектования проектно-сметной документации. Также данная схема разграничивает области ответственности и функциональные области производственных подразделений участвующих в данном процессе проектирования технологических схем.

Библиографический список

1. ПБ 10-573-03. Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды, ГУП «НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», Москва, 2003.

2. ПБ 03-585-03. Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов, ГУП «НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», Москва, 2003.

3. Энгельке, У. Д. Как интегрировать САПР/ АСТПП / У. Д. Энгельке: пер. с англ. — М. : Машиностроение, 1990. — 320 с.

4. Вербовецкий, А. А. Основы проектирования баз данных / А. А. Вербовецкий. — М. : Радио и связь, 2000. - 88 с.

ШЕВЦОВ Сергей Сергеевич, аспирант кафедры «Системы автоматизированного проектирования машин и технологические процессы». ЯНИШЕВСКАЯ Анна Генриховна, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Системы автоматизированного проектирования машин и технологические процессы».

Адрес для переписки: 644050, г. Омск, пр.Мира, 11.

Статья поступила в редакцию 21.06.2010 г.

© С. С. Шевцов, А. Г. Янишевская

Книжная полка

004/К92

Куприянов, А. И. Основы защиты информации [Текст]: учеб. пособие для вузов по специальностям «Радиоэлектронные системы», «Средства радиоэлектронной борьбы» и «Информационные системы и технологии» / А. И. Куприянов, А. В. Сахаров, В. А. Шевцов.-3-е изд., стер.-М.: Академия, 2008.-253, [1] с.: рис., табл.-(Высшее профессиональное образование).-Библиогр.: с. 251-252.-ISBN 978-5-7695-5761-3 .

Рассмотрены основные проблемы, теоретические положения, потенциальные и технически достижимые характеристики качества, а также технические решения при построении систем защиты важнейшего современного ресурса — информационного — от негативных и деструктивных воздействий, характеризующих конфликт информационных систем с техническими средствами разведки.

681.2/Ф96

Фуфаев, Э. В. Компьютерные технологии в приборостроении [Текст]: учеб. пособие для вузов по направлению «Приборостроение» / Э. В. Фуфаев, Л. И. Фуфаева.-М.: Академия, 2009.-333, [1] с.: рис.-(Выс-шее профессиональное образование).-Библиогр.: с. 329.-ISBN 978-5-7695-4718-8

Содержатся теоретические основы и практические рекомендации по разработке и внедрению компьютерных технологий в конструкторское и технологическое проектирование изделий приборостроения, а также в задачи автоматизации технологической подготовки и управления производством.

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010 ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ