Блоки нефтяных аппаратов

Первоначально выполняется построение 3D-модели металлоконструкции в программе CATIA с передачей данных в программу ANSYS для выполнения проектирочного расчета, при необходимости вносятся корректировки в конструкцию. Затем по 3D-модели выполняются обычные 2D проектные чертежи по требованиям ЕСКД. После этого разрабатывается рабочая конструкторская документация на металлоконструкцию, на сборку металлоконструкции в блоке. По рабочей конструкторской документации пишутся технологические процессы на сборку, сварку, заготовительные и механические (обработка на станках резанием) операции, составляются материальные карты, выполняется заказ металла.

Рама блока

Конструктивно пространственная рама блока аппарата является плоской рамой с полозьями и установленными на неё несущими стойками, соединенными балками.

Стрелецкий [18,с.220] называет такую систему балочной клеткой. Балки рамы, передающие нагрузку на опоры блока (фундамент) являются основными, балки, опирающиеся на главные являются вспомогательными. К главным балкам можно отнести полозья плоской рамы, связи жесткости, и балки, обеспечивающие жесткость пространственной металлоконструкции блока.

То есть металлоконструкция блока представляет из себя плоскую раму с установленными стойками и соединенными балками-связями.

Сверху по контуру на раме выполняют пояс из балок (ригелей), за которые может осуществляться строповка и подъем блока. В этом случае указываются места строповки и рама рассчитывается на условия монтажа. Строповка может выполняться за нижнюю раму блока, в которой для этих целей предусматриваются монтажные цапфы.

Мельников в работе [17,с.117] указывает о том, что расчет рам следует выполнять численными методами в специальных компьютерных программах.

В настоящее время расчет металлоконструкций технологических установок выполняется в специализированных программах таких как Лира. Но для расчета металлоконструкции блока аппарата следует применять пакет расчета методом конечных элементов, которую используют для расчета аппаратов на прочность и других элементов. Стандартом по умолчанию является программа ANSYS, которая применяется также для расчета металлических каркасов сложных машиностроительных изделий. Указанная программа МКЭ является более функциональной и сильной по сравнению с программами расчета строительных конструкций.

Описание применения программы ANSYS приведено в работах [21], [22], [23].

Существуют решения бистальных балок [19,с.114], для которых наиболее нагруженные участки изготавливают из высокопрочной стали. Это решение может быть применено в блоках с учетом температуры окружающей среды. Существуют решения балок с удаленным металлом из стенки, что снижает массу рамы.

Стойки рамы конструктивно состоят из башмака, стержня и оголовка. Стойки могут быть выполнены из одного стержня, например, двутавра или швеллера, объединенных двух стержней, из двух и более разнесенных стержней (ветвей), например как показано в работе [19,с.118].

Торцы стоек из нескольких стержней рекомендуется обработать после сварки для исключения зазора при сбеге допусков составляющих стержней.

Площадки, лестницы, ограждения

Площадки обслуживания конструктивно состоят из балок и настила. К площадкам добавляются ограждения и лестницы. Опирание площадок производится на основные (несущие) балки металлоконструкции блока. Проектирование и расчет площадок, лестниц и ограждений производится в соответствии с нормами и правилами для объектов.

Лестницы и ограждения, как правило, являются съемными и поставляются с рамой блока разборно. Крепление может быть сварными или разъемным.

__

На площадки, лестницы и ограждения разработаны серии с типовыми конструкциями, которыми необходимо руководствоваться при проектировании:

– серия 1.459-1, 1.459-2 «площадки, лестницы, ограждения»,

– серия 3.405-1 «решетчатые настилы».

При необходимости используются другие серии и другие виды документов.

Существуют документы на проектирование и расчет рамы блока ЦКБН г. Подольск. Однако указанные серии разработаны в ЦНИИПромзданий, заслуживающего большего доверия.

Расчет методом конечных элементов в стандарте по умолчанию ANSYS является более обоснованным, чем расчет по методике ЦКБН. Также и ручной расчет методами строительной механики (методом сил) является более обоснованным, так как в нем учитывается статическая неопределимость балочной системы.

Литература

1. Ефанов К.В. Расчет нефтяных аппаратов методом конечных элементов. – М.: Литрес, 2020. – 70 с.

2. Ефанов К.В. Теория расчета оболочек нефтяных аппаратов. – М.: Литрес, 2019. – 50 с.

3. Ефанов К.В. Химические и нефтяные аппараты с мешалками. – М.: Литрес, 2019. – 320 с.

4. Молоканов Ю.К., Харас З.Б. Монтаж аппаратов и оборудования для нефтяной и газовой промышленности. Учебник для вузов. – 2-е изд. – М.: Недра, 1982. 391 с.

5. Рябчук Г.В. Технология монтажа оборудования химических предприятий и заводов строительных материалов: Учебное пособие. – Волгоград.: ВолгГТУ, 1995. – 116 с.