应用PVElite应注意的问题

1、PVElite简介及应用PVElite 软件是由美国COADE 工程软件公司编制的，基本包含了设备设计中中常用计算，涉及十几个国外标准规范，输入的数据多，多项选择的参数比较多，需要设计人在计算时在多个选项中做出明确选择，而且这类参数对计算结果影响较大，为便于大家正确理解和使用该软件，熟悉软件计算书，特将主要内容概括如下。1 软件使用的标准规范1.1 基本元件计算规范ASME VIII Division 1，2002修订版。PD5500,2000版，仅限于管板、接管根部局部应力计算。TEMA, Tublar Exchanger Manufactures Association,1999年第8版，

2、仅限管板计算。WRC 107,Welding Research Council Bulletin 1979版。WRC 297,Welding Research Council Bulletin 1984版。API 579，Local Thinning and General Metal Loss Level 1 and 2 evaluation。1.2 风载计算规范ASCE 7，American Society of Civil Engineers Standard 7 (formerly ANSI A58.1)，1993版。ASCE 7，American Society of Civil E

3、ngineers Standard 7 (formerly ANSI A58.1)，1995版。UBC，Uniform Building Code，1994版。NBC，National Building Code of Canada，1990版。IS-875，India's wind design code ，1987版。USER DEFINED，自定义风载数据。1. 3地震载荷计算规范ASCE 7，American Society of Civil Engineers Standard 7 (formerly ANSI A58.1)，1993版。ASCE 7，American Soc

4、iety of Civil Engineers Standard 7 (formerly ANSI A58.1)，1995版。UBC，Uniform Building Code, 1994版。NBC，National Building Code of Canada, 1990版。IS-1893，India's seismic code，1984版。Response Spectrum Analysis。1 4 包含的材料规范ASME VIII Division 1，2002修订版。ASME VIII Division 2，2002修订版。PD5500，2000版。2 PVElite主要功

5、能可以按照ASME VIII Division 1、Division 2、PD5500规范，考虑静压力、静重量、接管载荷、风和地震载荷对设备及元件进行强度计算。21立式容器Vertical Vessel可对裙座式、支褪式、支耳式立式容器进行计算。考虑各工况下，静压力、静重量、接管载荷、风及地震载荷组合。计算方法:ASME VIII Division 1, 以上风载、地震规范，工业习惯计算法。22卧式容器Horizontal Vessel 考虑压力、风载、地震载荷，按照L.P.Zick方法对容器鞍座处、中间部位、封头部位的应力及加强圈的计算。计算方法:ASME VIII Division 1,

6、L.P.Zick方法，工业习惯计算法。23壳体和封头Shell and Head包括圆筒体、椭圆封头、碟型封头、球封、锥形封头，锥形圆筒体、平封头。可以计算所需厚度、最大许用压力、许用最低金属温度和外压加强圈。计算方法:ASME VIII Division 1, L.P.Zick方法，工业习惯计算法。24法兰Flange对以下几种法兰进行计算：l 高颈法兰及整体法兰l 任意式法兰l 衬环法兰l 圆形及非圆形平盖l TEMA中的管箱盖。l 反向法兰软件除可以考虑内外压外，还可以考虑外载荷（力和弯矩）的作用。计算方法:ASME VIII Division 1, L.P.Zick方法，工业习惯计算法

7、。25接管Nozzle进行接管焊缝尺寸校核、开孔补强计算、失效路径分析。计算公式按照：ASME Code Section VIII, Division 1 UG-37 至UG-45，计算步骤见图UG-37.1，可以计算任何连接角度的接管，并能按照UCS-66计算接管的MDMT。26浮头Floating Head按照ASME Code Section VIII, Division 1 Appendix 1或Soehres方法计算。2 7管板Tubesheet按照TEMA 8th Edition 和PD 5500进行各种管板厚度计算。 28局部应力Local Stress WRC 107/FEA计

8、算筒体或球壳上附件外载荷引起的局部应力，应力评定按照ASME VIII Division 2。2 9支耳/支腿/轴耳/吊耳Leg/Lug/Trunnion/lifting lug按照常用工业标准进行计算，许用应力按AISC钢结构手册或ASME取值，还可以按照WRC107计算局部应力。2 10 基础板Base Ring按照中性轴法(Neutral axis shift method) 或简化法(Simplified method) 计算基础板的厚度，还可以对连接在基础板上的吊耳进行计算。211薄膨胀节THIN JOINT按照ASME VIII Div. 1 Appendix 26 计算。2 12

9、厚膨胀节THICK JOINT适用于固定管板换热器中膨胀节的计算，不是按照EJMA(the Standard of the Expansion Joint Manufacture Association) 计算，而是按照S.Kopp 和M.F.Sayre编写的“Expansion Joint for Heat-Exchanger”。2 13 ASME管板TUBESHEET按照ASME VIII Div. 1 Appendix AA 计算固定和U型管板。214 半管Half-Pipe按照ASME VIII Div. 1 Appendix EE 计算。2 15大开孔Large Opening按照A

10、SME VIII Div. 1 Appendix 2 和14 进行整体整体平盖大开孔计算。2 16 方形容器Rectangular Vessel按照ASME VIII Div. 1 Appendix 13 计算。2 17局部应力计算WRC 297/PD5500 Annex G按照WRC 297或PD5500 Annex G计算接管根部局部应力。2 18 ASME 附录Y中法兰类型按照ASME VIII Div. 1 Appendix Y计算。2 19 管子及补强PIPE&PAD按照ANSIB31.3(Chemical Plant and Petroleum Refinery Pipin

11、g Code) 计算。3.安装方法4.建立计算模型的步骤4.1建立模型前,首先根据项目工程规定对“Configuration”进行设定或选择操作方法:Tools/Configuration/Job Specification Setup Parameters4.1.1 “Check The Items You Wish to be Active”中特别需要注意以下内容：(1) Round Thickness to nearest Nominal Size 该参数决定是否将计算厚度按照1mm梯度进行圆整。如需圆整，则选该项。程序缺省不进行圆整.(2) Increase Blind Flange

12、Thickness for Reinforcement在平盖单个开孔补强计算中，程序缺省不增加平盖的厚度，如果需要增加平盖的厚度，则选该项。(3) Use OD as the basis for the shell Radius in Zick程序按照Zick 方法计算卧式容器时，缺省采用容器内径ID进行计算，如果按照外径OD计算，则需要选择该项。注意：用ID计算比用OD计算结果较保守。(4) Do not use bolt correction factor在TEMA及PD5500中，进行法兰及管板厚度计算时，如果螺栓间距大于许用螺栓间距，则用修正系数乘以法兰弯矩进行法兰厚度计算；在ASME

13、 III 并未引入该修正系数，所以在按照ASME III进行法兰的设计计算时，应选择不使用该参数。缺省设置为使用修正系数进行计算修正。(5) Use Code Case 2260/2261按照案例Code Case 2260/2261计算的椭圆和碟型封头厚度比按照UG-32或附录1计算的厚度小。程序缺省采用ASME UG-32或附录1，不按照案例Code Case 2260/2261。(6) Use EigenSolver计算设备自震周期的方法不只一种，程序包含了Freese/Rayleigh-Ritz和EigenSolver两种计算方法。传统上采用Freese/Rayleigh-Ritz.法

14、对裙座自支撑设备进行的计算，可以满足工程的要求，但对于非裙座自支撑的设备（如采用支耳、褪式支座或中间裙座）的计算精度就较差。(7) Use Pre-99 Addenda Division 1 OnlgASME 1999年修订版中修改了按照division 1 设计的材料性能，在一定程度上提高了材料的许用应力值。程序附带两套材料性能数据库，如果采用99年修订前的材料性能进行计算，需要选择该项，缺省采用新的材料数据库。(8) No MDMT Calculation如果不需要计算MDMT，则选该项。(9) No MAWP Calculation如果不需要计算MAWP，则选该项。(10) Use Bo

15、lt load instead of Bolt Area times Bolt Allowable Stress该项影响裙座基础板的计算，采用Bolt Area * Bolt Allowable Stress方法计算的基础板/地脚螺栓/盖板的厚度较采用Bolt load方法的更保守。4.1.2 “Nozzle Analysis Directive “ 中特别需要注意以下内容：(1) No Corrosion on Inside Welds一般不要选择该项。按ASME要求，应该考虑内侧的腐蚀。(2) Use AD-540.2 skech b and not sketch d for normal

16、该参数的选择取决于开孔补强的结构形式，该项影响开孔补强计算中有效补强面积的有效高度取值，应根据具体开孔补强结构选择，详见ASME VIII division 2 图 AD-542.1。 （3） Compute Increased Nozzle Thickness如选择该项,则接管的最小壁厚trn除满足ASME VIII division 1 UG-45的规定外，还应符合以下要求：如果公称直径<=Nps 18 则trn=max(0.134 ,内压计算的壁厚) inch如果公称直径>Nps 18 则trn=max(OD/150 ,内压计算的壁厚) inch注：ASME中没有该要求，只是

17、工业设计中一种做法，一般不选该项。(4) Compute and Print Areas for Small Nozzles？缺省为:符合ASME III UG-36不要求补强的条件时,不对其进行计算。如需要计算，应选择该项。(5) Compute Chord Length in Hillside Direction该项选择对计算结果影响很小。4.1.3 其他(1) Allowable Tower Deflection(inchs per 100 feet)塔计算中缺省的许用挠度为6 inchs/100 feet（1mm/200mm），如果采用其他值，需要输入指定的数值。注意：不同的工程项目或

18、不同设备有不同的要求，进行计算前，必须检查输入值是否正确。(2) Wind Shape Factor如该值为“0”，则程序计算该值；如果采用特别指定的数值，需要输入该参数。(3) Oper. Nat. Fre(Hz), Empty Nat. Fre(Hz), Empty Nat. Fre(Hz)指各工况下容器自震周期，如果为”0”，程序自动计算。一般不填，由程序计算。(4) Material Database Year对于ASME VIII Division 1,程序附带多个版次的材料数据库,必须在输入数据建立模型前完成该项的选择.该项共有三个选择,”Current”,”1999”和”2000

19、”。4.2 完成对Configuration的设定或选择後,点击”Design Data” 输入容器数据.特别需要注意以下内容:4.2.1 容器总体数据(1) Hydrotest Type有四种选择:UG99b,UG99c,UG99(35)和No Hydro，液压试验压力计算方法不同。第一种UG99b: 液压试验压力= 1.3*MAWP *Sa/S式中：MAWP:最大许用工作压力。是指容器在正常操作位置上,在最高设计温度或最低设计金属温度MDMT下,在容器顶部处，容器所允许承受的最大表压。该压力是按照容器上各元件的有效厚度、最高设计温度或最低设计金属温度MDMT和相应温度下液柱静压力各种载荷，

20、按照ASME各元件相应计算公式计算所的许用压力值。S: 设计温度下，材料许用应力。Sa: 液压试验温度下，材料许用应力。第二种UG99c: 液压试验压力= 1.3*MAP Head(Hyd.) 式中：MAP：受压元件（壳体/法兰/接管等）的最大许用压力。Head(Hyd.): 该元件液压试验时，液柱静压头。对于立式容器，如果液压试验位置为立式状态时，Head(Hyd.) = 元件到容器顶部的距离+容器顶部伸出高度（Projection from top）。对于立式容器，如果液压试验位置为卧式状态时，Head(Hyd.) = 容器最大直径+容器顶部伸出高度（Projection from top

21、）+容器低部伸出高度（Projection from Bottom）。注意：一般较少采用该方法,如果采用该方法,必须计算出每个元件/法兰的MAP.,而且要求得到用户的同意,检验师有权要求设计人提供每个元件/法兰在液压条件下的计算书.第三种UG99b(35): 液压试验压力= 1.3*P *Sa/S式中：P: 容器设计压力。S: 设计温度下，材料许用应力。Sa: 液压试验温度下，材料许用应力。该形式为第一种的变通形式,按照ASME VIII Division UG99 中note35的规定,当未计算最大许用工作压力MAWP时,可用设计压力代替MAWP计算液压试验压力.(2) Projection

22、 From Top按照UG99c计算液压试验压力时用，没有其他用途。(3) Projection From Bottom按照UG99c计算液压试验压力时用，没有其他用途。(4) Minimum Metal Temperature是值容器最低设计金属温度。(5) Flange Distance to Top按照UG99c计算液压试验压力时用，没有其他用途。(6) Construction Type是指名牌与设备的连接方式。只打印在计算书中，对强度计算无影响。(7) Service Type是指设备的用途。只打印在计算书中，对强度计算无影响。(8) Degree of Radiography是指设

23、备的探伤比例，只打印在计算书中，对强度计算无影响。(9) Miscellancous Weight是指进行计算时，附件重量百分比。要视模型情况确定数值大小,例如在单独输入梯子/平台,塔盘/填料,保温/防火层重量时,可取较小值。(10) Use Higher Long. Stresses?考虑地震载荷、风载荷时，如选择该项，则许用应力取材料许用应力的1.2倍。（详见UG-23）(11) Consider Vortex Sheddling 是指是否考虑风引起的震动。一般不考虑。(12) Corred Hydrotest 是指是否考虑腐蚀后液压试验工况。(13) Hydro. Allow. Unmo

24、dified 缺省：选择该项。(14) Hyd. Allowable is 90% Yield 如果希望液压试验的许用应力取材料屈服限的90%，则应选择该项,否则取许用应力的1.3倍。4.2.2 Design Modification(1) Select Wall Thickness for Internal Pressure选择该项，程序将按照内压确定壁厚， 如果输入的壁厚小于内压计算的厚度，将增加输入的壁厚满足内压要求。注：1）只有当Round Thickness to nearest Nominal Size 被选择时，该项才有效。2）必须在建立模型之前选择该项。(2) Select W

25、all Thickness for External Pressure选择该项，程序将按照外压确定壁厚， 如果输入的壁厚小于外压计算的厚度，将增加输入的壁厚满足内压要求。注：选择该项时，程序不考虑加强圈，只是单纯增加壁厚。(3) Select Stiffening Ring for External Pressure选择该项，程序进行外压计算时，壁厚不变，选择加强全使其满足外压要求。注：选择该项时，程序只考虑加强圈设计，不增加壁厚。(4) Select Wall Thickness for Axial Stress选择该项，程序将按照轴向应力确定壁厚，如果输入的壁厚小于按照轴向应力确定的厚度，

26、将增加输入的壁厚满足轴向应力要求。注：1）只有当Round Thickness to nearest Nominal Size 被选择时，该项才有效。2）必须在建立模型之前选择该项。4.2.3 Stress Combination Load Case(1) Load CasePVElite缺省设定了17种载荷组合工况，详见下页Load Case Detail 表，后三种考虑了风载震动，一般只选前14种工况，或根据工程规定重新组合。 （2）Vary Compressive Allowables According to Temperature 程序缺省取外压设计温度和内压设计温度的大者，核算外压

27、计算系数“B”值，程序在涉及内压载荷组合的计算中，同样取外压设计温度和内压设计温度的大者。如果选用该项，则涉及外压载荷组合的计算中，按照外压设计温度核算外压计算“B”值，涉及内压载荷组合的计算中，按照内压设计温度计算，而不取外压设计温度和内压设计温度的大者进行计算。14Load Case Detail12345678910111213141516171819NP(NoPressure)VVVVVVIP(Internal Pressure)VVVVVVVEP(External Pressure)VVHP(Hydrotest Pressure)VVEW(Empty Weight)VVVOW(Ope

28、rating Weight)VVVVVVVVHW(Hydrotest Weight)VVVVWI(Wind Load)VVVVEQ(Earthquake Load)VVVVHE(Hydrotest Earthquake)VVHI(Hydrotest Wind)VVWE(Wind Bending Empty New and Cold)VWF(Wind Bending Filled New and Cold)VCW(Axial Weight Stress New and Cold)VVFS(Axial Stress due to Applied Axial force(Seismic Case)V

29、VVVFW(Axial Stress due to Applied Axial force(Wind Case)VVVVBW(Bending Stress due to Lat. Force for Wind Case,Corroded)VVVV?VBS(Bending Stress due to Lat. Force for Seismic Case,Corroded)VVVBN(Bending Stress due to Lat. Force for Wind Case,Uncorroded)BU(Bending Stress due to Lat. Force for Seismic C

30、ase,Uncorroded)VO,Bending stress due to Vortex Shedding Loads(Ope)VVE,Bending stress due to Vortex Shedding Loads(Emp)VVF, Bending stress due to Vortex Shedding Loads(Test No CA.)V20注:1)液压试验时风载荷HI(液压试验时风载荷) = Ratio * Operating wind load(操作工况下风载)其中：Ratio为液压试验时,风载荷占操作工况的百分比。要在输入风载数据时输入该百分比。2)液压试验时地震载荷

31、HE(液压试验时地震载荷) = Ratio * Operating Earthquake load(操作工况下地震载荷)其中：Ratio为液压试验时,地震载荷占操作工况的百分比. 在输入地震载荷数据时输入该百分比。4.24 Installation/Misc. Option(1) Installation Location该项用于选定平台、填料、保温、塔盘、衬里在现场还是在制造车间安装，该选项只用于计算塔器在现场及制造车间时的重心位置和各种情况下的重量，对其他计算没有影响。(2) Platform Wind Area Calculation MethodPVElite中平台迎风面积的计算有以下

32、四种方法：1） 平台迎风面积 = Height * Width * Force Coefficient2） 平台迎风面积 = 1/2 * Floor plate area * Force Coefficient3） 平台迎风面积 = 1/3 * Height * Width * Force Coefficient4） 平台迎风面积 = 1/3 * The projected area * Force Coefficient 式中：Width：垂直于容器的最大横跨宽度。Height: 平台高度Force Coefficient: 平台风载计算系数。详见ASCE7-95的6-9表,该值应该大于等于

33、1.0,一般取1.2当梯子平台跨度角大于或等于180度时，(4)和（3）的计算结果相同。(3) Nozzle Design Options1) For MAWP + Static Head按“MAWP+液柱静压头”校核接管及补强。2）For Design Pressure + Static Head按“设计压力+液柱静压头” 校核接管及补强。3） For Vessel MAWP + Static Head按“容器最大许用工作压力+液柱静压头” 校核接管及补强。4） Consider MAP nc 按最大许用压力（at New & Cold Condition）校核接管及补强。在一些工程

34、中，业主要求用最大许用压力校核接管开孔补强， 在此情况下，按照室温许用应力和腐蚀余量为“0“进行计算，以保证接管满足液压试验下的要求。5） Consider External Loads for Nozzle tr在某种情况下，接管的厚度并不受内压/外压控制，而是被其他载荷控制，例如塔器底部的接管可能承受较大的风载/地震载荷，弯曲应力影响接管的厚度。如选择该项，程序将校核外载条件下接管壁厚。6） Use Code Case 2168 for Div. 1 Nozzle Design1994 年2月14日，ASME 批准发表第2168案例， 提供了另外一种筒体上径向、全焊透结构接管的补强计算方法

35、。如果项目允许使用第2168案例，可以选择该项。7）ReDesign Pads to Reinforce openings如果选择该项，当补强板不满足补强要求时，PVElite 将重新设定补强圈的直径和厚度，并提示做出的改变。该项只限于按照 ASME VIII 的补强计算。 4.3建立各元件模型 特别需要注意以下内容:4.31 Finished ThicknessFinished Thickness = 公称厚度-厚度负偏差-加工减薄量。程序自动考虑腐蚀余量.4.3.2 Wind Load Diameter Multiplier用于计算迎风面直径。Wind Load Diameter = 元件

36、外径(含保温层厚)* Wind Load Diameter Multiplier一般Wind Load Diameter Multiplier=1.2-2.0，如果建立了梯子平台等附件的详细模型，在梯子平台输入数据中，充分考虑计算了梯子平台的迎风面积，还可以取较小的值，但必须大于1.0。如在某一段上，没有风载荷时，该项可取0（例如在裙座内部的塔段）。4.3.3 Platforms（1）Platform Wind Area:程序可以按照选定的计算方法计算出梯子平台迎风面积，如果不采用程序计算出的面积，则可以输入已知的面积。（2）Platform Force Coefficient用于计算平台迎风

37、面积，按照ASCE7-95中表6-9 Cf取值。（3）About Main Body Flange如果考虑外载荷对法兰的作用,必须在计算获得相应的力和弯矩后,将其输入法兰计算模块中单独进行计算.4.3.4 Base Ring 、Top Ring and Guest Plate(1) PV Elite 中有以下四种裙座基础板结构1）Simple Basering (no gussets) 只有基础板,无筋板.2）Basering with Gusset Plates 基础板带筋板.3）Basering with Gussets and Top Plate基础板带筋板和不连续的盖板4）Basering with Gussets and Continuous Top Ring 基础板带筋板和连续的环形盖板.（2）裙座基础板计算方法。程序内有以下两种计算方法供选择:1） The simplified method, 简化计算法.2） The Neutral Axis Shift Method,中性轴计算法.如果基础板置于钢结构之上,建议选用The s