压力容器审核人员培训教材第六部分

1、1压力容器压力容器设计审批人培训设计审批人培训（六）（六） 济南石油化工设计院济南石油化工设计院 黄黄 泓泓 电话二一二年十一月2内容简介一、压力容器设计计算应用软件二、CAD画图应用软件 3一、压力容器设计计算应用软件计算软件计算软件 SW6-2011SW6-2011过程设备强度计算软件包过程设备强度计算软件包 LANSYS PV1.2 LANSYS PV1.2压力容器强度设计系统压力容器强度设计系统 VAS2.0 VAS2.0压力容器分析设计系统压力容器分析设计系统41、 SW6过程设备强度计算软件包 SW6-2011过程设备强度计算

2、软件包，是以国标GB150.1GB150.4-2011压力容器；GB151-99钢制管壳式换热器；GB12337-98钢制球形储罐；JB/T4710-2005钢制塔式容器；JB/T4731-2005钢制卧式容器及HG/T20582-2011钢制化工容器强度计算规定为编制依据。它的运行环境为WINDOWS系统，此软件在运行过程中直观、方便、灵活。5 该软件包含了10个设备计算程序，每个设备计算程序既可进行设备的整体计算，也可进行该设备中某一个零部件的单独计算。6 零部件计算程序可单独计算最为常用的受内、外压的圆筒和各种封头，以及开孔补强、法兰等受压元件，也可对HG/T20582-2011钢制化工

3、容器强度计算规定中的一些较为特殊的受压元件进行强度计算。十个设备计算程序则几乎能对该类设备各种结构组合的受压元件进行逐个计算或整体计算 7 由于SW6-2011以Windows为操作平台，不少操作借鉴了类似于Windows的用户界面，因而允许用户分多次输入同一台设备的原始数据、在同一台设备中对不同零部件原始数据的输入次序不作限制、输入原始数据时还可借助于示意图或帮助按钮给出提示等，极大地方便用户使用。一个设备中各个零部件的计算次序，既可由用户自行决定，也可由程序来决定，十分灵活。 8 为了便于用户对图纸和计算结果进行校核，并符合压力容器管理制度原始数据存档的要求，本软件可以打印用户输入的原始数

4、据。 计算结束后，分别以屏幕显示简要结果及直接采用WORD表格形式形成按中、英文编排的设计计算书等多种方式，给出相应的计算结果，满足用户查阅简要结论或输出正式文件存档的不同需要。9.SW6-2011在使用过程中有以下特点在使用过程中有以下特点: 在数据输入时可随时退出程序运行，程序运行时数据输入和运算可以任意交替进行，对于结构数据的输入在界面上采取了图形提示，在一个设备计算程序中，各数据输入页面可方便的随意切换。 计算结果可用两种形式输出。一种是屏幕显示，另一种是通过WORD以表格形式打印输出或作为文件存放。10SW6-2011软件内容软件内容 SW6-2011软件有10个设备级计算程序，一个

5、零部件计算程序和一个用户材料数据库管理程序。每个计算程序有对应的一组图标，只要点击图标就能使某个程序运行。SW6-2011对一种设备的输入数据文件都规定了一个后缀名。 1110个设备计算程序和一个零部件计算程序的后缀名见下表个设备计算程序和一个零部件计算程序的后缀名见下表12131415161718192021222324252627282930313233343536可用于计算超出GB151-1999范围的固定管板 按JB4732-95所给出的解析方法进行固定管板计算的模块，并已将其集成到SW6-1998中。该模块主要针对超出GB151-1999范围的一些固定管板结构，给出了进行设计计算的补

6、充手段。具体来说，该模块的计算方法是基于JB4732-95附录，可用于计算以下结构的固定管板结构 。37 1、b型和e型管板结构中管板周边不布管区较宽（k1）的结构； 2、管板与壳程筒体法兰搭焊连接的结构；3、管板与壳程筒体法兰平齐焊连接的结构。38 另外，对于k1的b型和e型管板结构，本模块实际也能计算。考虑到这两种结构在GB151-1999计算方法的范围之内，对于同样的一个结构， ，按GB151-1999的方法和按JB4732-95的方法进行计算所得到的结果必定有所不同。因此，本模块在给出计算结果的同时，将提示用户，对于这样的结构，应采用GB151-1999的方法进行计算。本模块采用的应力

7、评定准则同GB1511999。39SW6-2011 V1.0过程设备强度计算软件的开发单位：全国化工设备设计技术中心站、 网址http:/ 402 2、LANSYS PV1.2LANSYS PV1.2压力容器强度设计系统压力容器强度设计系统LANSYS PV1.2LANSYS PV1.2计算内容计算内容a、GB150.1GB150.4-2011b、GB151-1999c、GB19749-1997 压力容器波形膨胀节压力容器波形膨胀节 41 LANSYS依据GB150.1GB150.4-2011、GB151-1999、GB16749-1997、GB12337-1998、JB4731-2000、J

8、B4710-2000、HG/T20569-94及有关基础标准进行编制，在尊重原标准及行业习惯的原则下作了合理的分类，八十多种零件项(计算项)归纳为壳与封头、平盖与法兰、换热器零件、非圆形截面容器、筒体端部五类，设备类包括换热器、卧式容器、直立容器、搅拌器等几大类。42 LANSYS以用户为中心运作。用户选择需要的设备，并可添加零件，更可以由用户组合零件建立自己的设备，甚至零件名称也可由用户命名。 LANSYS强大的及时计算功能，加上数据输入、图形提示、计算结果同页集成，用户所见即所得，甚至重要的中间数据也能及时看到，直观高效。43 带页标签的工作簿式设计，使得计算项之间的切换准确快捷，如同翻看

9、设计书一样，而且计算项计算通过后页标签图标将由红色变为绿色。 输入数据缺省值设置、标准元件数据套用功能(如法兰、型钢)，不仅降低了用户工作强度，也为用户提供了参考数据。 LANSYS自动产生规范化格式、加入封面、目录及图形公式甚至表格的设计计算书，方便用户存档。44 LANSYS 具有强大的项目文件组织管理功能,诸如多文档功能、复制粘贴功能、排序删除功能等。项目文件包括计算内容、计算模式、输入输出数据及报告，这些内容均由LANSYS自主管理，无须第三方软件支持，文件非常小，通常只有10K左右。45 LANSYS合乎标准的专业纠错提示，使用户的疏漏减为最少，如管板管孔数太多，LANSYS也能提示

10、纠错。 设备项目中各计算项的设计压力、设计温度、公称直径、压力试验类型四项数据相互关联，一经修改，相关计算项全部动态产生计算结果，自动找出计算项中试验压力最小值作为设备试验压力。46 翔实的LANSYS帮助，尽可能引用标准原文原图，用户在得到准确帮助的同时，又能熟悉标准本身。 材料录入与管理功能，使用户可以方便地使用标准以外的材料。474849503 3、VAS2.0VAS2.0压力容器分析设计系统压力容器分析设计系统 VAS 2.0 压力容器分析设计系统是北京飞箭软件有限公司（现为北京大通日盛工程软件开发有限公司）依据钢制压力容器分析设计标准(JB473295)独立研制开发，用于压力容器有限

11、元分析的专用软件。它集合理的力学模型、优化的网格剖分和巧妙的内存管理于一体，同时辅以Windows风格的用户界面和强大的可视化功能，并采用工程化的数据输入方式。在压力容器分析设计领域，该软件与国外通用有限元软件相比，易学易用，便捷高效。在多方听取了压力容器行业专家的建议后，经过专业开发人员的开发的专用于压力容器分析设计的最新版本。51 它采用面向对象的软件设计技术，运行于 Windows 中文环境下，将数据输入、网格生成、有限元计算、后处理、图形显示等功能集成为一体。具有操作简便、实用性好、可靠性高、图形功能强大等特点的基础上，同时汲取了国外软件的许多优点，在功能上和适用范围上有较大的拓展；在

12、设计流程、用户界面、可视化处理等方面都做了重大改进；算法更为高效合理，精度大为提高，某些方面已达到或超过国外同类软件的水平。这些主要具体体现在：52 具有法兰类、夹套类、管板换热器类、球型储罐类和多层膨胀节等部件，并且全部开孔接管增加了整体补强形式和内插形式，使本软件可处理的部件类型多达二十六种，几乎涵盖了JB 4732-95标准中列出的所有部件类型；计算流程更贴近容器设计过程；自动生成分析报告；按照国家行业标准JB 4732-95计算容器壁厚；网格剖分更加优化合理；增加材料库，大大简化材料参数输入；交互式后处理功能；功能更加强大的图形显示；有限元分析改为双精度计算，精度大为提高；53 其中V

13、AS 2.0最突出的特点是：它能自动将用户输入的原始数据、部件解析厚度计算结果、位移及应力分析结果、疲劳分析、强度校核结果等汇总起来生成完整的应力分析报告，完成这些工作您只需用鼠标点击一个菜单项而已（就这么简单!），这就极大地方便了用户，最大限度地减轻了工程设计人员的工作量，目前即使国外同类软件也尚无这些功能。54 该软件包将各种压力容器部件归结为几种典型模型，用户只需选择模型，并按界面显示的对话框填入几何尺寸参数、网格剖分控制参数、材料参数和边界条件，系统的前处理模块便会自动生成有限元网格，然后用户可在系统集成环境控制下交互执行“网格生成图形显示有限元计算”，直到对结果满意为止。55典型部件

14、典型部件椭圆封头碟型封头球冠封头柱壳锥壳接管球壳接管椭圆封头补强圈补强柱壳补强圈补强锥壳补强圈补强三通四通5657使用ans_vas接口计算的大开孔部件：偏锥 补强大开孔 大开孔 58三通 双侧大开孔 四通 59实用的计算模型实用的计算模型线弹性静力计算温度场、热应力疲劳计算应力分类JB4732理论壁厚部分模型负压稳定性计算极限载荷计算6061新加管板部件介绍621 无内筒三维管板 结构形式：是否管板兼作法兰；是否有膨胀节63筒体及法兰的主要几何参数： h分析高度 ； d1法兰外边缘直径 ；d2螺栓孔中心圆直径 ；d3螺栓孔直径 ； d4筒体内直径 ；t1筒体壁厚 ； t2筒体与管板的焊缝宽度

15、 ；t3管板厚度 ；t4壳程侧管板开槽宽度；h3i管板上表面到焊缝顶点的距离 ；h3o法兰上表面到焊缝顶点的距离 。64管板不兼作法兰且无膨胀节时的模型：65约束条件：66管板不兼作法兰但有膨胀节时的模型：67边界条件：68边界条件：692 带圆角且不兼作法兰的管板 对于无内筒三维管板，当管板不兼作法兰时，壳程筒体和管程筒体的厚度必须相同，而且管板与两程筒体连接时对接焊。为了弥补这一缺陷，加入此部件。70主要几何参数： d1筒体内直径 ； c1 筒体长度； c2 筒体侧短节长度 ；t1 筒体厚度 ； r1 筒体侧圆弧半径 ； r2 箱体侧圆弧半径 ；d8 外限定圆直径 ； t5 管板厚度 ；

16、d6 管箱内直径 ； c8 管箱长度 ； c9 管箱侧短节长度 ；t4 管箱厚度 。71模型图：72约束条件：732 有内筒三维管板结构形式：74主要几何参数与无内筒三维管板相同。约束条件（对法兰上载荷的处理）：75边界条件：76边界条件：773 再沸器结构形式：是否管板兼作法兰；是否有膨胀节78主要几何参数： d1 管箱内直径；d2小端筒体内直径 ； d3 大端筒体内直径；h1 管箱侧短节长度；h2 管箱长度 ； h3 膨胀节与偏锥间的小端筒体长度 ； h4 偏锥小端直边长度 ；h5 偏锥大端直边长度 ； h6 大端筒体的长度 ；h7 筒体侧短节长度 ； h8 管板与膨胀节间的小端筒体长度；

17、 a1 偏锥的最大偏角 ；t1 管箱厚度；t2 小端筒体厚度 ； t3 偏锥壁厚；t4 大端筒体壁厚； t5 管板厚度 ；r1 筒体侧圆弧半径 ；r2 箱体侧圆弧半径 ； r3 偏锥小端挝边半径 ；r4 偏锥大端挝边半径 。79不带膨胀节时的模型：80约束条件：81 边界条件与无内筒三唯管板完全相同。 另外，再沸器还做了有两端管板的整体模型。比前者的优点是可以体现温度载荷沿着轴向的变化，三维模型，其约束条件和载荷条件如下所述。82模型图：83约束条件：84边界条件：854 浮头式管板主要几何参数： h换热管长度 ；d1下管板外直径 ；d2上管板外直径 ；d3 外限定圆直径 d4下管板垫片反力作

18、用中心圆直径 ；d5上管板垫片反力作用中心圆直径 ；d6螺栓孔中心圆直径 ；t1下管板厚度 ； t2上管板厚度 。86模型图：87约束条件：88约束条件：89边界条件：90管板分析注意事项沿轴线取二分之一建模的模型，分析高度是两管板之间距离的一半。筒体或换热管的轴向剖分加密因子越接近于1轴向网格越接近均分，越接近0网格轴向长度疏密程度相差越大。总体网格疏密系数取默认值1就可以。管板兼作法兰时，螺栓孔加密倍数是螺栓的网格加密参数，最小可以给2。其值越大螺栓孔周围网格越密。9192二、CAD画图应用软件1 1、PVCAD V3.5PVCAD V3.5化工设备化工设备CADCAD施工图软件包施工图软

19、件包、PVCAD所用的绘图图素，如点、线、面、块等内容以DXB文件形式与AutoCAD接口，运行速度快（形成一张总图只需约1分钟），形成文件小，兼容性强，也为用户输出图形、增加非标零部件及图面修改提供了必要手段。 93、PVCAD V3.5将现行化工设备设计行业标准中GB、JB、HG、等标准编制在本软件包内，同时将一些常用的非标零部件也收集在内，结合行业制图标准，形成一套能满足工程实际的卧式容器、立式容器、填料塔、板式塔（浮阀塔、筛板塔）、固定管板兼作法兰换热器（立式、卧式）、固定管板不兼作法兰换热器（立式、卧式）、U形管换热器（立式、卧式）、浮头式换热器、带夹套搅拌反应器和球罐等十大类设备绘

20、图软件包。PVCAD V3.5可绘制的工程设备设计图纸达8090，约85以上直接满足施工图要求。94、PVCAD V3.5采用程控方式，用户一次输入数据，程序可自动绘制出整套施工图(总装图和零、部件图)，几乎无需用户中间输入数据和中间干预。在形成施工图时，程序由符合工程实际的专家系统帮助判断零部件在施工图上的位置、施工图比例、布图、尺寸标注、自动排列、拉件号、列出材料明细表及管口表等。 95、在在PVCAD V3.5和过程设备强度计算软件包和过程设备强度计算软件包（SW6）之间提供了数据接口，使得）之间提供了数据接口，使得PVCAD V3.5可可直接打开直接打开SW6的数据文件，设计人员不再需

21、要重复的数据文件，设计人员不再需要重复输入那些运行输入那些运行SW6已输入或计算得到的数据。已输入或计算得到的数据。 、PVCAD V3.5能根据用户提供的图签（能根据用户提供的图签（DWG文文件）和设计数据表或技术特性表（件）和设计数据表或技术特性表（DWG文件）绘制文件）绘制出基本符合用户单位图签和设计数据表或技术特性表出基本符合用户单位图签和设计数据表或技术特性表要求的施工图。要求的施工图。96 、PVCAD V3.5在程控基础上保留了供用户灵活设计的接口，如空件号输入、特殊要求加入及显示图形后标注焊缝符号等，还增加了在设备总图形成还增加了在设备总图形成以后，在不退出以后，在不退出Aut

22、oCAD的情况下，直接在图纸的情况下，直接在图纸上添加某些零部件的功能。如可在塔器底部添上上添加某些零部件的功能。如可在塔器底部添上U形管束作为再沸器、在容器中添上蛇形加热管等。形管束作为再沸器、在容器中添上蛇形加热管等。 97、由于由于PVCAD V3.5以以Windows为操作平台，不为操作平台，不少操作借鉴了类似于少操作借鉴了类似于Windows的用户界面，因而允的用户界面，因而允许用户在同一台设备中对不同零部件原始数据的输入许用户在同一台设备中对不同零部件原始数据的输入次序不作限制，用户在进行结构数据输入时，屏幕上次序不作限制，用户在进行结构数据输入时，屏幕上除了文字说明外，还有了图形提示，这将进一步帮助除了文字说明外，还有了图形提示，这将进一步帮助用户理解结构数据的含义，大大方便用户的操作。另用户理解结构数据的含义，大大方便用户的操作。另外，屏幕上出现的对输入数据的进一步提示说明和程外，屏幕上出现的对输入数据的进一步提示说明和程序的在线帮助系统，也能避免用户可能出现的对数据序的在线帮助系统，也能避免用户可能出现的对数据含义的误解。含义的误解。98991002 2、 EPDRAWEPDRAW过程设备过程设备CADCAD绘图软件包绘图软件包 EPDRAW EPDRAW 可用于