Определение длины, массы и стоимости трубопроводов с использованием модулей САПР Т

Автоматизированная трассировка трубопроводов.

Блоки оборудования и цистерн соединены между собой трубопроводами в соответствии с принятыми принципиальными схемами систем, функциональной схемой агрегатирования, приведенной на рис.3.5, и функциональными схемами агрегатов.

Трубопроводы предназначены для перемещения в пространстве расходов рабочих тел, найденных при функциональном проектировании систем, со скоростями, принятыми в соответствии с нормативами и рекомендациями [4].

Объемный расход W и регламентированная скорость v рабочего тела позволяют определить требуемый внутренний диаметр трубопровода Dвн тр:

В сочетании с требуемой толщиной стенки Sтр, определяемой из условий прочности, может быть получен требуемый наружный диаметр трубопровода:

где P – расчетное давление в трубопроводе; ?доп – допускаемые напряжения материала трубы с учетом температурных поправок; f – коэффициент прочности сварного шва; b – поправка на гибку труб; c – поправка на коррозию.

Значения фактического наружного диаметра Dф и толщины стенки Sф определяются при выборе трубы из сортамента при одновременном соблюдении следующих условий:

Одновременное выполнение двух условий может привести к случаю, когда не будет выполнено требование по значению внутреннего диаметра. Следует произвести проверку:

.

При несоблюдении этого условия необходимо принять больший типоразмер по Dф и уточнить значение S. Итерационный процесс уточнения D и S быстро сходится.

Блоки соединены трубопроводами, размеры сечения которых не зависят от расположения оборудования в МКО. В то же время длина трубопроводных трасс зависит от расположения. Поскольку длина трубопроводов при фиксированных сечениях однозначно определяет их массу и стоимость, эти характеристики могут служить оценками эффективности расположения, так как все прочие характеристики не изменяются. Более того, эти показатели могут служить оценкой эффективности отнесения того или иного оборудования к тому или иному блоку при агрегатировании СЭУ и решения других задач оптимизации расположений.

Для определения длины, массы и стоимости связей сначала необходи­мо выполнить трассировку трубопроводов. Как указывалось в параграфе 5.1, в помещениях МКО транспортных судов трассы трубопроводов прокладывают с минимальным числом погибов и проводят параллельно осям координат: горизонтально – параллельно (Х) или перпенди­кулярно (Y) диаметральной плоскости и вертикально (Z) до поворота на 90о и после этого вновь по одной из координат до нового поворота. Оборудование, расположенное на одном уровне и в одной из координатных плоскостей XZ или YZ, соединяется прямой трубой. Если такое же оборудование расположено в разных координатных плоскостях, то возникает обычно один погиб на 90о. Если не совпадают ни уровни, ни расстояния от переборки АП, ни расстояния от ДП, обязательны два погиба.

Отметим, что для данной схемы трассировки действует элементарный закон алгебры: от перемены мест слагаемых сумма не меняется. Для нашей задачи все равно, по какой координате перемещаться сначала, а по какой потом. Общая длина трубы останется прежней:

Расстояния между блоками по отдельным координатам DX, DY, DZ определяются исходя из взаимного расположения блоков. Если проекции блоков в какой- либо из координатных плоскостей налагаются друг на друга, то расстояния по этим координатам равны нулю и блоки соеди­нены прямой трубой, направленной по координате, нормальной к данной плоскости. Если блоки находятся в одной координатной плоскости, например на одной платформе, расстояние по этой координате также равно нулю.

Во всех остальных случаях DX, DY и DZ – положительные величины, отличные от нуля. Они определяются как разность координат центров габарита минус сумма половин габаритов одноименного направления:

где DK – расстояние по координатной оси, м; Kj, Ki – координаты центров габарита соединяемых блоков, м; Gj, Gi - одноименные габариты блоков, м.

Предложенный алгоритм реализован в виде программного комплекса SWJAZI. По аналогии с программой визуализации варианта расположения с помощью графических примитивов данная модель обеспечивает визуализацию в одной из выбранных координатных плоскостей блоков и связей (трубопроводов) одной из выбранных систем. Одновременно производится определение суммарной длины каждой изображаемой трубы как суммы расстояний по трем осям координат.

В процессе работы модуль SWJAZI вызывает следующие внешние файлы:

• SEU_W_MO.DAT – таблицу относительных координат и абсолютных габаритов блоков (см. табл. 5.1);
• SMB_SEU.DAT – таблицу связей между блоками в составе СЭУ. Пример файла SMB_SEU.DAT для танкера пр.1596 приведен в табл.5.4;
• WNESH_SW.DAT – таблицу координат внешних связей. Форма таблицы соответствует табл.5.1. К внешним связям относятся трубопроводы, выводящие рабочее тело во внешнее пространство, например, на сдачу или подводящие его извне, например, топливо с бункеровочной базы. Сюда же относятся воздушные трубы цистерн;
• TRUBY.DAT – характеристики труб.

Таблица 5.4 Cвязи между блоками СЭУ танкера

Табл. 5.4 содержит описание связей каждого из блоков, обозна­ченных в табл.3.22. Как было указано выше, всего в состав СЭУ танкера пр. 1596 входит 48 блоков оборудования и цистерн, пронумерованных одинаково в первых столбцах табл.3.22 и 5.4, это вызывающие блоки. Каждая строка этой таблицы описывает связи соответствующего блока. В строках указаны J – номера блоков, с которыми у данного блока есть связь по определенному рабочему телу, это вызываемые блоки. Если номер вызываемого блока превосхо­дит максимальный номер вызывающего – это признак внешних связей.

Для визуального отличия этих связей они пронумерованы числами, при­ближающимися к концу сотни. Координаты концов внешних связей заданы в файле WNESH_SW.DAT. Он имеет форму, подобную табл.5.1, но, конечно, координаты внешних связей имеют точечный характер.

Как и в программе визуализации расположения СЭУ сначала рассчитывается и выбирается масштаб для более полного использования экрана. Далее вводятся все внешние файлы. После этого происходит диалог с пользователем о виде изображаемой проекции и выбранной для анализа системе. Для выбранной системы прорисовываются все вызывающие и вызываемые блоки и концы внешних связей. Все отображаемые блоки соединяются линиями, хотя бы частично видимыми на данной проекции. Цвет соответствует значению переменной NC для данной системы.

Одновременно подсчитываются расстояния по трем координатным осям, и для каждой трубы определяется ее длина, масса и стоимость. Суммирование масс и стоимостей позволяет определить массу и стоимость всего трубопровода данной системы. Суммирование общей массы и стоимости всех связей данной энергетической установки производится вне данной модели.