Schädliche Rohrleitungssysteme müssen nicht nur vorgegebenen Normen entsprechen, sondern auch einer kompletten Spannungsanalyse standhalten. Beispiele für solche Systeme sind üblicherweise in chemischen Anlagen, Kraftwerken, Öl- und Gasapplikationen, schiffseigenen Leitungssystemen (FPSO-Plattformen) und Versorgungsunternehmen zu finden. Hier  werden manuelle Berechnungen schwierig, zeitaufwendig und teuer.

CAESAR II ist die industriegerechte Software für Spannungsanalysen von Rohrleitungssystemen in der Energiewirtschaft, Verfahrenstechnik und ähnlichen Industriezweigen. Andere Software, wie z.B. CADWorx Plant, kann verwendet werden, um Ausgabedaten wie Baupläne, Stress- und Fertigungsisometrien zu erstellen.

Heiße und/oder sicherheitskritische Rohrleitungssysteme stellen eine besondere Herausforderung für Ingeneure und Techniker dar. Bei diesen Systemen ist nicht nur die strategische Anordnung der tragenden Unterstützungseinheiten zu beachten, sondern auch die extremen Temperaturbelastungen. Die Rohre, die Unterstützungseinheiten und das angefügte Equipment müssen diesen Belastungen standhalten können.

Die Analyse des Rohrleitungsmodells in CAESAR II berechnet diese Belastungen, Verschiebungen und Spannungen. Unsere Expertise und Erfahrung ermöglicht es uns, die Resultate einer Analyse zu interpretieren und ein geeignetes System zu finden.

• Bewertung von Spannungsniveaus unter Beachtung von erlaubten Limits gängiger Normen
• Vergleich zwischen tatsächlichen und erlaubten Belastungen von Equipment, wie Pumpen, Wärmetauscher, Turbinen, Kompressoren.
• Prüfungen zulässiger Verschiebungen um sicherzustellen, dass Ummantelungen erhalten bleiben oder Rohre auf den Unterstützungen verharren
• Auswahl von Federung, wo variable oder konstante Unterstützungseinheiten notwendig sind
• Prüfung von Erregerfrequenz mittels einer Modalanalyse
• Weitere Kriterien wie Belastungslimits bei Stahlkonstruktionen und lokale Spannungen bei Behältern (mittels WRC 107/297, PD 5500 Appendix G, oder FEA Techniken)

Belastungen können gemäß Industriestandards wie API 610, API 617, API 661, API 560, NEMA SM23 und der HEI Norm bewertet werden.

PV Elite Software und die langjährige Erfahrung im Druckbehälterdesign sichern erstklassigen Service für Sie.

Wir können Analyse und Planung bei den meisten horizontalen und vertikalen Turmkonfigurationen durchführen, um die Übereinstimmung mit den ASME VIII, PD 5500 und EN 13445 Normen zu prüfen und sicherzustellen.

Berechnungen beinhalten üblicherweise folgende statische Belastungskomponenten:

• Effekte von internem und externem Druck
• Berechnungen von Stutzen und Flanschen
• Fußringdesign
• Versteifungsringe
• Daten zu Schwerpunkt und Gewicht
• Schürzen und Sättel
• Beine und Ansatzstücke
• Aufbauanalyse

Betriebskonditionen wie Wind- und Erdbebenbelastungen können problemlos analysiert werden. PV Elite ist die einzige Software, die eine wahre Modalanalyse durchführen kann und über ein Resonanzspektrum verfügt.  Dies wiederum bewirkt Material- und Kosteneinsparungen im Vergleich zu herkömmlichen Statikberechnungen.

• 7 Windnormen, zusätzlich zu kundenspezifischen Optionen
• 10 Normen für Erdbeben

Stutzen können in einer typischen Standardanalyse auf die jeweiligen Anforderungen der gängigen Normen überprüft werden.

Üblicherweise können wir auch eine lokale Spannungsanalyse anbieten (strukturelle Werkstofftrennungen), um die Effekte von externen Belastungen der Rohrleitungen auf Stutzen, Böden und Mäntel zu bewerten.

Lokale Spannungsanalysen können mit bewährten empirischen Methoden wie WRC 107/297 oder PD 5500 Annex G oder einer genaueren Finite Elemente Analyse, in Form von Vergleichen wiedergegeben werden.

Die Studie beinhaltete die statische Analyse der Kesselwasserzulauf- und Dampfgroßrohrleitungen innerhalb der Zuckerraffinationsanlage. Die Rohrleitungssysteme befinden sich in Saudi Arabien und sind statischen Belastungen in Form von Gewicht, Druck, Temperatur und aufgebrachten Verschiebungen ausgesetzt.

Die Systeme müssen außerdem die Belastungsgrenzwerte gemäß ASME B31.3 Power-Piping-Code und die Beschränkungen, die von Seiten der Lieferanten in Hinblick auf Kräfte und Momente an den Equipment-Anschlüssen vorgegeben werden, einhalten.

Fern modellierte die Rohrsysteme mithilfe der Software CAESAR II und wandte Betriebs-, anhaltende und Expansionslastfälle an, um die Einhaltung des Designcodes sicherzustellen.

Manche Systeme wurden überarbeitet, um die thermische Expansionsbelastung an den Equipmentstutzen zu verringern.

Zusätzlich verlangte der Kunde eine Überprüfung bestimmter Stutzenanschlüsse, um sicherzugehen, dass die „lokalen Spannungen“ im Stutzen und im umliegenden Behälterbereich die höchstzulässigen Werte nicht überschritten. Fern verwendete NozzlePRO, um eine Finite-Element-Analyse durchzuführen und die Ergebnisse in Übereinstimmung mit dem Designcode ASME VIII, Division 2, zu ermitteln.

Der Kunde wünschte eine Entwurfsplanung und Fern war nach einer Reihe von Planungsschritten imstande, einen Bericht zu liefern, der ein vorschriftsmäßiges Rohrsystem erkennen ließ. Um dies zu erreichen, waren mehrere Entwurfsänderungen erforderlich..

Es wurde ein umfassender Bericht erstellt, der aus Übersicht, Einleitung, Referenzen, Grenzbedingungen, Annahmen, Lastfällen, Planungsmethodik, Ergebnisauswertung, Schlussfolgerungen und Empfehlungen bestand.

Die Halterungspositionen, Belastungen und hoch belasteten Stellen wurden in einer Reihe von Spannungsisometrien bildlich dargestellt.

Fern wurde ersucht, die statischen und dynamischen Belastungsanalysen an einer Dampfleitung vorzunehmen, und zwar in Zusammenhang mit Energieerzeugung an Bord einer FPSO (schwimmende Produktions-, Lager- und Verlade-)-Plattform, die in Westafrika festgemacht werden sollte. Die Rohrsysteme würden unterschiedlichen Betriebs- und Umweltbelastungen sowie einem Notfall aufgrund einer defekten Dampfturbine ausgesetzt sein. Die Rohrsysteme müssen die Belastungsgrenzwerte gemäß ASME B31.1 Power-Piping-Code und die Beschränkungen, die von Seiten der Dampfturbinen- und Boiler-Hersteller in Hinblick auf Kräfte und Momente an den Equipment-Anschlüssen vorgegeben werden, einhalten.

Das System wurde in CAESAR II, Version 5.10, modelliert und mit einer Kombination aus starren Halterungen, variablen Federhängern, Querhalterungen und Führungen unterstützt.

Die aufgebrachten statischen Belastungen gingen auf die Auswirkungen der Schwerkraft, Behälterbewegungen (Beschleunigungskräfte), Temperaturveränderungen, Innen- und Außendruckwerte sowie den Wind ein. 79 Lastfälle wurden erzeugt, um mit Sicherheit allen erforderlichen Kombinationen aus Wind und Beschleunigungsrichtungen gemeinsam mit Gewichts-, Druck- und Temperaturbedingungen Rechnung zu tragen. Man wendete eine normale (alltägliche) Windgeschwindigkeitsbelastung als anhaltende Bedingung und eine Jahrtausendsturm-Geschwindigkeitsbelastung als gelegentliche Bedingung an.

Um die Strömungsbelastungen, die durch plötzliches Abbremsen von Hochgeschwindigkeitsdampf (durch plötzlichen Ventilverschluss) entstehen, zu erhalten, wurde anhand der Ventil- und Dampfgeschwindigkeitsdaten eine transiente Durchflussanalyse vorgenommen.

Diese ergab:

• den Druckabfall durch das System (zur Ableitung des Minusdrucks) – Dauerzustand
• die unausgeglichenen Kräfte an jedem Systemrohrlauf. Diese sind auf die Druckwelle zurückzuführen, die aus dem gleichzeitigen Verschluss der Turbinenabsperrventile einer gegebenen Turbine resultieren – vorübergehender Zustand

Danach wurden die unausgeglichenen Kräfte in Bezug auf die Zeit für eine gegebene Stelle entlang jedes Rohrlaufs eingezeichnet. Jeder Ausdruck entsprach der grafischen Darstellung einer „Belastungsdatei“, die zur Verwendung in einer zeitbilanzbasierten mechanisch-dynamischen Analyse des Systems diente.

Die aus der Durchflussanalyse stammenden zeitbezogenen, unausgeglichenen Kräfte wurden als Input für die dynamische Rohrleitungsanalyse herangezogen und das System 2,5 Sekunden lang einer von der Dampfdruckwelle ausgelösten Stoßbeanspruchung unterworfen.

Es wurde ein umfassender Bericht erstellt, der aus Einleitung und Hintergrund, Kurzdarstellung, Referenzen, Grenzbedingungen, Annahmen, Lastfällen, Planungsmethodik, Ergebnisauswertung, Schlussfolgerungen und Empfehlungen bestand.

Die Halterungspositionen, Belastungen und hoch belasteten Stellen wurden in einer Reihe von Spannungsisometrien bildlich dargestellt.

„Fern hat sich als exzellenter Geschäftspartner mit erstklassigen technischen Fähigkeiten erwiesen. Das Unternehmen hielt uns während der Vertragsdauer ständig am Laufenden, erstellte einen umfassenden Bericht und – was am wichtigsten ist – bot ein gutes Preis-Leistungsverhältnis.”

Paul Charlton, Geschäftsführer bei PDL

Fern verwendete CAESAR II, um die Gasfackel samt zugehöriger Skidleitungen zu modellieren. Zur Simulierung der Stampf- und Gierbeschleunigungen wurden über 40 statische Lastfälle angewandt, die auf die verschiedenen Kombinationen von Windbelastung und Beschleunigungskräften eingingen. Schließlich konvertierte man die PSV-Verschlusszeiten in ein äquivalentes Antwortspektrum und führte die dynamische Analyse durch, um die Auswirkungen der plötzlichen Schließung einzuschätzen.

Die Spannungsisometrien zeigten sämtliche notwendigen Halterungspositionen, Belastungen und hoch belasteten Stellen an.

Fern lieferte Merpro einen umfassenden Bericht, bestehend aus:

• Übersicht
• Einleitung
• Referenzen
• Grenzbedingungen
• Annahmen
• Lastfällen
• Planungsmethodik
• Ergebnisauswertung
• Schlussfolgerungen
• Empfehlungen

Die Bereitstellung von:

• Vollständige Installation für alle Benutzer
• Konfiguration der Server, Netzwerke und Datenspeicher
• Kundenanpassung der Datenbanken, um einfache Anwendung, Produktivität, Konsistenz und Kompatibilität zu erreichen

 

All das wurde so strukturiert, dass es innerhalb der CADWorx Datenbankschemen, mit CADWorx Internet Publisher und mit dem Dokumenten-Managementsystems des Kunden arbeitet.

Die Benutzer erhielten umfangreiches Training in der Software und Kundenanpassung.

Vollständige Tests wurden von Fern vor der Lieferung und Inbetriebsetzung vor Ort durchgeführt.

Eine letzte Überprüfung wurde vom Kunden vor der direkten Einbindung in den Anlagenbetrieb durchgeführt.

Einige kleinere Verbesserungen wurden seit der Implementation vorgenommen, aber in erster Linie hat das Produkt und der zur Verfügung gestellte Service alle unsere Erwartungen erfüllt.

Ein sehr erfolgreiches Projekt.