با پیشرفت روزافزون علم مهندسی و توسعه صنایع گوناگون نرم افزارها عضو جدا ناپذیر این روند می باشند که در جهت بهبود، تسریع و افزایش کیفیت شیوه ارزیابی و تحلیل مسائل مختلف تاثیرگذارند. یکی از اعضای مهم صنایع اعم از نفت و گاز، صنایع غذایی و غیره مخازن می باشند که خود شامل موارد گوناگون از جمله مخازن ذخیره، مخازن تحت فشار، مخازن دفنی و… است.
بهره گیری از نرم افزارها برای تحلیل، بررسی و طراحی مخازن مختلف تاثیر بسزایی در نحوه ساخت آنها، انتخاب متریال مناسب، صرفه جویی در وقت و افزایش کیفیت در محصول نهایی دارد.
نقش نرم افزارها در مراحل طراحی و ساخت مخازن به ترتیب به صورت زیر می باشد:
- انتخاب متریال بر اساس کاربری مخزن، دما و فشار کاری و…
- طراحی مخزن بر اساس استانداردهای لازم
- تهیه نقشه ساخت مخزن
- تحلیل و آنالیز مخزن بر اساس شبیه سازی با نرم افزار
استانداردهای طراحی مخازن
استاندارد 650 API در برگیرنده الزامات اصلی و پایه در مورد متریال، طراحی، ساخت، نصب و تست مخازن ذخیره می‌باشد. طبق متن استاندارد 650 API، مخازنی که مورد بحث در این استاندارد است فشار داخلی‌شان نباید از فشار جو یا اتمسفری بیشتر باشد.
استاندارد ASME VIII (بخش 8) یک استاندارد جامع و کامل است که در برگیرنده دستورالعمل های مختلف طراحی مخازن تحت فشار در صنایع مختلف از جمله نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاه‌های تولید برق و صنایع مشابه می باشد.
نرم افزارهای کاربردی طراحی و ساخت انواع مخازن
نرم افزارهای کاربردی برای طراحی و ساخت مخزن عبارتند از:
- PV elite
- TANK
- RFEA
- RITA
- ECLIPSE
- COMPRESS
- the tNavigator
- SOLIDWORKS
- Autocad
- Ansys
- ABAQUS
نرم افزار PV elite
توسط شرکت Intergraph طراحی شده است و DOCAN به عنوان یک شریک ثبت شده Hexagon، آموزش و پشتیبانی پیشرفته را در مجموعه نرم افزار PV Elite ارائه می دهد.
یک نرم افزار برای طراحی، آنالیز و ارزیابی مخازن و مبدل ها می باشد. PV Eliteبه تمام قوانین ضخامت دیوار و الزامات تحلیل تنش برای برج های عمودی، مخازن افقی و مبدل های حرارتی توجه می کند. راه اندازی و یادگیری این نرم افزار خیلی آسان بوده و این امر باعث سرعت بخشیدن در یادگیری می باشد.
خصوصیات نرم افزار PV elite
برای پیچیده ترین طراحی‌ها جهت ساخت مخازن که نیاز به ورودی داده قابل توجهی دارند، PV Elite با تقسیم کردن ورودی به زیر مجموعه‌های معقول، جمع آوری داده‌ها را آسان می کند. با PV Elite می توانید مدل‌های تحلیل را با سهولت کامل مشاهده و دستکاری کنید.
PV Elite مهمترین معادلات مانند ضخامت مورد نیاز و حداکثر فشار کاری مجاز (MAWP) را فهرست می‌کند و همچنین نتایج را بر اساس نوع (مانند فشار داخلی، فشار خارجی، تنش خمشی، نازل ها و فلنج ها) گروه بندی می کند. PV Elite با سایر بسته‌های نرم افزاری محبوب برای تجزیه و تحلیل المان محدود، طراحی فونداسیون و پیش نویس رابط کاربری دارد. برای تولید نقشه‌های ساخت PV Elite مسیری را برای وارد کردن مدل‌های سه بعدی شامل تمام داده‌های تجزیه و تحلیل، تولید آسان نقشه‌های دوبعدی و پلاگین‌هایی برای Dassault SOLIDWORKS و Autodesk Inventor موجود دارد.
PV Elite دارای کدها و استانداردهای بین المللی است که شامل متریال‌های مخازن و اطلاعات مربوط به پایپینگ و اجزای فولادی، بارهای باد محلی و بارهای لرزه‌ای محلی می باشد.
کدها و استانداردهای مورد استفاده در نرم افزار PV elite
- ASME Section VIII Division 1 & 2
- API 579 FFS
- WRC 107, 297, 537, 538
- STS-1 ASME Steel Stack Standard
- PCC-1 Appendix O Bolted Flange Joint Assembly
نرم افزار TANK
مهندسانی که به دنبال یک نرم افزار مخزن، جامع و با کاربرد آسان برای طراحی، تجزیه و تحلیل و ارزیابی مخازن ذخیره نفت هستند، می توانند با استفاده از این نرم افزار به هدف خود برسند. این نرم افزار ابزارهای طراحی و تجزیه و تحلیل سریع و دقیق را ارائه می دهد و محاسبات را مطابق با آخرین استانداردهای API650 ،620 و 653 انجام می دهد و هچنین می‌تواند شرایط باد، لرزه‌ای و نشست را در نظر بگیرد. به وسیله نرم افزار tank می توان دیوارها، کف و ضخامت مخازن را مدل سازی کرد.
این نرم افزار قابلیت تعریف دستورها را به کاربر می دهد (user defined)، بنابراین عملکرد مهندسان به تنظیمات پیش فرض برنامه محدود نمی شود.
نرم افزار RFEA
برای طراحی سیلوها و مخازن ذخیره (همچون مخزن اسید) می توان از این نرم افزار استفاده کرد. از ویژگی های آن شامل اعمال بارهای متغیر در امتداد محیط و در جهت Z، تحلیل لرزه ای، طراحی کمانش پوسته و بسیاری موارد دیگر است.
نرم افزار RITA
نرم افزار RITA برای محاسبه بخش ساختاری مخازن ساخته شده از ترموپلاستیک استفاده می شود. دارای نمای سه بعدی بوده و قابیلت محاسبه موارد زیر را داراست:
- مخازن با کف مخروطی یا شیبدار برای نصب در مناطق زلزله خیز
- محاسبات گسترده ای برای نصب مخازن در مناطق زلزله خیز
- محاسبه مخازن مستطیلی ساخته شده از ورق دو جداره
- همچنین دارای استانداردهایی برای مخازن PE-EL نیز می باشد.
نرم افزار ECLIPSE
نرم‌افزار اکلیپس) متعلق به شرکت شلمبرژه (Schlumberger) بدون شک قدرتمندترین و شناخته‌شده‌ترین نرم‌افزار شبیه سازی مخازن است که به واسطه انعطاف‌پذیری بالا و امکانات وسیع خود، به صورت گسترده‌ای در شرکتهای نفتی مختلف و از جمله شرکت ملی نفت ایران مورد استفاده قرار می‌گیرد. نرم افزاری صنعتی و مهندسی برای شبیه سازی مخازن هیدروکربنی در صنعت نفت و گاز می باشد. به علت سرعت بالا، حل موازی راه‌حل و… در سه دهه اخیر بالاترین رتبه را در بین نرم‌افزارهای رقیب کسب کرده است. استفاده در شرکتهای بزرگ صنعتی و همچنین ارجاع بیش از 1500 مقاله SPE تاکنون به این نرم افزار حاکی از اهمیت فراوان این نرم افزار در بین جوامع دانشگاهی و صنعتی است.
نرم‌افزار اکلیپس (Eclipse) شامل دو ماژول E100 و E300 می باشد که شبیه‌سازی در هر دو بسیار مشابه یکدیگر هستند؛ اما تفاوت اصلی این دو در نوع سیالات می باشد.
ویژگیهای نرم افزار ECLIPSE
- شبیه سازی مخازن هیدروکربنی به صورت نفت سیاه ترکیبی
- قابلیت شبیه سازی گرمای بیش از حد حرارتی (Thermal Simulation)
- قابلیت شبیه سازی مخازن نفت به صورت موازی برای کاهش زمان شبیه سازی
- تعامل عالی با نرم افزار مدل سازی PETREL
- قابلیت شبیه سازی روش های برداشت بیش از حد شیمیایی مانند تزریق پلیمر، سورفکتانت و فوم
- تعامل عالی با نرم افزارهای شبیه سازی خواص سیال مخزن مانند PVTi، PVTSIM، Win Prop
- توانایی عالی در شبیه سازی پروژه های عظیم صنعتی
- توانایی عالی در شبیه سازی مخازن غیر معمول نفت و گاز (مخازن غیر متعارف)
- دارای کتابچه راهنمای بسیار قدرتمند و جامع برای سهولت کار با نرم افزار نسبیت به نرم افزارهای دیگر
- پشتیبانی نرم افزار قدرتمند توسط Schlumberger
- قدرتمند در شبیه سازی مخازن کربناته و ریفت
نرم افزار COMPRESS
این نرم افزار ورودی های شما را بررسی می کند و توصیه هایی برای طراحی ارائه می دهد. این نرم‌افزار دارای ابزارها و قابلیت‌هایی است که به طراحان امکان محاسبه ابعاد، استحکام، مقاومت، تحلیل رفتار مواد و ارزیابی عوامل ایمنی را می‌دهد. ویژگی‌هایی مانند مدلسازی جامد، نقشه‌ها، گیره‌های بالابر، گیره‌ها، روکش‌ها و ارزیابی‌های خستگی استاندارد با COMPRESS را داراست.
پیشنهاد می نمائیم سری هم به صفحه مخزن استیل بزنید.
دسته بندی‌های قابل طراحی با نرم افزار COMPRESS
- طراحی مخازن معمولی با روکش نیم لوله ای
- طراحی فلنج و نازل های مخازن
- طراحی فشار خارجی
- طراحی مبدل های حرارتی
نرم افزار the tNavigator
نرم افزاری قدرتمند جهت شبیه سازی دینامیکی مخازن نفت و گاز است. نرم افزاری منتشر شده از شرکت Rock Flow Dynamics می باشد. به کاربر امکان می‌دهد مدل‌های مخزن استاتیک و دینامیکی بسازد، شبیه‌سازی‌های دینامیکی اجرا کند، ویژگیهای PVT سیالات را محاسبه کند.
نرم افزار SOLIDWORKS
نرم افزار Solidworks، تحت مالکیت شرکت فرانسوی Dassault Systèmes یا 3ds قرار دارد. این شرکت، توسعه دهنده نرم افزار معروف CATIA است. این نرم افزار یکی از جامع ترین نرم افزارها برای طراحی و ساخت مخازن می باشد که با استفاده از آن در حوزه‌های مختلف از جمله طراحی دو بعدی و سه بعدی، مونتاژ قطعات و دستگاه های مکانیکی صنعت از جمله مخازن ذخیره، مخازن تحت فشار و سازه های فلزی نگهدارنده، پایپینگ مربوط به مخازن می توان بهره گرفت. به علاوه طراحی در مورد شبیه سازی نیز میتوان از این نرم افزار بهره جست.
یکی دیگر از قابلیت‌های حرفه‌ای و ویژه سالیدورکس رندرینگ می باشد. برخی از حوزه‌های کاربرد SolidWorks عبارت هستند از
- هوافضا
- تجهیزات نظامی
- خودروسازی
- حمل و نقل
- ماشین‌کاری
- ساخت تجهیزات سنگین
- طراحی قالب و ابزار
- محصولات مصرفی
- ورق‌کاری
- کارخانه‌های فرآیندی
- تجهیزات نیروگاهی
- عمران
- تجهیزات پزشکی
نرم افزار Autocad
اتوکد (AutoCAD) نرم‌افزاری برای ترسیم و طراحی نقشه‌های دقیق و حرفه‌ای مهندسی و صنعتی می‌باشد. این نرم‌افزار از محصولات محبوب شرکت آمریکایی اتودسک می‌باشد. نقشه‌کشی صنعتی با استفاده از نرم‌افزار اتوکد، می‌تواند به عنوان یک ابزار بسیار موثر برای طراحی و ایجاد نقشه‌های دقیق و کامل در صنعت و مهندسی باشد. برای مدلسازی سه بعدی مخزن و تهیه نقشه دوبعدی جهت ساخت مخزن می توان از نرم افزار اتوکد استفاده کرد که البته نرم‌افزار اتوکد برای طراحی دوبعدی مناسب‌تر است، اما سالیدورک در توسعه مدل‌ها و شبیه‌سازی‌های سه‌بعدی برتری دارد.
برای طراحی منهول پلی اتیلن بدلیل فراگیر بودن این نرم افزار بین مهندسین عمران از نرم افزار اتوکد استفاده می شود.
نرم افزار ABAQUS
یک نرم افزار المان محدود قدرتمند برای شبیه سازی مهندسی است. دارای کتابخانه ای از متریال گوناگون از جمله فلزات، پلاستیک ها، پلیمرها و… می باشد. آباکوس می تواند به عنوان یک ابزار شبیه سازی تعداد زیادی از مسائل ساختاری نظیر تنش، کمانش و… علاوه بر این بسیاری دیگر مانند انتقال حرارت، آنالیز صوتی، تحلیل ژئوتکنیکی را حل کند.
طراحی مخازن برای بهینه سازی ضخامت و ابعاد بدنه مخزن، کاهش طول جوش و هزینه ساخت با توجه به توزیع تنش، طول عمر خستگی یکی دیگر از دستاوردهای نرم افزار اباکوس می باشد.
نرم افزار ANSYS
نرم افزار ANSYS اولین نرم افزار تحلیل و طراحی در مقیاس بزرگ است. نرم افزار ANSYS یک نرم افزار تحلیل المان محدود عمومی بوده که ساختار، سیال، میدان الکترومغناطیسی، میدان صوتی را هماهنگ می کند.
این نرم افزار می تواند با اکثر نرم افزارهای CAD مانند Pro/Engineer ،UG ،SolidWorks ،NASTRAN ،Alogor ،CATTAJ-DEAS ارتباط برقرار کرده و تبادل داده بکند. این نرم افزار نه تنها برای تجزیه و تحلیل تنش و تحلیل خستگی طراحی مخازن تحت فشار، بلکه برای بهینه سازی طراحی مخازن تحت فشار می توان استفاده کرد.
در مورد مقایسه نرم افزار آباکوس و انسیس می توان گفت این مسئله نسبت به کاربرد موردنظر از نرم افزار متفاوت است ولی در رابطه با رابط کاربری نرم افزار آباکوس محیطی آسان و روان تری را ارائه داده است و نیز این نرم افزار با نرم افزار سالیدورک و کتیا از هماهنگی مناسبی برخوردار است. آباکوس اولین نرم افزاری بود که آنالیز FSI (عامل سیال و جامد) را به عنوان حلگر وارد محیط کاربری خود کرد.
در مورد نرم افزار انسیس می توان گفت یکی از قدرتمند ترین نرم افزارها در تحلیل سیالات می باشد و اینکه نرم افزار انسیس می تواند تنش های حرارتی و دینامیکی روی مخازن را اندازه گیری و محاسبه نماید.
مطلب فوق العاده بود.