Pipemill

Pipemill：一套管道设计和分析程序

•为管道设计、分析和布局中常见的辅助需求提供一套补充管道应力分析程序的软件包。

•消除了管道系统设计和布局所需的复杂（或简单而重复的）计算。

•Pipemill是由一位经验丰富的管道应力工程师编写的，已用于许多项目中。

•提高准确性、设计质量和交付进度。

简化常见的管道设计任务，例如

•管道法兰设计和分析（三种方法）

•夹具连接器设计

•扩展环位移、荷载和应力

•PSV和破裂盘力计算

•声疲劳预测

•外部压力/真空设计

•夹套管分析

•管跨图创建；倾斜线计算

•管支架传热。

 

软件的其他主要特点：

•完全便携，从USB记忆棒中运行

•拥有多个管道数据和管道组件数据的数据库

•多用于解决大多数上下文敏感帮助查询

•综合硬拷贝输出

•用户指南（由经验丰富的管道应力工程师提供）

•验证计算适用于所有程序。

亲自试用Pipemill：从下载页面下载评估版。或购买或订购Pipemill（一种lvysoft管道工程软件产品）

支持：向pipemill@pipemill.com发送电子邮件，说明问题（或您的需求）。

 

 

1. 新版本

•选择主菜单

•声疲劳风险评估（EI法）

•流动诱发振动分析（EI法）

•流体锤力计算

•管道浪涌风险分析

•管道和支架压痕评估

•海上立管的极限状态分析。

 

2. 轧管机主菜单

3. 管法兰设计/分析（& ASME VIII Div 2）

3.1 ASME VIII & PD5500

标准或用户定义的法兰设计

要启动新的法兰分析，必须选择标准或用户定义的设计。

•如果需要标准法兰，可访问ASME B16.5、ASME B16.47A 和B和API 6A或6B尺寸的数据库。

•用户设计可以是任何有效的尺寸集。借助屏幕上的图形可选择最终比例。

分析了法兰和垫圈的类型

•可供参考的法兰类型包括焊颈、滑套和平板类型。

•法兰面可以是凸面、环形接头（RTJ）或全面。

允许的设计因素

施加的荷载可能包括压力、外部弯曲力矩和外力。

分析输出

分析结果和图形（见右图，图形形状因子）以及其他可用的设计选项。

计算应力和允许应力与主要系统荷载和相关数据一起显示（右下角）。

根据实际金属质量，可查看其他中间数据以及法兰和螺栓重量。

分析支持

•示例分析

•通用管道尺寸的完整数据库，自动输入选定的管道数据

•广泛的帮助文件：对许多关键输入的解释性意见；垫圈特性和数据；螺栓连接

•科学的计算器

 

3.2 EN1591和EN13445

根据EN规范的管道法兰设计方法（即基于应变的方法）代表了一种新的法兰分析和设计方法。该Pipemill程序提供了一种替代方法，该方法可能优于ASME VIII/PD 5500中的传统方法。

分析了法兰和垫圈的类型

目前，各种类型的整体式管法兰（带平垫圈或环垫圈）都可以进行分析。

允许的设计因素

程序中考虑了法兰处的压力、外部弯曲和轴向力（作为输入数据一部分的环连接尺寸的细节，如右图所示）。

基于应变的分析还允许整个法兰、螺栓和垫圈组件的弹性。

防止法兰泄漏是最重要的标准。

法兰分析输出

屏幕和打印结果仅限于相关数据、有用的比例图和组件重量。文中给出了法兰面在载荷作用下的角变形以及由此产生的边缘间隙。

基于应变的分析方法评述

基于应变的分析方法在数学上是复杂的。在屏幕上显示或硬拷贝所有导致最终结果的中间步骤是不可行的。

分析支持

•示例分析

•通用管道尺寸的完整数据库，可自动输入选定的管道数据

•广泛的帮助文件：对许多关键输入的解释性意见；垫圈特性和数据；螺栓连接

•扩展和材料数据

•科学的计算器

 

4. 管夹连接器设计

可根据ASME VIII Div.1 附录24设计和分析轮毂和管夹或“Grayloc”型管接头。

设计输入

输入类似于管道法兰设计程序，包括：

•输入特定于管道接头轮毂、夹具、螺栓和垫圈的数据面板（见右、上和下图）。螺栓间距可在允许范围内变化。

•内部管道压力、连接器弯曲力矩和管道轴向力输入

连接器分析输出

•给出了完整的代码比较应力结果。

•可以查看比例剖面图、管夹连接器视图和其他计算数据（如右下所示）。比例图使设计可视化，并获得更好的成品。

分析支持

•示例分析

•通用管道尺寸的完整数据库，自动输入选定的管道数据

•广泛的帮助文件：对许多关键输入的注释和评论；对不同计算方法的适用性评论；垫圈特性和数据来自ASME VIII；按尺寸给出螺栓区域

•科学的计算器

 

 

5.PSV/破裂盘力

对于排放到封闭集管或直接排放到大气中的气体和蒸汽PSV（压力安全阀），可进行初始或“爆裂”条件下和持续流量下的力计算。

也可以计算气体或蒸汽的破裂盘力。

设计输入

•流体特性（压力、分子质量等）

•管道尺寸

分析输出

•在初始和持续条件下，可计算液体安全阀和破裂盘中的反作用力（反冲力）。

•由于以下原因，提供了警告和备选方案（标记为红色、右侧、底部）：当气流接近并超过音速（马赫）速度时，API方程将倾向于预测比流量限制在马赫速度时更高的PSV反作用力。

分析支持

•示例分析

•通用管道尺寸的完整数据库，自动输入选定的管道数据

•对API 520的注释和评论

•科学的计算器

 

6.声疲劳预测

基于能量研究所方法的声疲劳预测

EI方法是基于海洋技术理事会对工艺管道系统（尤其是双相钢）振动疲劳的研究工作。

该方法允许多达三个流形成噪声源，并在一个集管处进行组合，以便进行全面分析。可以添加具有定义的噪声特性的进一步流，这可能是以前的小网络计算的输出，并允许对更大的管道、分支和组件网络进行精确评估。特别讨论了双相不锈钢的性能。

结果

网络中每个定义的位置和分支连接类型的结果都清楚地显示出来，并清楚地显示出可接受性与否。

替代方法

Pipemill还采用了更简单、知名的Carruci和Meuller方法来识别管道声疲劳风险。该方法被认为是“粗略的和现成的”，可能存在明显的错误。

 

 

7. 真空/外压设计

可以评估管道、储罐和容器在外部压力和/或真空下的抗倒塌性。使用轧管机时，环形加强件的设计可防止坍塌（如右图所示）。

根据ASME第八卷第一册进行评估。【IUG-28、UG-29尚未提及】

管道加固设计

管道或圆筒可以不加固，用户也可要求设计标准截面的加固环（见右下方（加固环部件数据））。

材料数据包括

通用材料数据可从综合Pipemill数据库访问，该数据库包括数字化曲线。

注：ASME设计规范的某些段落允许在明确考虑实际最小值的情况下使用标称壁厚。Pipemill总是使用最小壁厚。

分析支持

•示例分析

•注释

•科学的计算器

 

8.旋转设备喷嘴荷载（包括EN 5199）

管道对各种类型的泵和压缩机以及蒸汽轮机施加的喷嘴荷载可通过Pipemill进行分析。

涉及的代码

•API 610（第10版）离心泵、API 611炼油厂蒸汽轮机、API 617离心式气体压缩机、API 610输入数据

•NEMA SM-23蒸汽轮机

两轴系统可用

有两个轴系统可用，一个使用API局部轴系统（Z向上），另一个使用管道应力分析（Y向上）中更常见的全局轴系统。

API 610输出数据

输出是针对代码中的各个子句呈现的。每个计算的荷载组合都有其各自的容许值，并突出显示可接受性或失效。

NEMA SM-23输入说明

最多可以分析四个喷嘴（如右侧顶部图所示）。轴心线可以是水平的“X”或“Z”。分辨率点可以由用户定义。

生成特定于代码的结果。如果过载，将显示一个诊断面板，确定问题的根源。

分析支持

•示例分析

•注释：概述；以及影响分析的API 610、NEMA、API 611和API 617方面。

•科学的计算器

 

9.管支架应力分析

耳轴式管支架和垂直立管（叠堆式）支架可采用Pipemill进行分析。

这两个计算程序都包括外部负荷和内部压力的影响。

耳轴支架

耳轴可带有或不带有加固环，并连接至直管，或连接至弯管（鸭脚型）。（示例输出，右上角所示）

•所用方法基于Kellogg “管道系统设计”，同时报告局部和全局应力。

立管支架

•立管支架可包括或不包括水平加劲环。（示例输出，右下角所示）

•分析基于Blodgett的“焊接结构设计”。

分析支持

•示例分析

•通用管道尺寸的完整数据库，自动输入选定的管道数据

•科学的计算器

 

 

10.夹套（绝缘）管分析

Pipemill元件的目标是：

•对通常用于硫磺和沥青运输、蒸汽或其他热流体流动的夹套管以及低温服务或类似用途的绝缘管进行正式应力分析提供所需的所有数据。

•提供其他方法无法获得的应力后分析结果。

关键管道数据计算

对于初始应力分析，可计算导管架、芯管、管道内容物和绝缘的复合重量和刚度，而无需对整个导管架和芯进行复杂建模。

导管架管道轴向和闭合荷载/应力

•计算轴向应力，对于压缩应力，可预测导管架或芯的屈曲风险。

•可计算典型封闭端板的局部应力。

分析支持

•示例分析

•每套计算的注释和评论

•科学的计算器

 

11.三通管设计：环形加强型和短接型

Pipemill可以设计由板材或直管制成的加强型和短接三通。符合ASME B31.3 304.3节（2004）或BS EN 13480的规范。

注释的输入变量

•横向分支连接允许与垂直方向成45度角

•可指定环形或鞍形加强三通

•集成数据库中的标准管道尺寸

Pipemill结果

•结果以完整和总结的形式呈现

•通过叠加在输入屏幕上的结果摘要促进迭代优化

•计算所有连接的应力增强系数

错误和警告

如果三通需要加强环，Pipemill将进行标记。

分析支持

•示例分析

•通用管道尺寸的完整数据库，自动输入选定的管道数据

•注释

•科学的计算器

 

 

12.管道/弯管壁厚计算器

Pipemill可根据ASME B31.1、B31.3、B31.4和B31.8规范计算：

•最小壁厚：

-单元件管道

-弯头。

•B31.1和B31.3一次运行的一系列管道尺寸，以便快速编制管道规范文件。

使用集成数据库输出最近的商用管道尺寸。

根据ASME B31.3的计算包括第九章，高压设计和疲劳分析。

输入数据

•压力、温度、许用应力、腐蚀余度、磨机公差、焊接接头系数等。

•可选，管道尺寸范围为0.5英寸。NB（公称通径）高达80英寸。根据ASME B31.1和B31.3进行评估的直径，采用英制或公制单位

•弯头细节，可替代直管。

计算管道尺寸

•最小要求壁厚或最小腐蚀壁厚

•适用时，一系列合适的管道尺寸（每种尺寸的直径和壁厚），可单独打印输出。

分析支持

•示例分析

•通用管道尺寸的完整数据库，自动输入选定的管道数据

•关于ASME B31.1、B31.3、B31.4和B31.8的注释

•科学的计算器。

 

13.大口径炼油厂型配件的设计

Pipemill程序的这一部分用于计划大口径炼油厂型配件，标准部件可能不可用：

•线路盲板

•端盖

•斜接弯头，有任意数量的切口

计算应符合ASME VIII B31.3（管道盲板、斜接弯管）和ASME VIII Div.1（2000）（端盖）的要求。

输入数据

压力、温度、许用应力、腐蚀余量、轧机公差、弯曲半径等。

特殊功能

计算了斜接弯管的应力增强系数。

分析支持

•示例分析

•通用管道尺寸的完整数据库，自动输入选定的管道数据

•科学的计算器

 

14.段塞力；容器裙板/管道扩张

这一部分Pipemill管道设计程序旨在处理那些更简单的计算，因为如果从内存中记录下来，这些计算可能不可靠。而它的目的是输入屏幕基本上是明显的。

计算程序包括：

•容器裙板扩张

•由于气流中的液体段塞，管道弯管处的动态力

•值的线性插值

•普通管道材料的热膨胀率

•内压引起的直管轴向伸长

•评估法兰管接头外部荷载的替代方法。

 

15.管道/配件/价值数据

管道和管道数据的几个数据库被编码到Pipemill中：

•符合ANSI B36.10、B36.19和API 5L尺寸的商用管道尺寸

•法兰尺寸符合ANSI B16.5、ANSI B17.47A & B和API 6A

•阀门尺寸符合ASME B36.10

•外部压力设计的材料数据曲线

•各种材料的扩张特性符合ASME B31.3

•EN1591/EN13445法兰应用的垫片数据

上面的数据库由各种程序访问。一些也可以从主Pipemill菜单，右下角面板（中间图像，如右侧图片所示）访问，并在本页中详细介绍。

Pipemill管道数据（重量、截面模量…）

此程序允许用户单击标准尺寸的管道，或输入用户定义的数据。然后软件计算：

•给定尺寸的重量、惯性矩、截面模量、管壁面积和内部流动面积。计算的重量包括管道、内容物、保温材料和覆层材料。

•为许多管道应力程序的输入提供了代表绝缘和覆层的等效密度和厚度，而这些程序只允许一个“绝缘”值。

•可计算标准配件的应力增强系数（SIF）。

标准管法兰、配件和其他部件的尺寸

在本程序中，仅点击一个相同尺寸的配件即可提供：

•管道尺寸符合ASME B16的单个和复合尺寸。

•也可查看ASME B16.5、B16.47A和B以及API的法兰外形尺寸。

如果用户单击相同的管道尺寸和法兰尺寸，则将提供装配尺寸：

•法兰和配件

•异径接头。

阀门尺寸符合ASME B16.10

包括所有ASME B16.10阀门尺寸的完整数据库，例如：

•闸阀、旋塞阀、球阀和蝶形阀

•旋启式止回阀、对夹式止回阀、角式止回阀、升降式止回阀和Y型止回阀

•角形截止阀、标准截止阀和Y型截止阀。

用户只需点击管道尺寸和阀门类型，即可获得凸面（RF）和环形接头（RTJ）结构的在线尺寸数据。

如果特定类型或大小不可用，则会标记此类型或大小。

其他管道数据源

Pipemill中的数据旨在满足大多数需求。但是，如果需要更全面的管道信息，请尝试Zeataline PipeData-Pro。

 

16.扩张环

•提供四种典型的扩展循环类型。

•可访问标准管道尺寸、壁厚和扩张特性的数据库，或输入用户数据。

•计算位移、应力和端部荷载。

•根据ASME B31.3计算许用应力，并清楚标记每一个过应力。计算基于刚度矩阵，结果比商业应力分析软件包更好。

•可进行迭代运行以优化回路尺寸。

分析支持

•示例分析

•每套计算的注释和评论

 

17.跨度图/坡度设计

可以为标准管道尺寸或用户输入的数据创建跨度图。

除了通常的挠度极限和应力极限外，还可以选择计算基础（临界条件）。

一次计算最多可运行20个管道尺寸。

结果直接传送到打印机。

•打印输出示例：允许的管道跨度（1页，28kb）

斜管设计

倾斜线的设计必须通过对跨度和偏差的适当定义来防止液体聚集。

Pipemill允许根据给定跨度所需的坡度或给定坡度的最大允许跨度计算自由排水斜线。如上所述，可以选择临界条件。

分析支持

•右侧显示的帮助屏幕示例。

•示例分析

•每套计算的注释和评论

                      

18. 管支架传热

该程序采用了ASTM C 680-04中概述的原理来估算管道支撑管托的热传递，从而能够评估底板的局部温度。

考虑的传热方法

•传导                   

•对流

管道支架类型

管道支架可以是：

•简单的三通型

•双轴板，或包括腹板加固筋

输出

温度梯度随着管托的变化有两种形式：

•数字化

•图形化

分析支持

辅助文件包含常用管道支撑材料的典型热力学数据。