Разработка программного обеспечения для расчета минимальной толщины стенки элементов сосудов
Введение
В настоящее время во многих областях промышленности широко применяются закрытые ёмкости, называемые сосудами.
Сосуд является общим понятием для многих емкостей: бочек, цистерн, барокамер, баллонов. В зависимости от устройства и назначения они предназначены для хранения, транспортировки веществ, а также для ведения технологических процессов. Так как сосуды работают под давлением (внутренним или внешним), то их еще называют сосудами под давлением.
Любой сосуд, работающий под давлением или используемый для хранения опасного вещества, всегда представляет потенциальную опасность. При критическом износе сосуда, нарушении технологического процесса или неисправности предохранительных устройств могут возникать аварии. Катастрофа, вызванная аварией, может нанести огромный вред окружающей среде или привести к отравлению или гибели людей.
Содержание
Введение 6
1 Обзор литературы 9
2 Обзор существующих программных обеспечений, выполняющих расчеты на прочность 11
2.1 ПАССАТ 11
2.2 PV Elite 13
2.3 Solidworks Simulation 16
2.4 Вывод 18
3 Исследование конструкции сосудов и применяемые к элементам сосудов расчеты на прочность 19
3.1 Общие сведения 19
3.1.1 Виды и группы сосудов 20
3.1.2 Основные элементы сосуда 20
3.2 Цилиндрические обечайки 21
3.2.1 Условия применимости расчета на прочность 22
3.2.2 Расчет на прочность цилиндрических обечаек, нагруженных внутренним избыточным давлением 22
3.2.3 Расчет на прочность цилиндрических обечаек нагруженных наружным давлением 23
3.3 Конические обечайки 25
3.3.1 Условия применимости расчета на прочность 25
3.3.2 Расчет на прочность конических обечаек, нагруженных внутренним избыточным давлением 27
3.3.2 Расчет на прочность конических обечаек, нагруженных наружным давлением 28
3.4 Выпуклые днища 30
3.4.1 Условия применимости расчета на прочность 31
3.4.2 Расчет на прочность эллиптических и полусферических днищ, нагруженных внутренним избыточным давлением 32
3.4.3 Расчет на прочность эллиптических и полусферических днищ, нагруженных наружным давлением 33
3.4.4 Расчет на прочность торосферических днищ, нагруженных внутренним избыточным давлением 35
3.4.5 Расчет на прочность торосферических днищ, нагруженных наружным давлением 38
3.5 Плоские днища 39
3.5.1 Условия применимости расчета на прочность 39
3.5.2 Расчет на прочность плоских днищ, нагруженных внутренним избыточным давлением 40
3.6 Выводы 44
4 Экспертиза промышленной безопасности. Методика проведения технического диагностирования сосудов 45
4.1 Общие сведения 45
4.2 Измерение толщины стенки элемента сосуда 47
4.3 Результаты экспертизы 48
4.4 Выводы 49
5 Разработанное программное обеспечение, выполняющее расчет на прочность 50
5.1 Обоснование необходимости разработки программного обеспечения, выполняющего автоматические расчеты на прочность 50
5.2 Основные этапы разработки программного обеспечения 50
5.3 Требования к программному обеспечению 51
5.4 Выбор языка программирования 51
5.4.1 Общие сведения о Python 51
5.4.2 Qt – средство для разработки графического интерфейса 52
5.5 Выбор среды разработки 53
5.6 Описание разработанного программного обеспечения 54
5.6.1 Главное меню. Выбор основных параметров 54
5.6.2 Рабочая область 56
5.6.3 Расчет на прочность 58
5.7 Оформление отчета по полученным результатам 60
5.7 Перспективы развития программного обеспечения 62
5.8 Выводы 62
6 Экономическая часть 63
6.1 Введение 63
6.2 Расчет затрат на разработку программного обеспечения 63
6.2.1 Аренда помещения 64
6.2.2 Затраты на оборудование 65
6.2.3 Материальные затраты 66
6.2.4 Расходы на необходимые программы 67
6.2.5 Расходы на оплату труда 67
6.2.6 Амортизационные отчисления 68
6.2.7 Прочие расходы 70
6.3 Расчет себестоимости разработки программного обеспечения 70
6.4 Определение стоимости программного обеспечения 71
6.5. Выводы 72
7 Охрана труда 73
7.1 Введение 73
7.2 Обеспечение безопасности 73
7.3 Анализ производственных работ 74
7.4 Санитарно-гигиенические факторы 75
7.4.1 Микроклимат 75
7.4.2 Освещение 76
7.4.3 Электромагнитное излучение 77
7.4.4 Шум 78
7.4.5 Вибрация 79
7.5 Эргономика работы за компьютером 80
7.6 Расчет искусственного освещения 82
7.7 Выводы 85
Заключение 86
Библиографический список 87
Приложение А 89
Приложение Б 90
Приложение В 91
Библиографический список
1. ГОСТ 34233.1-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Общие требования.
2. ГОСТ 34233.2-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических и конических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек.
3. Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору приказ от 25 марта 2014 г. № 116 об утверждении федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «правила промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых используется оборудование, работающее под избыточным давлением».
4. Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности «Правила проведения экспертизы промышленной безопасности» от 20 октября 2020 года № 420.
5. СО 153-34.17.439-2003 Инструкция по продлению срока службы сосудов, работающих под давлением от 24 июня 2003 года № 253
6. ГОСТ Р ИСО 16809-2015 Контроль неразрушающий. Контроль ультразвуковой. Измерение толщины.
7. Прохоренок, Н. А. Python 3 и PyQt 5. Разработка приложений. — 2-е изд., перераб. и доп. / Н. А. Прохоренок, В. А. Дронов. — СПб.: БХВ-Петербург, 2018. — 832 с.: ил. — (Профессиональное программирование).
8. ГОСТ 34347-2017 Сосуды и аппараты стальные сварные. Общие технические условия.
9. Федеральный закон от 21.07.1997 №116-ФЗ (ред. от 11.06.2021). «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».
10. ГОСТ 34233.12-2017 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Требования к форме представления расчетов на прочность, выполняемых на ЭВМ.
11. ГОСТ Р ИСО 9241-5-2009 «Эргономические требования к проведению офисных работ с использованием видеодисплейных терминалов (VDT). Часть 5. Требования к расположению рабочей станции и осанке оператора».
12. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др.; Под общ. ред. С.В.Белова. 7-е изд., стер.— М.: Высш.шк.,2007.—616е.:ил.
Приложение АБлок схема разработанного программно
Благодаря форме сферы давление распределяется равномерно на поверхности днища, а изгибающие напряжения отсутствуют.
Полусферические днища применяются в цилиндрических сосудах. Эксплуатация проходит при небольших давлениях или под налив (например, автоцистерны или топливные емкости).
Торосферические днища – это детали, представляющие собой комбинацию двух геометрических фигуры – сферы и тора. Благодаря своей отличительной форме, у торосферических днищ есть несколько преимуществ:
– способность выдерживать высокие нагрузки;
– надежная эксплуатация в агрессивных средах;
– возможность изготовления днища в широком диапазоне диаметров и толщин.
3.4.1 Условия применимости расчета на прочностьРасчетные формулы для выпуклых днищ применимы при удовлетворении следующих условий:
1. Для эллиптических и торосферических днищ.
0,002≤s1ф-cD≤0,1,(3.29)
где s1ф – фактическая толщина стенки выпуклого днища;