Уважаемые пользователи программ «Гидросистема» и «Поток-1Ф»! Возможно, читая в журнале CADmaster статьи о таких новых программах НТП «Трубопровод», как «Изоляция» и «Пассат», о быстро развивающемся семействе СТАРТ, программах СТАРС и «Предклапан», вы могли подумать: «А как же мы? Когда же „Трубопровод“ вспомнит о нас, одном из самых больших сообществ пользователей его программ? Неужели он потерял интерес к гидравлическим расчетам?»
Нет ничего дальше от истины! Все это время мы активно работали и продолжаем работать над новым поколением программ гидравлических расчетов. Пришло время приподнять завесу тайны над нашими планами, поделиться с вами тем, каким мы видим дальнейший путь развития наших программ, услышать ваши пожелания и предложения. А чтобы лучше понять будущее, предварим наш рассказ небольшим экскурсом в прошлое.
Гидравлический расчет трубопроводов — одна из старейших инженерных задач в истории человечества. С появления примерно три с половиной тысячи лет назад первых водопроводов и до наших дней с этой задачей обязательно сталкивается любой проектировщик трубопроводов. Казалось бы, в этой области всё уже должно быть изучено вдоль и поперек, где тут место научным открытиям и новым разработкам. Как глубоко заблуждаются те, кто так думает!
Научные основы гидравлических расчетов были заложены только
Уравнения, описывающие даже простейший случай однофазного установившегося изотермического течения в разветвленном трубопроводе, существенно нелинейны, и задача их эффективного решения далеко не тривиальна. Первый эффективный инженерный метод их решения — метод поконтурной увязки Лобачева-Кросса (в западной литературе называемый просто методом Харди Кросса) — был предложен в 30-х годах прошлого века и до сих пор широко используется в ручных инженерных расчетах.
Разнообразие и сложность задач, возникающих в области гидравлического расчета и оптимального выбора параметров трубопроводных систем, являются своеобразным вызовом работающим в этой области специалистам. Исследования и разработки в этой области продолжают развиваться по нарастающей в таких направлениях, как:
и многих других.
Надо сказать, что отечественные ученые и инженеры всегда были на передовом рубеже этой работы — начиная от выдающегося российского инженера
С появлением ЭВМ стали возможны гидравлические расчеты и решение задач оптимизации очень больших трубопроводных систем масштаба предприятий, населенных пунктов и даже целых регионов и стран, для чего понадобились намного более эффективные методы решения. Были разработаны значительно усовершенствованные модификации и комбинации традиционных методов гидравлических расчетов, ориентированных на ручные расчеты. Важным и совсем недавним прорывом в этом направлении стали работы одного из ведущих современных специалистов в области гидравлики и гидрологии Эзио Тодини — в частности, изобретение им в 1988 году так называемого «градиентного» алгоритма (Global Gradient Algorithm — GGA). Данный алгоритм, сочетающий быструю сходимость метода контурных расходов с простотой метода узловых давлений, уже нашел широкое применение в расчетах водопроводных и других инженерных наружных сетей.
Среди самых многообещающих и удивительных направлений, возникших в области гидравлических расчетов трубопроводов за последние десять лет, — применение так называемых «генетических алгоритмо», моделирующих процесс эволюции, мутаций и естественного отбора для решения задач калибровки моделей реальных трубопроводов и оптимизации параметров (выбора диаметров) трубопроводных систем.
В области создания коммерческих инженерных программ и систем САПР почти не бывает быстрых успехов. Чтобы получить известность и уважение на этом рынке, нужна многолетняя и планомерная работа по совершенствованию, внедрению и поддержке программы. Это в полной мере относится и к программам гидравлических расчетов трубопроводов.
Все по-настоящему известные коммерческие программы в этой области (как отечественные, так и западные) имеют многолетнюю историю, истоки которой относятся к 70-м, а то и более ранним годам прошлого века. Не является исключением и программа гидравлического расчета НТП «Трубопровод».
Коллектив «Трубопровода» (в то время лаборатории трубопроводных систем института ВНИПИнефть) занялся программами гидравлических расчетов сразу как только началось внедрение ЭВМ в проектных институтах — считая их одной из основ проектирования трубопроводов. В конце 70-х были составлены первые методики и разработаны программы гидравлического и теплового расчета для «Минска-32», а затем и для ЕС ЭВМ. Эти программы предназначались прежде всего для проектных нужд ВНИПИнефти и были ориентированы на расчет технологических трубопроводов нефтепереработки и нефтехимии.
Особенности технологических трубопроводов состоят в том, что они, как правило, не содержат колец (имеют древовидную структуру), но имеют много местных сопротивлений (поворотов, арматуры) и могут транспортировать продукты, самые разнообразные по свойствам и составу. Именно эти особенности определили преимущества и ограничения, заложенные в основу решений «Трубопровода».
Программы «Трубопровода» изначально базируются не на упрощенных (разработанных для ручного расчета), а на достаточно точных методиках расчета гидравлических потерь. Методики в свою очередь основаны на самых современных разработках, созданных ведущими специалистами коллектива «Трубопровода». Программы автоматически определяют режим течения и вычисляют гидравлические потери на трение и на местных сопротивлениях, при этом в них включена значительная часть справочника
Вместе с программами гидравлического расчета в начале 80-х годов была разработана и библиотека расчета теплофизических свойств продуктов по составу, с банком данных для порядка 200 индивидуальных компонент, которая была включена в состав программ. Таким образом, при необходимости программы сами выполняли пересчет плотности, вязкости, теплоемкости и других теплофизических свойств транспортируемых продуктов по их составу в различных точках трубопровода.
К моменту появления персональных компьютеров (конец 80-х — начало 90-х годов) в лаборатории трубопроводных систем уже имелось целое семейство программ для выбора диаметров, гидравлического и теплового расчета технологических трубопроводов жидкости и газа, а также расчета и выбора насосов, причем все эти программы прошли успешную эксплуатацию во ВНИПИнефти и родственных организациях. Программы были перенесены на ПЭВМ, приобрели коммерческий вид (диалоговый пользовательский интерфейс под DOS, подробную пользовательскую документацию) и начали активно распространяться. Одновременно были разработаны коммерческие программы расчета газоходов и выбора дымососов и вентиляторов, расчета и выбора регулирующих и предохранительных клапанов. Для собственных расчетных исследований созданы экспериментальные программы расчета двухфазных газожидкостных потоков («Поток-2Ф») и расчета трансферных трубопроводов («Трансфер»). Кроме того, в сотрудничестве с НИИ Тепловых процессов были разработаны программы расчета динамических (переходных) процессов в трубопроводах.
Таким образом, к началу XXI века коллектив «Трубопровода» подошел с богатым многолетним опытом разработки программ технологических расчетов трубопроводов и практического решения соответствующих разнообразных инженерных задач.
В 2001 году начался процесс перевода программ под Windows и расширения круга их пользователей. В начале 2001-го вышла новая версия 2.0 основной программы «Гидросистема» для выбора диаметров и гидравлического расчета трубопроводов, а в 2002 году — аналогичные версии программ теплового и гидравлического расчета «Поток-1Ф», расчета и выбора предохранительных клапанов «Предклапан». Вместе с современным Windows-интерфейсом программы обрели мощный и настраиваемый пользователем генератор выходных документов, систему онлайновой помощи и другие атрибуты современных коммерческих Windows-программ. Кроме того, в 2002 году в них были включены два важных дополнения:
За четыре года пользователями программ версии 2.х стали около ста отечественных и зарубежных компаний. Коллектив разработчиков технологических программ НТП «Трубопровод» выпустил множество обновлений этих программ, вносящих отдельные улучшения и исправляющих замеченные ошибки. Однако в 2003–2004 годах основные силы были сосредоточены на создании новой программы расчета и проектирования тепловой изоляции оборудования и трубопроводов («Изоляция»), выпуска которой с таким нетерпением ожидали наши пользователи. Теперь настало время для нового поколения программ гидравлических расчетов.
Так можно сформулировать девиз «Трубопровода» при разработке и внедрении программы гидравлических расчетов нового поколения — надежной современной универсальной системы массового применения и умеренной стоимости. Что же именно мы хотим сохранить и что приумножить?
Необходимо сохранить те достоинства программы, которые заложены в нее с момента создания и развиты при последующем совершенствовании:
При этом мы намерены радикально приумножить возможности программы и количество постоянных пользователей, устранив недостатки и пополнив ее функциональность по следующим основным направлениям:
«И когда же это планов громадьё будет реализовано? — наверняка уже подумали недоверчивые пользователи. — Лет через десять?» А вот и нет!
Работа над проектом «Гидросистема 2005» уже идет, и мы намерены поэтапно реализовать эти планы в течение 2005−2006 года, выпуская не реже чем раз в полгода новое большое обновление программы гидравлического расчета. Пользователи, оплатившие годовую поддержку, должны видеть, на что идут их денежки!
Ближайшее обновление — версию 2.5, — надеемся, многие из вас уже подержали в руках. В этом обновлении вас ждет:
Одновременно с выпуском версии 2.5 полным ходом идет работа над версией 2.7, выпуск которой намечается на осень этого года. В этой версии пользователей ждет как минимум два важнейших усовершенствования:
В версии 3.0 (выход которой ожидается в начале 2006 года) планируется реализовать тепловой расчет трубопроводов произвольной конфигурации, уточнить расчетные модели насосов и других видов аппаратов, улучшить интеграцию с программой «Изоляция» в части расчета изоляционных конструкций трубопроводов, обеспечить усовершенствованное графическое представление расчетной схемы и результатов расчета. Эта версия призвана стать основой для последующих улучшений, дополнительных расчетных модулей и интерфейсов с другими программами, которые должны увидеть свет в 2006 году.
Таковы наши планы по разработке нового поколения программы «Гидросистема». Но окончательные приоритеты в этих планах зависят от вас, уважаемые пользователи! Ждем ваших писем с отзывами и предложениями по адресу hst@truboprovod.ru.