水力計算軟件在石油化工裝置消防水系統中的應用

石油化工裝置具有較高的火災危險性，一旦發生火災，大量的易燃易爆物品會在極大程度上加快火災的蔓延，因此，石油化工裝置設置的消防設施及消防水系統種類相對較多，包括：穩高壓環狀管網及室外消火栓系統、室內消火栓系統、水噴霧消防冷卻水系統、自動噴水滅火系統等。如此復雜多樣的消防水管網系統，既要保證消防設施的供水壓力和流量，又要做到經濟合理，水力計算尤為重要，水力計算軟件具有廣泛的工程用途，具有工程管網系統的數值計算、模擬仿真和系統優化等功能。能夠使工程管網系統的設計更科學、更合理、更經濟、更安全；同時有效地提高設計效率、增加工程收益、降低事故發生率。

一、水力計算軟件在消防管網水力計算中的應用

水力計算軟件用于消防管網設計的數值計算及模擬仿真，遵循國際公認和常用的各種消防規范（如NFPA 美國消防規范、FOC 英聯邦國家消防規范、GB 國標消防規范等），并符合上述規范對各行業消防系統設計的嚴格而特殊的各種強制性計算和布置要求，同時生成計算書。

（一）工程項目實例

1.項目名稱

印度石油公司68 萬噸/年聚丙烯項目。

2.穩高壓消防水系統概況

穩高壓消防水管道沿裝置內道路與廠區管網呈環狀布置，與廠區交接點4個，干管管徑DN500，管網上設置室外消火栓62個，手動消防水炮3個，水力自搖擺水炮10個，塔架炮4個，室內消火栓系統2套，水噴霧消防冷卻水系統20套，自動噴水滅火系統2套。穩高壓消防水在裝置界區交接點處的供水壓力為0.8MPa，對于高大框架上的室外消火栓和塔架炮，此壓力無法滿足要求，為此，在裝置內設置消防給水升壓泵。

（二）穩高壓環狀管網計算

根據OISD 116: Fire Protection Facilities for Petroleum Refineries and Oil/Gas Plants，火災按一處著火考慮，計算消防水量為3203m3/h。

1.計算工況說明

按以下2 中工況計算校核穩高壓消防水管網：

（1）1處最危險的區域著火，開啟其區域或附近的3套雨淋閥的水噴霧系統，3個水力自搖擺水炮，19個地面消火栓。

（2）1處最危險的區域著火，開啟其區域或附近的三套雨淋閥的水噴霧系統，2個塔架炮，3個水力自搖擺炮，9個地面消火栓，2個高架消火栓。

2.計算校核

根據穩高壓消防水系統實際布置，在水力計算軟件中建立仿真模型和數學模型。

（1）穩高壓消防系統界區處共四根進水管，每個工況模擬三個進水管供水。

（2）在任何工況下都考慮調整管徑的形式來調整壓力，盡量避免使用減壓孔板。

（3）主管網的核算按照計算流量3203m3/h的120%，即3843.6m3/h 核算主管管徑。

（4）按照最不利點滿足0.7MPa的最低工作壓力進行核算，計算出界區處4個進水點的壓力和管徑。主管流速不超5m/s。

（5）泵提升后的管網按照最不利點消火栓滿足最小工作壓力0.7MPa 核算泵揚程及輸水管徑。

經反復校核計算，最終確定經濟管徑。

（三）水噴霧消防冷卻水系統計算

水噴霧消防冷卻水系統最不利點噴頭的最小工作壓力0.14MPa，僅在雨淋閥組入口處設置1個減壓孔板，采用調整管徑的形式來調整壓力，最終確定經濟管徑。其中1套水噴霧消防冷卻系統的計算校核結果見下圖：

圖1 管徑（mm）

圖2 管段流量（m3/h）

圖3 管段流速（m/s）

圖4 節點壓力（kg/cm2 G）

二、結語與展望

對于布置復雜、工況多樣的管網系統，水力計算軟件的應用效果是顯著的，快速、準確、方便校核優化管道布置，可以在一定程度上節約工程費用，更重要的是極大地節約人工成本，同時出具國際公認的計算書。

在工程設計中，如果把水力計算軟件融入繪圖和三維模型軟件中，使設計、繪圖、計算、校核、修正在同一集成環境中進行，計算校核的過程中同步自動修改管道布置信息，最后生成計算書，這對于工程設計人員來說，其工作效率和工作質量將會是一個質的飛躍。