水力計算軟件在石油化工裝置消防水系統(tǒng)中的應用

王影

摘要：石油化工裝置設置的消防設施及消防水系統(tǒng)種類多，管道布置復雜，既要保證流量、壓力滿足要求，又要考慮管道布置經(jīng)濟合理，利用水力計算軟件計算校核設計，能夠提高工程設計人員的工作效率。以實際的工程項目為例，闡述了水力計算軟件在石油化工裝置消防水系統(tǒng)水力計算中的應用。

關鍵詞：石油化工裝置;消防水系統(tǒng);水力計算;軟件

石油化工裝置具有較高的火災危險性，一旦發(fā)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(tǒng)種類相對較多，包括：穩(wěn)高壓環(huán)狀管網(wǎng)及室外消火栓系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、水噴霧消防冷卻水系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)等。如此復雜多樣的消防水管網(wǎng)系統(tǒng)，既要保證消防設施的供水壓力和流量，又要做到經(jīng)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(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)值計算、模擬仿真和系統(tǒng)優(yōu)化等功能。能夠使工程管網(wǎng)系統(tǒng)的設計更科學、更合理、更經(jīng)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(fā)生率。

一、水力計算軟件在消防管網(wǎng)水力計算中的應用

水力計算軟件用于消防管網(wǎng)設計的數(shù)值計算及模擬仿真，遵循國際公認和常用的各種消防規(guī)范（如NFPA美國消防規(guī)范、FOC英聯(lián)邦國家消防規(guī)范、GB國標消防規(guī)范等），并符合上述規(guī)范對各行業(yè)消防系統(tǒng)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(wěn)高壓消防水系統(tǒng)概況

穩(wěn)高壓消防水管道沿裝置內(nèi)道路與廠區(qū)管網(wǎng)呈環(huán)狀布置，與廠區(qū)交接點4個，干管管徑DN500，管網(wǎng)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(nèi)消火栓系統(tǒng)2套，水噴霧消防冷卻水系統(tǒng)20套，自動噴水滅火系統(tǒng)2套。穩(wěn)高壓消防水在裝置界區(qū)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(nèi)設置消防給水升壓泵。

（二）穩(wěn)高壓環(huán)狀管網(wǎng)計算

根據(jù)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(wěn)高壓消防水管網(wǎng)：

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

（2）1處最危險的區(qū)域著火，開啟其區(qū)域或附近的三套雨淋閥的水噴霧系統(tǒng)，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(jù)穩(wěn)高壓消防水系統(tǒng)實際布置，在水力計算軟件中建立仿真模型和數(shù)學模型。

（1）穩(wěn)高壓消防系統(tǒng)界區(qū)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(diào)整管徑的形式來調(diào)整壓力，盡量避免使用減壓孔板。

（3）主管網(wǎng)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(qū)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(wǎng)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(jīng)反復校核計算，最終確定經(jīng)濟管徑。

（三）水噴霧消防冷卻水系統(tǒng)計算

水噴霧消防冷卻水系統(tǒng)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(diào)整管徑的形式來調(diào)整壓力，最終確定經(jīng)濟管徑。其中1套水噴霧消防冷卻系統(tǒng)的計算校核結果見下圖：

二、結語與展望

對于布置復雜、工況多樣的管網(wǎng)系統(tǒng)，水力計算軟件的應用效果是顯著的，快速、準確、方便校核優(yōu)化管道布置，可以在一定程度上節(jié)約工程費用，更重要的是極大地節(jié)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(huán)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。