船舶水消防系统效用试验的合理方法

2017-12-04高金军

江苏船舶 2017年5期

关键词：消防栓水枪管路

衡霖 ,高金军 ,朱灵

(1.中国船级社江苏分社，江苏南京 210003；2.上海外高桥造船有限公司，上海 200120；3.中海工业(上海长兴)有限公司，上海 202150)

船舶水消防系统效用试验的合理方法

衡霖1,高金军2,朱灵3

(1.中国船级社江苏分社，江苏南京 210003；2.上海外高桥造船有限公司，上海 200120；3.中海工业(上海长兴)有限公司，上海 202150)

针对造船现场检验时发现的船舶水消防系统传统试验方法中不完全满足国际海上人命安全公约(以下简称“公约”)要求的情况，结合现有系泊试验情况介绍“公约”对船舶水消防的要求。在分析水消防系统试验原理的基础上，总结了水消防效用试验的合理方法和注意事项。最后以47 500 DWT散货船为例详细说明了水消防试验程序，并提出了合理的水消防系统效用试验大纲表述内容。

船舶水消防系统；出口压力；出水量

0 引言

水消防系统作为“公约”要求的船舶消防系统的重要组成部分，其制造、安装、试验一直是船舶建造现场检验中非常关注的项目。“公约”和各船级社规范对水消防系统的配备和技术要求做出了详细的规定。在对数家造船企业进行船舶建造检验工作过程中，发现在考察出水压力这一环节，存在对“公约”条款要求理解有偏差现象，实际进行效用试验时不能完全满足“公约”要求的情况，并且这种理解偏差情况普遍存在于各船厂。目前国内对船舶水消防的试验方法详细介绍的指导性文件比较少，并且介绍内容不甚具体。本文结合“公约”条款的要求，通过系统原理阐述及公式计算分析，并举例说明，对合理的水消防试验方法进行了介绍。

1 现有系泊试验内容情况

1.1实例

下述两段是两家船厂各自编写的系泊试验大纲中关于水消防试验部分的摘录。

(1)系统效用试验：使用舱底消防总用泵和压载消防总用泵同时供水，进行位于驾驶甲板和艏部甲板两个极限位置处各1个消火栓，要求消火栓处水压不得低于0.27 MPa。

(2)用消防泵和应急消防泵供水(总排量无需超过180 m3/h)。分别从位于驾驶甲板的2个消防栓枪射出2股水柱。每个消防栓都配有1根口径为DN50 mm，长度为20 m不涂胶消防软管和1个口径为DN19 mm水枪。然后确认所有消防栓处压力不得小于0.27 MPa。

1.2实例分析

“公约”要求6 000 GT(总吨)以上货船出水压力不低于0.27 MPa。

由上述两段内容可以看出，各船厂在检验水消防系统出水压力这个环节上，制定的试验程序基本相同，即同时开启2台消防泵(或2台总用泵)向消防总管供水，在最高和最远位置(一般在艏楼和驾驶台各布置1个)的消防栓处布置2个消防水枪出水，测量出口压力，该压力需满足“公约”要求。这样的试验程序，表面上看不仅满足了“公约”对消防栓出水压力的最低要求，而且还选取最高、最远两处消防栓出水这一最苛刻试验条件来验证。但是，作者认为，在水消防试验时考察消防栓处压力固然重要，但需要确定的是，若出水量不能满足“公约”要求，就无法达到灭火的目的。而且，这样的试验程序并没有涵盖“公约”对水消防的所有要求。本文根据“公约”的要求和水消防系统计算方法，对47 500 DWT散货船水消防系统的出水量进行计算，检查其出口压力，从而得出合理的水消防系统效用试验大纲。

2 “公约”对船舶水消防的要求

“公约”中涉及到水灭火系统的出水压力要求可归纳为消防栓处的出水压力要求和满足出水压力要求的前提条件两方面。

2.1消防栓处的出水压力要求

消防柱处的出水压力要求如下：

针对客船的要求是以4 000 GT为界，4 000 GT以上(含)不小于0.4 MPa,4 000 GT以下不小于0.3 MPa；而对于货船的要求则是以6 000 GT为界，6 000 GT以上(含)不小于0.27 MPa，6 000 GT以下不小于0.25 MPa。

多数船厂在制定水消防系统系泊试验程序的时候，均纳入了“公约”对于出水压力的要求，表面上看是满足了“公约”的条款，但却忽视了“公约”对于这些压力要求的前提条件。

2.2满足出水压力要求的前提条件

“公约”在提出出水压力要求前，有一段话，即：“在两泵同时通过本条第2.3.3规定的水枪从任何相邻的消火栓输送本条第2.1.3所规定的水量时”，这里的本条第2.3.3和本文第2.1.3分别指水枪标准尺寸以及最大输送水量的要求，即要满足本文第2.1.6.2所要求的消火栓最低出口压力，必须在满足用本文第2.3.3规定的水枪(12、16、19 mm)，输送本文第2.1.3所规定的水量(货船为140 m3/h)的前提下。

从两家船厂编写的造船现场的系泊试验程序来看，可以满足使用标准尺寸水枪以及在最高最远两处的考察压力，但是都忽视了出水量这个前提要求。尽管最高和最远两处的2支水枪的压力达到0.27 MPa的最低压力，但是出水量远没有达到140 m3/h要求。

3 水消防灭火原理及设计计算过程

3.1水灭火的原理

水灭火的目的是降低燃烧温度。水与燃烧物接触时，蒸发成蒸汽，从而吸收大量的热量，使燃烧物温度降低以至熄灭。同时，水蒸汽也有隔绝氧气的作用。压力大的水柱不仅能冷却燃烧物的外部，而且能穿透它，使之不会发生再燃烧的现象。因此，水量如果不够，就达不到灭火的目的。

3.2水消防系统设计计算

设计单位首先根据船级社规范选型确定消防泵的排量和压力，其次进行船舶水消防系统的设计。选用消防水排出压力的准确性是需要通过计算管路的压力来验证的，落实到图纸上就是经过船级社审图中心批准的水灭火系统计算书。计算书中列出了各消防栓出口处的压力数值。选用消防泵时，消防泵的排出压力P应不小于最低压力、静压头损失和管路内部压力损失之和，即：

P≥P1+P2+P＇3

消防栓出口压力P1：

P1=P-(P2+P＇3)

式中：P1按 “公约”消火栓出水压力规定选用，此处为P1的最低标准；P2为静压头损失,即消防泵出口与选取计算的消火栓之间的垂直距离静压力；P＇3为管路内部的压力损失,主要包括沿程损失hf1(直管段摩擦阻力之和)以及局部损失hf2(所有附件的局部阻力之和)。

管路内部压力P＇3损失计算公式为：

P＇3=hf1+hf2= (λL/di+Σξ)V2/(2g)

沿程损失hf1计算公式如下：

hf1=λ(L/di)(V2/2g)

式中：λ为摩擦系数；L为管子长度；di为管子内径；V为平均流速；g为重力加速度。

局部损失hf2计算公式如下：

hf2=(Σξ)V2/(2g)

式中：ξ为局部阻力系数，其数值在《水力计算手册》中可查到。

消防栓出口的压力可以参考表1转换成流量。

表1 直流水枪喷射密集水流的技术性能表[1]

4 水消防试验程序应用实例

4.1试验程序要点

通过上面的分析，作者认为，正确的水消防试验程序在考察出口压力这个环节时，应明确以下三点：

(1)选取试验用水枪的尺寸。

(2)满足出水量要求。

(3)考察出口压力。

4.2应用实例

现以某47 500 DWT散货船为实例，说明在进行水消防试验时的试验程序。

该散货船设消防舱底总用泵2台，额定流量100 m3/h,额定压力0.8 MPa，水消防系统计算书已通过船级社审图中心批准。

4.2.1水枪选型

确定水消防效用试验用的消防水枪尺寸。该船厂使用19 mm直径水枪。

4.2.2出水量计算

(1)为了计算船上不同位置消防栓处的出口压力进而获得对应的出水量，需要查阅该船消防水管示意图,了解船上各消防栓的大致布置情况，得到每个消防栓的字母代号。该船消防水管示意图如图1所示。

(2)核查水灭火系统计算书。计算书中列出的管路压头损失表见表2。表2中可以查到每个对应标号消防栓处累计的管路压头损失。

表2 消防泵至艏部消防栓的管路压头损失

(3)通过总布置图或防火控制图，可以查到每个对应的消防栓距离消防泵的高度差。根据管路损失和高度差数据，按照前面消防栓出口压力公式：P1=P-(P2+P＇3)，可以算出各消防栓处的出口压力值。按照水枪出口射流高度及水量表，可以查出在使用标准尺寸消防水枪时各消防栓的出水量。

(4)计算主甲板上e消防栓处的压力。

①查看管路压头损失表，消防栓处a到e总共损失的管路压头为：P＇3=0.015 95 MPa。

②查看防火控制图或总布置图，可得出消防栓e与消防泵处的高度差为11.6 m，则高度压头损失约为：P2≈0.116 MPa。

③该处消防栓出口压力为：P1≈0.66 MPa。

④根据计算出的数值，从表1可知，19 mm直径的水枪在e处的出水量大约为36 m3/h。按照这一计算方法，可以计算出其他消防栓处的出口压力和出水量。

4.2.3出口压力检查

通过计算，可以得出船上各位置的消防栓压力和水枪出水量。选取其中部分消防栓布置19 mm水枪，使这些水枪累计出水量达到140 m3/h。在船上驾驶台(最高)、艏楼甲板(最远)处的消防栓处安装压力表，检查出口压力是否能够达到0.27 MPa(此时驾驶台和艏楼甲板的消防栓可以不开启)。综上所述，针对47 000 DWT散货船，合理的水消防系统效用试验大纲可表述如下：

开启2台舱底消防总用泵同时供水，在主甲板5号及4号货舱前部的左右舷共4个消防栓上各安装1把19 mm消防水枪，开启这4把消防水枪出水，使总出水量达到140 m3/h。在位于驾驶甲板和艏部甲板2个极限位置处各1个消火栓上安装压力表，要求这2个极限位置消火栓处水压不得低于0.27 MPa。