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核电厂消防系统水力模型及计算方法 　　摘要：针对核电厂消防系统环状管网的水力特性，分析了手动计算水头损失的不足之处，建立了消防系统水力模型用于计算各管段水头损失和节点水压。并将两种计算方法进行对比分析，分析表明考虑环状管网水力特性的模型算法更好地模拟了水流在管道中的真实流动状态，各节点水压计算结果也更加准确、直观。 　　关键词：核电厂消防系统水压计算 　　中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号： 　　引言 　　本文以某核电厂一期工程为研究对象，此项目计划建造2×650MWe压水堆核电机组（1、2号机组），参考电站为秦山第二核电厂，电站设计寿命40年[[参考文献 　　[]××核电厂环境影响报告书. 中国核电工程有限公司: 2009, 11.]]。 　　核电厂的消防系统功能是为整个厂区提供满足压力、流量要求的消防水，并将消防水分配至着火点实施喷淋灭火。为确保消防系统在火灾情况下能有效的扑灭火灾，需对消防系统进行定期试验。定期试验的内容之一为检查消防管道系统的有效性，确认水平管道是否存在由于管道堵塞而造成压力下降的现象。 　　上述试验内容需测量PT试验接口压力/流量组合值（P/Q值），并对比实测值与理论计算值，如二者相差较大，则认为消防管道可能发生堵塞。因此，准确计算P/Q理论值对定期试验有至关重要的意义。本文的目的即为建立模型，以准确、便捷的得出特定消防流量下的消防管道各节点的水压。 　　建立模型的目的 　　特定消防流量下水压的传统算法是选取消防泵与用水点之间最短的管路，并假设用水点所需的所有流量均流经这条最短管路。然后依据消防泵的扬程、用水点的流量和沿线管路的管径，手动计算管段的阻力和各节点的水压。这种方法不符合环状管网供水特点，造成了水流阻力和节点水压计算的误差。手动计算效率较低、易出错，计算结果不直观。当改变消防流量等输入条件时，会产生较大计算量。 　　为解决上述问题，本文采用环状管网的计算模型求得管网各节点的水压，更好的模拟了消防水在管路中的真实流态，进而使节点水压的计算更加准确。当消防流量等输入条件改变时，管道条件参数设定好的模型，仍可重复使用，计算效率显著提高。 　　建立模型 　　标注消防系统各管段的管长，根据规范“Automatic sprinkler system, design installation and maintenance: European standard NF EN 12845: 2004” [[[]Automatic sprinkler system, design installation and maintenance: European standard NF EN 12845: 2004.]]，将三通、变径和阀门等管件折算为阻力相等的管段长度，即折算长度，将折算长度与实际长度相加得到管道系统的计算长度。环状管网部分要进行合理的流量分配，采用哈代-克劳斯（Hardy-Cross）法实现管网平差，使管网闭合差为0，即从水泵至出水点的两条管路的水头损失相等。管网的水头损失计算采用海森-威廉（A.Hazen-G.S.Williams）公式。 　　3.1管网折算长度 　　 在管网设置节点将整个管网分为若干个计算管段，在变径和三通处必须设置节点，如仍有较长管段不利于计算，则可通过设置节点将其分段。消防管网共设置28个节点，统计各管段的三通、变径、阀门和弯头等管件数量。根据规范“Automatic sprinkler system, design installation and maintenance: European standard NF EN 12845: 2004”，将管件折算为具有相等阻力的管段长度。将各管件的折算长度与此管段的实际长度相加，得到此管段的计算长度。将各管段的计算长度整理为表1。 　　表1 消防管网各管段的计算长度 　　 　　 　　 将所得计算管长赋回管道计算图，利用杰图管线协同设计软件进行管网平差。 　　3.2环状管网平差 　　采用哈代-克劳斯（Hardy-Cross）法[[[]严煦世, 范瑾初. 给水工程. 中国建筑工业出版社: 1999（4）, PP54. 　　 ]]进行迭代计算。由于JPP系统与JPD系统只构成了一个环状管网，因此环状管网的校正流量只用于消除本环的闭合差。此时两条供水管路的水头损失相等，任意一条供水管路的水头损失均等于环状管网的水头损失。采用如下公式进行平差计算： 　　 　　式中Δq ? 校正流量（l/s） ； 　　Δh ? 环内各管段水头损失代数和（m）； 　　Sij ? 计算管段的摩阻系数； 　　qij ? 计算管段的流量（l/s）。 　　 管网平差的水头损失计算采用海森-威