FHC水力计算软件在自动喷水灭火系统中的应用

顾少甫

（东洋工程（上海）有限公司，上海 200122）

FHC水力计算软件在自动喷水灭火系统中的应用

顾少甫

（东洋工程（上海）有限公司，上海 200122）

随着越来越多的外资和合资工程项目的出现，业主对于工程设计的要求也越来越高，很多项目不仅要求满足国内规范，还需参考国外标准的要求。FHC水力计算软件符合NFPA，FM，BS9251等12个国际标准的要求，而且可以建立复杂的自动喷水系统的水力计算管网模型，因此，FHC软件在工程设计中的应用也越来越多。

自动喷水灭火系统；FHC；水力计算；水喷雾系统

众所周知，由于自动喷水灭火系统的水力计算工作量较大，有时为了调整一个数据就要整个管网都重新计算，如是人工手算，简直无法想象。在电脑辅助设计日新月异的今天，各种自动喷水灭火系统水力计算软件应运而生，而在市场经济条件下，为了满足客户和市场占有率，软件会不断更新和升级，正可谓“八仙过海，各显神通”。但事情往往有特殊性，比如在一些外方独资和合资的工程项目中，业主往往会有一些特殊的设计要求，其中需要采用外方认可的软件便是其中之一。对自动喷淋系统而言，FHC水力计算软件就是这么一款符合NFPA(美国国家防火协会)的相关要求而成为外方指定的自动喷淋计算软件。

1 FHC水力计算软件的介绍

FHC是由英国CANUTE公司开发的一款水力计算分析软件，此软件可以成功地使用在消防水喷淋系统、中速和高速水喷雾系统、细水雾系统、消火栓系统、泡沫系统和消防水炮系统的设计中，并符合NFPA，FM，BS9251，LPC等12个国际标准的要求。它的用户据介绍覆盖全世界30多个国家。

用户可以通过CANUTE公司编写的用户手册来了解FHC水力计算软件[1]，并使用软件中的设计工具来建立一个复杂的水力计算管网模型（一个模型里最多可以输入9 999个节点号），输入的模型可以是一个简单的枝形管网，也可以是复杂的环状管网。而且数秒内就可获取计算结果，用户马上能在屏幕上看到计算报告书，便于用户有更多的时间来优化系统和完善设计。FHC的计算报告可以直接转换成PDF格式，输入的模型也可以和所有计算出的信息和节点号同时转换成AutoCAD DFX 文件。图1为一个典型的FHC水力计算管网模型示意。图中显示的是节点号，也可以显示管径，流量，流速，长度，压力等16种属性信息。

在FHC建立模型前，用户需要完成“项目信息”的填写。在“项目信息”中，用户填写如项目名称，项目号，参考的国际标准，选用的水力计算公式（FHC中有海曾-威廉公式和达尔韦史巴赫公式两个公式供选择）、选用的管道数据文件等相关项目内容，详见图2。其中，选用相应的管道数据文件比较麻烦，但非常重要，这对于计算结果有着直接的影响。FHC的管道数据库PIPEDATA内含有很多种默认的管道数据文件，这些文件均为txt文本文件。用户可以从中选取符合项目要求的管道数据文件，然后在模型输入过程中选取相应的管道种类，如果没有符合要求的管道数据文件，用户也可以自己添加需要的管道数据文件。添加时，需要输入的主要信息是管道管材、管材的粗糙系数、不同管径对应的管道内径长度和管件阀门相对应的长度当量。

图1 FHC水力计算管网模型示意

图2 项目信息的输入界面

完成项目信息的填写后，就可以开始模型的输入。FHC中提供了两种输入方式，一种是直接在编辑对话框中输入内容，详见图3，此种输入方法类似于编程，优点是输入快，缺点是不够直观，容易输错；另一种输入方式是通过界面中操作命令，然后在弹出的对话框中选取相应的参数，详见图4，此种输入方法优点是直观，不易出错，缺点是输入慢。操作命令有‘添加’、‘断开’、‘删除’、‘移动’、‘复制’和‘取消’等。

图3 模型输入方法一

图4 模型输入方法二

在完成模型后，就可以使用计算命令进行水力计算，然后再生成计算报告书，如图5，除了计算报告书，FHC还提供详细的喷头和管道的报告书，其中会有每个喷头和每段管道的详细信息，包括节点号、管径、流量、喷头K系数、压力等。

图5 计算报告书

2 工程实例

下面是一个某大型石油化工项目中工艺装置区的水喷雾系统设计工程实例。

水喷雾系统保护对象为工艺装置区中的立式容器A和卧式容器B，容器A的直径为2.1 m，高5.9 m，表面积约为48 m2；容器B的直径为3.3 m，长度为6.8 m，表面积约为94.8 m2。

根据NFPA 15《消防固定水喷雾系统标准》的要求[2]，对于容器外露表面的喷水强度不应小于10.2 L/min·m2，而且保护喷头的垂直间距不应大于3.7 m，水平距离应满足喷头的喷射范围相交或重叠。同时按照《水喷雾灭火系统设计规范》要求[3]，确认喷水强度和喷头出水压力。

2.1 项目数据的填写

依次填写“项目信息”，本项目水喷雾管道采用热镀锌钢管，需选用相应的管道数据文件。

2.2 容器A的计算和输入

按照NFPA和国家规范的要求，对于容器A共设计3层喷头保护，其中第一、二层喷头流量系数K=33.1，喷头最低工作压力为0.21MPa；第三层喷头流量系统K=25.9，喷头最低工作压力为0.21MPa；按业主要求，在容器的人孔下方增加一个喷头保护，故容器A共设置水喷雾喷头13个。图6为在FHC软件中输入数据后的管网模型，计算结果详见表1。

图6 容器A的水喷雾管网模型

表1 容器A的管网计算结果

2.3 容器B的计算和输入

按照NFPA和国家规范的要求，对于容器B共设计2层喷头保护，喷头流量系数K=17.3，喷头最低工作压力为0.24MPa，容器B共设置水喷雾喷头36个。图7为在FHC软件中输入数据后的管网模型，计算结果详见表2。

图7 容器B的水喷雾管网模型

表2 容器B的管网计算结果

2.4 装置水喷雾系统的计算及输入

有了容器A和容器B的计算结果，就可以对整个装置水喷雾系统进行计算。此时，用户可以将两个容器的管网模型合并后进行计算，但是考虑到管网合并后，模型里的管线和喷头数量会很多，不利于检查和修改，笔者推荐将每个容器的管网计算结果作为一个喷头，将其压力和流量输入到模型中，然后根据计算结果再调节管径进行水量平衡，最终的模型详见图8，喷头节点7为容器B的计算结果，喷头节点13为容器A的计算结果，最终的水喷雾系统计算结果详见表3。

图8 装置的水喷雾管网模型

表3 装置水喷雾系统的管网计算结果

2.5 计算报告书的生成

在完成了模型的输入和计算之后就可以生成相应的计算报告书。

3 小结

以下是笔者使用FHC水力计算软件后的一些体会：

（1）FHC水力计算软件在计算自动喷水灭火系统时，输入的管网模型非常形象直观，计算结果也很精确，非常适用于一些复杂的自动喷水管网的水力计算。笔者之前也使用过一些国内的计算软件，一些软件只能根据AUTOCAD的管道图纸通过转换，计算平面的管网，无法识别高程上的差别，所以，一般只能靠用户手动添加一些高程的差值，这样就影响了计算结果的准确性。

（2）FHC水力计算软件可以符合NFPA、FM、BS9251等12个国际标准的要求，这一点是使用这款软件的重要因素。目前，国内很多外资和合资项目的设计要求都很高，很多项目都需要参考NFPA的要求，还有很多工程项目需要投保国外的大型保险公司，也需要满足相应的国际标准。

（3）在使用过程中，笔者也发现一些FHC软件的不足。比如，在输入管网模型时，如果需要做些修改，有时只需修改一段管道，但可能就需要删除大部分的管网，这就需要重新输入，浪费很多人工时。因为在FHC软件中，所有的节点排序都有先后顺序，无法插入之前没有定义过的节点。举个例子，用户输入管网A→B→C→D→A，假设B点为最不利点，考虑到管道A→D→C→B比A→B长，则计算最不利管段时需计算A→D→C→B管段，需要删除A→B段，但此时无法单独地删除A→B管段，因为用户输入的顺序为A→B→C→D→A，要删除A→B管段，只能全部删除，再重新输入A→D→C→B管段。反之，如果D点为最不利点，计算A→B→C→D管段，单独删除D→A管段是可以的。

（4）相对其他国内的计算软件，FHC水力计算软件的费用较高，全英文操作界面且功能较为单一。而国内的很多计算软件不仅可以计算消防系统，还能用在给排水系统的管网计算及一些纵剖面图的转换上，就一般工程来说，国内软件的应用范围和精度也完全符合工程需要，且全中文界面，易上手，更直观。

[1] Canute公司. FHC User Manual (FHC 用户手册)，2003.

[2] NFPA 15, Standard for fixed water spray system for fire protection 2007.

[3] GB 50219-95 水喷雾灭火系统设计规范[S].

Application of FHC Hydraulic Calculation Software in Automatic Sprinkler Fire-fighting System

Gu Shaofu
（Toyo Engineering Corporation (Shanghai) Shanghai, 200122）

With the increase of foreign and joint venture engineering projects, the requirements of engineering design from owners are stricter. In many projects, not only the requirements from Chinese codes shall be met, but also shall that from foreign codes be referenced.FHC hydraulic calculation software can reach the requirements from 12 international standards, such as NFPA, FM and BS9251, and by using it hydraulic calculation model of pipe hybrid for complicated automatic sprinkler system can be established. Thus, FHC is more and more widely applied in engineering design.

automatic sprinkler system; FHC; hydraulic calculation; water spray system

TU892

A

1008-455X(2012) 03-0011-04

2012-03-06

顾少甫（1979－），男，工程师，主要从事消防/给排水专业设计工作。

Tel：021-61871270-20558 Email：gushaofu@ga.toyo-eng.co.jp