处理各式,可知供水消火栓压力P全压与消防泵扬程(压头)、消火栓高度的关系:

两边同乘gρ:

从公式(16)、(17)可以看出:压力与泵的位置无关;扬程(压头)不变,HD最大时,压力最小。
船舶在空载吃水时,设最高位置的消火栓为D,D所能达到的最高位置,也是船上消火栓所能达到的最高位置,只需估算出HD,即可算出理论上是否满足要求,举例说明。
例1,某货轮近海航区,总吨1946,型深6.6m,空载吃水2.23m,驾驶室下生活区两层总高约5m,驾驶室两舷各有一消火栓,高约0.7m,所配应急消防泵压头0.33Mpa。
由船舶概况计算可知,消火栓高点距空载吃水时水面高度约10m。
开启驾驶室两舷消火栓,起动应急消防泵,设泵在额定工况运转,使用理论公式计算:P全压=0.33Mpa-10m/gρ≈0.23Mpa,低于最低压力0.25Mpa的要求,理论上即不满足法定要求,考虑各种因素后,只会更低。
例2,某货轮近海航区,总吨2989,型深7.4m,空载吃水1.774m,驾驶室下生活区两层总高约5m,驾驶室两舷各有一消火栓,高约0.7m,所配应急消防泵扬程30m。
消火栓高点距空载吃水时水面高度约11.3m。
P全压=(30-11.3)·0.01Mpa=0.187Mpa,不满足法定要求。
在实践中,我们可以直接口算,将泵的扬程减去最高消火栓在船舶空载时的高度得出剩余量,然后按1m对应0.01Mpa换算,看剩余量是否满足要求;或将最高消火栓在船舶空载时的高度按1m对应0.01Mpa换算成压力,用压头减去前者看剩余量是否满足要求。
上述两案例数据源自船检系统,存在此类问题的船舶,总吨多为3000以下,建议船检机构检验小型船舶时,认真核对规则的要求,现有小型船舶转入CCS的,入级检验时也应注意这种情况。
供水消火栓压力达不到要求的,实际压力不可能达标。理论上满足要求的,不代表实际压力也达标,还需考虑影响消火栓压力的其它因素。
影响消火栓压力的其它因素
实际上,海水存在黏性,消防管粗糙度不一的内壁面也会对流体产生阻滞和扰动效应,损耗流体的机械能,造成沿程水头损失。管系中有弯管、阀门、变径管等装置。流体进入后,流体与装置、流体内部各质点之间会撞击,产生漩涡,流动紊乱,流速重新分布,这一过程也会损耗流体的机械能,造成局部水头损失。沿程水头损失可用沿程水头损失公式估算,局部水头损失的成因复杂,与装置形状、来流速度等变量密切相关,目前,绝大多数局部水头损失理论上无法直接计算,只能靠试验得出局部阻力系数再应用于实践。
若要相对准确的估算终端消火栓的压力,需要根据具体管系的布置,结合管径、管长、流速、温度、流速、流体类型、管壁粗糙度、沿程阻力系数、消火栓高度、局部装置形状、局部阻力系数等各种因素进行计算和试验,得出总的水头损失。其它条件不变时,管系造成的水头损失会衰减终端压力。
船舶在设计消防管系、选配消防泵时,应充分考虑产生水头损失的原因,采取应对措施降低损失。建议在可行的范围内,采取增大管径、减小管长、减少管壁粗糙度、增大弯管转弯半径、管路变径时使用渐变管、减少弯头阀门等局部装置、改善局部装置边界流线性能、避免各过流断面形状突变等措施,减小水头损失。还应在管路、皮龙的耐压能力内,采用压头富余量较大,足以克服水头损失的消防泵。必要时,可对完工后的消火栓测压,确保各消火栓压力均能达到法规的最低要求。

