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摘要：船舶管路系统一般涉及燃油，舱底水，冷却，压载，消防等多个方面，其管路系统的设計和计算复杂多变且需满足多种规范要求。通过PIPENET软件可以简化设计和计算的难度，提高设计效率，本文以某型已交付半潜式生活平台为例，主要介绍PIPENET软件在半潜式生活平台管路系统计算中的运用，包括利用PIPENET软件模拟整个消防系统的实际运行工况，验证消防水泵和消防管网的流量和压头是否符合该系统各用户的要求，以及利用PIPENET软件模拟机舱冷却系统、辅助冷却系统、推进器冷却系统的实际运行工况，完成各冷却系统各设备循环冷却水量的分配和出口节流孔板的初步选型，根据该半潜式生活平台现场调试结果可以看出利用PIPENET软件计算得出的结果基本上满足实际运用要求。
关键词：PIPENET；冷却系统；消防系统；节流孔板
1 PIPENET软件简介
PIPENET软件是目前主流的管网流体计算与分析软件之一，广泛应用于石油、化工、电力、船舶、天然气等工业领域，其具备强大的工程管网系统的数值计算、模拟仿真、系统优化、设备选型等功能。PIPENET软件包括3个模块，分别是标准模块、消防模块以及瞬态模块。其中标准模块用于工业管网稳态设计的数值计算及模拟仿真。其具体功能包括：管径选型；泵、阀、孔板等设备选型；流场计算包括系统各部件的压力、压损、流量、流速等；异常工况的模拟；系统圆整优化；便捷的数据读入和输出等。本文利用PIPENET软件的标准模块对某型半潜式生活平台的消防系统进行水力分析计算和对冷却系统进行设备冷却水量的分配以及节流孔板的选型。
2工程概况
2.1 消防系统概况
某型半潜式生活平台的消防系统包括多个用户，分别是三个首部，尾部以及左舷救生艇喷淋系统，氧气乙炔喷淋系统，餐厅窗户喷淋系统，全船多个消防箱等，为了验证该消防系统消防水泵的性能和管网的性能是否能同时满足各种用户在各种工况下的工作需求，如果运用传统的公式进行计算，计算过程比较繁琐，计算结果精度不高，准确性不够，利用PIPENET软件可以准确模拟实际三维模型，然后对管网进行水力分析。
2.2 冷却系统概况
某型半潜式生活平台的冷却系统包括海水冷却系统，三个机舱的主机淡水冷却系统，一个辅助机械淡水冷却系统，六个推进器淡水冷却系统。一般情况下，这些冷却系统的设备冷却水量的分配或根据经验或根据传统计算公式计算，误差比较大。每个冷却系统的用户非常多，管路布置也是相当复杂，管径的选择是否正确，出口节流孔板开孔大小如何选取都非常关键，PIPENET软件可以通过计算提高设计质量、降低成本、缩短调试时间，可以有效地平衡出各个用户的冷却水量。由于各个冷却系统的计算步骤相似，本文选取用户最多的辅助机械淡水冷却系统进行介绍，辅助冷却系统有2个独立的管网，32个用户，每个管网都包含2个辅助冷却泵和一台板冷，辅助冷却泵两两互为备用，每个管网都为32个用户进行服务。
3建立PIPENET模型
3.1消防系统基本模型
PIPENET软件的建模依据主要是消防系统的原理图，消防管网的三维模型，管道和消防泵的详细参数，各用户的流量和压力要求等。由于是用PIPENET软件对消防系统的设计准确性进行验证，实际三维模型已经建立完毕，只需要将三维模型逐个建立到软件里，首先将管径、壁厚、规格、型号和泵的参数输入PIPENET软件的数据库，然后根据三维模型在软件里将管子具体的走向等进行建模，管子的长度，各节点的实际高度，弯头和阀门等的数量和规格要与实际模型一致，其次要对消防泵进行性能曲线模拟，对各用户的流量和压力进行输入，对系统的起点和终点进行压力流量设置，这样的模型才能保证最接近实际情况，为水力分析计算提供基础。
3.2辅助冷却系统基本模型
辅助冷却系统的建模相对而言比较繁琐，因为用户很多，有的用户在上建空调间，有的在机舱，泵房，高度上跨度很大，空间上分布很广，要提取的三维模型数据很多，要将各个设备的资料准备齐整。初期设计时只是根据规范和经验要求，满足单个设备的流速在2-3m/s之间，然后根据厂家给定的每个设备的冷却水量计算出了流通管径，但由于管子有高差，有管子沿程损失，附件局部损失等因素存在，无法考虑到整个系统的流量分配是否均衡，所以通常会在每个设备的出口加流量调节阀等到了设备调试的时候进行一一调试，但这种做法一是成本高，二是现场调试难度大，遇到工期紧张的项目不利于缩短工期，通过和船东沟通，初步定于在每个设备出口添加节流孔板，然后运用PIPENET软件计算，既可以缩短工期也可以缩短成本。在模型建立完毕后，将模型中的实际管子长度，高度，管附件、阀附件的数量和类型等参数逐步输入PIPENET软件，最后进行调试计算。
4运用PIPENET软件进行计算
4.1消防系统计算分析
分析整个消防系统，选取工况最复杂的两种情况进行分析：
情况一：2#泵房的消防泵开启，消防泵的参数是150m3/h@12bar，此时驾驶室的两个消防栓和左舷救生艇的DELUGE动作，单个消防栓的流量和压力要求是20.4m3/h@4bar，尾部救生艇的流量和压力要求是107.52m3/h@4bar，根据计算结果显示，消防管网压力和流量满足要求，泵的流量和工作点也在泵的正常工作范围内。
情况二：2#泵房的消防泵开启，消防泵的参数是150m3/h@12bar，此时直升机平台的消防箱要求进口压力至少是7bar，管路上添加了一个增压泵，增压泵的参数是150m3/h@3bar，根据计算结果显示，消防栓的进口压力是9.6bar，满足设备要求。
4.2辅助冷却系统计算分析
刚开始进行调试计算时，因为系统庞大，软件提醒报了一些错，这时根据软件提示的错误逐个找寻办法解决即可。第一次计算时，在每个设备出口先不添加节流孔板，而是先看一下通过每个设备的水流量和额定量之间存在的差距是多少，然后对初步计算出来的每个用户的情况进行一一分析，如果通过的流量少于额定流量就将节流孔板的孔径设置的大一点，如果通过的流量多于额定流量，就将节流孔板的孔径设置的小一点，如果流量接近，就不添加节流孔板。在第一次节流孔板添加完毕后，进行再次计算，看此时加了节流孔板后的设备水流量和额定量之间的差距，重复上述步骤，如此反复验算，直到流量分配均衡为止。流量分配均衡的同时，也要注意辅助冷却泵的工作点是否在正常工作范围内，这在软件上都可以查看到，如果泵的工作点异常，需要进行重新调试。另外也要注意通过每个用户的流速是否合适，太大太小都不可取。这些因素都考虑完毕后才能确定整个系统节流孔板的数量和开孔尺寸，在购买的时候也可以多准备几个备件，等调试的时候以备不时之需。
5结语
（1）本文消防系统是用PIPENET的标准模块进行水力分析验证，PIPENET软件还有一个专门的消防模块，此模块满足遵循了国际公认的各种消防规范，可以用于消防管网的稳态设计和数值计算及模拟仿真，可以用此模块再进行模拟计算，对比计算结果之间的误差。
（2）在后来项目的调试过程中，我们发现大部分添加的节流孔板对应的用户流量都满足要求，只有个别节流孔板的孔径进行了更改，但即便如此，所花的费用和时间也远低于流量调节阀。另外我们不得不承认，由于流体气蚀现象的存在，节流孔板的寿命相比于流量调节阀要短许多，是否能用节流孔板需要得到船东的认可。
（3）PIPENET软件功能强大，在船舶管路系统中的运用不仅仅局限于本文所论述的，在平时的设计过程中，可以验证设计的准确性，优化设计方案，提高设计质量和精确度。为了能准确模拟消防系统和冷却系统的实际情况进行水力分析，前提就是在软件中建模时，一定要保证与管路三维模型的一致性。
参考文献：
[1]阎贵文.PIPENET软件用于海上平台消防水系统的水力分析[A].石油工程建设，2012，38（6）：13-15.
[2]张克雄，毛伟志，陈好等.PIPENET水力分析在曹妃甸改造项目中的应用研究 [J].化工技术与开发，2011，40（5）：50-52.
关键词：PIPENET；冷却系统；消防系统；节流孔板
1 PIPENET软件简介
PIPENET软件是目前主流的管网流体计算与分析软件之一，广泛应用于石油、化工、电力、船舶、天然气等工业领域，其具备强大的工程管网系统的数值计算、模拟仿真、系统优化、设备选型等功能。PIPENET软件包括3个模块，分别是标准模块、消防模块以及瞬态模块。其中标准模块用于工业管网稳态设计的数值计算及模拟仿真。其具体功能包括：管径选型；泵、阀、孔板等设备选型；流场计算包括系统各部件的压力、压损、流量、流速等；异常工况的模拟；系统圆整优化；便捷的数据读入和输出等。本文利用PIPENET软件的标准模块对某型半潜式生活平台的消防系统进行水力分析计算和对冷却系统进行设备冷却水量的分配以及节流孔板的选型。
2工程概况
2.1 消防系统概况
某型半潜式生活平台的消防系统包括多个用户，分别是三个首部，尾部以及左舷救生艇喷淋系统，氧气乙炔喷淋系统，餐厅窗户喷淋系统，全船多个消防箱等，为了验证该消防系统消防水泵的性能和管网的性能是否能同时满足各种用户在各种工况下的工作需求，如果运用传统的公式进行计算，计算过程比较繁琐，计算结果精度不高，准确性不够，利用PIPENET软件可以准确模拟实际三维模型，然后对管网进行水力分析。
2.2 冷却系统概况
某型半潜式生活平台的冷却系统包括海水冷却系统，三个机舱的主机淡水冷却系统，一个辅助机械淡水冷却系统，六个推进器淡水冷却系统。一般情况下，这些冷却系统的设备冷却水量的分配或根据经验或根据传统计算公式计算，误差比较大。每个冷却系统的用户非常多，管路布置也是相当复杂，管径的选择是否正确，出口节流孔板开孔大小如何选取都非常关键，PIPENET软件可以通过计算提高设计质量、降低成本、缩短调试时间，可以有效地平衡出各个用户的冷却水量。由于各个冷却系统的计算步骤相似，本文选取用户最多的辅助机械淡水冷却系统进行介绍，辅助冷却系统有2个独立的管网，32个用户，每个管网都包含2个辅助冷却泵和一台板冷，辅助冷却泵两两互为备用，每个管网都为32个用户进行服务。
3建立PIPENET模型
3.1消防系统基本模型
PIPENET软件的建模依据主要是消防系统的原理图，消防管网的三维模型，管道和消防泵的详细参数，各用户的流量和压力要求等。由于是用PIPENET软件对消防系统的设计准确性进行验证，实际三维模型已经建立完毕，只需要将三维模型逐个建立到软件里，首先将管径、壁厚、规格、型号和泵的参数输入PIPENET软件的数据库，然后根据三维模型在软件里将管子具体的走向等进行建模，管子的长度，各节点的实际高度，弯头和阀门等的数量和规格要与实际模型一致，其次要对消防泵进行性能曲线模拟，对各用户的流量和压力进行输入，对系统的起点和终点进行压力流量设置，这样的模型才能保证最接近实际情况，为水力分析计算提供基础。
3.2辅助冷却系统基本模型
辅助冷却系统的建模相对而言比较繁琐，因为用户很多，有的用户在上建空调间，有的在机舱，泵房，高度上跨度很大，空间上分布很广，要提取的三维模型数据很多，要将各个设备的资料准备齐整。初期设计时只是根据规范和经验要求，满足单个设备的流速在2-3m/s之间，然后根据厂家给定的每个设备的冷却水量计算出了流通管径，但由于管子有高差，有管子沿程损失，附件局部损失等因素存在，无法考虑到整个系统的流量分配是否均衡，所以通常会在每个设备的出口加流量调节阀等到了设备调试的时候进行一一调试，但这种做法一是成本高，二是现场调试难度大，遇到工期紧张的项目不利于缩短工期，通过和船东沟通，初步定于在每个设备出口添加节流孔板，然后运用PIPENET软件计算，既可以缩短工期也可以缩短成本。在模型建立完毕后，将模型中的实际管子长度，高度，管附件、阀附件的数量和类型等参数逐步输入PIPENET软件，最后进行调试计算。
4运用PIPENET软件进行计算
4.1消防系统计算分析
分析整个消防系统，选取工况最复杂的两种情况进行分析：
情况一：2#泵房的消防泵开启，消防泵的参数是150m3/h@12bar，此时驾驶室的两个消防栓和左舷救生艇的DELUGE动作，单个消防栓的流量和压力要求是20.4m3/h@4bar，尾部救生艇的流量和压力要求是107.52m3/h@4bar，根据计算结果显示，消防管网压力和流量满足要求，泵的流量和工作点也在泵的正常工作范围内。
情况二：2#泵房的消防泵开启，消防泵的参数是150m3/h@12bar，此时直升机平台的消防箱要求进口压力至少是7bar，管路上添加了一个增压泵，增压泵的参数是150m3/h@3bar，根据计算结果显示，消防栓的进口压力是9.6bar，满足设备要求。
4.2辅助冷却系统计算分析
刚开始进行调试计算时，因为系统庞大，软件提醒报了一些错，这时根据软件提示的错误逐个找寻办法解决即可。第一次计算时，在每个设备出口先不添加节流孔板，而是先看一下通过每个设备的水流量和额定量之间存在的差距是多少，然后对初步计算出来的每个用户的情况进行一一分析，如果通过的流量少于额定流量就将节流孔板的孔径设置的大一点，如果通过的流量多于额定流量，就将节流孔板的孔径设置的小一点，如果流量接近，就不添加节流孔板。在第一次节流孔板添加完毕后，进行再次计算，看此时加了节流孔板后的设备水流量和额定量之间的差距，重复上述步骤，如此反复验算，直到流量分配均衡为止。流量分配均衡的同时，也要注意辅助冷却泵的工作点是否在正常工作范围内，这在软件上都可以查看到，如果泵的工作点异常，需要进行重新调试。另外也要注意通过每个用户的流速是否合适，太大太小都不可取。这些因素都考虑完毕后才能确定整个系统节流孔板的数量和开孔尺寸，在购买的时候也可以多准备几个备件，等调试的时候以备不时之需。
5结语
（1）本文消防系统是用PIPENET的标准模块进行水力分析验证，PIPENET软件还有一个专门的消防模块，此模块满足遵循了国际公认的各种消防规范，可以用于消防管网的稳态设计和数值计算及模拟仿真，可以用此模块再进行模拟计算，对比计算结果之间的误差。
（2）在后来项目的调试过程中，我们发现大部分添加的节流孔板对应的用户流量都满足要求，只有个别节流孔板的孔径进行了更改，但即便如此，所花的费用和时间也远低于流量调节阀。另外我们不得不承认，由于流体气蚀现象的存在，节流孔板的寿命相比于流量调节阀要短许多，是否能用节流孔板需要得到船东的认可。
（3）PIPENET软件功能强大，在船舶管路系统中的运用不仅仅局限于本文所论述的，在平时的设计过程中，可以验证设计的准确性，优化设计方案，提高设计质量和精确度。为了能准确模拟消防系统和冷却系统的实际情况进行水力分析，前提就是在软件中建模时，一定要保证与管路三维模型的一致性。
参考文献：
[1]阎贵文.PIPENET软件用于海上平台消防水系统的水力分析[A].石油工程建设，2012，38（6）：13-15.
[2]张克雄，毛伟志，陈好等.PIPENET水力分析在曹妃甸改造项目中的应用研究 [J].化工技术与开发，2011，40（5）：50-52.