變頻調(diào)速恒壓供水白云山隧道應(yīng)用

1、變頻調(diào)速恒壓供水白云山隧道應(yīng)用    摘  要：文章通過(guò)介紹白云山隧道的恒壓變頻供水系統(tǒng)，提高隧道施工的科技含量，降低施工生產(chǎn)成本，節(jié)約能量消耗，解決高山峽谷施工用水的困難，以供類(lèi)似工程的借鑒。關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速恒壓供水；白云山隧道；應(yīng)用              1工程概況        宜萬(wàn)鐵路工程，東起湖北省宜昌市花艷站，西至重慶市萬(wàn)州站，新建線路377

2、公里。該線的建成，對(duì)促進(jìn)中西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，特別是對(duì)湖北和重慶四川三省經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及對(duì)完善中南西南鐵路干線網(wǎng)，都具有重要意義。我項(xiàng)目部擔(dān)負(fù)施工的第六標(biāo)段白云山隧道，全長(zhǎng)6.827km， 隧道進(jìn)口里程DK40+550，出口里程DK47+377。隧道進(jìn)口段DK40+550DK43+050坡度為5.9，出口段DK43+050DK47+377坡度15.3，整個(gè)隧道的坡度為單面坡（上坡）。        隧道區(qū)屬構(gòu)造剝蝕，溶蝕深切割中低地區(qū)，基本地形配置為臺(tái)原山地和深切峽谷。隧道最底處位于石板溪，標(biāo)高280m，最高處位于搭鏈子坑附近的

3、山脊，標(biāo)高980m，相對(duì)高差700m。DK40+555DK43+800為中地山臺(tái)原山地，以峰叢槽谷、溶丘洼地為主，地表巖溶洼地、漏斗、落水洞、峰叢發(fā)育，以水平巖溶管道發(fā)育為主，DK43+800DK47+369為深切峽谷區(qū)，地貌類(lèi)型為中低山巖溶峰谷地，主要發(fā)育垂直巖溶。        2供水方案的確定        2.1水源調(diào)查        經(jīng)過(guò)對(duì)隧道四周的勘測(cè)，發(fā)現(xiàn)方圓四周只有三處水

4、源：車(chē)溪紙廠灣水源、車(chē)溪耗子洞水源、白云山響水洞水源。車(chē)溪紙廠灣水源離洞口900m，高差-120m，最大水流量150m3/h，最小水流量15m3/h，水質(zhì)分析水干凈無(wú)污染。車(chē)溪耗子洞水源離洞口2500m，高差-200m，最大水流量300m3/h，最小水流量26m3/h，水質(zhì)分析水干凈無(wú)污染。白云山響水洞水源離洞口5000m，高差360m，最大水流量100m3/h，最小水流量5m3/h，水質(zhì)分析水干凈無(wú)污染。        2.2水源確定        經(jīng)過(guò)

5、分析論證，車(chē)溪紙廠灣水源為理想水源。盡管白云山響水洞水源只需鋪設(shè)5km的管道，但水源水量不足，不能夠滿足供應(yīng)施工需求。從經(jīng)濟(jì)上考慮，紙廠灣水源比耗子洞水源要經(jīng)濟(jì)，成本造價(jià)低。        2.3供水方案的確定        車(chē)溪紙廠灣水源與洞口相對(duì)高差120m，考慮洞內(nèi)上坡（按3km、15計(jì)算）45m，考慮水力沿程損失，若要用水泵直接抽水，需要132kw多級(jí)水泵（揚(yáng)程300m）兩臺(tái)，還需要修建高位水池；若要用恒壓變頻供水，需要200Q32-240/18多

6、級(jí)潛水泵兩臺(tái)。根據(jù)實(shí)際地形，結(jié)合節(jié)約能源消耗，降低成本，大力地提高施工的科學(xué)技術(shù)水平，采用恒壓變頻供水系統(tǒng)。        變頻調(diào)速設(shè)備節(jié)能原理。水泵工作特性表明水泵輸出水壓與水泵轉(zhuǎn)速的平方成正比，水泵輸出流量與水泵轉(zhuǎn)速成正比，即水泵軸功率輸出與水泵轉(zhuǎn)速的三次方成正比，當(dāng)用水量下降時(shí)其軸功率輸出將大大下降。采用變頻調(diào)速供水其節(jié)能潛力非常巨大。        變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)特點(diǎn)。      &

7、#160; 采用具有現(xiàn)代國(guó)際先進(jìn)水平的交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)和進(jìn)口電氣原件，設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行可靠、噪音低、無(wú)污染、高效節(jié)能；根據(jù)實(shí)際施工用水需要可自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，改變供水量，控制浪費(fèi)消耗；啟動(dòng)方式可使電機(jī)為軟啟動(dòng)，從而減小啟動(dòng)電流對(duì)電器機(jī)械設(shè)備元件的沖擊，延長(zhǎng)水泵使用壽命；根據(jù)施工需要設(shè)定恒壓后，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)需安排專(zhuān)人值班作業(yè)；保護(hù)功能完善，具有故障自我診斷及顯示，如欠壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、電機(jī)熱保護(hù)、缺水保護(hù)等；節(jié)約電能高效大20%40%，降低施工成本消耗；隧道施工現(xiàn)場(chǎng)使用，不需修建高山水池，可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量安全供水；變頻設(shè)備可重復(fù)使用，利用價(jià)值高。   

8、0;    2.4隧道供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)        雙線隧道（正洞和平導(dǎo)），單個(gè)隧道長(zhǎng)度：3km，單面坡15上坡，隧道進(jìn)口距水源高差120m。洞口距水源管線距離900m。工作面按四個(gè)考慮，平導(dǎo)一個(gè)工作面4臺(tái)風(fēng)槍?zhuān)瑔尉€正洞兩個(gè)工作面16臺(tái)風(fēng)槍?zhuān)此木€雙連拱一個(gè)工作面12臺(tái)風(fēng)槍。共按32臺(tái)風(fēng)槍考慮。施工高峰用水量估算：四個(gè)工作面掘進(jìn)，所有風(fēng)槍同時(shí)使用時(shí)的用水量約Q=0.3×32=9.6m3/h，噴錨用水按3m3/h，拌合站用水按8m3/h（兩個(gè)拌合站，每臺(tái)拌合站額定出料量20m3/h）

9、，生活用水按6m3/h考慮，空壓機(jī)每一臺(tái)需要4m3的循環(huán)水（共計(jì)10臺(tái)空壓機(jī)），不用考慮此水量，施工現(xiàn)場(chǎng)所有用水設(shè)備同時(shí)開(kāi)啟，總用水量為26.6m3/h?？紤]按30m3/h.臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。        2.5水力計(jì)算和設(shè)備選型        水源至洞口沿程水力損失計(jì)算。        H2=A×L×Q2=0.0002674×900×8.32

10、5;8.32=16.7m        洞口至最不利配水點(diǎn)（隧道盡頭）水力計(jì)算。        H3=A×L×Q2=0.0002674×3000×2.77×2.77=6.16m        水泵揚(yáng)程計(jì)算。        H =H1+H2+H3+H4+H5=120+16

11、.7+6.16+3000×15+50=238m        其中：H1垂直高差；H2、H3沿程水力損失；H4洞內(nèi)上坡高差；H5流出水頭；A管道比阻值（鋼管100mm）；L供水管道長(zhǎng)；Q單洞施工用水高峰水流量按15m3/h（4.16L/m）；H提水泵最低揚(yáng)程。        水泵選型：根據(jù)以上計(jì)算選擇200QJ32-240/18潛水泵2臺(tái)一備一用供水（也可同時(shí)使用，同時(shí)使用時(shí)的供水量可達(dá)到60m3/h）。   

12、60;    控制柜選型：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求選擇HYGS-1-45kw全自動(dòng)變頻調(diào)速恒壓供水控制二臺(tái)，分別控制二臺(tái)供水主泵供水（可一用一備，也可同時(shí)使用，同時(shí)使用時(shí)的供水量可達(dá)到60m3/h）。        2.6供水系統(tǒng)        3變頻調(diào)速恒壓供水的應(yīng)用        白云山隧道進(jìn)口工程為四線雙連拱、三線、雙線、燕尾段及單線正洞和平導(dǎo)施工。目前，正洞按中

13、導(dǎo)洞施工法，中導(dǎo)洞已掘進(jìn)600m，掌子面用自制臺(tái)車(chē)10臺(tái)風(fēng)槍鉆孔，平均每天循環(huán)3個(gè)，每循環(huán)鉆孔3小時(shí)，噴混凝土600m，中隔墻基礎(chǔ)鋼筋混凝土已澆注40m，每組10m，混凝土21m3。平導(dǎo)掘進(jìn)400m，掌子面用5臺(tái)風(fēng)槍鉆孔，鉆孔每循環(huán)需要4小時(shí)，每天34個(gè)循環(huán)。每天最大供水量共計(jì)59m3（10×3×3×0.3+0.18×21+5×4×4×0.3+0.2×20）。        趙家?guī)X隧道出口工程屬三項(xiàng)目部施工，其水源供給與白云山隧道同為一條管路，其

14、工程類(lèi)型為四線雙連拱、三線、雙線、燕尾段及單線正洞，現(xiàn)已施工中導(dǎo)洞350m，掌子面用自制臺(tái)車(chē)10臺(tái)風(fēng)槍鉆孔，平均每天循環(huán)2個(gè)，每循環(huán)鉆孔4小時(shí)，噴混凝土350m，中隔墻鋼筋混凝土已澆注120m，每天澆一組10m，混凝土74m3。每天最大供水量共計(jì)39m3（10×2×4×0.3+0.18×74+.2×8）。        生活營(yíng)區(qū)用水，生活區(qū)分為一項(xiàng)目部和三項(xiàng)目部。一項(xiàng)目部生活區(qū)用水，生活區(qū)分為前線指揮所、正洞一隊(duì)和平導(dǎo)二隊(duì)，前線指揮所110人，正洞一隊(duì)150人，平導(dǎo)二隊(duì)35人

15、，每人平均按150kg用水計(jì)算，合計(jì)總用水量0.15×（110+150+35）=44m3。        三項(xiàng)目部生活區(qū)用水，生活區(qū)分為前線指揮所和隧道施工隊(duì)，前線指揮所30人，隧道施工隊(duì)100人，每人平均按150kg用水量計(jì)算，合計(jì)總用水量，合計(jì)總用水量0.15×（100+30）=20m3。        空壓機(jī)站合計(jì)三座，平導(dǎo)空壓機(jī)站2臺(tái)，需水量8m3，正洞隊(duì)空壓機(jī)站6臺(tái)，需水量24m3，趙家?guī)X隧道空壓機(jī)站3臺(tái)，需用量12m3。        每天合計(jì)最大總水量206m3（59+39+44+20+8+24+12）。        4結(jié)語(yǔ)