隧道通风设备的选择

隧道施工在线 2018-06-18 07:39:11

隧道是埋置在地质层的一种地下建筑物,我国山脉众多所以建设的隧道也众多,一般隧道多建设用于铁路隧道和公路隧道,由于隧道是在山体或地下进行挖掘和开凿的,加上我国隧道长度比较长,因此其通风效果难以保证,特别是地下隧道的建设更是在密封环境下进行,空气如果无法得到充分的置换会产生严重的生产事故,因此需要风机进行空气的置换。


风筒相关参数的计算
风筒的风阻

风筒的风阻理论上包括风筒的磨擦风阻、接头风阻、弯头风阻、风筒出口风阻(压入式通风)或风筒入口风阻(抽出式通风),且根据通风方式的不同,各有相应繁琐的计算公式。但在实际应用中,风筒风阻除与上述因素有关外,还与风筒的吊挂、维护、风压大小等管理质量密切相关,因此,很难用相应的计算公式进行精确计算,一般都根据实测风筒百米平均风阻(包括局部风阻)作为衡量风筒管理质量和设计的数据。其百米平均风阻由风筒生产厂家在出厂产品参数说明中给出。故风筒风阻计算式:

R= R100·L/100    (1)  

式中:R——风筒风阻,N·s2/m8。

R100——风筒百米平均风阻,简称百米风阻,N·s2/m8。

L——风筒全长,m。


风筒的漏风

正常情况下,金属和透气性极小的塑料风筒的漏风主要发生在接头处,只要加强接头处理,漏风较少,可忽略不计。而胶布风筒等不仅接头而且全长的壁面和针眼都有漏风,故其风筒漏风属连续的不均匀漏风。漏风使风筒和风机连接端的风量Qf与风筒靠近出口端的风量(即隧道内所需风量)Q不等。因此,应按始末端风量的几何平均值作为通过风筒的风量Qa,则:

Qa=√Qf·Q      m3/min 。    (2)

显然,Qf与Q之差就是风筒和漏风量QL 。

即: QL=Qf-Q     (3)

QL与风筒的种类、接头的数目、方法和管理质量以及风筒直径、风压等有关,但更主要是与风筒的维护和管理密切相关。反映风筒漏风程度的指标参数有三:

a.风筒漏风率Le:风筒漏风量占风机工作风量的百分数,即:

Le=QL/Qf×100%= QfQ/ Qf ×100%    (4)

Le虽然能反映某一风筒的漏风情况,但不能作为比较的指标。故常用百米漏风率Le100表示:Le100=【(Qf-Q)/(Qf · L/100)】×100% (5)

风筒的百米漏风率由风筒生产厂家在出厂产品的参数说明中给出。一般要求柔性风筒的百米漏风率应达到下表要求。

柔性风筒的百米漏风率


(2)风筒的有效风量率Ef :即掘进工作面风量占风机工作风量的百分数。

Ef =(Q/ Qf)×100%

   =【(Qf-QL)/ Qf】×100%

   =(1-Le)×100%               (6) 

由式(5)得:Qf =100Q/(100-L·Le100)    (7)

式(7)代入式(6)得:

Ef =【(100-L·Le100)/100】×100%

  =(1-L·Le100/100)×100%       (8)

(3)风筒漏风备用系数ф:即风筒有效风量率的倒数。

ф= Qf / Q=1/ Ef =1/(1-Le)=100/(100-L·Le100)    (9) 


风筒直径

风筒直径的选择取决于送风量、送风距离及隧道断面的大小等因素,实际应用中,多是根据与风机出口直径的匹配情况,选取标准直径。随着隧道施工技术日益发展,长大隧道采用全断面开挖越来越多。利用大口径风管进行施工通风可大大简化隧道施工工序,有利于全断面开挖的推广使用,便于一次成洞,可节约大量的人力和物资,并使通风管理大大简化,是解决长大隧道施工通风的主要途径。

确定所需风机的工作参数
确定风机的工作风量Qf

Qf =ф·Q=【100/(100-L·Le100)】·Q     (10)       

确定风机的工作风压hf

hf=R·Qa2=R·Qf·Q     (11)

设备的选择

通风设备的选择,首先要考虑通风方式,要满足所采用通风方式的要求。同时,在选择设备时,还要考虑到隧道内所需风量与以上计算风筒、风机的各项性能参数相匹配,以确保通风机械设备达到最大的工作效率和减少能量浪费。

(1)风机的选择

①在风机的选择上,由于轴流式风机具有体积小、质量轻、噪声低、便于安装和效率高等优点而被广泛应用。

②风机的工作风量应满足Qf的要求。

③风机的工作风压应满足hf的要求,但不宜大于风筒的允许工作压力(风筒出厂参数)。

(2)风筒的选择

①隧道掘进通风使用的风筒分无骨架柔性风筒、带刚性骨架的柔性风筒和硬质风筒。无骨架柔性风筒重量轻、易于贮存、搬运、连接和悬吊,且成本低,但只适用于压入式通风;在抽出式通风中,只能使用带刚性骨架的柔性风筒和硬质风筒,由于其成本高,且重量大、不易于贮存、搬运和安装,压入式通风中使用较少。

②风筒的选择考虑风筒直径与风机的出口直径相匹配。

③其它条件相差不多时,易选择百米风阻小和百米漏风率低的风筒。



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