水利工程論文-變頻調(diào)速恒壓供水在白云山隧道的應(yīng)用 .doc

水利工程論文-變頻調(diào)速恒壓供水在白云山隧道的應(yīng)用摘要：文章通過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工程概況宜萬鐵路工程，東起湖北省宜昌市花艷站，西至重慶市萬州站，新建線路377公里。該線的建成，對促進(jìn)中西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，特別是對湖北和重慶四川三省經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及對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山脊，標(biāo)高980m，相對高差700m。DK40+555DK43+800為中地山臺原山地，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)過對隧道四周的勘測，發(fā)現(xiàn)方圓四周只有三處水源：車溪紙廠灣水源、車溪耗子洞水源、白云山響水洞水源。車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)分析水干凈無污染。車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)分析水干凈無污染。2.2水源確定經(jīng)過分析論證，車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供水方案的確定車溪紙廠灣水源與洞口相對高差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多級水泵（揚(yáng)程300m）兩臺，還需要修建高位水池；若要用恒壓變頻供水，需要200Q32-240/18多級潛水泵兩臺。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)。采用具有現(xiàn)代國際先進(jìn)水平的交流電動機(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、無污染、高效節(jié)能；根據(jù)實(shí)際施工用水需要可自動調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速，改變供水量，控制浪費(fèi)消耗；啟動方式可使電機(jī)為軟啟動，從而減小啟動電流對電器機(jī)械設(shè)備元件的沖擊，延長水泵使用壽命；根據(jù)施工需要設(shè)定恒壓后，可實(shí)現(xiàn)自動運(yùn)行，無需安排專人值班作業(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。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臺風(fēng)槍，單線正洞兩個(gè)工作面16臺風(fēng)槍，正洞四線雙連拱一個(gè)工作面12臺風(fēng)槍。共按32臺風(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=0.332=9.6m3/h，噴錨用水按3m3/h，拌合站用水按8m3/h（兩個(gè)拌合站，每臺拌合站額定出料量20m3/h），生活用水按6m3/h考慮，空壓機(jī)每一臺需要4m3的循環(huán)水（共計(jì)10臺空壓機(jī)），不用考慮此水量，施工現(xiàn)場所有用水設(shè)備同時(shí)開啟，總用水量為26.6m3/h?？紤]按30m3/h.臺進(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=ALQ2=0.00026749008.328.32=16.7m洞口至最不利配水點(diǎn)（隧道盡頭）水力計(jì)算。H3=ALQ2=0.000267430002.772.77=6.16m水泵揚(yáng)程計(jì)算。H=H1+H2+H3+H4+H5=120+16.7+6.16+300015+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；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）?？刂乒襁x型：根據(jù)現(xiàn)場需求選擇HYGS-1-45kw全自動變頻調(diào)速恒壓供水控制二臺，分別控制二臺供水主泵供水（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，正洞按中導(dǎo)洞施工法，中導(dǎo)洞已掘進(jìn)600m，掌子面用自制臺車10臺風(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（10330.3+0.1821+5440.3+0.220）。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，其工程類型為四線雙連拱、三線、雙線、燕尾段及單線正洞，現(xiàn)已施工中導(dǎo)洞350m，掌子面用自制臺車10臺風(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（10240.3+0.1874+.28）。生活營區(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，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?？諌簷C(jī)站合計(jì)三座，平導(dǎo)空壓機(jī)站2臺，需水量8m3，正洞隊(duì)空壓機(jī)站6臺，需水量24m3，趙家?guī)X隧道空壓機(jī)站3臺，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)語通過開工半年以來的工程實(shí)踐，變頻調(diào)速恒壓供水的方案是可行、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)妥、有效、科學(xué)的，僅電費(fèi)一項(xiàng)就節(jié)約18萬元，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)在其