巴基斯坦阿萊瓦電站壓力洞風機選擇和布置

摘要：巴基斯坦阿萊瓦電站壓力引水隧洞坡度38.27%，壓力引水隧洞包括上平段，上平段與斜井段的連接段，斜井，下平段，下平段與廠房的連接段，全長2366m。通過科學計算、合理選擇通風設備，保證施工中施工人員和爆破散煙所需風量。

關鍵詞：水電站；引水隧洞；風機選擇；風機布置；通風設備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV542 文章編號：1009-2374（2015）03-0132-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0255

1 概述

阿萊瓦水電站工程位于印度河左岸支流——阿萊瓦河的邊上，河水通過一條長2366m，洞徑2.8m（馬蹄型），設計開挖面積約7m2，坡度38.27%的壓力引水隧洞引入位于印度河左岸的發電廠房發電，發電廠房裝機容量為2×60.5MW，水輪機組為2臺立軸沖擊式水輪機，引水流量21m3/s，壓力引水隧洞進口中心高程1222.8m，水輪機機組中心高程為554.0m，隧洞凈高差為668.8m。

壓力引水隧洞包括上平段，上平段與斜井段的連接段，斜井，下平段，下平段與廠房的連接段，全長2366m。

整個隧洞開挖只有兩個工作面，即上游隧洞進口工作面（0+000m）和下游側工作面。下游側工作面為：在下游側布置一條施工支洞（W/H=3.80/3.85m，L=104.87m），支洞與壓力洞的平洞段相交，交叉點位置為2+303m處（從上往下計算距離或樁號，下同）。

2 通風量計算

2.1 計算依據

（1）根據施工規范要求，平洞、豎井、斜井工作面，最大風速≤4m/s；（2）在洞、井內每人每分鐘應供應新鮮空氣3m3。

2.2 計算過程中的原則

（1）在基本確定洞、井的施工方法和施工使用的設備類型以及通風方式方法等的基礎上進行通風計算；（2）在工作人員的呼吸得到滿足的情況下，同時使施工中產生的粉塵和有害氣體得到排除的基礎上，分別算出它們的通風量，最后在所算出的數值中，選取最大值來使用；（3）按照算出的施工通風量原則，不僅要使洞、井容許量的最小風速得到滿足，而且通風量不能超過洞、井的最大容許風速。

2.3 工人用風量的計算公式

公式為：

Vp=υp×m×K

式中：Vp、υp、m和K分別代表的是工人施工中需要的風量，單位：m3/min；每個人在洞、井中所需的空氣量，單位：3m3/min；最多數量的工人，選用10人；風量的備用系數，通常情況選用1.10～1.15，這里用1.15。

Vp=υp×m×K=3×10×1.15=34.5m3/min

2.4 爆破散煙所需風量

壓入式通風按如下計算：

Vy=21.4/t×

式中：Vy代表壓入式通風計算風量，m3/min；t代表通風時間，min，依據斷面大小按15～30min計，在此取30min；Q代表同時爆破時藥量，kg，在此，取32kg；S代表隧洞斷面積，m2，取7.3m2；L代表隧洞長度，m，按下游端施工到樁號1+100（2303-1100=1200m），加上交通洞100m，為1300m。

Vy=21.4/t×=21.4/30×=393.10m3/min

2.5 施工處需要的最小風速量

計算公式為：

Vd≥60×μmin×Smax

式中：Vd、μmin和Smax分別是確保施工處所需要的最小風速量，單位：m3/min；施工洞內的最小風速和隧洞最大斷面積，單位：取8.0m2。其中選取施工洞內的最小風速的原則是大斷面隧洞在掘進過程中用不能小于0.15m/s風速，小斷面的施工處用不能小于0.25m/s的風速，目前的施工地選擇的風速取0.25m/s。

Vd≥60×μmin×Smax=60×0.25×8=120m3/min

2.6 對爆破散煙量高程的修正

在高海拔地區，需要對散煙風量作修正。

式中：Vo、Vh分別為海平面及海拔h米處的通風量，m3/min；K代表高程系數，本處取海拔為1000m，由表1可知K為0.8983。

Vh=Vo/K=393.10/0.8983=437.60m3/min

2.7 通風量的確定

根據以上計算，在2.3、2.5、2.6項中選最大值，為437.60m3/min。

2.8 風機工作風量確定

風機工作風量為洞內通風量和漏風量之和，按下式計算：

Vm=（1+P×L/100）×V

式中：Vm代表風機工作風量，m3/min；P代表100m風管漏風量，在此按橡膠風管計算，為5%；

L：風管長度，m，1300m；V代表施工需要的有效風量，取第6項值。

Vm=（1+P×L/100）×V=（1+5%×1300/100）×437.60=722.04m3/min=43322.4m3/H

3 風機選擇

根據前面用風量的計算，需選擇風量為722.04m3/min的風機，根據已有資料，可選擇KJ66-11、BKJ66-11型礦井軸流風機，機號6.3。該風機的特性如下：轉速：2900r/min；全風壓：250～361mmH2O；風量：43361～28104m3/H；軸功率：36～33.69kW；電動機功率：45kW；外形尺寸：1400×800×800mm。

4 風機布置

由于前期其他項目完工，轉運有3臺2*11kW的軸流式風機到本項目，準備利用該風機，減少風機的購買數量，節約成本，所以采用2*11kW風機配合45kW的風機進行混合式通風。

4.1 隧洞下游側風機布置

擬在下游側施工支洞洞口布置一臺45kW的軸流式風機，通過前面的計算，通風距離為700m左右，也就是壓力洞樁號1+700左右，結合已有的2*11kW風機，在樁號1+700處進行風機接力。根據前期項目的實際使用經驗，2*11kW風機的送風距離可達300m，至1+400左右。

由于下游側要開挖到1+100樁號，采用壓入式供風已經不能滿足通風散煙的要求，考慮在1+450樁號布置一臺2*11kW風機，從掌子面處進行吸出式通風方式，完成剩余300m隧洞的開挖。

4.2 隧洞進口工作面風機布置

擬在進口工作面洞口布置一臺45kW的軸流式風機，通風距離為700m左右，也就是壓力洞樁號0+700左右，結合已有的2*11kW風機，在樁號0+700處進行風機接力，2*11kW風機的送風距離至1+000左右。

由于要開挖到1+100樁號，采用壓入式供風已經不能滿足通風散煙的要求，考慮在0+950樁號布置一臺2*11kW風機，從掌子面處進行吸出式通風方式，完成剩余100m隧洞的開挖。

4.3 風管布置要求

（1）當外徑不同的風機與風管連接時，應以小大頭漸變過渡；（2）吊掛風管應做到平、直、緊、穩，風管轉彎半徑應不小于風管直徑的3倍；（3）盡量增大每節風管長度以減少風管接頭；（4）當噴砼和開挖作業過程中為平行，噴砼位置的通風管用臨時風管代替，確保把風順利送到開挖面和噴砼工作面。

5 結語

通過在實際施工中的檢驗，按照上述計算選擇和布置的風機，完全滿足施工中通風、散煙的要求，達到較好的技術和經濟指標。

作者簡介：任偉（1973-），男，四川新津人，東方電氣集團國際工程分公司工程師，研究方向：水利水電工程施工技術與管理。

（責任編輯：蔣建華）