变频调速恒压供水在白云山隧道的应用

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1、变频调速恒压供水在白云山隧道的应用摘要：文章通过介绍白云山隧道的恒压变频供水系统，提高隧道施工的科技含量，降低施工生产成本，节约能量消耗，解决高山峡谷施工用水的困难，以供类似工程的借鉴。关键词：变频调速恒压供水；白云山隧道；应用1工程概况宜万铁路工程，东起湖北省宜昌市花艳站，西至重庆市万州站，新建线路377公里。该线的建成，对促进中西部地区经济发展，特别是对湖北和重庆四川三省经济的发展以及对完善中南西南铁路干线网，都具有重要意义。我项目部担负施工的第六标段白云山隧道，全长6.827km，隧道进口里程DK40+550，出口里程DK47

2、+377。隧道进口段DK40+550~DK43+050坡度为5.9‰，出口段DK43+050~DK47+377坡度15.3‰，整个隧道的坡度为单面坡（上坡）。隧道区属构造剥蚀，溶蚀深切割中低地区，基本地形配置为台原山地和深切峡谷。隧道最底处位于石板溪，标高280m，最高处位于搭链子坑附近的山脊，标高980m，相对高差700m。DK40+555~DK43+800为中地山台原山地，以峰丛槽谷、溶丘洼地为主，地表岩溶洼地、漏斗、落水洞、峰丛发育，以水平岩溶管道发育为主，DK43+800～DK47+369为深切峡谷区，地貌类型为中低山岩溶峰

3、谷地，主要发育垂直岩溶。2供水方案的确定2.1水源调查经过对隧道四周的勘测，发现方圆四周只有三处水源：车溪纸厂湾水源、车溪耗子洞水源、白云山响水洞水源。车溪纸厂湾水源离洞口900m，高差-120m，最大水流量150m3/h，最小水流量15m3/h，水质分析水干净无污染。车溪耗子洞水源离洞口2500m，高差-200m，最大水流量300m3/h，最小水流量26m3/h，水质分析水干净无污染。白云山响水洞水源离洞口5000m，高差360m，最大水流量100m3/h，最小水流量5m3/h，水质分析水干净无污染。2.2水源确定经过分析论证，车

4、溪纸厂湾水源为理想水源。尽管白云山响水洞水源只需铺设5km的管道，但水源水量不足，不能够满足供应施工需求。从经济上考虑，纸厂湾水源比耗子洞水源要经济，成本造价低。2.3供水方案的确定①车溪纸厂湾水源与洞口相对高差120m，考虑洞内上坡（按3km、15‰计算）45m，考虑水力沿程损失，若要用水泵直接抽水，需要132k）两台，还需要修建高位水池；若要用恒压变频供水，需要200Q32-240/18多级潜水泵两台。根据实际地形，结合节约能源消耗，降低成本，大力地提高施工的科学技术水平，采用恒压变频供水系统。②变频调速设备节能原理。水泵工作特

5、性表明水泵输出水压与水泵转速的平方成正比，水泵输出流量与水泵转速成正比，即水泵轴功率输出与水泵转速的三次方成正比，当用水量下降时其轴功率输出将大大下降。采用变频调速供水其节能潜力非常巨大。③变频调速恒压供水系统特点。采用具有现代国际先进水平的交流电动机变频调速技术和进口电气原件，设计合理、运行可靠、噪音低、无污染、高效节能；根据实际施工用水需要可自动调节水泵转速，改变供水量，控制浪费消耗；启动方式可使电机为软启动，从而减小启动电流对电器机械设备元件的冲击，延长水泵使用寿命；根据施工需要设定恒压后，可实现自动运行，无需安排专人值班作业

6、；保护功能完善，具有故障自我诊断及显示，如欠压保护、过流保护、电机热保护、缺水保护等；节约电能高效大20%～40%，降低施工成本消耗；隧道施工现场使用，不需修建高山水池，可实现高质量安全供水；变频设备可重复使用，利用价值高。2.4隧道供水系统设计依据①双线隧道（正洞和平导），单个隧道长度：3km，单面坡15‰上坡，隧道进口距水源高差120m。②洞口距水源管线距离900m。③工作面按四个考虑，平导一个工作面4台风枪，单线正洞两个工作面16台风枪，正洞四线双连拱一个工作面12台风枪。共按32台风枪考虑。④施工高峰用水量估算：四个工作面掘

7、进，所有风枪同时使用时的用水量约Q=0.3×32=9.6m3/h，喷锚用水按3m3/h，拌合站用水按8m3/h（两个拌合站，每台拌合站额定出料量20m3/h），生活用水按6m3/h考虑，空压机每一台需要4m3的循环水（共计10台空压机），不用考虑此水量，施工现场所有用水设备同时开启，总用水量为26.6m3/h。考虑按30m3/h.台进行设计。2.5水力计算和设备选型①水源至洞口沿程水力损失计算。H2=A×L×Q2=0.0002674×900×8.32×8.32=16.7m②洞口至最不利配水点（隧道尽头）水力计算。H3=A×L×Q2=

8、0.0002674×3000×2.77×2.77=6.16m③水泵扬程计算。H=H1+H2+H3+H4+H5=120+16.7+6.16+3000×15‰+50=238m其中：H1垂直高差；H2、H3沿程水力损失；H4洞内上坡高差；H