巴基斯坦阿莱瓦电站压力洞风机选择和布置

摘要：巴基斯坦阿莱瓦电站压力引水隧洞坡度38.27%，压力引水隧洞包括上平段，上平段与斜井段的连接段，斜井，下平段，下平段与厂房的连接段，全长2366m。通过科学计算、合理选择通风设备，保证施工中施工人员和爆破散烟所需风量。

关键词：水电站；引水隧洞；风机选择；风机布置；通风设备 文献标识码：A

中图分类号：TV542 文章编号：1009-2374（2015）03-0132-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0255

1 概述

阿莱瓦水电站工程位于印度河左岸支流——阿莱瓦河的边上，河水通过一条长2366m，洞径2.8m（马蹄型），设计开挖面积约7m2，坡度38.27%的压力引水隧洞引入位于印度河左岸的发电厂房发电，发电厂房装机容量为2×60.5MW，水轮机组为2台立轴冲击式水轮机，引水流量21m3/s，压力引水隧洞进口中心高程1222.8m，水轮机机组中心高程为554.0m，隧洞净高差为668.8m。

压力引水隧洞包括上平段，上平段与斜井段的连接段，斜井，下平段，下平段与厂房的连接段，全长2366m。

整个隧洞开挖只有两个工作面，即上游隧洞进口工作面（0+000m）和下游侧工作面。下游侧工作面为：在下游侧布置一条施工支洞（W/H=3.80/3.85m，L=104.87m），支洞与压力洞的平洞段相交，交叉点位置为2+303m处（从上往下计算距离或桩号，下同）。

2 通风量计算

2.1 计算依据

（1）根据施工规范要求，平洞、竖井、斜井工作面，最大风速≤4m/s；（2）在洞、井内每人每分钟应供应新鲜空气3m3。

2.2 计算过程中的原则

（1）在基本确定洞、井的施工方法和施工使用的设备类型以及通风方式方法等的基础上进行通风计算；（2）在工作人员的呼吸得到满足的情况下，同时使施工中产生的粉尘和有害气体得到排除的基础上，分别算出它们的通风量，最后在所算出的数值中，选取最大值来使用；（3）按照算出的施工通风量原则，不仅要使洞、井容许量的最小风速得到满足，而且通风量不能超过洞、井的最大容许风速。

2.3 工人用风量的计算公式

公式为：

Vp=υp×m×K

式中：Vp、υp、m和K分别代表的是工人施工中需要的风量，单位：m3/min；每个人在洞、井中所需的空气量，单位：3m3/min；最多数量的工人，选用10人；风量的备用系数，通常情况选用1.10～1.15，这里用1.15。

Vp=υp×m×K=3×10×1.15=34.5m3/min

2.4 爆破散烟所需风量

压入式通风按如下计算：

Vy=21.4/t×

式中：Vy代表压入式通风计算风量，m3/min；t代表通风时间，min，依据断面大小按15～30min计，在此取30min；Q代表同时爆破时药量，kg，在此，取32kg；S代表隧洞断面积，m2，取7.3m2；L代表隧洞长度，m，按下游端施工到桩号1+100（2303-1100=1200m），加上交通洞100m，为1300m。

Vy=21.4/t×=21.4/30×=393.10m3/min

2.5 施工处需要的最小风速量

计算公式为：

Vd≥60×μmin×Smax

式中：Vd、μmin和Smax分别是确保施工处所需要的最小风速量，单位：m3/min；施工洞内的最小风速和隧洞最大断面积，单位：取8.0m2。其中选取施工洞内的最小风速的原则是大断面隧洞在掘进过程中用不能小于0.15m/s风速，小断面的施工处用不能小于0.25m/s的风速，目前的施工地选择的风速取0.25m/s。

Vd≥60×μmin×Smax=60×0.25×8=120m3/min

2.6 对爆破散烟量高程的修正

在高海拔地区，需要对散烟风量作修正。

式中：Vo、Vh分别为海平面及海拔h米处的通风量，m3/min；K代表高程系数，本处取海拔为1000m，由表1可知K为0.8983。

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

2.7 通风量的确定

根据以上计算，在2.3、2.5、2.6项中选最大值，为437.60m3/min。

2.8 风机工作风量确定

风机工作风量为洞内通风量和漏风量之和，按下式计算：

Vm=（1+P×L/100）×V

式中：Vm代表风机工作风量，m3/min；P代表100m风管漏风量，在此按橡胶风管计算，为5%；

L：风管长度，m，1300m；V代表施工需要的有效风量，取第6项值。

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

3 风机选择

根据前面用风量的计算，需选择风量为722.04m3/min的风机，根据已有资料，可选择KJ66-11、BKJ66-11型矿井轴流风机，机号6.3。该风机的特性如下：转速：2900r/min；全风压：250～361mmH2O；风量：43361～28104m3/H；轴功率：36～33.69kW；电动机功率：45kW；外形尺寸：1400×800×800mm。

4 风机布置

由于前期其他项目完工，转运有3台2*11kW的轴流式风机到本项目，准备利用该风机，减少风机的购买数量，节约成本，所以采用2*11kW风机配合45kW的风机进行混合式通风。

4.1 隧洞下游侧风机布置

拟在下游侧施工支洞洞口布置一台45kW的轴流式风机，通过前面的计算，通风距离为700m左右，也就是压力洞桩号1+700左右，结合已有的2*11kW风机，在桩号1+700处进行风机接力。根据前期项目的实际使用经验，2*11kW风机的送风距离可达300m，至1+400左右。

由于下游侧要开挖到1+100桩号，采用压入式供风已经不能满足通风散烟的要求，考虑在1+450桩号布置一台2*11kW风机，从掌子面处进行吸出式通风方式，完成剩余300m隧洞的开挖。

4.2 隧洞进口工作面风机布置

拟在进口工作面洞口布置一台45kW的轴流式风机，通风距离为700m左右，也就是压力洞桩号0+700左右，结合已有的2*11kW风机，在桩号0+700处进行风机接力，2*11kW风机的送风距离至1+000左右。

由于要开挖到1+100桩号，采用压入式供风已经不能满足通风散烟的要求，考虑在0+950桩号布置一台2*11kW风机，从掌子面处进行吸出式通风方式，完成剩余100m隧洞的开挖。

4.3 风管布置要求

（1）当外径不同的风机与风管连接时，应以小大头渐变过渡；（2）吊挂风管应做到平、直、紧、稳，风管转弯半径应不小于风管直径的3倍；（3）尽量增大每节风管长度以减少风管接头；（4）当喷砼和开挖作业过程中为平行，喷砼位置的通风管用临时风管代替，确保把风顺利送到开挖面和喷砼工作面。

5 结语

通过在实际施工中的检验，按照上述计算选择和布置的风机，完全满足施工中通风、散烟的要求，达到较好的技术和经济指标。

作者简介：任伟（1973-），男，四川新津人，东方电气集团国际工程分公司工程师，研究方向：水利水电工程施工技术与管理。

（责任编辑：蒋建华）