“集中供风”在工程项目施工中的应用

张 瑞 麟

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司,四川 成都 610091)

1 概 述

“集中供风”这一全新的土石方开挖供风模式，由原施工方自带空压机分散点供风转换为专业公司组建一个供风站和风管网络，再由专业公司统一承包运营施工现场的用风，类似现代城市电网供电模式，可实现土石方开挖供风的自动运行和智能控制，既节能环保又经济可靠。目前泄水工程所采用的“集中供风”是在二公司范围内首次应用，是工程项目供风模式的一次全新改革，自2016年二季度开始使用以来，技术、经济、管理各项指标均为优秀，应用成功。

集中供风系统由空压机站、工作参数检测模块、自动控制模块、智能风量表、风管网络五部分组成。

空压机站由14台D-150A电动空压机组成，为整个系统的总风源，总功率1 540 kW，产能336 m3/h。工作参数检测模块主要由压差传感器、电压传感器、电流传感器、温度传感器、流量阀构成，用于检测电路、风管、空压机等工作参数并传回控制模块。自动控制模块主要由控制台、闸阀、断路器构成，用于自动控制空压机启闭和各用风方阀门启闭。智能风量表主要由总表和分表两部分构成，总表计量空压机出风口风量，分表用于记录用户实际用风量，并自带参数记录和查询功能。风管网络由风管、减压阀、止回阀构成，用于输送压力风，并可自动实现高压泄压和消除风流体瞬时震荡现象。

现代社会水利水电工程的工程量大、工期紧凑，大量土石方开挖需气动机电设备器具来进行钻孔作业，做好供风管理，是实现项目成本、工期、质量三大控制目标的强有力保证。2 两河口电站泄水工程项目两河口水电站位于四川省甘孜州雅江县境内的雅砻江干流上，为雅砻江中、下游的“龙头”水库，水库总库容为107.67亿m3，调节库容65.6亿m3，电站装机容量3 000 MW，多年平均年发电量110亿kWh。

泄洪建筑物与中后期导流建筑物均布置在左岸，从左至右分别为深孔泄洪洞、放空洞(即4号导流洞)、漩流竖井泄洪洞(由3号导流洞改建)、洞式溢洪道和5号导流洞。

泄水工程集中供风系统各类设备器具24套，用风点17处，风管总长8 km，覆盖施工区面积12万m2，系统原值489万元，操作人员4名，管理人员2名，目前共计供风0.79亿m3，产值1 185万元。

3 集中供风管理与应用

集中供风系统在泄水工程项目土石方开挖“进度、节能、成本、质量、安全、信息”6个方面较原分散点供风有明显进步，技术可靠、经济效益明显。

3.1 进度管理

集中供风系统在工程项目进度方面主要在“策划准备”和“建设实施”两个步骤较项目部原供风模式在进度方面有很大提高。

工程项目在做标投标和开工准备阶段，项目部就可根据工程施工需要提出施工现场供风要求，专业供风公司即可提出一套专业的现场供风方案供项目部参考，经招标评审定标便可直接投入实施。项目部即可在此步骤节省大量时间，专业公司也能充分发挥其专业水平。同时，集中供风专业公司大多是私营性质的中小型公司，在技术方案、设备、材料的“策划、询价、购置、进退场”等流程方面较国企、大型企业能充分发挥其“短、平、快”的优点，为项目部节约大量的准备时间和管理成本。

泄水工程项目土石方开挖结束后，集中供风专业公司可按照项目部进度要求快速拆除该系统，为后续施工和作业快速提供场地，为项目部进度安排节约或压缩出宝贵工期。

原分散式供风，项目部在工程开工前，工程部、技术部都处于众多方案和施工组织准备工作中，工作量大、时间紧迫，还需安排专人针对供风进行设计，但往往存在因设计人员无施工经验或设计仓促，而造成设计与现场不符，导致后期因空压站、管线等设计不合理而存在大量更改或废弃，致使项目部承担返工、窝工、材料损耗等费用支出和工期耽误。并且，设备频繁调拨进退场，会进一步占用有限的施工时间。

集中供风由专业公司承包相应的系统设计和安装运行，专业公司可发挥其专业特长，项目部亦可从中受益，不仅有利于缩短工期，还可通过泄水工程的集中供风管理学习其专业知识和管理技能来进一步拓展企业实力。

3.2 节能管理

集中供风系统在节能方面主要体现在空压站运行和用电较项目部原供风模式有很大改进。

用于泄水工程可以调用的自有空压机普遍在2000年以前出厂，时间较早，技术落后，能耗较高，并且有部分空压机螺杆机机头老化，效率降低，其气量已不能达标。用电量较原设计量进一步加大，造成能源浪费。

自有空压机无联控系统，均为工频机器，控制方式为单一加卸载，不能做稳压调解，易造成压力波动，能耗进一步上升。空压机参数：型号BS-132G、排气量23.5 m3、比功率7.3 kW/(m3/min)、电机功率132 kW。

自有空压机控制操作系统无数据检测系统，设备的开停均为人工操作。气量气压不达标由人工开启，气量过剩则人工关停，且24小时需要安排专人值班，进一步加剧用电量上升。

泄水工程引进集中供风系统后，由专业供风队伍提供节能型两级压缩变频式新式空压机，由老式的工频机转变为变频机，进行数据化联控。空压机参数：型号D-150A、排气量24m3、比功率6.3 kW/(m3/min)、电机功率110 kW。

集中供风系统所使用的节能型两级压缩变频式空压机主要在双级压缩机、双变频控制、同轴一体、无齿轮、无联轴器等方面综合节能,较原空压机节省30%，用电量大幅下降。目前集中供风系统用电量677万kWh，如采用自有空压机用电量预计高达880万kWh，节能降耗效益显著。

3.3 成本管理

集中供风系统在成本方面主要体现在设备材料和自动运行两个方面,较项目部原供风模式有很大提升。

对于集中供风，项目部提供场地即可，设备、材料均由专业供风公司提供，项目部在工程开工准备阶段不用投入供风设备、材料和相关成本，管理和施工人员也相应减少，既可降低工程前期资金压力，又可缓解资金周转压力和降低货币利息。集中供风实施阶段，整套系统的运行维护均由专业供风公司承担，同时项目部可在供风单价方面(供风单位计量单价和使用方扣款单价)设置价差而赚取利润，既避免了资金压占，又减少了管理费用，相应提高了项目部的利润。

集中供风系统运行时，在工作参数检测模块、自动控制模块、智能风量表共同作用下，可全程实现压力风的自动开关运行和压力平衡，确保系统实时处于设定的压力值和产气量，从而保证空压站和各阀门积极响应控制信号，既可避免风压偏高或风压偏低，又可实现空压机的合理开闭，减少耗电量，降低设备运行磨损，保证用户方的风压风量。

通过空压站总智能风量表和各用户方智能风量表实时数据的对比，并在压力传感器的共同作用下，可第一时间发现风管网络各大小漏风点，从而有效避免压力风的浪费。

目前集中供风系统供风量0.79亿m3，用电量消耗474万元，经测算原供风模式需消耗电费616万元，集中供风节省电费142万元，外加相关人员工资成本和集中供风利润，项目部可节省成本300余万元，经济效益显著。

3.4 质量管理

集中供风系统在质量方面主要从“网”和“自动风压平衡”两个方面较项目部原供风模式有极大提升。

首先，集中供风的优势在于将整个空压站、供风管道、用风点连接成一个整体的网络，任何网络上的用户用风均可随时向系统提取，从而保证随用随开闸，快捷高效。其次，整个网络通过空压机站、工作参数检测模块、自动控制模块的联动，保证网络风压实时满足土石开挖钻孔的设定压力，并且根据用户终端的用风量来反馈控制空压机的自动启停。系统工作运行中，当工作参数检测模块检测到风压风量不足或超高时，工作参数检测模块立即将此参数返回自动控制模块，自动控制模块根据系统设定的最优参数来决定空压机和泄压阀的启闭，保证整个网络压力的平衡和供风量的充足。

3.5 安全管理

集中供风系统在安全方面主要从“自动控制”“风险转移”“专业管理”三个方面较项目部原供风模式有所改进。

施工现场土石方开挖钻孔作业用空压机供风主要有触电、爆炸(压力器具)、机械伤害三方面的安全隐患，原供风模式属于被动式管理，一些安全隐患和不稳点无法及时准确地预判，多数为感官检查和经验判断，对于项目安全管理工作存在不利因素。集中供风系统是一套智能的全自动系统，通过参数设置和传感器共同作用，可以第一时间报警不稳定或不安全状态。同时系统可输出针对性数据，通过数据分析科学地预判各种不稳定或不安全状态，为项目施工安全管理工作提供很大的帮助。

通过集中供风的专业分包，项目部可以转移部分风险，同时也通过集中供风系统专业公司的专业管理来降低系统安全隐患数量和发生概率，形成共赢局面。

3.6 信息管理

集中供风系统在信息方面主要通过智能风表、工作参数检测模块、自动控制模块三方面的联动来达到用风管理信息的精确采集和管理。

在集中供风系统的总控制室设有总控制台一座，整个系统的各类运行参数全部反馈到总控台上，如空压机的电流电压温度出口风压风量、各类阀和传感器的工作参数与状态、系统始端与终端的压差、智能风表实时计量值等，同时，对于异常数据的提醒和指出具体的部位，对整个系统的运行管理提供强大的科学的数据支持，即保证了供风质量，同时降低了管理成本投入。

总控台可以通过APP软件与手机联动，可随时随地通过手机查阅整个系统的运行情况和具体用户的用风信息，快捷实用。

智能风表自带运行参数实时监测装置，通过供风网络各节点的风表实时记录各点风量和风压，既可计算出管道风压损失，又可实现管道破损后系统自动报警和启动阀门关闭动作，从而避免了压力风的浪费和空压机白白地耗电，节能环保。

因集中供风系统是压力自平衡自动控制，项目施工现场各队伍的用风条件基本一致，通过各队伍用风量的比较并参考地质条件，可有效地反馈出各个作业队钻爆作业效率和管理水平，反过来，用数据指导作业队改进钻孔作业，从而实现成本进度双赢。

集中供风系统在管理方面对于泄水工程项目而言是一次供风模式的新探索，通过以往的供风模式和集中供风模式的对比，是水电行业对国家大力提倡“节能环保、绿色施工”理念的积极响应，也是在“成本、进度、质量”方面的一次优化改进，技术先进、经济合理。

4 结 论

集中供风即是自动智能供风网络系统，是一种自风压平衡的供风站，通过压力阀、自动阀门、智能风量表实现施工用压力风的自动生产和供给，节能环保高效，可节约大量生产和管理成本，经济效益明显。集中供风作为一项全新的项目施工供风模式，通过近两年的管理摸索和不断调整优化，各项综合指标优秀，一方面为顺利完成泄水工程项目控制目标提供有力保障，一方面也是新技术新成果的推广。