變頻供水勢(shì)在必行

鐵路工程施工中，供水、供風(fēng)及通風(fēng)耗費(fèi)大量電力，如果采取技術(shù)措施降低其消耗，就有現(xiàn)實(shí)的效益可挖。可見(jiàn)，改變?cè)O(shè)備傳統(tǒng)的工作方式，克服其效率低、消耗高的弱點(diǎn)，勢(shì)在必行。

    現(xiàn)場(chǎng)供水的傳統(tǒng)方式為高位水池壓差供水，泵組功率和蓄水池大小及高度按最大用水流量和最不利配水點(diǎn)所需的流出水頭設(shè)計(jì)并受地理?xiàng)l件限制。施工過(guò)程中，隧道、橋涵、洞內(nèi)、洞外用水所需揚(yáng)程并不是從開(kāi)工初期就要求達(dá)到的，而是隨著施工進(jìn)度逐步增加的，用水量也是隨著施工作業(yè)內(nèi)容的變化而變化的，這只能靠人工控制閥門開(kāi)度來(lái)適應(yīng)，因此設(shè)備運(yùn)行效率低、電耗高，設(shè)備因啟動(dòng)方式落后，磨損嚴(yán)重，一個(gè)工程下來(lái)難以再用；在這種方式下，蓄水池為一次性投入，不能復(fù)用，管道上下山段為額外敷設(shè)，且易造成山體植被破壞；因必須滿足最大揚(yáng)程和流量要求，水泵功率設(shè)定為大馬拉小車格局，能源浪費(fèi)嚴(yán)重。

    在交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)得到充分發(fā)展和應(yīng)用的今天，應(yīng)用該技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的水泵等耗能設(shè)備實(shí)施改造是克服弊端提高科技含量的最佳辦法。采取這種新式供水將是施工進(jìn)場(chǎng)準(zhǔn)備簡(jiǎn)化而易行，為施工生產(chǎn)提供高質(zhì)量的“自來(lái)水”。該方式不需要建高位水池，不需要敷設(shè)上下山管道，直接從水源泵站敷設(shè)管道至用水點(diǎn)即可供水，也就是“水泵調(diào)速供水”，其實(shí)質(zhì)就是通過(guò)改變水泵轉(zhuǎn)速來(lái)改變水泵的供水量和揚(yáng)程。

    在實(shí)際供水工程中，水泵的選用主要依據(jù)系統(tǒng)所需流量、揚(yáng)程及其變化規(guī)律，所選水泵能滿足最大工況點(diǎn)和最高水壓要求，但實(shí)際用水量總是在不斷變化，很多時(shí)間處于中小流量工作。在隧道施工現(xiàn)場(chǎng)，有的不僅用水量經(jīng)常變化，供水壓力要求也不斷變化，如西合鐵路桃花鋪隧道，為10～11％的上坡，進(jìn)口至出口7243米，高差為76米，TBM掘進(jìn)施工，其供水需求揚(yáng)程是個(gè)由低到高的變化值，只有達(dá)到出口才是所需最高揚(yáng)程，采用變頻調(diào)速恒壓控制供水方式已收到良好的節(jié)電效果，日均耗電量?jī)H為恒速工況的½，水泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)了軟啟、停車和切換，使其運(yùn)行平穩(wěn)無(wú)沖擊，設(shè)備及管網(wǎng)無(wú)過(guò)量破壞，維修操作簡(jiǎn)便。

    為確保國(guó)家重點(diǎn)工程順利進(jìn)行，保證為TBM安全、可靠、高效能的供水，從“認(rèn)真負(fù)責(zé)，實(shí)事求是”的原則出發(fā)，對(duì)“高位水池壓差供水”和“變頻恒壓供水”兩種方式進(jìn)一步作可行性和經(jīng)濟(jì)性對(duì)比。前者較后者易操作，可靠性相對(duì)容易認(rèn)識(shí)和接受，是一種傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)供水方式，但在實(shí)施過(guò)程中不同程度地存在實(shí)施難度大、成本費(fèi)用高、維護(hù)安裝工作量大、回收復(fù)用性差的問(wèn)題，經(jīng)計(jì)算采用兩級(jí)提水至高位水池的壓差供水方案，所需的最高位水池距洞口水平面的垂直高差至少要在224米以上，才能滿足 TBM全程6600米的掘進(jìn)需要，而現(xiàn)場(chǎng)能建高位水池的地理?xiàng)l件只能供其掘進(jìn)3500米左右，只有在此基礎(chǔ)上修25～30米的水塔或中途加管道泵增壓，方能滿足其全程需要。

    傳統(tǒng)的供水很難適應(yīng)現(xiàn)代而多變的工程施工生產(chǎn)需要，從經(jīng)濟(jì)性和可靠性上講，并不是最佳方案。采用變頻調(diào)速恒壓供水是一種經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、節(jié)能高效的供水方式之一，該方式采用了世界上較先進(jìn)的變頻調(diào)速控制技術(shù)，能根據(jù)掘進(jìn)進(jìn)尺的變化，對(duì)水頭實(shí)現(xiàn)恒壓控制，且節(jié)能效果顯著，能在大幅度降低能耗和其他成本費(fèi)用的基礎(chǔ)上，使設(shè)備始終處于高效運(yùn)行工況。變頻調(diào)速恒壓供水一般認(rèn)為一次性投入相對(duì)較大，但綜合整個(gè)施工供水過(guò)程，則能降低成本30％以上。