风机在高速公路隧道中的运用
隧道风机简介
通风机是用于输送气体的机械，从能量观点看，它是把原动机的机械能转变为气体能量的一种机械。通风机按结构和工作原理主要分为离心式风机、混流式风机、轴流式风机和横流式风机。隧道式轴流通风机主要用于地下隧道通风换气，亦可用于铁路隧道，山洞及地下工程和建筑物的通风换气，是一种高压力，低噪声，高效轴流风机。
射流风机(隧道风机)是一种特殊的轴流风机，主要用在公路、铁路及地铁等隧道的纵向通风系统中。射流风机(隧道风机)一般悬挂在隧道顶部或两侧，不占用交通面积，不需另外修建风道，土建造价低；风机容易安装，运行、维护简单，是一种很经济的通风方式。射流风机(隧道风机)运行时，将隧道内的一部分空气从风机的～端吸人，经叶轮加速后，由风机的另一端高速射出。这部分带有较高动能的高速气流将能量传送给隧道内的其他气体，产生克服隧道阻力的压升，从而推动隧道内的空气顺风机喷射气流方向流动。当流动速度衰减到一定程度时，下一组风机继续工作。这样，就实现了从隧道的一端吸人新鲜空气，从另一端排出污浊空气的目的。
根据通风形式的不同，射流风机分为单向射流风机和双向可逆射流风机两大类型。单向射流风机，一般用作单向通风；在特殊情况下风机反转，可提供50％～80％的正向推力。双向可逆射流风机，可用作双向通风，方便用户对气流方向的控制，风机正、反转时的推力基本相等。
隧道风机的应用
◆ 隧道风机通风方案
射流风机在应用的过程中要综合考虑推力的各种影响因素，然后根据情况加以选用，主要包括：每组风机之间的纵向距离、风机尺寸、可逆运转风机和隧道中空气流速、风机与壁面及拱顶的接近度等。
下面详细分析每个因素对推力的影响：
每组风机之间的纵向距离：如果隧道中每组风机之间具有足够的距离，则喷射气流会有充分的逐渐减速，如果喷射气流减速不完全，将会影响到下一级风机的工作性能。一般情况下，每组风机之间的纵向间距取为隧道截面水力当量直径的10倍或10倍以上，也可以取风机空气动压(Pa)的十分之一作风机纵向间距(m)，同一组风机之间的中心距至少取为风机直径的2倍。隧道中的射流风机布置并不一定具有同一间距，只要风机之间具有足够的纵向间距，则风机可以尽可能地布置在靠近隧道洞口的位置；如果风机轴向安装位置允许存在一定倾斜，则风机之间的纵向距离可以减少，从而可以提高安装系数。
隧道中空气流速、风机与壁面及拱顶的接近度：风机推力是在空气静止条件下，根据风机的空气动量的变化而测定的。如果风机进口的空气处于运动状态，则风机中空气动量的变化值必然减小。如果射流风机的安装位置靠近隧道壁面或拱顶，则空气射流与壁面或与拱顶之间必然产生附加摩擦损失。
风机尺寸：射流风机耗电量与推力之比与风机出口风速有关，对于给定的推力要求，出口风速越高，耗电量越大。因此，为了降低运行成本，应尽可能选用大直径、低转速或叶片角度小的风机。对于给定的风机尺寸，如果降低其推力，必然导致风机数量的增加，从而增加风机本身的投资，但此时风机出口风速也随之降低，使得消声器得以取消或减小其长度。
可逆运转风机：可逆运转风机与单向风机相比，效率略低，且噪声稍高，但此类风机可以使隧道的运营具有较大的选择性。如在特别需要的情况下，单向隧道可以用作双向运营，在着火时，风机可以反转排烟。
以铜汤高速公路紫铜隧道为例，该隧道是双洞单向交通，每个隧道都不是太长的情况，采用分段纵向通风方案，在每个隧道的出入口安装两台隧道风机，把出入口的射流风机并联为一组，并在隧道内沿隧道方向间隔布置风机。为了满足隧道内噪声环境的要求，每个射流风机都配有整体消声器。在夜间，为了防止隧道洞口产生较大的噪声，通常是只运行隧道中间部分的风机，或者加长靠近隧道洞口处的风机消声器长度，或者采用双速射流风机。
综上所述，可以画出隧道每个山洞的风机布置结构图如下：
通风控制系统由隧道监控站计算机系统、隧道风机控制柜、风机、一氧化碳／透过率检测器、风速风向检测器以及传输通道等组成。通风控制系统对通风的控制原则遵照国家或国际有关标准和规定，保持隧道内环境指标在标准范围内。系统可反馈一氧化碳／透过率检测器、风速风向检测器、风机设备的工作状态并提供环境检测器的故障信息。
在隧道内设置环境检测器：一氧化碳(co)／透过率(能见度)检测器和风速风向检测器。由隧道监控站工作站根据检测到的co浓度和隧道内的能见度情况及风速风向调节风机的运转，实现节能和保持风机较佳寿命的运行。
通风控制分为自动控制和手动控制两种方式。对于自动控制方式，系统在每天设置几个时段对风机进行启停控制，实现自动隧道通风效果，让隧道内保持良好的空气，为行车安全创建良好的条件。在自动控制的同时也辅|爱上考试网|助人工手动控制，比如：系统中带有火灾发生后排烟控制方案提示，经人工修正后可以对风机实行控制，也可以进行人工控制；操作员也可以观察隧道环境检测界面直观显示隧道内co／vI值，以及各个风机的状态(启停、转向)，可根据co／vI值对风机进行控制，直接于界面对应位置风机处点击右键即可控制风机的启停；报警信号记录当有co值或烟雾浓度超高报警信息进入监控系统时，会由操作员进行确认以及信息记录备案。
隧道环境检测软件共分为隧道环境检测、报警信号记录、系统参数设置几个界面。
隧道风机的应用展望
本文概述了铜汤高速公路紫铜隧道的通风方案设计和应用，对于公路隧道通风方案的设计，除了要满足交通运营通风外，还必须详细研究火灾发生时的通风需求，即把正常运营和火灾时的通风看作是整个通风系统的两种工况。在研究通风方案时，对于隧道防火区段的划分、横通道的设置、火灾时的风机控制、烟流排出的路径与速度、横通道的开启与关闭、逃生通道的空气补给、避难洞的新风需求、部分风机损坏时的风机控制等，要逐一详细研究。
在隧道通风的发展过程中通常有两种换气方式。长距离隧道一般采用横向通风，即选用立式轴流通风机排除道内污气，由竖井输入新鲜空气。中短距离隧道大都采用纵向通风，即选用射流轴流通风机沿隧道纵向布局，靠射流风机|爱上考试网|出口气流的强劲推力， “接力”似地排除污气。实际发生灾情时还应配合其他管理措施才有可能防患于未然，使灾情造成的损失减至最小，创造一个安全、方便、快捷、高效的交通与生活环境。
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