[发明专利]一种隧道施工通风方法及系统

说明书

本发明涉及一种隧道施工通风方法及系统，隧道施工通风系统包括变频风机、变频器、控制器、粉尘传感器、气体传感器、网络通讯装置，粉尘和气体等检测隧道内环境状态，将粉尘浓度和各类气体浓度通过网络通讯装置，传输给智能控制模块，智能控制模块将传感器检测值与健康标准值比较，同时根据隧道长度、风管特性等信息，计算风机送风量，通过向变频器发送指令调节变频器输出频率，从而调整风机运行状态。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，尤其涉及一种隧道施工通风方法及系统。

背景技术

隧道施工过程中，现场作业环境的粉尘浓度很高，同时内燃机车辆消耗大量氧气，排放大量废气，如二氧化碳、一氧化碳、氮氧化合物等。隧道中也经常伴有甲烷、硫化氢等危险气体。通风作为常用的方式，用于排出粉尘和有害气体，并向隧道内提供足够的氧气。

现有隧道施工过程中，采用调速电机来控制风量供给的大小。常用的调速方法有三速电机、变频电机等。三速电机通过接触器切换电机极对数，从而来调整速度，通常有三个设定好的速度点，电机在三个速度之一上运行，速度调整范围小。变频电机通过变频器进行控制，变频器频率可连续调整，电机转速与频率成正比关系，转速随着频率连续调节，具有速度调节范围广，运转平滑的特点。

上述调速方法仍有一定缺点，三速电机的转速相对固定，不能与隧道内部实际的需风量完美匹配，风量经常超过或低于所需风量。电机转速不能实现所需风量时，隧道内环境较差，人员健康受到很大影响；电机转速过高时，耗电量急剧增加。变频电机调速方法，通过变频器上的旋钮手动调节频率，从而改变电机转速。通常根据人们对隧道内部环境的主观感受，手动调整频率，调节的实时性较差，对隧道内部环境控制不精准，其粉尘浓度和有害气体含量取决于个体的感受，实际通风量不能及时调整，也造成电能的浪费。

发明内容

12.为解决上述至少一个问题，本发明提供的一种隧道施工通风方法，包括如下步骤：

S1：根据隧道基本参数，计算保证隧道掌子面最低需风量Q₀的风机最低运行频率f₀；

S2：根据隧道环境状态偏差值Δ，计算频率调整值f_Δ；

S3：根据所述最低运行频率f₀和频率调整值f_Δ，计算得到风机输出频率f_out：

f_out＝f₀+f_Δ

S4：风机系统根据所述风机输出频率f_out自动调整风机运行状态。

这里，默认最低运行频率f₀和频率调整值f_Δ皆为正值，由此，在确保风机送风量不低于确保隧道掌子面最低需风量的基础上，根据环境空气质量恶化程度，对风机送风量进行相对应的增加，由此，既满足了隧道施工的最佳通风需求，又针对性的降低了由于实际通风量不能及时调整造成的电能浪费，同时，最低运行频率f₀的设置也避免了由于数据异常导致的风机送风量过小而低于隧道掌子面最低需风量的情况，避免了事故的发生。

优选地，所述隧道基本参数包括掌子面最低需风量Q₀、隧道长度L、风管百米漏风系数β，

优选地，基于所述最低需风量Q₀得到风机最低出风量Q为：

其中，所述漏风系数β小于1。隧道长度L可由激光测距器自动得出，并传给控制系统。风管百米漏风系数β可由风管内多个距离点的风压、风速传感器测得。

优选地，所述最低运行频率f₀与风机最低出风量Q为正比，则保证掌子面最低需风量的电源频率为：