Для чего вентиляторы в туннеле

Вентиляция тоннелей

ВЕНТИЛЯЦИЯ ТОННЕЛЕЙ (а. tunnel ventilation; н. Tunnelbewetterung, Luttenbewetterung; ф. ventilation des galeries, aerage des galeries; и. ventilacion de galerias) — система мероприятий, направленная на поддержание нормальных атмосферных условий в тоннелях при их эксплуатации.

В железнодорожных и автодорожных тоннелях служит для снижения (до допустимой нормы) концентрации вредных газов (оксид углерода и азота, акролеин и др.), устранения запылённости воздуха, установления требуемого температурного режима, ликвидации возможных пожаров, а в суровых климатических условиях — предотвращения льдообразования. В коротких тоннелях допускается естественное проветривание за счёт гравитационного, теплового, ветрового напоров, поршневого действия поездов или автомобилей. В железнодорожных тоннелях длиной более 1 км и в автодорожных — более 0,4 км осуществляют искусственную вентиляцию тоннелей с воздухообменом по продольной, поперечной или комбинированным системам.

При продольной системе воздух подаётся и удаляется по всему сечению тоннеля со скоростью не более 5-6 м/с (тоннели длиной не более 1 км). Для интенсификации процесса проветривания применяют осевые высокоскоростные (30-40 м/с) вентиляторы, которые устанавливаются вдоль тоннеля на стенах или потолке через каждые 40-60 м и создают вторичный поток воздуха (продольно-струйная система вентиляции тоннелей).

При поперечной системе вентиляции тоннелей воздух подаётся в тоннель и удаляется со скоростью до 15-20 м/с по специальным каналам, расположенным над или под проезжей частью тоннеля; в транспортную зону воздух поступает по поперечным каналам, размещённым через каждые 4-6 м по длине тоннеля. Система обеспечивает равномерный приток и вытяжку воздуха и может использоваться в тоннелях длиной до 1,5-1,6 км. Комбинированная система вентиляции тоннелей сочетает в себе особенности поперечной и продольной систем. Все системы искусственной вентиляции тоннелей могут применяться и в тоннелях длиной 2-3 км и более при наличии промежуточных вентиляционных стволов. Иногда при проветривании протяжённых тоннелей в качестве воздуховода используют вспомогательные подземные выработки (штольни, галереи), пройденные параллельно с основным тоннелем и соединённые с ним поперечными сбойками. Вентиляционные установки, в состав которых входят осевые или центробежные вентиляторы, размещают у порталов тоннеля, над шахтными стволами или в подземных камерах.

Управление и контроль за работой вентиляционных установок — автоматические. Устройство искусственной вентиляции в железнодорожных и особенно в автодорожных тоннелях требует значительных затрат; они достигают 10-15% и более общей стоимости сооружения тоннеля. В связи с этим наряду с улучшением существующих перспективна разработка новых систем вентиляции тоннелей, а также физико-химический способ очистки воздуха.

Источник

На глубине метро: как устроен Северо-Западный тоннель

Под природоохранной зоной Серебряноборского лесничества проходит уникальный по своей конструкции Северо-Западный тоннель. Он представляет собой комплекс из трех двухъярусных тоннелей. Максимальная глубина заложения — 44 метра.

По нижним ярусам едут поезда Арбатско-Покровской линии метро. В тоннеле проходит часть самого протяженного перегона столичной подземки «Крылатское» — «Строгино»: между этими станциями более 6,6 километра. Пассажиры, которые едут от «Крылатского», могут понять, что поезд уже находится в Северо-Западном тоннеле, когда проедут небольшую техническую платформу — это эвакуационный выход у южного створа сооружения. Верхние ярусы тоннеля — для автомобильного движения, это часть проспекта Маршала Жукова. Между двумя основными тоннелями длиной по 3126 метров есть малый — сервисный. Его протяженность — 1,5 километра. Он нужен для коммуникации и, в случае необходимости, эвакуации людей.

Тоннели прокладывали проходческим щитом весом 150 тонн и диаметром 14,2 метра. Движение автомобилей здесь открыли 27 декабря 2007 года, а поездов метро — в январе 2008-го.

Наблюдение и контроль: диспетчерская

В центральном диспетчерском пункте есть большая схема всех систем тоннеля — пожаротушения, газоочистки, видеонаблюдения, оповещения. Верхняя полоса обозначает правый тоннель, нижняя — левый, а средняя — сервисный.

На стене висят мониторы, на них выводится изображение с камер наблюдения на автотранспортном ярусе. Диспетчеры следят за движением, и если возникает авария, направляют на место происшествия эвакуатор, который находится в постоянной готовности. На получение сигнала, отправку техники и эвакуацию транспорта в безопасное место уходит, как правило, не более получаса.

Команда диспетчеров наблюдает также за содержанием и эксплуатацией тоннеля, системами пожаротушения, видеонаблюдения, оповещения, водоснабжения, газоочистки и радарного контроля скорости движения. Когда возникает неисправность, дежурную бригаду оперативно направляют ее устранить.

По словам начальника участка эксплуатации тоннелей большой протяженности «Гормост-ТСБ» Федора Маху, чаще всего затруднения происходят в выходные.

«При необходимости, если требуется дополнительное вмешательство, операторы могут в ручном режиме включить еще и дополнительные вентиляторы, оборудованные для соблюдения требований и норм контроля за воздухом в тоннеле», — рассказал Федор Маху.

Если возникнет возгорание, автоматически сработают системы водяного и пенного пожаротушения. Затем диспетчеры организовывают и контролируют эвакуацию транспорта и ликвидацию последствий тушения.

Поезда метро за стеной: коллектор

Коллекторы заложены глубоко под землей — спустившись в них, можно услышать, как за стеной едут поезда метро. В коллекторах проходят кабельные коммуникации и те, что связаны с системой пожаротушения. Кроме того, здесь есть силовые конструкции, с помощью которых управляют клапанами, газовым пожаротушением и шкафами АВР — автоматического ввода резерва.

Обслуживает коллектор инженерная служба участка. Существует специальный график планово-предупредительного ремонта (ППР) — несколько раз за смену сотрудники обходят коллекторы и смотрят, не появилось ли неисправностей. Однако за большинством систем дистанционно следят диспетчеры.

«Специалисты несколько раз в день обходят коллекторы, скажем так, основные точки, где есть какие-то инженерные системы, важные узлы. Мониторят их, осматривают и по мере необходимости, предусмотренной графиком ППР, выполняют регламентные работы — протяжку соединений, болтовых контактов — в зависимости от назначения инженерной системы», — пояснил главный инженер участка Дмитрий Величкин.

Вентиляционные камеры

В тоннеле есть вентиляционные камеры — по четыре в каждом конце. Ближе к выходам расположены вытяжные, немного дальше от них — приточные. Приточные вентиляторы набирают воздух снаружи и подают его в тоннель, а вытяжные втягивают воздух и выводят его в атмосферу.

Прежде чем пройти через вытяжные вентиляторы, воздух попадает в систему очистки. Сначала происходит грубая очистка, затем — ионная обработка.

В каждой камере три вентилятора. Мощность двигателей вытяжных — около 1,1 мегаватта, а приточных — около 800 киловатт. Скорость потока воздуха регулируют лопасти в зависимости от заданных параметров, их можно установить со шкафа управления в камере или с автоматизированного рабочего места в центральном диспетчерском пункте.

У вентиляции несколько режимов, для каждого определена производительность — установлены угол поворота лопасти и необходимое количество работающих вентиляторов.

Их работу обеспечивает автоматизированная система управления технологическими процессами. Если в тоннеле повышается уровень загазованности, система контроля параметров газовоздушной среды передает специальный сигнал.

Трансформаторные подстанции

Восемь трансформаторных подстанций в коллекторе подают энергию в вентиляционные камеры.

В подстанциях находится по 14 ячеек-контроллеров с четырьмя вводами. В них поступает энергия с четырех питающих центров, расположенных в десятках километров друг от друга. Это сделано для того, чтобы в случае повреждений обеспечить бесперебойную работу тоннелей.

Если на одном из вводов напряжение пропадает, оно автоматически включается на другом. Контроллерами можно управлять дистанционно — из центрального диспетчерского пункта.

Трансформаторные подстанции устроены так, чтобы тоннель работал безаварийно.

«Если не будет непреодолимых катаклизмов, люди будут защищены на 100 процентов. Этого и пытались добиться во время принятия проектного решения при конструировании тоннеля», — подчеркнул Дмитрий Величкин.

Источник

Подземное пространство сегодня осваивается все активнее: под землю переносятся автомобильные парковки, строятся подземные железнодорожные и автомобильные магистрали. При этом пребывание людей внутри подобных сооружений связано с определенным риском и требует обеспечения необходимых параметров воздушной среды.

Следует помнить, что вентиляция оказывает значительное влияние на развитие чрезвычайных ситуаций. Например, потоки воздуха в тоннеле могут усилить испарение разлившейся воспламеняющейся жидкости, оказать влияние на направление распространения токсичных или горючих газов, но в то же время способствовать уменьшению концентрации загрязняющих веществ.

Естественная вентиляция

Естественная вентиляция не позволяет контролировать распространение дыма в аварийной ситуации. Движение потока воздуха в тоннеле зависит от ветрового напора и количества движущихся автомобилей, которые увлекают воздух за собой, создавая так называемый поршневой эффект. В аварийной ситуации поток машин останавливается и поршневой эффект исчезает. В свою очередь, сильный напор ветра либо перепад давлений, возникающий из-за наклонного расположения тоннеля, могут препятствовать процессу естественной вентиляции или вообще свести ее на нет.

Стандарты европейских стран устанавливают различные значения максимально допустимой длины тоннеля с естественной вентиляцией. В Англии, например, это 300 метров. В тоннелях протяженностью 300–400 метров искусственная вентиляция требуется только при значительном уклоне или при большой интенсивности движения транспорта.

Во Франции максимальная длина для городских тоннелей с естественной вентиляцией — 300 метров, для тоннелей со значительной интенсивностью транспортного потока — 500 метров и, наконец, для тоннелей с интенсивностью транспортного потока менее 2000 машин в день — 1000 метров.

Американский стандарт пожаробезопасности ограничивает максимально допустимую протяженность тоннеля с естественной вентиляцией 240 метрами. Для тоннелей длиной свыше 240 метров вопрос о наличии или отсутствии механической вентиляции зависит от результатов экспертного анализа с учетом длины, поперечного сечения и уклона тоннеля, розы ветров, направления движения и типа проходящего по тоннелю транспорта, а также тепловой мощности возможного пожара.

Продольная вентиляция

При установке механической вентиляции вначале рассматривается возможность использования продольной схемы, так как она наиболее проста в реализации, требует меньших капитальных затрат и отличается меньшей стоимостью эксплуатации и обслуживания. Данная схема оптимальна для коротких тоннелей с односторонним движением. К недостаткам здесь можно отнести увеличение концентрации вредных примесей по длине тоннеля, подверженность естественной тяге, которая зависит от теплового и ветрового напоров, и недостаточная пожарная безопасность.

Тем не менее в последние годы за рубежом все чаще используют продольную схему для организации вентиляции тоннелей протяженностью до 3000 метров. Однако в различных странах эксперты расходятся в оценках работы этой схемы в аварийных режимах.

Для предотвращения проникновения дыма в зону, расположенную выше места возгорания, в тоннелях с односторонним движением английский стандарт рекомендует перемещать воздух в направлении движения транспорта.

В тоннелях с двусторонним движением невозможно решить задачу защиты людей только посредством организации продольной вентиляции. В этом случае наиболее важным условием является сохранение сформировавшейся конвективной струи дыма, а поэтому рекомендуется уменьшить продольный поток воздуха, отключить вентиляторы в зоне задымления и избегать реверсирования потока воздуха, даже если место возгорания находится рядом с порталом.

Австрийские и немецкие нормативы в целом дополняют друг друга, причем их требования распространяются как на тоннели с двусторонним, так и односторонним направлением движения: для сохранения конвективной струи рекомендуется снизить скорость воздушного потока и отказаться от его принудительного реверсирования при ограниченном задымлении.

Оборудование и управление

В зависимости от типа применяемых вентиляторов и используемой схемы вентиляции реализуются два основных способа автоматизированного регулирования расхода и направления движения потока воздуха в тоннеле. Первый — изменение угла поворота лопаток вентилятора и переключение ступеней скорости вращения при использовании многополюсного вентилятора, второй — применение инверторных регуляторов скорости вращения и реверса (для вентиляторов с фиксированным углом поворота лопаток).

Оба способа доказали свою жизнеспособность, однако использование того или иного варианта напрямую зависит от аэродинамических характеристик тоннеля в рабочем и аварийном режимах. При этом, необходимым условием является близость рабочих точек каждого вентилятора в стандартном и аварийном режимах в пределах рабочей зоны.

Важным аспектом при выборе системы управления является поддержание необходимого давления, создаваемого на приточных и вытяжных устройствах с целью предотвращения неконтролируемого реверса потока, что накладывает определенные ограничения на применение вентиляторов с регулированием скорости вращения. То есть оптимальным решением будет комбинация систем управления скоростью вращения и изменением угла поворота лопаток.

Компания TLT-Turbo GmbH (Германия) производит широкий спектр аксиальных вентиляторов, в том числе и для тоннелей. В ассортимент выпускаемой продукции входят вентиляторы с фиксированным положением лопаток, а также вентиляторы, в которых положение лопаток может быть гидравлически изменено в ходе работы. Для улучшения аэродинамических показателей тоннельные вентиляторы оснащают диффузорами длиной до 5 м, которые преобразуют часть динамического напора в статический.

В последующих статьях будут рассмотрены конструктивные особенности тоннельных вентиляторов и варианты их применения в различных схемах вентиляции.

Источник

Система вентиляции тоннелей. Оборудование компании TLT-TURBO GmbH

В предыдущих номерах журнала «Мир климата» были рассмотрены возможные схемы организации тоннельной вентиляции. Теперь же речь пойдет об оборудовании, с помощью которого эти схемы можно реализовать.

Одним из ведущих производителей комплексных систем вентиляции является фирма TLT-Turbo GmbH (Германия). Компания, носящая сегодня это название, была основана в 1827 году в городе Цвайбрюккен. В 1873 году она приступила к выпуску первых радиальных вентиляторов для шахт и за время своего существования значительно расширила ассортимент продукции. Сейчас компания производит вентиляторы самого различного назначения, в том числе для газоотведения и вентиляции в метро, автомобильных и железнодорожных тоннелях.

Вентиляторы для метро, серия TA

Для нагнетания свежего воздуха на станции метрополитена и для вытяжки отработанного воздуха, газов и дыма используются специальные вентиляторы. Они могут быть нереверсивными и реверсивными (в зависимости от профиля лопатки). Конструктивно вентиляторы представляют собой корпус со встроенным электродвигателем и рабочее колесо с вращающимся обтекателем. Дополнительно могут комплектоваться входным соплом, диффузором, шумоглушителем и запорным клапаном.

Устанавливаются вентиляторы как горизонтально, так и вертикально.

Устройства серии ТА, выпускаемые TLT Turbo GmbH специально для метро, имеют мощность двигателя до 500 кВт, расход воздуха от 20 до 200 м 3 /с, создают давление до 3500 Па и могут в течение двух часов эксплуатироваться при температуре +400°С. Диаметр рабочего колеса вентиляторов — от 1,4 до 2,2 м; длина корпуса — от 1,4 до 2,0 м.

Особенности серии: 100%-ная реверсивность, высокий КПД, широкий ассортимент дополнительных принадлежностей.

Тоннельные вентиляторы, серия TAF

Тоннельные осевые вентиляторы — нереверсивные устройства с возможностью изменения положения лопаток в ходе работы. Сфера их применения — вентиляция, а также вытяжка отработанного воздуха и дыма. Как и вентиляторы для метро, тоннельные вентиляторы могут быть укомплектованы дополнительными принадлежностями: входным соплом, диффузором, шумоглушителем.

Технические данные устройств серии TAF: расход воздуха — от 50 до 350 м 3 /с; общее давление — до 8000 Па; мощность двигателя — до 2500 кВт; диаметр рабочего колеса — от 1,8 до 3,2 м; длина корпуса — от 1,6 до 3,5 м. Вентиляторы TAF отличаются высоким КПД, наличием широкого спектра дополнительных принадлежностей и возможностью работы при +600 °С в течение двух часов.

Струйные вентиляторы, серия TAS

Струйный или импульсный вентилятор состоит из рабочего колеса, которое является реверсивным за счет переключения направления вращения на двигателе, электродвигателя, корпуса, двух шумоглушителей с входным соплом и устройством подвески. Вентилятор осуществляет свободный забор и выхлоп, ускоряя всасываемый воздух и передавая его в воздушный столб тоннеля.

Технические данные устройств серии TAS: тяга от 350 до 1800 Н; мощность двигателя — от 11 до 55 кВт; диаметр рабочего колеса — от 0,56 до 1,25 м; внешний диаметр — 1,5 м; длина корпуса — от 1,0 до 7,0 м.

Вентиляторы TAS — реверсивные устройства, изготовленные из нержавеющей стали или стали с горячим оцинкованием и порошковым покрытием, и практически не нуждаются в техническом обслуживании.

Вентиляторы для эвакуационных тоннелей, серия AXN

Устройства серии AXN — это вентиляторы дымоудаления, которые поддерживают избыточное давление в эвакуационном тоннеле, в случае пожара не позволяя проникнуть дыму в тоннели. Вентиляторы состоят из корпуса, рабочего колеса и встроенного двигателя, могут быть оснащены устройством против срыва потока, а также рядом дополнительных принадлежностей. Материалом для изготовления вентиляторов AXN служит оцинкованная сталь с порошковым покрытием или покраской.

Технические данные серии AXN: расход воздуха — от 0,5 до 40 м 3 /с; общее давление — до 1600 Па; мощность двигателя — до 160 кВт; диаметр рабочего колеса — от 0,5 до 1,25 м; длина корпуса — от 0,54 до 1,34 м.

Качество вентиляторов компании TLT-Turbo GmbH подтверждено всеми основными национальными и международными сертификатами. Оно обеспечивается за счет высокой квалификации персонала и использования самого современного оборудования. На предприятии постоянно ведется работа над повышением эффективности и эксплуатационной надежности продукции.

Управление качеством согласно DIN ISO EN 9001 гарантирует, что все используемые материалы и произведенные части, компоненты, продукты и системы отвечают предъявляемым требованиям. Кроме того, каждый выпущенный вентилятор подвергается жестким и продолжительным ходовым испытаниям.

Источник

Вентиляторы для струйной вентиляции тоннелей

В зарубежной практике широко распространена вентиляция автомобильных тоннелей с использованием специальных струйных вентиляторов (зарубежное наименование вентиляторов — jet fans ). Основное назначение струйной вентиляции — это обеспечение необходимого качества воздуха в тоннеле и удаление продуктов горения в случае пожара.

Существуют две основные схемы вентиляции тоннелей: непосредственно струйными вентиляторами и комбинированная схема (см. рисунок).

Побудителями движения воздуха в первом случае являются струйные венти­ляторы, установленные на некотором расстоянии друг за другом под сводом тон­неля (рис. а) или (при ограничении в габаритах) в специально спрофилиро­ванных нишах. Необходимость размещения вентиляторов под сводом тоннеля обусловлена стремлением избежать попадания посторонних предметов в про­точную часть вентиляторов и ослабить воздействие волн сжатия/разрежения от проезжающих автомобилей.

Схемы струйной (импульсной) вентиляции автомобильных тоннелей

а – схема со струйными вентиляторами

б – комбинированная схема

1 – струйный вентилятор

2 – нагнетающие / отсасывающие вентиляторы

При струйной вентиляции тоннелей воздух движется вдоль тоннеля без воз­духоводов, воздуховодом является сам тоннель. Число и размер вентиляторов зависят от аэродинамического сопротивления тоннеля, взаимного расположения вентиляторов и т. д. При однонаправленной схеме организации потока концен­трация вредных веществ увеличивается пропорционально расстоянию от входа тоннеля, что приводит к ограничению использования этой схемы вентиляции. На рисунке показаны струйные вентиляторы AXIJET (фирмы Flakt Woods ) в ав­томобильном тоннеле на Тайване.

Комбинированная схема включает в себя струйные и нагнетающие/отсасы­вающие вентиляторы (осевые или радиальные), которые соединены вертикаль­ными стволами с атмосферой. При такой схеме вентиляции возмож­но проветривание тоннелей любой длины. Рассматриваются также замкнутые системы, в которых на некотором расстоянии по длине тоннеля установлено со­ответствующее оборудование для очистки воздуха от загрязнений, причем очи­щенный воздух подается обратно в тоннель.

Струйная вентиляция тоннелей имеет ряд очевидных преимуществ по срав­нению с другими системами вентиляции:

• относительно малая стоимость оборудования и его монтажа, малые эксплуа­тационные затраты;

• быстрый монтаж и возможность изменения конфигурации системы вентиляции;

• высокая надежность оборудования;

• отсутствие воздуховодов, дополнительных помещений для установки венти­ляторов и т. д.

Источник