彭莫山隨道為單線鐵路隧道，長5592m。採用大功率軸流風機為主、小功率射流風機為輔的洞口風道吹入式通風系統。在軸流風機的風道出口處，設定整流葉櫥，以減小從風道噴射出的氣流與隨道中心線的交角，同時縮小了風道出口流通斷面，使噴射氣流的動壓增加、靜壓下降，以減少風道出口與隧道洞口間的靜壓差。洞口設定射流“風幕”，進一步減小了漏風量，使通風系統滿足了使用要求。
基本介紹
- 中文名：彭莫山隧道
- 類別：隧道
隧道概況,建設方案,
隧道概況
彭莫山隧道為單線鐵路隧道，長5 592 m，位於焦柳鐵路K 1381 }-414處。1976年隧道建成時，在隧道南洞口設有兩台80 kW軸流風機。風機的風道出口中心線與隧道中心線的夾角為300，機械通風時，50%以上的風量從隧道短路端的南洞口漏出，因設備不配套，故一直未投人使用。1987年在隧道南洞口增設了鋼簾幕，當列車頭部出隧道北洞口時，鋼簾
幕自動關閉，形成強迫擠壓式通風系統，使隧道內有效風速達到4. 5 m/s，機械通風流量為I52. 1 m3/s o經勞衛測試，在通風12 min後，隧道內有害氣體濃度降至勞衛標準，達到了規定的通風時間不大於15min的要求。為能保證在列車進入隧道前鋼簾幕自動開啟，不致造成行車事故，該通風系統的自動控制部分與列車行車信號進行了多重安全聯控，大大增加了設備的複雜程度。隨著列車密度的增加，鋼簾幕已成為行車中的安全隱患，因此運營部門強烈要求用其他有效的通風系統取代鋼簾幕式洞口風道吹人式通風系統。
建設方案
為取消鋼簾幕，曾作過以下設計方案的比選: <1)全射流風機通風方案。經計算，用國產高性能SLFJ-63型射流風機(額定出口風速:39. 2 m/s;流量:12. 2 m3/s;電機輸入功率:15 kW)，在隧道內有風速為1. 5 m/s自然反風條件下，為使隧道內的有效風速達到4. 5 m/s，需安裝射流風機24台。風機採用集中布置方式，需要擴建既有隧道斷面3處。
<2)用射流“風幕”取代鋼簾幕，仍採用洞口風道吹人式方案。需在隧道短路端的洞口處集中設定射流風機，以形成射流“風幕”，同時對軸流風機的風道進行必要的改造，以達到減少漏風量，提高軸流風機的通風效率。
第一方案要求對既有隧道斷面進行擴大，土建工程量較大，因地質條件所限和在行車條件下施工難度大，故難以採用。為充分利用現有的通風設備，儘量減少土建工程量，確保通風效果，成為研究新通風方案的基本原則。
改造風道提高軸流風機通風效率的主要措施
為儘量減少土建工程量，提高現有兩台軸流風機的通風效率，新設計方案除將兩台80 kW風機的電機更換為95 kW外，對既有風道採取以下措施進行了改造，見下圖。
(1)在既有風道中心線增設隔牆，使兩颱風機各有一個風道，在一台軸流風機檢修的情況下，通風系統仍能運營。
(2)在風道出口處增設不鏽鋼板的整流葉柵，使風道噴射出的氣流與隧道中心線的夾角從300減至130。為減少氣流通過整流葉柵時的附加阻力，葉柵形面作了特殊設計，以期將阻力產生的功率損失控制在5%左右。
(3)用整流葉柵相應縮小風道出口流通面積，
使風道出口氣流的動壓增加，降低風道出口與隧道洞口之間的靜壓差，以減少漏風量，提高隧道內的有效風量。
軸流風機風道在改造前後，其通風系統的通風性能測試結果如表1所列。改造風道後，在關閉簾幕通風時，風機的電機功率雖比風道改造前增加了2. 80%，但隧道內的有效風速及風量，提高了6.8%~9. 1%;在不關閉簾幕通風時，風道改造後，風機的
電機功率增加了4. 30環，而隧道內的有效風速及風量卻提高了88.2%^105.7%,隧道短路端的漏風量減少50%左右。這說明風道經改造和增設整流葉柵後，對減少漏風量，提高軸流風機的通風效率取得了較好的效果。
射流“風幕”、洞口風道吹入式通風系統基本效果
軸流風機既有風道經改造和增設整流葉柵後，雖取得了較好效果，但在隧道的短路端仍然有1. 8~2 m/s的漏風風速，隧道內的有效風速從1. 7 m/s提高到3.2~3.5 m/s，仍達不到設計的要求(4. 5 m/s)。為此，在隧道短路端洞口外安裝了10台SLFJ-63型射流風機(備用兩台)，並相應增建了長16. 2 m的引風洞。測試結果表明(表2)，在隧道內有1. 55 m/s自然反風的條件下，8台射流風機和2台軸流風機在隧道內形成的有效風速達到了9. 25 m/s。經勞衛部門測試，列車尾部出洞後，隧道內的有害氣體濃度降至勞衛標準所需的通風時間為1 1. 9~12. 3 min，達到了用射流“風幕”取代鋼簾幕的通風效果和設計要求。目前軸流風機電機的實際輸人功率小於電機的額定功率，今後根據運營要求，可調整風機葉片角度，使其達到額定功率，將可進一步提高隧道內的有效風量和減少通風時間。由此得到以下基本認識:
<1)射流風機因具有功率小，布置方式機動靈活，對近、遠期通過隧道的車流量相差較大時，可根據需要分期安裝射流風機，減少一次性投資和降低運營成本等特點，故在隧道通風中得到了廣泛套用。但對長大隧道而言，因所需通風量大，要求安裝的射流風機台數多，相應也帶來了風機布置距離過長、所需供電電纜的截面過粗、風機控制系統的複雜程度相應增大等缺點，致使工程的投資增加，故採用以大功率軸流風機為主、小功率射流風機為輔的通風系統，不失為可供選擇的方案。以彭莫山隧道為例，採用大功率軸流風機為主、小功率射流風機為輔的通風方案，與全射流風機方案相比較，前者的總功率為310 kW，後者的總功率為360 kW，不僅消耗功率較少，降低了運營成本，而且風機集中布置在隧道洞口，節省了供電電纜，便於對設備控制和管理。
<2)為減少軸流風機風道的土建工程量，或因地質、地形條件限制，致使風道與隧道中心線交角較大時，可在風道出口處設定具有特殊形面的整流葉柵，以減小從風道中噴射出的氣流與隧道中心線的夾角，同時適當縮小風道出口流通斷面，以增加噴射氣流在出口處的動壓，降低風道出口與隧道短路端洞口的靜壓差，可有效減少其漏風量，提高軸流風機的通風效率。
(3)為進一步提高軸流風機的通風效率，可在隧道短路端設定一組射流風機，靠射流風機噴射出的氣流形成“風幕”，以減少軸流風機的氣流向隧道短路端泄漏，此種方式會因兩股氣流的相互干擾而帶來一定的功率損失，因此在有條件的情況下，可將洞口處設定的射流風機移至隧道內距軸流風機風道出口60 ~ 100 m處，在風機的下游段形成負壓區，
誘導風道出口的氣流大部或全部順利進入隧道的通風段，提高通風系統的通風效率
