變頻供水勢在必行

鐵路工程施工中，供水、供風及通風耗費大量電力，如果采取技術措施降低其消耗，就有現實的效益可挖。可見，改變設備傳統的工作方式，克服其效率低、消耗高的弱點，勢在必行。

    現場供水的傳統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所需的流出水頭設計并受地理條件限制。施工過程中，隧道、橋涵、洞內、洞外用水所需揚程并不是從開工初期就要求達到的，而是隨著施工進度逐步增加的，用水量也是隨著施工作業內容的變化而變化的，這只能靠人工控制閥門開度來適應，因此設備運行效率低、電耗高，設備因啟動方式落后，磨損嚴重，一個工程下來難以再用；在這種方式下，蓄水池為一次性投入，不能復用，管道上下山段為額外敷設，且易造成山體植被破壞；因必須滿足最大揚程和流量要求，水泵功率設定為大馬拉小車格局，能源浪費嚴重。

    在交流電機變頻調速技術得到充分發展和應用的今天，應用該技術對施工現場的水泵等耗能設備實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場準備簡化而易行，為施工生產提供高質量的“自來水”。該方式不需要建高位水池，不需要敷設上下山管道，直接從水源泵站敷設管道至用水點即可供水，也就是“水泵調速供水”，其實質就是通過改變水泵轉速來改變水泵的供水量和揚程。

    在實際供水工程中，水泵的選用主要依據系統所需流量、揚程及其變化規律，所選水泵能滿足最大工況點和最高水壓要求，但實際用水量總是在不斷變化，很多時間處于中小流量工作。在隧道施工現場，有的不僅用水量經常變化，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，進口至出口7243米，高差為76米，TBM掘進施工，其供水需求揚程是個由低到高的變化值，只有達到出口才是所需最高揚程，采用變頻調速恒壓控制供水方式已收到良好的節電效果，日均耗電量僅為恒速工況的½，水泵機組實現了軟啟、停車和切換，使其運行平穩無沖擊，設備及管網無過量破壞，維修操作簡便。

    為確保國家重點工程順利進行，保證為TBM安全、可靠、高效能的供水，從“認真負責，實事求是”的原則出發，對“高位水池壓差供水”和“變頻恒壓供水”兩種方式進一步作可行性和經濟性對比。前者較后者易操作，可靠性相對容易認識和接受，是一種傳統的現場供水方式，但在實施過程中不同程度地存在實施難度大、成本費用高、維護安裝工作量大、回收復用性差的問題，經計算采用兩級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米的掘進需要，而現場能建高位水池的地理條件只能供其掘進3500米左右，只有在此基礎上修25～30米的水塔或中途加管道泵增壓，方能滿足其全程需要。

    傳統的供水很難適應現代而多變的工程施工生產需要，從經濟性和可靠性上講，并不是最佳方案。采用變頻調速恒壓供水是一種經濟合理、安全可靠、節能高效的供水方式之一，該方式采用了世界上較先進的變頻調速控制技術，能根據掘進進尺的變化，對水頭實現恒壓控制，且節能效果顯著，能在大幅度降低能耗和其他成本費用的基礎上，使設備始終處于高效運行工況。變頻調速恒壓供水一般認為一次性投入相對較大，但綜合整個施工供水過程，則能降低成本30％以上。