特长公路隧道用双向可逆通风排烟系统的制作方法

本发明涉及隧道排风技术领域，具体领域为一种特长公路隧道用双向可逆通风排烟系统。

背景技术：

根据公路隧道建设长度的不同，隧道类型分为短隧道(l≤500m)，中长隧道(500m＜l≤1000m)，长隧道(1000m＜l≤3000m)和特长隧道(l＞3000m)。对于l＞5000米的特长隧道，通常采用送排式纵向通风方式，通过排风井排出隧道内的污染空气，并通过送风井送入新风至隧道内，用于稀释隧道内污染空气的污染物浓度，以达到排出污染空气同时向隧道内送入新鲜空气，满足隧道运营通风排烟的要求。

对于采用送排式纵向通风方式的隧道，风机房较多设置在隧道通风井口的地表，以降低工程造价，送风井和排风井合并在一个通风井内，根据不同通风区段送风量或排风量的不同，将通风井的结构断面分为送风井和排风井两个独立的空气流动断面，以土建风道墙进行分隔，通过地表第二联络风道与地表风机机房连接，送风井和排风井再分别与风机房内的送风风机和排风风机连接，组成完整的送风系统和排风排烟系统，地表机房另一侧通过进风端将新风送入送风井或将隧道内污染空气通过排风塔高空排放。

现有的送排式纵向通风方式存在问题：

1、送排式通风系统需要将主通风井进行土建结构分隔，分隔为送风井和排风井，增加土建工程量和土建投资费用，

2、分割后的送风风道和排风风道通流截面积远小于主风井的通流面积，在排风风量和送风风量一定时，通风系统的流动阻力越大，耗电量越大，通风系统成本增加；

3、送排式纵向通风系统需要将送风风机和排风风机分别设置，而且每一类的风机均需留有远期备用，风机设备数量过多，增加设备初投资，而且设备安装空间大，增加土建成本。

4、由于送风风机和轴流风机的装机功率过大(大多情况下大于4ookw)，设备运营费用高，运营单位因此会减少风机开启数量和风机运行时间，造成风机使用率降低甚至闲置，如果风机设备不能及时得到维护保养，长期闲置的风机会增加故障率甚至损坏，从而导致设备维修成本增加，严重情况下，甚至需要购置新的风机设备。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种特长公路隧道用双向可逆通风排烟系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种特长公路隧道用双向可逆通风排烟系统，包括主行车部分、山体风道部分、山顶风机房部分、和山顶风塔部分和隧道有害气体监测系统，所述山体风道部分设于山体内，所述山体风道部分包括主风道，所述主风道的下端分别连接有送风风道和排风排烟风道，所述排风排烟风道呈倾斜设置，所述主风道内设有主风道双向导流叶栅，所述排风排烟风道内有第一切换组合风阀，所述排风排烟风道内设有排风导流叶栅，所述主行车部设于山体内山体风道部分的下侧，所述主行车部分包括行车隧道，所述行车隧道的顶部与送风风道对应的位置设有送风风道导流接口，所述送风风道导流接口上设有送风口，所述送风口上设有第一防护网，所述行车隧道的顶部与排风排烟风道对应的位置设有第二防护网，所述山顶风机房部分设于山体的顶部，所述山顶风机房部分内设有第一联络风道，所述山顶风塔部分设于山顶风机房部分的一侧，所述山顶风机房部分内设有风机房出入通道和第二联络风道，所述风机房出入通道内设有若干风机，所述风机均为双向可逆运转结构，且各个所述风机的两侧均设有消声器，两侧所述消声器均与风机房出入通道的内侧壁固定连接，所述风机房出入通道的外侧壁位于每两台风机之间的位置均设有导流墙，所述山顶风塔部分的一侧设有送风接口，所述送风接口内设有第二切换组合风阀，且所述送风接口为锥形结构，所述送风接口的进风口设有第三防护网，所述山顶风塔部分的顶部设有排风排烟井，所述排风排烟井的顶部设有风塔风帽，所述隧道有害气体监测系统包括监控终端、集中器和监测终端，所述监控终端通过集中器与监测终端连接，所述监测终端设于行车隧道内。

优选的，所述排风排烟井的高度大于送风接口的进风口的水平面5米以上。

优选的，所述送风接口呈倾斜设置，所述送风接口的下侧设有混凝土支撑。

优选的，所述监测终端包括供电单元、传感单元、通信单元、判断单元、控制单元和主控单元，所述主控单元分别与供电单元、传感单元、通信单元和判断单元连接，所述控制单元与所述判断单元连接，所述通信单元与所述集中器连接，所述控制单元分别与第一切换组合风阀、第二切换组合风阀、第三切换组合风阀和各个风机连接。

优选的，所述传感单元设有火灾传感器、粉尘传感器、一氧化碳传感器、风速传感器、硫化氢传感器、一氧化氮传感器、氧气传感器和甲烷传感器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、一种特长公路隧道用双向可逆通风排烟系统，双向可逆通风排烟系统是将送排式通风系统的送风道和排烟排风风道合并为一个共同的主风井内，无需在主风井内进行土建分隔，减少了通风系统土建费用；

2、风机房内的送风风机和排风风机为完全同一的风机，从而大大减少风机的装机数量，减少了风机安装所需要的空间，因此减少了风机房内的土建规模；

3、双向可逆通风排烟系统的主风井通风截面积是由送风风道通风截面积和排风风道通风截面积两部分相加之和，在送风量和排风量不变的情况下，通风排烟系统的空气流动阻力大大降低，从而降低了风机运行耗电量，实现了通风系统节能运行；

4、由于送风风机和排风风机是完全同一的风机，风机的总安装数量大幅减少，风机备用数量也相应减少，从而提高了装机设备的使用时间，不会产生风机设备闲置，减少了设备维护费用，同时由于风机设备使用时间增加，有利于降低风机设备的故障率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中a部的放大结构示意图；

图3为图1中b部的放大结构示意图；

图4为本发明隧道有害气体监测系统的系统框图；

图5为本发明监测终端的系统框图；

图6为本发明传感单元的系统框图。

图中：1-山体、2-主风道、3-送风风道、4-排风排烟风道、5-主风道双向导流叶栅、6-第一切换组合风阀、7-排风导流叶栅、8-行车隧道、9-送风风道导流接口、10-第一防护网、11-第二防护网、12-第一联络风道、13-风机房出入通道、14-第二联络风道、15-风机、16-消声器、17-导流墙、18-送风接口、19-第二切换组合风阀、20-第三防护网、21-排风排烟井、22-风塔风帽、23-混凝土支撑。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种特长公路隧道用双向可逆通风排烟系统，包括主行车部分、山体风道部分、山顶风机房部分、和山顶风塔部分和隧道有害气体监测系统，所述山体风道部分设于山体1内，所述山体风道部分包括主风道2，所述主风道2的下端分别连接有送风风道3和排风排烟风道4，所述排风排烟风道4呈倾斜设置，所述主风道2内设有主风道双向导流叶栅5，主风道双向导流叶栅5是双向导流栅，主风道双向导流叶栅5截面为几何对称形状，用于消除送风工况以及排风排烟工况下主风道2与第一联络风道12相交转弯处的涡流，所述排风排烟风道4内有第一切换组合风阀6，所述排风排烟风道4内设有排风导流叶栅7，排风导流叶栅7是用于消除排风排烟风道4内的气流进入主风道2转弯处的涡流，所述主行车部设于山体1内山体风道部分的下侧，所述主行车部分包括行车隧道8，所述行车隧道8的顶部与送风风道3对应的位置设有送风风道导流接口9，所述送风风道导流接口9上设有送风口，所述送风口上设有第一防护网10，所述行车隧道8的顶部与排风排烟风道4对应的位置设有第二防护网11，所述山顶风机房部分设于山体1的顶部，所述山顶风机房部分内设有第一联络风道12，所述山顶风塔部分设于山顶风机房部分的一侧，所述山顶风机房部分内设有风机房出入通道13和第二联络风道14，所述风机房出入通道13内设有若干风机15，风机15为双向可逆运转轴流风机15，满足250℃高温工况下，连续运转60分钟的消防排烟要求，所述风机15均为双向可逆运转结构，且各个所述风机15的两侧均设有消声器16，两侧所述消声器16均与风机房出入通道13的内侧壁固定连接，所述风机房出入通道13的外侧壁位于每两台风机15之间的位置均设有导流墙17，两侧导流墙17用于每两台风机15之间气流平衡，防止气流反串产生涡流而引起风机15运行不平衡的情况，所述山顶风塔部分的一侧设有送风接口18，所述送风接口18内设有第二切换组合风阀19，在送风工况时，送风接口18内的第二切换组合风阀19开启，各个风机15启动并正转，由送风接口18及风塔风帽22作为送风系统的气流进风口，关闭排风排烟风道4内的第一切换组合风阀6，气流依次通过风机房出入通道13两侧的导流墙17进入地面联络通道，再通过主风道2内的主风道双向导流叶栅5沿主风道2进入送风风道3，通过送风风道3导流叶栅后，气流进入送风口，将新空气气流送入行车隧道8内；且所述送风接口18为锥形结构，所述送风接口18的进风口设有第三防护网20，通过第一防护网10和第三防护网20能够防止山顶送风进风口外的杂物及主风道2内的杂物进入行车隧道8，所述山顶风塔部分的顶部设有排风排烟井21，所述排风排烟井21的顶部设有风塔风帽22，在排风排烟工况时，排风排烟风道4内的第一切换组合风阀6开启，各个风机15启动并反转，由排风排烟风道4及送风口作为排风排烟的气流进风口，关闭送风风道3内的第二切换组合风阀19，行车隧道8内的污染空气或烟气通过排风排烟风道4的入口和送风口进入山体风道部分，之后隧道内污染空气或烟气在主风道2汇合并进入第一联络风道12，污染空气或烟气经过导流墙17进入风机房出入通道13，经过导流墙17沿第二联络风道14进入排风排烟井21，经过风塔风帽22将隧道内的污染空气或烟气排出隧道洞外，所述隧道有害气体监测系统包括监控终端、集中器和监测终端，所述监控终端通过集中器与监测终端连接，所述监测终端设于行车隧道8内，特长隧道用双向可逆通风排烟系统的运行是按行车隧道8内行车状态一氧化碳浓度值、烟尘浓度值及火灾工况下四种状态下实现切损。对于长度大于5公里的特长隧道，隧道运营需风量是根据一氧化碳浓度或烟气浓度或烟尘浓度计算的。通过监测终端对行车隧道8内和环境精细监测，当行车隧道8内一氧化碳浓度小于100cm³/m³时或者烟尘浓度小于0.075m-1时，双向可逆通风排烟系统切换为送风系统运行，向行车隧道8内送入新风，稀释行车隧道8内空气污染浓度；当行车隧道8内一氧化碳浓度大于等于100cm³/m³或者烟尘浓度大于等于0.075m-1时，双向可逆通风排烟系统切换为排风排烟系统运行，将行车隧道8内污染空气集中排出行车隧道8外；在火灾工况下，双向可逆通风排烟系统切损为排烟系统运行，将行车隧道8内烟气集中排出行车隧道8外。

具体而言，所述排风排烟井21的高度大于送风接口18的进风口的水平面5米以上。

具体而言，所述送风接口18呈倾斜设置，所述送风接口18的下侧设有混凝土支撑23。

具体而言，所述监测终端包括供电单元、传感单元、通信单元、判断单元、控制单元和主控单元，所述主控单元分别与供电单元、传感单元、通信单元和判断单元连接，所述控制单元与所述判断单元连接，所述通信单元与所述集中器连接，所述控制单元分别与第一切换组合风阀6、第二切换组合风阀19、第三切换组合风阀和各个风机15连接。

具体而言，所述传感单元设有火灾传感器、粉尘传感器、一氧化碳传感器、风速传感器、硫化氢传感器、一氧化氮传感器、氧气传感器和甲烷传感器，通过粉尘传感器探测粉尘浓度、通过一氧化碳传感器探测一氧化碳浓度、通过风速传感器探测风速、通过硫化氢传感器探测硫化氢浓度、通过一氧化氮传感器探测一氧化氮浓度、通过氧气传感器探测氧气浓度，通过甲烷传感器探测甲烷浓度。

工作原理：使用本发明时，在送风工况时，送风接口18内的第二切换组合风阀19开启，各个风机15启动并正转，由送风接口18及风塔风帽22作为送风系统的气流进风口，关闭排风排烟风道4内的第一切换组合风阀6，气流依次通过风机房出入通道13两侧的导流墙17进入地面联络通道，再通过主风道2内的主风道双向导流叶栅5沿主风道2进入送风风道3，通过送风风道3导流叶栅后，气流进入送风口，将新空气气流送入行车隧道8内；在排风排烟工况时，排风排烟风道4内的第一切换组合风阀6开启，各个风机15启动并反转，由排风排烟风道4及送风口作为排风排烟的气流进风口，关闭送风风道3内的第二切换组合风阀19，行车隧道8内的污染空气或烟气通过排风排烟风道4的入口和送风口进入山体风道部分，之后隧道内污染空气或烟气在主风道2汇合并进入第一联络风道12，污染空气或烟气经过导流墙17进入风机房出入通道13，经过导流墙17沿第二联络风道14进入排风排烟井21，经过风塔风帽22将隧道内的污染空气或烟气排出隧道洞外，通过第一防护网10和第三防护网20能够防止山顶送风进风口外的杂物及主风道2内的杂物进入行车隧道8，两侧导流墙17用于每两台风机15之间气流平衡，防止气流反串产生涡流而引起风机15运行不平衡的情况，风机15为双向可逆运转轴流风机15，满足250℃高温工况下，连续运转60分钟的消防排烟要求，排风导流叶栅7是用于消除排风排烟风道4内的气流进入主风道2转弯处的涡流，主风道双向导流叶栅5是双向导流栅，主风道双向导流叶栅5截面为几何对称形状，用于消除送风工况以及排风排烟工况下主风道2与第一联络风道12相交转弯处的涡流。

特长隧道用双向可逆通风排烟系统的运行是按行车隧道8内行车状态一氧化碳浓度值、烟尘浓度值及火灾工况下四种状态下实现切损。对于长度大于5公里的特长隧道，隧道运营需风量是根据一氧化碳浓度或烟气浓度或烟尘浓度计算的。通过监测终端对行车隧道8内和环境精细监测，当行车隧道8内一氧化碳浓度小于100cm³/m³时或者烟尘浓度小于0.075m-1时，双向可逆通风排烟系统切换为送风系统运行，向行车隧道8内送入新风，稀释行车隧道8内空气污染浓度；当行车隧道8内一氧化碳浓度大于等于100cm³/m³或者烟尘浓度大于等于0.075m-1时，双向可逆通风排烟系统切换为排风排烟系统运行，将行车隧道8内污染空气集中排出行车隧道8外；在火灾工况下，双向可逆通风排烟系统切损为排烟系统运行，将行车隧道8内烟气集中排出行车隧道8外。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。