一种混流捕风对排系统及方法与流程

本发明属于隧道通风控制技术领域，具体涉及到一种混流捕风对排系统及方法。

背景技术：

近年来，高速公路建设重心正由东部向西部转移。西部地区，尤其是高原地区，地形大致为西高东低，地形复杂，地貌多样。螺旋隧道具有可减缓爬坡隧道坡度，减小山体滑坡、泥石流等地质灾害对公路的影响等特点，将十分适用于此类地区。螺旋隧道射流通风技术有别于低海拔直线隧道射流通风技术。

目前，国内隧道通风应用最广泛的通风方式为射流通风，即采用射流风机的升压作用推进隧道内射流气体来达到换气目的，将隧道内空气保持在足够的清洁、卫生、舒适的状况。

但是，螺旋隧道中的射流风机工作效果低于直线隧道，常规射流风机在螺旋隧道中将呈现出气流沿螺旋外侧流动的趋势。若风速分布产生较大的不均匀性，这将产生一定不良后果，并且由于风机针对同一位置在长时间工作后会形成孤岛效应，造成风机周围空气良好，但是对于孤岛外缘区域空气质量仍然很差，导致隧道内空气卫生条件不达标，引发co中毒事故。

因此，如何提高螺旋隧道内风速分布的均匀性，是一个急需解决的关键问题。

技术实现要素：

本发明的目的是要解决高寒高海拔地区螺旋隧道通风设计中存在的不足，提供一种混流捕风对排系统及方法，对隧道风机位置进行适时调整，实现最佳通风和节能效果。

为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：

一种混流捕风对排系统，其包括两列并列设置的隧道，在隧道之间通过补偿风道连通，位于补偿风道内设置有补偿风机，补偿风机双侧各连接一气室，气室外侧各设置有一捕风风机；

捕风风机包括同轴双驱动步进电机、横移齿条、横移齿轮、集风筒、柔性风袋管组成，与捕风风机相对应的位于每个隧道的侧壁上都具有一横移凹槽，所述的捕风风机设置在凹槽内，位于槽底配装有横移齿条，所述的双驱动步进电机的外圈驱动轴与横移齿轮相连接，所述的双驱动步进电机的内驱动轴与集风扇相连接，集风扇配装在集风筒内，所述的集风筒通过柔性风袋管连接到对应的气室。

进一步的，所述的补偿风机包括第一主动风机、第二主动风机，第一气体支路和第二气体支路，所述的第一主动风机集成在第一气体支路中，第二主动风机集成在第二气体支路中，所述的第一气体支路和第二气体支路的进气口都接通至第一气流公共管，第一气体支路和第二气体支路的出气口接通至第二气流气路公共管，第一气流公共管与任意一个捕风风机的柔性风袋管接通，第二气流公共管与另一个捕风风机的柔性风袋管接通。

进一步的，所述的集风筒上开有多列侧开口。

进一步的，所述的集风筒的一端为敞口，集风筒的另一端张拉有网格，所述的捕风风机与所述的网格之间留有供气流穿过的富余空间。

进一步的，位于所述的内驱动轴配装有两组集风扇，两组集风扇分别位于网格的两侧。

进一步的，位于每个隧道中吊装有集成监测单元，集成监测单元监测到所在隧道空气质量差时，对应的捕风风机正转将空气送入第一气体支路和第二气体支路，第一主动风机或第二主动风机或者第一主动风机和第二主动风机启动将气流送入另一个隧道的捕风风机中并经由集风筒穿出。

本发明所采用的技术方案产生的有益效果在于：

采用了双驱动步进电机机构，其机构集成度高，在送风同时实现滑移效能，摒弃了以往的双电机双减速器搭配滑轨和送风筒的结构，本结构成本更低，并且部件较少，更加易于维修，设置在凹槽通道中，便于检修人员进入通道内调试装配。

实现了对隧道内风机安全、可靠、有效控制，同时减小对高原地区隧道供配电网络的影响，并减少人员劳动强度和最大限度实现节能运行，实现信息化、数字化、自动化、互动化为特征的螺旋隧道双洞互补式通风智能监控系统。

本发明通过对双洞互补通风方式加以考虑，在合理利用通风横通道对隧道内通风系统的影响作用下，达到安全节能的目的。采用本发明可在系统结构反馈更有效。

附图标记说明

图1是本发明的系统分部图；

图2是本发明的隧道分布图；

图3是补偿风机的结构图；

图4是捕风风机的结构图；

图5是捕风风机的移动过程中与轨道的配装图；

具体实施方式

实施例1

一种混流捕风对排系统，其特征在于：包括两列并列设置的隧道，在隧道之间通过补偿风道连通，位于补偿风道内设置有补偿风机1，补偿风机双侧各连接一气室2，气室外侧各设置有一捕风风机3；

捕风风机包括同轴双驱动步进电机3a1、横移齿条、横移齿轮、集风筒3a2、柔性风袋管组成，与捕风风机相对应的位于每个隧道的侧壁上都具有一横移凹槽，所述的捕风风机设置在凹槽内，位于槽底配装有横移齿条3a5，双驱动步进电机具有中心的内驱动轴3a3和位于内驱动轴3a3外周具有沿着周向回转的外回转轴，内驱动轴3a3与外回转轴之间为环形空间，外回转轴与横移齿轮3a4对接，所述的双驱动步进电机的外圈驱动轴与横移齿轮3a4相连接，所述的双驱动步进电机的内驱动轴3a3与集风扇相连接，集风扇配装在集风筒3a2内，所述的集风筒通过柔性风袋管连接到对应的气室，所述的集风筒上开有多列侧开口，所述的集风筒的一端为敞口，集风筒的另一端张拉有网格，所述的捕风风机与所述的网格之间留有供气流穿过的富余空间。

所述的补偿风机包括第一主动风机2a3、第二主动风机2a4，第一气体支路2a1和第二气体支路2a2，所述的第一主动风机集成在第一气体支路中，第二主动风机集成在第二气体支路中，所述的第一气体支路和第二气体支路的进气口都接通至第一气流公共管2a5，第一气体支路和第二气体支路的出气口接通至第二气流气路公共管2a6，第一气流公共管与任意一个捕风风机的柔性风袋管接通，第二气流公共管与另一个捕风风机的柔性风袋管接通,所述的捕风风机的柔性风袋管都分别对应的和第一气流公共管2a5、第二气流气路公共管2a6接通。

位于所述的内驱动轴配装有两组集风扇，两组集风扇分别位于网格的两侧。

实施例2

本发明的实现方法为，一种并列式轴流隧道新风补偿系统，包括两列并列设置的隧道，在隧道之间通过补偿风道连通，位于补偿风道内设置有补偿风机，风机为双向风机，位于每个隧道中吊装有集成监测单元，

包括如下步骤：

s1.采集新风信息，

每个洞风采集模块都采集所在隧道当时刻的隧道风的风速n、二氧化硫含量m、氧气含量q、粉尘含量e、空气中大于十微米粉尘微粒含量p；

s2污染浓度分析对比，

①赋值，设定分数区间a和对应的参考系b，参考系b的数值范围等分至取值范围a中，将风速n、二氧化硫含量m、氧气含量q、粉尘含量e、空气中大于十微米粉尘微粒含量p依次套入取值范围a进行赋值得到赋值完毕的风速值ni、二氧化硫含量值mi、氧气含量值qi、粉尘含量值ei、空气中大于十微米粉尘微粒含量值pi；

②划级，采用aqi算法

依次代入风速值ni、二氧化硫含量值mi、氧气含量值qi、粉尘含量值ei、空气中大于十微米粉尘微粒含量值pi；

得到所处环境的空气质量指数qaq；

③加权，将此时刻隧道内空气质量指数作为标定值，在标定值记录进行赋权，赋权指数为当前时刻规定权值α，当前时刻空气质量指数加权完毕的权值为qhaq

所述的每小时时间段的权值的平均值qαhaq，进行统计并计算采集当天每小时时间段的权值的平均值qαhaq并计算方差，根据集成监测单元所标记的环境温度和气压对该方差标记，以每七天为周期得到方差值jn1......jn7，

采用

n为估计值、jn1为首天方差值、jn7为末天方差值

得到预估值n

将预估值n与qαhaq进行对比，若差值小于允许范围k，则取预估值n为当前时刻空气质量指数加权完毕的权值。

④循环记录，循环步骤①至步骤③为每个时刻进行加权，计算每小时时间段的权值的平均值qαhaq，在进入下一小时时间段时将qαhaq替代所述α。

s3.补充新风，

将两个洞风采集模块计算所得到值qhaq大小进行对比，qhaq较大值所对应隧道为高污染隧道，qhaq较小值所对应隧道为洁净隧道，采用所述的补偿风机抽取高污染隧道内空气补充入洁净隧道。

实施例2

一种并列式轴流隧道新风补偿系统，包括两列并列设置的隧道，在隧道之间通过补偿风道连通，位于补偿风道内设置有补偿风机，风机为双向风机，位于每个隧道中吊装有集成监测单元，

包括如下步骤：

s1.采集新风信息，

每个洞风采集模块都采集所在隧道当时刻的隧道风的风速n、二氧化硫含量m、氧气含量q、粉尘含量e、空气中大于十微米粉尘微粒含量p；

s2污染浓度分析对比，

①赋值，设定分数区间a和对应的参考系b，参考系b的数值范围等分至取值范围a中，将风速n、二氧化硫含量m、氧气含量q、粉尘含量e、空气中大于十微米粉尘微粒含量p依次套入取值范围a进行赋值得到赋值完毕的风速值ni、二氧化硫含量值mi、氧气含量值qi、粉尘含量值ei、空气中大于十微米粉尘微粒含量值pi；

②划级，采用aqi算法

依次代入风速值ni、二氧化硫含量值mi、氧气含量值qi、粉尘含量值ei、空气中大于十微米粉尘微粒含量值pi；

得到所处环境的空气质量指数qaq；

③加权，将此时刻隧道内空气质量指数作为标定值，在标定值记录进行赋权，赋权指数为当前时刻规定权值α，当前时刻空气质量指数加权完毕的权值为qhaq

④循环记录，循环步骤①至步骤③为每个时刻进行加权，计算每小时时间段的权值的平均值qαhaq，所述的每小时时间段的权值的平均值qαhaq，进行统计并计算采集当天每小时时间段的权值的平均值qαhaq并计算方差，根据集成监测单元所标记的环境温度和气压对该方差标记，以每七天为周期得到方差值jn1......jn7，

采用

n为估计值、jn1为首天方差值、jn7为末天方差值

得到预估值n

将预估值n与qαhaq进行对比，若差值小于允许范围k，则取预估值n为当前时刻空气质量指数加权完毕的权值。

k值采用，针对环境温度和气压对该方差标记所对应的预估值，进行统计所得到的的平均值范围。

s3.补充新风，

将两个洞风采集模块计算所得到值qhaq大小进行对比，qhaq较大值所对应隧道为高污染隧道，qhaq较小值所对应隧道为洁净隧道，采用对应的捕风风机正转将空气送入第一气体支路和第二气体支路，第一主动风机或第二主动风机或者第一主动风机和第二主动风机启动将气流送入另一个隧道的捕风风机，捕风风机此时反转回吸气流中并经由集风筒穿处，实现抽取高污染隧道内空气补充入洁净隧道。