張 瑞 麟

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司,四川 成都 610091)

1 概 述

“集中供風”這一全新的土石方開挖供風模式，由原施工方自帶空壓機分散點供風轉換為專業(yè)公司組建一個供風站和風管網(wǎng)絡，再由專業(yè)公司統(tǒng)一承包運營施工現(xiàn)場的用風，類似現(xiàn)代城市電網(wǎng)供電模式，可實現(xiàn)土石方開挖供風的自動運行和智能控制，既節(jié)能環(huán)保又經(jīng)濟可靠。目前泄水工程所采用的“集中供風”是在二公司范圍內(nèi)首次應用，是工程項目供風模式的一次全新改革，自2016年二季度開始使用以來，技術、經(jīng)濟、管理各項指標均為優(yōu)秀，應用成功。

集中供風系統(tǒng)由空壓機站、工作參數(shù)檢測模塊、自動控制模塊、智能風量表、風管網(wǎng)絡五部分組成。

空壓機站由14臺D-150A電動空壓機組成，為整個系統(tǒng)的總風源，總功率1 540 kW，產(chǎn)能336 m3/h。工作參數(shù)檢測模塊主要由壓差傳感器、電壓傳感器、電流傳感器、溫度傳感器、流量閥構成，用于檢測電路、風管、空壓機等工作參數(shù)并傳回控制模塊。自動控制模塊主要由控制臺、閘閥、斷路器構成，用于自動控制空壓機啟閉和各用風方閥門啟閉。智能風量表主要由總表和分表兩部分構成，總表計量空壓機出風口風量，分表用于記錄用戶實際用風量，并自帶參數(shù)記錄和查詢功能。風管網(wǎng)絡由風管、減壓閥、止回閥構成，用于輸送壓力風，并可自動實現(xiàn)高壓泄壓和消除風流體瞬時震蕩現(xiàn)象。

現(xiàn)代社會水利水電工程的工程量大、工期緊湊，大量土石方開挖需氣動機電設備器具來進行鉆孔作業(yè)，做好供風管理，是實現(xiàn)項目成本、工期、質(zhì)量三大控制目標的強有力保證。2 兩河口電站泄水工程項目兩河口水電站位于四川省甘孜州雅江縣境內(nèi)的雅礱江干流上，為雅礱江中、下游的“龍頭”水庫，水庫總庫容為107.67億m3，調(diào)節(jié)庫容65.6億m3，電站裝機容量3 000 MW，多年平均年發(fā)電量110億kWh。

泄洪建筑物與中后期導流建筑物均布置在左岸，從左至右分別為深孔泄洪洞、放空洞(即4號導流洞)、漩流豎井泄洪洞(由3號導流洞改建)、洞式溢洪道和5號導流洞。

泄水工程集中供風系統(tǒng)各類設備器具24套，用風點17處，風管總長8 km，覆蓋施工區(qū)面積12萬m2，系統(tǒng)原值489萬元，操作人員4名，管理人員2名，目前共計供風0.79億m3，產(chǎn)值1 185萬元。

3 集中供風管理與應用

集中供風系統(tǒng)在泄水工程項目土石方開挖“進度、節(jié)能、成本、質(zhì)量、安全、信息”6個方面較原分散點供風有明顯進步，技術可靠、經(jīng)濟效益明顯。

3.1 進度管理

集中供風系統(tǒng)在工程項目進度方面主要在“策劃準備”和“建設實施”兩個步驟較項目部原供風模式在進度方面有很大提高。

工程項目在做標投標和開工準備階段，項目部就可根據(jù)工程施工需要提出施工現(xiàn)場供風要求，專業(yè)供風公司即可提出一套專業(yè)的現(xiàn)場供風方案供項目部參考，經(jīng)招標評審定標便可直接投入實施。項目部即可在此步驟節(jié)省大量時間，專業(yè)公司也能充分發(fā)揮其專業(yè)水平。同時，集中供風專業(yè)公司大多是私營性質(zhì)的中小型公司，在技術方案、設備、材料的“策劃、詢價、購置、進退場”等流程方面較國企、大型企業(yè)能充分發(fā)揮其“短、平、快”的優(yōu)點，為項目部節(jié)約大量的準備時間和管理成本。

泄水工程項目土石方開挖結束后，集中供風專業(yè)公司可按照項目部進度要求快速拆除該系統(tǒng)，為后續(xù)施工和作業(yè)快速提供場地，為項目部進度安排節(jié)約或壓縮出寶貴工期。

原分散式供風，項目部在工程開工前，工程部、技術部都處于眾多方案和施工組織準備工作中，工作量大、時間緊迫，還需安排專人針對供風進行設計，但往往存在因設計人員無施工經(jīng)驗或設計倉促，而造成設計與現(xiàn)場不符，導致后期因空壓站、管線等設計不合理而存在大量更改或廢棄，致使項目部承擔返工、窩工、材料損耗等費用支出和工期耽誤。并且，設備頻繁調(diào)撥進退場，會進一步占用有限的施工時間。

集中供風由專業(yè)公司承包相應的系統(tǒng)設計和安裝運行，專業(yè)公司可發(fā)揮其專業(yè)特長，項目部亦可從中受益，不僅有利于縮短工期，還可通過泄水工程的集中供風管理學習其專業(yè)知識和管理技能來進一步拓展企業(yè)實力。

3.2 節(jié)能管理

集中供風系統(tǒng)在節(jié)能方面主要體現(xiàn)在空壓站運行和用電較項目部原供風模式有很大改進。

用于泄水工程可以調(diào)用的自有空壓機普遍在2000年以前出廠，時間較早，技術落后，能耗較高，并且有部分空壓機螺桿機機頭老化，效率降低，其氣量已不能達標。用電量較原設計量進一步加大，造成能源浪費。

自有空壓機無聯(lián)控系統(tǒng)，均為工頻機器，控制方式為單一加卸載，不能做穩(wěn)壓調(diào)解，易造成壓力波動，能耗進一步上升?？諌簷C參數(shù)：型號BS-132G、排氣量23.5 m3、比功率7.3 kW/(m3/min)、電機功率132 kW。

自有空壓機控制操作系統(tǒng)無數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)，設備的開停均為人工操作。氣量氣壓不達標由人工開啟，氣量過剩則人工關停，且24小時需要安排專人值班，進一步加劇用電量上升。

泄水工程引進集中供風系統(tǒng)后，由專業(yè)供風隊伍提供節(jié)能型兩級壓縮變頻式新式空壓機，由老式的工頻機轉變?yōu)樽冾l機，進行數(shù)據(jù)化聯(lián)控?？諌簷C參數(shù)：型號D-150A、排氣量24m3、比功率6.3 kW/(m3/min)、電機功率110 kW。

集中供風系統(tǒng)所使用的節(jié)能型兩級壓縮變頻式空壓機主要在雙級壓縮機、雙變頻控制、同軸一體、無齒輪、無聯(lián)軸器等方面綜合節(jié)能,較原空壓機節(jié)省30%，用電量大幅下降。目前集中供風系統(tǒng)用電量677萬kWh，如采用自有空壓機用電量預計高達880萬kWh，節(jié)能降耗效益顯著。

3.3 成本管理

集中供風系統(tǒng)在成本方面主要體現(xiàn)在設備材料和自動運行兩個方面,較項目部原供風模式有很大提升。

對于集中供風，項目部提供場地即可，設備、材料均由專業(yè)供風公司提供，項目部在工程開工準備階段不用投入供風設備、材料和相關成本，管理和施工人員也相應減少，既可降低工程前期資金壓力，又可緩解資金周轉壓力和降低貨幣利息。集中供風實施階段，整套系統(tǒng)的運行維護均由專業(yè)供風公司承擔，同時項目部可在供風單價方面(供風單位計量單價和使用方扣款單價)設置價差而賺取利潤，既避免了資金壓占，又減少了管理費用，相應提高了項目部的利潤。

集中供風系統(tǒng)運行時，在工作參數(shù)檢測模塊、自動控制模塊、智能風量表共同作用下，可全程實現(xiàn)壓力風的自動開關運行和壓力平衡，確保系統(tǒng)實時處于設定的壓力值和產(chǎn)氣量，從而保證空壓站和各閥門積極響應控制信號，既可避免風壓偏高或風壓偏低，又可實現(xiàn)空壓機的合理開閉，減少耗電量，降低設備運行磨損，保證用戶方的風壓風量。

通過空壓站總智能風量表和各用戶方智能風量表實時數(shù)據(jù)的對比，并在壓力傳感器的共同作用下，可第一時間發(fā)現(xiàn)風管網(wǎng)絡各大小漏風點，從而有效避免壓力風的浪費。

目前集中供風系統(tǒng)供風量0.79億m3，用電量消耗474萬元，經(jīng)測算原供風模式需消耗電費616萬元，集中供風節(jié)省電費142萬元，外加相關人員工資成本和集中供風利潤，項目部可節(jié)省成本300余萬元，經(jīng)濟效益顯著。

3.4 質(zhì)量管理

集中供風系統(tǒng)在質(zhì)量方面主要從“網(wǎng)”和“自動風壓平衡”兩個方面較項目部原供風模式有極大提升。

首先，集中供風的優(yōu)勢在于將整個空壓站、供風管道、用風點連接成一個整體的網(wǎng)絡，任何網(wǎng)絡上的用戶用風均可隨時向系統(tǒng)提取，從而保證隨用隨開閘，快捷高效。其次，整個網(wǎng)絡通過空壓機站、工作參數(shù)檢測模塊、自動控制模塊的聯(lián)動，保證網(wǎng)絡風壓實時滿足土石開挖鉆孔的設定壓力，并且根據(jù)用戶終端的用風量來反饋控制空壓機的自動啟停。系統(tǒng)工作運行中，當工作參數(shù)檢測模塊檢測到風壓風量不足或超高時，工作參數(shù)檢測模塊立即將此參數(shù)返回自動控制模塊，自動控制模塊根據(jù)系統(tǒng)設定的最優(yōu)參數(shù)來決定空壓機和泄壓閥的啟閉，保證整個網(wǎng)絡壓力的平衡和供風量的充足。

3.5 安全管理

集中供風系統(tǒng)在安全方面主要從“自動控制”“風險轉移”“專業(yè)管理”三個方面較項目部原供風模式有所改進。

施工現(xiàn)場土石方開挖鉆孔作業(yè)用空壓機供風主要有觸電、爆炸(壓力器具)、機械傷害三方面的安全隱患，原供風模式屬于被動式管理，一些安全隱患和不穩(wěn)點無法及時準確地預判，多數(shù)為感官檢查和經(jīng)驗判斷，對于項目安全管理工作存在不利因素。集中供風系統(tǒng)是一套智能的全自動系統(tǒng)，通過參數(shù)設置和傳感器共同作用，可以第一時間報警不穩(wěn)定或不安全狀態(tài)。同時系統(tǒng)可輸出針對性數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析科學地預判各種不穩(wěn)定或不安全狀態(tài)，為項目施工安全管理工作提供很大的幫助。

通過集中供風的專業(yè)分包，項目部可以轉移部分風險，同時也通過集中供風系統(tǒng)專業(yè)公司的專業(yè)管理來降低系統(tǒng)安全隱患數(shù)量和發(fā)生概率，形成共贏局面。

3.6 信息管理

集中供風系統(tǒng)在信息方面主要通過智能風表、工作參數(shù)檢測模塊、自動控制模塊三方面的聯(lián)動來達到用風管理信息的精確采集和管理。

在集中供風系統(tǒng)的總控制室設有總控制臺一座，整個系統(tǒng)的各類運行參數(shù)全部反饋到總控臺上，如空壓機的電流電壓溫度出口風壓風量、各類閥和傳感器的工作參數(shù)與狀態(tài)、系統(tǒng)始端與終端的壓差、智能風表實時計量值等，同時，對于異常數(shù)據(jù)的提醒和指出具體的部位，對整個系統(tǒng)的運行管理提供強大的科學的數(shù)據(jù)支持，即保證了供風質(zhì)量，同時降低了管理成本投入。

總控臺可以通過APP軟件與手機聯(lián)動，可隨時隨地通過手機查閱整個系統(tǒng)的運行情況和具體用戶的用風信息，快捷實用。

智能風表自帶運行參數(shù)實時監(jiān)測裝置，通過供風網(wǎng)絡各節(jié)點的風表實時記錄各點風量和風壓，既可計算出管道風壓損失，又可實現(xiàn)管道破損后系統(tǒng)自動報警和啟動閥門關閉動作，從而避免了壓力風的浪費和空壓機白白地耗電，節(jié)能環(huán)保。

因集中供風系統(tǒng)是壓力自平衡自動控制，項目施工現(xiàn)場各隊伍的用風條件基本一致，通過各隊伍用風量的比較并參考地質(zhì)條件，可有效地反饋出各個作業(yè)隊鉆爆作業(yè)效率和管理水平，反過來，用數(shù)據(jù)指導作業(yè)隊改進鉆孔作業(yè)，從而實現(xiàn)成本進度雙贏。

集中供風系統(tǒng)在管理方面對于泄水工程項目而言是一次供風模式的新探索，通過以往的供風模式和集中供風模式的對比，是水電行業(yè)對國家大力提倡“節(jié)能環(huán)保、綠色施工”理念的積極響應，也是在“成本、進度、質(zhì)量”方面的一次優(yōu)化改進，技術先進、經(jīng)濟合理。

4 結 論

集中供風即是自動智能供風網(wǎng)絡系統(tǒng)，是一種自風壓平衡的供風站，通過壓力閥、自動閥門、智能風量表實現(xiàn)施工用壓力風的自動生產(chǎn)和供給，節(jié)能環(huán)保高效，可節(jié)約大量生產(chǎn)和管理成本，經(jīng)濟效益明顯。集中供風作為一項全新的項目施工供風模式，通過近兩年的管理摸索和不斷調(diào)整優(yōu)化，各項綜合指標優(yōu)秀，一方面為順利完成泄水工程項目控制目標提供有力保障，一方面也是新技術新成果的推廣。