变频供水势在必行

铁路工程施工中，供水、供风及通风耗费大量电力，如果采取技术措施降低其消耗，就有现实的效益可挖。可见，改变设备传统的工作方式，克服其效率低、消耗高的弱点，势在必行。

    现场供水的传统方式为高位水池压差供水，泵组功率和蓄水池大小及高度按最大用水流量和最不利配水点所需的流出水头设计并受地理条件限制。施工过程中，隧道、桥涵、洞内、洞外用水所需扬程并不是从开工初期就要求达到的，而是随着施工进度逐步增加的，用水量也是随着施工作业内容的变化而变化的，这只能靠人工控制阀门开度来适应，因此设备运行效率低、电耗高，设备因启动方式落后，磨损严重，一个工程下来难以再用；在这种方式下，蓄水池为一次性投入，不能复用，管道上下山段为额外敷设，且易造成山体植被破坏；因必须满足最大扬程和流量要求，水泵功率设定为大马拉小车格局，能源浪费严重。

    在交流电机变频调速技术得到充分发展和应用的今天，应用该技术对施工现场的水泵等耗能设备实施改造是克服弊端提高科技含量的最佳办法。采取这种新式供水将是施工进场准备简化而易行，为施工生产提供高质量的“自来水”。该方式不需要建高位水池，不需要敷设上下山管道，直接从水源泵站敷设管道至用水点即可供水，也就是“水泵调速供水”，其实质就是通过改变水泵转速来改变水泵的供水量和扬程。

    在实际供水工程中，水泵的选用主要依据系统所需流量、扬程及其变化规律，所选水泵能满足最大工况点和最高水压要求，但实际用水量总是在不断变化，很多时间处于中小流量工作。在隧道施工现场，有的不仅用水量经常变化，供水压力要求也不断变化，如西合铁路桃花铺隧道，为10～11％的上坡，进口至出口7243米，高差为76米，TBM掘进施工，其供水需求扬程是个由低到高的变化值，只有达到出口才是所需最高扬程，采用变频调速恒压控制供水方式已收到良好的节电效果，日均耗电量仅为恒速工况的½，水泵机组实现了软启、停车和切换，使其运行平稳无冲击，设备及管网无过量破坏，维修操作简便。

    为确保国家重点工程顺利进行，保证为TBM安全、可靠、高效能的供水，从“认真负责，实事求是”的原则出发，对“高位水池压差供水”和“变频恒压供水”两种方式进一步作可行性和经济性对比。前者较后者易操作，可靠性相对容易认识和接受，是一种传统的现场供水方式，但在实施过程中不同程度地存在实施难度大、成本费用高、维护安装工作量大、回收复用性差的问题，经计算采用两级提水至高位水池的压差供水方案，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，才能满足 TBM全程6600米的掘进需要，而现场能建高位水池的地理条件只能供其掘进3500米左右，只有在此基础上修25～30米的水塔或中途加管道泵增压，方能满足其全程需要。

    传统的供水很难适应现代而多变的工程施工生产需要，从经济性和可靠性上讲，并不是最佳方案。采用变频调速恒压供水是一种经济合理、安全可靠、节能高效的供水方式之一，该方式采用了世界上较先进的变频调速控制技术，能根据掘进进尺的变化，对水头实现恒压控制，且节能效果显著，能在大幅度降低能耗和其他成本费用的基础上，使设备始终处于高效运行工况。变频调速恒压供水一般认为一次性投入相对较大，但综合整个施工供水过程，则能降低成本30％以上。