“集中供風”在工程項目施工中的應用

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公司組建一個供風站和風管網絡，再由專業公司統一承包運營施工現場的用風，類似現代城市電網供電模式，可實現土石方開挖供風的自動運行和智能控制，既節能環保又經濟可靠。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、經濟、管理各項指標均為優秀，應用成功。

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

空壓機站由14臺D-150A電動空壓機組成，為整個系統的總風源，總功率1 540 kW，產能336 m3/h。工作參數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，并自帶參數記錄和查詢功能。風管網絡由風管、減壓閥、止回閥構成，用于輸送壓力風，并可自動實現高壓泄壓和消除風流體瞬時震蕩現象。

現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，做好供風管理，是實現項目成本、工期、質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，調節庫容65.6億m3，電站裝機容量3 000 MW，多年平均年發電量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各類設備器具24套，用風點17處，風管總長8 km，覆蓋施工區面積12萬m2，系統原值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，產值1 185萬元。

3 集中供風管理與應用

集中供風系統在泄水工程項目土石方開挖“進度、節能、成本、質量、安全、信息”6個方面較原分散點供風有明顯進步，技術可靠、經濟效益明顯。

3.1 進度管理

集中供風系統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，項目部就可根據工程施工需要提出施工現場供風要求，專業供風公司即可提出一套專業的現場供風方案供項目部參考，經招標評審定標便可直接投入實施。項目部即可在此步驟節省大量時間，專業公司也能充分發揮其專業水平。同時，集中供風專業公司大多是私營性質的中小型公司，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、大型企業能充分發揮其“短、平、快”的優點，為項目部節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，集中供風專業公司可按照項目部進度要求快速拆除該系統，為后續施工和作業快速提供場地，為項目部進度安排節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驗或設計倉促，而造成設計與現場不符，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，設備頻繁調撥進退場，會進一步占用有限的施工時間。

集中供風由專業公司承包相應的系統設計和安裝運行，專業公司可發揮其專業特長，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知識和管理技能來進一步拓展企業實力。

3.2 節能管理

集中供風系統在節能方面主要體現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。

自有空壓機無聯控系統，均為工頻機器，控制方式為單一加卸載，不能做穩壓調解，易造成壓力波動，能耗進一步上升?？諌簷C參數：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無數據檢測系統，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后，由專業供風隊伍提供節能型兩級壓縮變頻式新式空壓機，由老式的工頻機轉變為變頻機，進行數據化聯控?？諌簷C參數：型號D-150A、排氣量24m3、比功率6.3 kW/(m3/min)、電機功率110 kW。

集中供風系統所使用的節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、無聯軸器等方面綜合節能,較原空壓機節省30%，用電量大幅下降。目前集中供風系統用電量677萬kWh，如采用自有空壓機用電量預計高達880萬kWh，節能降耗效益顯著。

3.3 成本管理

集中供風系統在成本方面主要體現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，整套系統的運行維護均由專業供風公司承擔，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。

集中供風系統運行時，在工作參數檢測模塊、自動控制模塊、智能風量表共同作用下，可全程實現壓力風的自動開關運行和壓力平衡，確保系統實時處于設定的壓力值和產氣量，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據的對比，并在壓力傳感器的共同作用下，可第一時間發現風管網絡各大小漏風點，從而有效避免壓力風的浪費。

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

3.4 質量管理

集中供風系統在質量方面主要從“網”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絡，任何網絡上的用戶用風均可隨時向系統提取，從而保證隨用隨開閘，快捷高效。其次，整個網絡通過空壓機站、工作參數檢測模塊、自動控制模塊的聯動，保證網絡風壓實時滿足土石開挖鉆孔的設定壓力，并且根據用戶終端的用風量來反饋控制空壓機的自動啟停。系統工作運行中，當工作參數檢測模塊檢測到風壓風量不足或超高時，工作參數檢測模塊立即將此參數返回自動控制模塊，自動控制模塊根據系統設定的最優參數來決定空壓機和泄壓閥的啟閉，保證整個網絡壓力的平衡和供風量的充足。

3.5 安全管理

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

施工現場土石方開挖鉆孔作業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點無法及時準確地預判，多數為感官檢查和經驗判斷，對于項目安全管理工作存在不利因素。集中供風系統是一套智能的全自動系統，通過參數設置和傳感器共同作用，可以第一時間報警不穩定或不安全狀態。同時系統可輸出針對性數據，通過數據分析科學地預判各種不穩定或不安全狀態，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分包，項目部可以轉移部分風險，同時也通過集中供風系統專業公司的專業管理來降低系統安全隱患數量和發生概率，形成共贏局面。

3.6 信息管理

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

在集中供風系統的總控制室設有總控制臺一座，整個系統的各類運行參數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與狀態、系統始端與終端的壓差、智能風表實時計量值等，同時，對于異常數據的提醒和指出具體的部位，對整個系統的運行管理提供強大的科學的數據支持，即保證了供風質量，同時降低了管理成本投入。

總控臺可以通過APP軟件與手機聯動，可隨時隨地通過手機查閱整個系統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實時監測裝置，通過供風網絡各節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，又可實現管道破損后系統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，節能環保。

因集中供風系統是壓力自平衡自動控制，項目施工現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條件，可有效地反饋出各個作業隊鉆爆作業效率和管理水平，反過來，用數據指導作業隊改進鉆孔作業，從而實現成本進度雙贏。

集中供風系統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，是水電行業對國家大力提倡“節能環保、綠色施工”理念的積極響應，也是在“成本、進度、質量”方面的一次優化改進，技術先進、經濟合理。

4 結 論

集中供風即是自動智能供風網絡系統，是一種自風壓平衡的供風站，通過壓力閥、自動閥門、智能風量表實現施工用壓力風的自動生產和供給，節能環保高效，可節約大量生產和管理成本，經濟效益明顯。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整優化，各項綜合指標優秀，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。