广州地铁4号线隧道通风系统
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3 结语
在地铁中 ,采用图 3所示的隧道风机变频兼 作车站隧道排风机的系统方案。首先 ,可以大量 节省土建投资 ,特别在城市的建成区域 ,可减少 地面建筑的占地面积 ,降低拆迁工作量 ,从而减 少工程实施难度。其次 ,隧道风机设有变频器 , 可以避免因风机全压选择偏大 (因工程实际与理 论计算的偏差及设计人员的保守计算 ,此现象比 较普遍 )所带来的运行费用的增加 。上述的隧 道通风系统方案 ,是一种在地铁建设中值得推 广的系统方案 ,目前在其他城市地铁隧道通风
因此号线的隧道通风系统设计中首次采用将隧道风机变频兼作车站隧道排风机的合并的系统方案只在出站端设置活塞风道其系统形式见图对上述系统方案车站的一端做了详细的比两种系统方案的经济技术比较区间隧道风机应采用可反转的大型轴流风机站隧道排风机只需向一个方向排风可反转风机为保证反转时的效率设计叶型难以保证正反转均处于高一般可反转隧道风机的效率为73而隧道风机变频运行时其工作点也偏离叶片设计的工作点隧道风机的变频运行遵循风机的相似定律q1n1p1q2n2p2q1p1转速为n1时的流量全压和功率q2p2转速为n2时的流量全压和功率个工作点的效率及功率
=
( n1 ) 3 ( n2 ) 3
式中 : Q1、P1、N 1 ———转速为 n1 时的流量 、全压和功率 ;
Q2、P2、N 2 ———转速为 n2 时的流量 、全压和功率 ;
S ———管路阻抗系数 。
图 5为变频隧道风机在上述 3 个工作点的效率及
功率 。在对厂家的选型设计中 ,一般要求远期长期运
7 8 U RBAN RAP ID RA IL TRANSIT
广州地铁 4 号线隧道通风系统
图 5 变频隧道风机选型示意图 图 6 车站隧道风机选型示意图
际工程实施过程中 ,没有连续两个车站是采用合 并的系统方案 ,与 3 号线的方案是间隔设置的。 在有特殊配线的车站 ,设有喷嘴、推力风机或射 流风机 ,弥补了事故通风时风量减少的缺陷。在 其他线路应用中 ,如出现连续采用合并的系统方 案 ,可通过适当加大隧道风机风量的办法解决。
图 3 合并设置的隧道通风系统
表 1 两种系统方案的经济技术比较
系统使 用功能
土建 机电 初投资
项 目
方案描述 系统转换 风阀要求 运营灵活性
同机同向运转限制 同类合并 维修 、管理
可靠性 、安全性 规范
活塞风井数量 /个 主体内面积 /m2 主体外面积 /m2 地面面积 /m2 周边面积 /m2
行的工作点 n2 处在高效点 ,从图 5中可以看出 ,该点运 行效率约为 73% , n1 点作为区间隧道通风的工作点 , 运行效率约为 70%。如不采用变频的隧道风机 ,而采
用单向运转的车站隧道排风机 ,其性能曲线见图 6,在
车站隧道排风的运行工况点的效率约为 83%。
表 2 对上述 表 2 车站隧道排风方案运行费用比较表
式 ,区间隧道通风系统与车站隧道通风系统分开设置 。 在上面的系统方案中 ,车站隧道风机与区间隧道风
机分开设置 ,每站设置 4条 16 m2 的活塞风道 , 4台隧道 风机 , 4台车站排风机 ,隧道风机可完全一对一备用。
2 变频系统方案分析
广州地 铁 4 号 线 车 陂 南 —黄 阁 段 线 路 全 长 约 24. 68 km,共 14座车站 (其中 2 座高架车站为预留车 站 ) 。其中 , 4 号线大学城专线段从万 胜 围 —新造 约 14. 11 km 线路 , 共 5 座车站 、1 座车辆段 、1 座主变电 站 ,计划于 2005 年底建成 。4 号线车站有效站台 80 m 长 ,设置屏蔽门 。4 号线采用直线电机牵引系统 ,列 车采用 4节编组 ,制动电阻与列车脱离 ,设置在地面 。 列车向隧道散热较少 ,正常运行时隧道内温度较低 。 根据 4号线工程特点 ,应采用一种与 4 号线相适应的 系统方案 。根据模拟计算 , 4 号线只在出站端设置一 条 16 m2 的 活塞风道 , 车站隧道排风量按每条隧道 40 m3 / s考虑 ,隧道内长期运行的温度也能满足设计标 准的要求 。图 2为 4号线正常运行时隧道内的温度曲 线 ,可以看出 ,即使只在出站端设置一条 16 m2 的活塞 风道 ,隧道内的温度仍然较低 ,基本低于 33 ℃。因此 , 4号 线一个车站设置一条活塞风道是可行的 。
变频器 /台 隧道风机 /台
风阀 /个 轨道排风机 /台 土建投资 /万元 机电投资 /万元
小计 /万元
分开设 置方案
图1 好 一般 较好 有 不合并 大 高 满足 2 760 408 36 130
2 8 2 535 120 683. 65变频合 Nhomakorabea 设置方案
图3 较好 较高 较好 无 是 小 高 满足
都市快轨交通 ·第 22卷 第 4期 2009年 8月
区间隧道风机应采用可反转的大型轴流风机 ,车 站隧道排风机只需向一个方向排风 ,可反转风机为保 证反转时的效率 ,设计叶型难以保证正反转均处于高 效区 ,一般可反转隧道风机的效率为 73% ,而隧道风机 变频运行时 ,其工作点也偏离叶片设计的工作点 ,其效 率会更低 。图 4为隧道风机变频运行的 3个工作点 。
URBAN RAP ID RA IL TRANS IT 79
1 传统系统方案概述
广州地铁 2 号线首次在国内设置站台屏蔽门 ,将 站台候车区与行车隧道分隔 ,不但保证了乘客安全 ,还 可防止在空调季节中空调冷风泄漏至隧道 ,可减少空 调能耗 ,同时节省设备及土建投资。开式的通风空调系 统因屏蔽门的设置 ,分为公共区通风空调系统和隧道通 风系统 ;隧道通风系统根据服务区域的不同 ,分为车站 隧道排风系统 (也称排热系统、轨排系统 )和区间隧道通 风系统。2号 线 采 用 了如 图 1所 示的隧道通风系统形
1 450 250 24 85
2 2 9 0 317 123 469. 55
注 :土建面积在两种系统设备布置时都不受外界环境条件限制 , 按 最理想方案布置 。
案 ,在不降低系统 功能 的前提下 ,初投资有明显节省 。 对一个标准车站而言 ,每站节省约 200 万元的土建及 机电投资 。在 4 号线黄村 —新造地下段中 ,有 4 个车 站采用了合并的系统方案 ,共节省初投资约 800 万元 。 更重要的是 , 4号线采用的系统方案在其他线路及其他 南方城市的新建地铁线路中得到广泛应用 ,为节省新 建线路的初投资做出了重要贡献 。
600
轴功率 / kW 年运行时间 / h
48 6 570
电单价 /元
0. 7
风机效率 / %
83
73
电机效率 / %
95
变频器效率 / %
年运行费用 /万元 28
98 90 34. 29
当区间出现阻塞或火灾时 ,变频的车站隧道排风 机需转为区间通风运行工况 。相对于排热风机分开设
置的方案 ,车站风机配置的风量虽然减少 ,但模拟计算 显示 ,依然可以 满 足 事 故通风的要求 ,且在 4 号 线 实
都市快轨交通 ·第 22卷 第 4期 2009年 8月
机电工程
广州地铁 4 号线隧道通风系统
王静伟 罗 辉 贺利工
(广州地下铁道设计研究院 广州 510010)
摘 要 介绍广州地铁 4 号线的隧道通风系统方 案 ———采用隧道风机变频兼作车站隧道排风机 ,只在出 站端设置活塞风道。与传统的系统方案相比 ,该系统方 案可以大量节省初投资 ,并可以避免因风机全压选择偏 大所带来的运行费用的增加 。分析该系统方案的设计 原则、设备选型原则等 ,可供方案推广应用所借鉴。 关键词 广州地铁 4号线 隧道 通风系统 变频 节省投资
(编辑 :郭 洁 )
Ve n tila tio n S ys tem o f Gua ngzho u S ubw a y L ine 4
W a ng J ingw e i Luo Hu i He L igo ng (Design & Research Institute of Guangzhou Metro, Guangzhou 510010)
[ 4 ] 袁凤东 ,由世俊 ,孙贺江 ,等. 地铁用轴流风机 变频性能研究 [ J ]. 流体机械 , 2006, 34 (9).
[ 5 ] 广州市地下铁道总公司. 广州市地铁 2号线 工程设计总结 [M ]. 北京 :科学出版社 , 2006.
[ 6 ] 匡江红 ,余斌. 地铁空调通风环境控制系统的 节能探讨 [J ]. 能源研究与信息 , 2003, 19 (4).
Ab s tra c t: The paper introduces the ventilation system of Guangzhou subway line 4. Variable frequency converse fans were adop ted for the running tunnels and for the air exhaust of the station, w ith only one p iston vent shaft set at the station end. Compared w ith the traditional tunnel ventilation system , this system can greatly save investment and avoid the increase of running expenses arising from the greater wind p ressures for ventilation fans. The design p rincip les of the system and the p rincip les of selecting the types of equipment can be served as guidance to the app lication of the system. Ke y wo rd s: Guangzhou subway L ine 4; tunnel; ventilation system; variable frequency; investment save
两种 排 风 方 案 进 行比 较 。可 以 看 出 ,采用变频运行 方案 ,年运行费用 约 增 加 6. 29 万 元 /站 , 相 对 于 节 省的初投资而言 , 增加 的 运 行 费 用 非常少 。
排风方案
单设排 隧道风机变频 热风机 作排热风机
排风量 / (m3 / s)
80
风机全压 / Pa
采用合并的系统方案 ,有几个问题应该说明 :隧道 风机变频运行的效率会降低 ;当事故通风时 ,车站排风 量会减少 。
图 4 隧道风机变频运行工作点示意图
在图 4中 , P = SQ2。
隧道风机的变频运行遵循风机的相似定律 ,有
Q1 Q2
= n1 ·P1 n2 P2
=
( n1 ) 2 ·N 1 ( n2 ) 2 N 2
系统设计中也得到广泛应用 。
参考文献
[ 1 ] 胡波. 变频器在北京地铁 5 号线隧道风机 应用 [ J ]. 变频器世界 , 2006 ( 2).
[ 2 ] GB 50157—2003地铁设计规范 [ S ]. 北京 : 中国计划出版社 , 2003.
[ 3 ] 高俊霞 ,王迪军 ,贺利工 ,等. 广州市轨道交 通线 网 隧 道 通 风 及 供 冷 方 式 专 题 研 究 [ G ]. 广州 , 2005.
图 1 分开设置的隧道通风系统
收稿日期 : 2009 202 201 修回日期 : 2009 205 226
作者简介 : 王静伟 ,女 ,硕士 ,工程师 , 从事轨道交通通风与空调系统 设计与研究 , w a ng jingw e i@ d ts jy. c om
图 2 4号正常运行隧道内温度曲线
在 4号线的隧道通风系统设计中 ,首次采用将隧 道风机变频兼作车站隧道排风机的合并的系统方案 , 只在出站端设置活塞风道 ,其系统形式见图 3。
表 1对上述系统方案 (车站的一端 )做了详细的比 较 。可以看出 , 4号线在标准车站采用了合并的系统方
URBAN RAP ID RA IL TRANS IT 77
在地铁中 ,采用图 3所示的隧道风机变频兼 作车站隧道排风机的系统方案。首先 ,可以大量 节省土建投资 ,特别在城市的建成区域 ,可减少 地面建筑的占地面积 ,降低拆迁工作量 ,从而减 少工程实施难度。其次 ,隧道风机设有变频器 , 可以避免因风机全压选择偏大 (因工程实际与理 论计算的偏差及设计人员的保守计算 ,此现象比 较普遍 )所带来的运行费用的增加 。上述的隧 道通风系统方案 ,是一种在地铁建设中值得推 广的系统方案 ,目前在其他城市地铁隧道通风
因此号线的隧道通风系统设计中首次采用将隧道风机变频兼作车站隧道排风机的合并的系统方案只在出站端设置活塞风道其系统形式见图对上述系统方案车站的一端做了详细的比两种系统方案的经济技术比较区间隧道风机应采用可反转的大型轴流风机站隧道排风机只需向一个方向排风可反转风机为保证反转时的效率设计叶型难以保证正反转均处于高一般可反转隧道风机的效率为73而隧道风机变频运行时其工作点也偏离叶片设计的工作点隧道风机的变频运行遵循风机的相似定律q1n1p1q2n2p2q1p1转速为n1时的流量全压和功率q2p2转速为n2时的流量全压和功率个工作点的效率及功率
=
( n1 ) 3 ( n2 ) 3
式中 : Q1、P1、N 1 ———转速为 n1 时的流量 、全压和功率 ;
Q2、P2、N 2 ———转速为 n2 时的流量 、全压和功率 ;
S ———管路阻抗系数 。
图 5为变频隧道风机在上述 3 个工作点的效率及
功率 。在对厂家的选型设计中 ,一般要求远期长期运
7 8 U RBAN RAP ID RA IL TRANSIT
广州地铁 4 号线隧道通风系统
图 5 变频隧道风机选型示意图 图 6 车站隧道风机选型示意图
际工程实施过程中 ,没有连续两个车站是采用合 并的系统方案 ,与 3 号线的方案是间隔设置的。 在有特殊配线的车站 ,设有喷嘴、推力风机或射 流风机 ,弥补了事故通风时风量减少的缺陷。在 其他线路应用中 ,如出现连续采用合并的系统方 案 ,可通过适当加大隧道风机风量的办法解决。
图 3 合并设置的隧道通风系统
表 1 两种系统方案的经济技术比较
系统使 用功能
土建 机电 初投资
项 目
方案描述 系统转换 风阀要求 运营灵活性
同机同向运转限制 同类合并 维修 、管理
可靠性 、安全性 规范
活塞风井数量 /个 主体内面积 /m2 主体外面积 /m2 地面面积 /m2 周边面积 /m2
行的工作点 n2 处在高效点 ,从图 5中可以看出 ,该点运 行效率约为 73% , n1 点作为区间隧道通风的工作点 , 运行效率约为 70%。如不采用变频的隧道风机 ,而采
用单向运转的车站隧道排风机 ,其性能曲线见图 6,在
车站隧道排风的运行工况点的效率约为 83%。
表 2 对上述 表 2 车站隧道排风方案运行费用比较表
式 ,区间隧道通风系统与车站隧道通风系统分开设置 。 在上面的系统方案中 ,车站隧道风机与区间隧道风
机分开设置 ,每站设置 4条 16 m2 的活塞风道 , 4台隧道 风机 , 4台车站排风机 ,隧道风机可完全一对一备用。
2 变频系统方案分析
广州地 铁 4 号 线 车 陂 南 —黄 阁 段 线 路 全 长 约 24. 68 km,共 14座车站 (其中 2 座高架车站为预留车 站 ) 。其中 , 4 号线大学城专线段从万 胜 围 —新造 约 14. 11 km 线路 , 共 5 座车站 、1 座车辆段 、1 座主变电 站 ,计划于 2005 年底建成 。4 号线车站有效站台 80 m 长 ,设置屏蔽门 。4 号线采用直线电机牵引系统 ,列 车采用 4节编组 ,制动电阻与列车脱离 ,设置在地面 。 列车向隧道散热较少 ,正常运行时隧道内温度较低 。 根据 4号线工程特点 ,应采用一种与 4 号线相适应的 系统方案 。根据模拟计算 , 4 号线只在出站端设置一 条 16 m2 的 活塞风道 , 车站隧道排风量按每条隧道 40 m3 / s考虑 ,隧道内长期运行的温度也能满足设计标 准的要求 。图 2为 4号线正常运行时隧道内的温度曲 线 ,可以看出 ,即使只在出站端设置一条 16 m2 的活塞 风道 ,隧道内的温度仍然较低 ,基本低于 33 ℃。因此 , 4号 线一个车站设置一条活塞风道是可行的 。
变频器 /台 隧道风机 /台
风阀 /个 轨道排风机 /台 土建投资 /万元 机电投资 /万元
小计 /万元
分开设 置方案
图1 好 一般 较好 有 不合并 大 高 满足 2 760 408 36 130
2 8 2 535 120 683. 65变频合 Nhomakorabea 设置方案
图3 较好 较高 较好 无 是 小 高 满足
都市快轨交通 ·第 22卷 第 4期 2009年 8月
区间隧道风机应采用可反转的大型轴流风机 ,车 站隧道排风机只需向一个方向排风 ,可反转风机为保 证反转时的效率 ,设计叶型难以保证正反转均处于高 效区 ,一般可反转隧道风机的效率为 73% ,而隧道风机 变频运行时 ,其工作点也偏离叶片设计的工作点 ,其效 率会更低 。图 4为隧道风机变频运行的 3个工作点 。
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1 传统系统方案概述
广州地铁 2 号线首次在国内设置站台屏蔽门 ,将 站台候车区与行车隧道分隔 ,不但保证了乘客安全 ,还 可防止在空调季节中空调冷风泄漏至隧道 ,可减少空 调能耗 ,同时节省设备及土建投资。开式的通风空调系 统因屏蔽门的设置 ,分为公共区通风空调系统和隧道通 风系统 ;隧道通风系统根据服务区域的不同 ,分为车站 隧道排风系统 (也称排热系统、轨排系统 )和区间隧道通 风系统。2号 线 采 用 了如 图 1所 示的隧道通风系统形
1 450 250 24 85
2 2 9 0 317 123 469. 55
注 :土建面积在两种系统设备布置时都不受外界环境条件限制 , 按 最理想方案布置 。
案 ,在不降低系统 功能 的前提下 ,初投资有明显节省 。 对一个标准车站而言 ,每站节省约 200 万元的土建及 机电投资 。在 4 号线黄村 —新造地下段中 ,有 4 个车 站采用了合并的系统方案 ,共节省初投资约 800 万元 。 更重要的是 , 4号线采用的系统方案在其他线路及其他 南方城市的新建地铁线路中得到广泛应用 ,为节省新 建线路的初投资做出了重要贡献 。
600
轴功率 / kW 年运行时间 / h
48 6 570
电单价 /元
0. 7
风机效率 / %
83
73
电机效率 / %
95
变频器效率 / %
年运行费用 /万元 28
98 90 34. 29
当区间出现阻塞或火灾时 ,变频的车站隧道排风 机需转为区间通风运行工况 。相对于排热风机分开设
置的方案 ,车站风机配置的风量虽然减少 ,但模拟计算 显示 ,依然可以 满 足 事 故通风的要求 ,且在 4 号 线 实
都市快轨交通 ·第 22卷 第 4期 2009年 8月
机电工程
广州地铁 4 号线隧道通风系统
王静伟 罗 辉 贺利工
(广州地下铁道设计研究院 广州 510010)
摘 要 介绍广州地铁 4 号线的隧道通风系统方 案 ———采用隧道风机变频兼作车站隧道排风机 ,只在出 站端设置活塞风道。与传统的系统方案相比 ,该系统方 案可以大量节省初投资 ,并可以避免因风机全压选择偏 大所带来的运行费用的增加 。分析该系统方案的设计 原则、设备选型原则等 ,可供方案推广应用所借鉴。 关键词 广州地铁 4号线 隧道 通风系统 变频 节省投资
(编辑 :郭 洁 )
Ve n tila tio n S ys tem o f Gua ngzho u S ubw a y L ine 4
W a ng J ingw e i Luo Hu i He L igo ng (Design & Research Institute of Guangzhou Metro, Guangzhou 510010)
[ 4 ] 袁凤东 ,由世俊 ,孙贺江 ,等. 地铁用轴流风机 变频性能研究 [ J ]. 流体机械 , 2006, 34 (9).
[ 5 ] 广州市地下铁道总公司. 广州市地铁 2号线 工程设计总结 [M ]. 北京 :科学出版社 , 2006.
[ 6 ] 匡江红 ,余斌. 地铁空调通风环境控制系统的 节能探讨 [J ]. 能源研究与信息 , 2003, 19 (4).
Ab s tra c t: The paper introduces the ventilation system of Guangzhou subway line 4. Variable frequency converse fans were adop ted for the running tunnels and for the air exhaust of the station, w ith only one p iston vent shaft set at the station end. Compared w ith the traditional tunnel ventilation system , this system can greatly save investment and avoid the increase of running expenses arising from the greater wind p ressures for ventilation fans. The design p rincip les of the system and the p rincip les of selecting the types of equipment can be served as guidance to the app lication of the system. Ke y wo rd s: Guangzhou subway L ine 4; tunnel; ventilation system; variable frequency; investment save
两种 排 风 方 案 进 行比 较 。可 以 看 出 ,采用变频运行 方案 ,年运行费用 约 增 加 6. 29 万 元 /站 , 相 对 于 节 省的初投资而言 , 增加 的 运 行 费 用 非常少 。
排风方案
单设排 隧道风机变频 热风机 作排热风机
排风量 / (m3 / s)
80
风机全压 / Pa
采用合并的系统方案 ,有几个问题应该说明 :隧道 风机变频运行的效率会降低 ;当事故通风时 ,车站排风 量会减少 。
图 4 隧道风机变频运行工作点示意图
在图 4中 , P = SQ2。
隧道风机的变频运行遵循风机的相似定律 ,有
Q1 Q2
= n1 ·P1 n2 P2
=
( n1 ) 2 ·N 1 ( n2 ) 2 N 2
系统设计中也得到广泛应用 。
参考文献
[ 1 ] 胡波. 变频器在北京地铁 5 号线隧道风机 应用 [ J ]. 变频器世界 , 2006 ( 2).
[ 2 ] GB 50157—2003地铁设计规范 [ S ]. 北京 : 中国计划出版社 , 2003.
[ 3 ] 高俊霞 ,王迪军 ,贺利工 ,等. 广州市轨道交 通线 网 隧 道 通 风 及 供 冷 方 式 专 题 研 究 [ G ]. 广州 , 2005.
图 1 分开设置的隧道通风系统
收稿日期 : 2009 202 201 修回日期 : 2009 205 226
作者简介 : 王静伟 ,女 ,硕士 ,工程师 , 从事轨道交通通风与空调系统 设计与研究 , w a ng jingw e i@ d ts jy. c om
图 2 4号正常运行隧道内温度曲线
在 4号线的隧道通风系统设计中 ,首次采用将隧 道风机变频兼作车站隧道排风机的合并的系统方案 , 只在出站端设置活塞风道 ,其系统形式见图 3。
表 1对上述系统方案 (车站的一端 )做了详细的比 较 。可以看出 , 4号线在标准车站采用了合并的系统方
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