一种用于隧道施工通风的风管式自动感知调节风阀及使用方法与流程

本发明属于隧道工程，特别涉及一种用于隧道施工通风的风管式自动感知调节风阀及使用方法。

背景技术：

1、当前，越来越多的山岭隧道、市政隧道和海底隧道朝着长距离、大断面的方向发展，例如青岛胶州湾隧道线路全长7.797千米，在建的g5京昆高速成都至绵阳段扩容项目控制性工程——马鞍山隧道最大开挖断面257.05平方米，另外在建西部正在建设的某条铁路长度超过二十公里的隧道隧道有16座，长度超过三十公里的有6座，面临如果多的超特长隧道，施工通风的问题变得尤为棘手，通常在铁路或公路隧道建设过程中超过5公里的独头通风就变得非常困难，而在该条铁路线路最长独头通风距离达到了7.7公里，针对长大隧道通风问题常常采用独头压入式、风渠式、风渠+风仓式和独头压入式+巷道式等通风方案，在前述方案中为了节省风机能耗，当一台风机供两个掌子面通风时，由于两个掌子面同一时间施工工序并不一致，所以对风量和风压的要求也不一致，此时通过在风管上安装风阀来调节两个工作面的风量和风压，以此达到风量合理调配的目的，目前最长见的风阀有对开式、叶片左右旋转式、叶片上下旋转式、百叶窗式和机械快门式，例如中国专利cn 209146362 u《一种电动风阀》型公开了一种电动风阀，包括风阀主体以及阀片，风阀主体与阀片之间焊接，阀片包括固定阀片以及调节阀片，风阀主体上端设有固定支架，固定支架上有电机和行程开关的安装槽，固定阀片以及调节阀片上均匀设有扇形的叶片。

2、发明人在实现本发明实施例的过程中，发现背景技术中至少存在以下一些问题：

3、（1）当前各类形式的风阀在实际使用过程中风阻大、过风面积小、挡风板调节不灵活，高风压下漏风率大，整个风阀比较笨重，安装时需要专门打设长锚索固定；

4、（2）风量调节通过简单的电机驱动叶片来调节开合角度，具体开合角度由人为控制，通过风阀的风量和风压无法精确的感知；

5、（3）接入智能通风控制系统困难，需要进行专门的改装，增加总体通风成本。

6、因此，提出一种用于隧道施工通风的风管式自动感知调节风阀来解决上述问题很有必要。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于隧道施工通风的风管式自动感知调节风阀及使用方法，该风阀设备原理构造简单、安装方便、风量风压控制完全智能化，通过将电压信号转换成扭矩和转速来驱动活动式锥型风筒，具有时间常数小、线性度高的特点，可极大的节省施工通风能耗和成本。

2、本发明的技术方案在于：一种用于隧道施工通风的风管式自动感知调节风阀，包括智能风阀，所述智能风阀两端分别设有法兰接口，所述智能风阀通过法兰接口与风管相连接，所述智能风阀包括设备外壳，所述设备外壳内设有固定式锥型风筒，所述固定式锥型风筒内部锥型端处设有伺服电机，所述伺服电机的输出端连接有活动式锥型风筒，所述活动式锥型风筒位于所述固定式锥型风筒内部，所述固定式锥型风筒与活动式锥型风筒的筒壁分别等距设置有多个条形风带，所述伺服电机连接有防爆线缆，所述防爆线缆末端连接有可编程脉冲发生器，所述活动式锥型风筒在伺服电机的转动下与固定式锥型风筒错位移动形成可调风口。

3、所述设备外壳与所述固定式锥型风筒靠近伺服电机一侧形成的空间为进风口，远离伺服电机一侧形成的空间为一侧为出风口，所述出风口一侧设备外壳内设有多个风速风压传感器。

4、所述风速风压传感器设有四个，在所述设备外壳内侧同一横截面上下左右对称设置。

5、所述设备外壳上部外侧两端分别设有安装板，所述安装板上设有多个膨胀螺栓，所述设备外壳上部外侧中间位置设有接线端子，所述接线端子一端与所述防爆线缆电连接，另一端通过导线与所述所述伺服电机电连接。

6、所述固定式锥型风筒内部锥型端处上下两侧分别设有设有电机支座，所述伺服电机固定安装在所述电机支座之间。

7、所述活动式锥型风筒与固定式锥型风筒的中心轴线相重合，所述固定式锥型风筒筒壁内侧设有多个密封带，所述密封带用于密封所述固定式锥型风筒与活动式锥型风筒之间的间隙。

8、所述可编程脉冲发生器固定安装在隧道衬砌边墙距隧道底板1.5米的位置。

9、一种用于隧道施工通风的风管式自动感知调节风阀的使用方法，包括以下步骤：

10、s1：将智能风阀吊装至设计位置，在智能风阀的安装板与隧道衬砌接触位置打设膨胀螺栓将智能风阀固定；

11、s2:将智能风阀通过法兰接口与风管相连接；

12、s3:在隧道衬砌边墙距底板1.5m的位置安装可编程脉冲发生器，并使用防爆线缆与智能风阀的接线端子连接；

13、s4:开启洞外的风机，通过可编程脉冲发生器控制伺服电机的转动角度和扭矩，采用风速风压传感器测试智能风阀出风口的风速和风压；

14、s5:通过记录风机的功率w、风机出风口的风速v和风压u、智能风阀出风口的风速v和风压u、智能风阀开合角度α、伺服电机的信号电压m，进行智能风阀的机器学习与矫正，上述数据经现场调教后得出α、m 、v、u之间的关系曲线和拟合曲线，将结果输入可编程脉冲发生器用以自动感知调节风量和风压，并根据使用需求进行调节。

15、本发明的技术效果在于：1.本发明通过接有可编程脉冲发生器的伺服电机驱动固定式锥型风筒与活动式锥型风筒以一定的角度转动达到控制通风风量和风压的目的，在控制过程中该风阀将电压信号扭矩和转速来驱动活动式锥型风筒，具有时间常数小、线性度高的特点；2.本发明风阀设备原理构造简单、安装方便、风量风压控制完全智能化，可极大的节省施工通风能耗和成本。

16、以下将结合附图进行进一步的说明。

技术特征：

1.一种用于隧道施工通风的风管式自动感知调节风阀，其特征在于：包括智能风阀（1），所述智能风阀（1）两端分别设有法兰接口（3），所述智能风阀（1）通过法兰接口（3）与风管（2）相连接，所述智能风阀（1）包括设备外壳（101），所述设备外壳（101）内设有固定式锥型风筒(6)，所述固定式锥型风筒(6)内部锥型端处设有伺服电机（5），所述伺服电机（5）的输出端连接有活动式锥型风筒（601），所述活动式锥型风筒（601）位于所述固定式锥型风筒(6)内部，所述固定式锥型风筒(6)与活动式锥型风筒(601)的筒壁分别等距设置有多个条形风带(604)，所述伺服电机(5)连接有防爆线缆（401），所述防爆线缆（401）末端连接有可编程脉冲发生器（4），所述活动式锥型风筒(601)在伺服电机(5)的转动下与固定式锥型风筒(6)错位移动形成可调风口(602)。

2.根据权利要求1所述一种用于隧道施工通风的风管式自动感知调节风阀，其特征在于：所述设备外壳（101）与所述固定式锥型风筒(6)靠近伺服电机(5)一侧形成的空间为进风口（102），远离伺服电机(5)一侧形成的空间为一侧为出风口（103），所述出风口（103）一侧设备外壳（101）内设有多个风速风压传感器（7）。

3.根据权利要求2所述一种用于隧道施工通风的风管式自动感知调节风阀，其特征在于：所述风速风压传感器(7)设有四个，在所述设备外壳(101)内侧同一横截面上下左右对称设置。

4.根据权利要求1所述一种用于隧道施工通风的风管式自动感知调节风阀，其特征在于：所述设备外壳（101）上部外侧两端分别设有安装板（105），所述安装板（105）上设有多个膨胀螺栓（106），所述设备外壳（101）上部外侧中间位置设有接线端子（104），所述接线端子（104）一端与所述防爆线缆（401）电连接，另一端通过导线与所述所述伺服电机(5)电连接。

5.根据权利要求1所述一种用于隧道施工通风的风管式自动感知调节风阀，其特征在于：所述固定式锥型风筒(6)内部锥型端处上下两侧分别设有设有电机支座（501），所述伺服电机（5）固定安装在所述电机支座（501）之间。

6.根据权利要求1所述一种用于隧道施工通风的风管式自动感知调节风阀，其特征在于：所述活动式锥型风筒（601）与固定式锥型风筒(6)的中心轴线相重合，所述固定式锥型风筒(6)筒壁内侧设有多个密封带（603），所述密封带（603）用于密封所述固定式锥型风筒(6)与活动式锥型风筒(601)之间的间隙。

7.根据权利要求1所述一种用于隧道施工通风的风管式自动感知调节风阀，其特征在于：所述可编程脉冲发生器（4）固定安装在隧道衬砌边墙距隧道底板1.5米的位置。

8.一种如权利要求1~7所述用于隧道施工通风的风管式自动感知调节风阀的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明属于隧道工程技术领域，特别涉及一种用于隧道施工通风的风管式自动感知调节风阀及使用方法。一种用于隧道施工通风的风管式自动感知调节风阀，包括智能风阀，智能风阀包括设备外壳，设备外壳内设有固定式锥型风筒，固定式锥型风筒内部锥型端处设有伺服电机，伺服电机的输出端连接有活动式锥型风筒，固定式锥型风筒与活动式锥型风筒的筒壁分别等距设置有多个条形风带，伺服电机连接有可编程脉冲发生器，活动式锥型风筒在伺服电机的转动下与固定式锥型风筒错位移动形成可调风口。本发明通过将电压信号转换成扭矩和转速来驱动活动式锥型风筒，具有时间常数小、线性度高的特点，可极大的节省施工通风能耗和成本。

技术研发人员：郭亚斌,王帅帅,葛国库,高轩,韩昊阳,李龙,来显杰
受保护的技术使用者：中交第二公路工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/30