Tunnelling

隧道掘进专用救生舱

隧道型救生舱必须经过专门设计,满足行业规范以及具体项目要求。该类型救生舱建造需要考虑呼吸环境、可调节温度及湿度等多种因素。

在设计MineARC TunnelSAFE 隧道型救生舱时, 我们的工程师改进和整合了多种生命支持设备, 以克服隧道密闭的作业条件。

Crescent Design Refuge Chamber for Tunnelling
隧道掘进专用救生舱

隧道掘进为何需要救生舱?

救生舱是密闭的钢制结构,内部配置可调控生存空间,旨在紧急情况下为遇险人员提供生命支持设备及安全可靠的避险环境。

生命支持设备主要包含以下方面:

  • 一个安全密封的内部正压环境,
  • 隔绝并阻碍毒害物质进入;救生舱内可呼吸空气循环使用;
  • 温度和环境湿度、电气、 24小时不间断电源支持、气体滤清、空调降温、照明及气体监测设备等。

这些设计及操作可以同潜水艇进行参考和比较。然而, 隧道掘进项目面临很多前所未有的极端挑战,设计人员需要考虑诸多灾害及事故可能,进一步发展和完善救生舱设计。

 

你知道吗?外部导热以及内部人员新陈代谢均会导致救生舱内温度升高。空调降温系统是应对潜在致命伤害的关键设备。

 

隧道型救生舱的设计难点及解决方案

难点:可呼吸环境

外部压风是TunnelSAFE隧道型救生舱的呼吸用气主要来源。MineARC 比较了当压风作为主要呼吸用气时,救生舱载人及空置时分别的风险所在,以及远程监测和控制毒害气体进入救生舱。
火灾发生是救生舱避险的常规原因之一。因此,该型救生舱生命支持设备的设计要点综合考虑了压风、缺氧、高浓度一氧化碳、高温、高热等诸多因素。

解决方案:压缩空气管理系统(CAMS)

MineARC TunnelSAFE 隧道型救生舱的一个主要特点是采用压缩空气管理系统 (简称CAMS)。该系统专为密闭空间内可呼吸用气提供解决方案。氧气传感器时刻监测入舱压风,一旦出现低氧,电磁开关将自动关闭。火灾发生时,灾害区域可能由于一氧化碳的产生而降低氧气水平。该系统则能确保救生舱在载人或空置状态下均能保持合格的呼吸用氧环境。

此外, 救生舱要求实现内部正压,以防止毒害气体入侵。这通常是通过在待机状态 (非应急状态) 持续输送压风至救生舱内部而实现。为了防止压风过量使用,造成浪费,该系统采用差压控制设计,仅在需要时才引入压风,从而大大减少了压风用量。

 

难点:温度及湿度

在隧道掘进应用中, 空调常常遭遇高温环境。普通的空调换热器将无法在高于47°C 环境温度下正常工作。所谓“高温”空调通常额定工作温度不超过 60°C, 但是制冷率会大大降低,耗电量也会相应增大。

解决方案:计算流体动力学 (CFD)

MineARC 现有的高温和绝缘设计, 结合计算流体力学 (CFD) 建模和分析, 确保人员安全避险。此外, MineARC 还能够在高达300°c 的环境下使用MARCiS (液态二氧化碳) 和隔热冷却方法。

 

计算流体动力学示范

首先划定基准线, 以确定是否需要空调或绝缘。代谢热输出量为117W, 示范使用130W。在下面的图1.0 中, 在测试开始30分钟内,救生舱内部生存环境明显超出合格范围。如果如图1.0所示, 救生舱内热量指数将在30分钟内超过生存极限。

 

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Figure 1.0: Cross section: Scenario: Air Conditioning – No Insulation at 16 minutes.

 

图2.0 和图 3.0: 按照标准操作进行计算,显示出化学药剂强大的吸附能力。虽然示范不是高温环境, 但其超强的滤清和降温能力可见一斑,为高温环境时刻做好准备。

 

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Figure 2.0: Cross section: Standard Temperature Scenario: Air Conditioning – Scrubbing Fan Mixture.

 

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Figure 3.0: ISO2: Standard Temperature Scenario: Air Conditioning – Scrubbing Fan Mixture

 

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