摘要：随着经济的快速发展，我国基层建设也在趋于完善，同时国家对于基础建设的相关事宜相当重视。并在17年中旬我国发改委及其相关部门印发了《全国城市市政基础设施建设“十三五”规划》且在该规划中提出了有关交通系统建设的相关内容，尤其是轨道交通建设和综合管廊建设方面的问题，因此，这两点建设在城市基础建设中有着重要的地位。然而在实际建设中，其所需要投入大量的资金，而且在建设过程中所需要的资源较多，同时建设期间存在一定的难度，为了能够有效的解决此类问题，将GIS技术和BIM技术运用到轨道交通和综合管廊同期规划系统设计中，能够对其建设及设计中的问题合理的解决，为城市市政基础建设的完善奠定了良好的基础。
关键词：GIS；BIM；轨道交通；综合管郎；同期规划；系统设计
一、在轨道交通和综合管廊同期规划系统中所采用的关键技术
（一）设计中的GIS规划技术
随着经济及科学技术的迅速发展，在交通网络的设计中，GIS技术起到了重要的作用，其主要是对网络中产生的相关数据进行合理的处理[1]。同时，在交通规划中会产生大量的空间信息，需要对其进行合理的处理才能够将道路规划的各项功能加以实现，从而在GIS实际应用中能够有效的提高该项工作的工作效率，另外，在GIS应用的过程中还能够有效的对规划工作的相关流程进行简化。近年来，GIS规划技术在城市轨道交通及综合管廊同期规划的使用越来越广泛，并根据长期以来的经验，发现GIS技术恰巧能够满足其需求，其中在设计规划中，其能够将GIS的相关数据进行转化，使其能够转化成拓扑数据，之后利用自身的拓扑结构进行计算，该计算作用于GIS段的信息。在此过程中需要将GIS的各点在拓扑NODES中，并将其走向设置成为两个方向的走向。
（二）设计中的BIM设计技术
在现代城市建设工程中BIM技术的应用越来越广泛，其在建筑工程设计中能够发挥出重要的作用，尤其是在轨道交通和管廊方面，能够将两者进行综合，并通过建立相关的建筑信息模型，设置模拟施工的过程，并将相关的设置全面的显示出来，从而实现各个面连接点的显示，并通过BIM技术可视性的特点将设计中的问题进行明确，同时将轨道交通和管廊综合规划中的相关需求进行局部断面信息的提出，从而实现对规划设计方案中存在的问题进行明确并修改，使设计方案得到进一步的优化。
在轨道交通和综合管廊的同期规划系统设计中，其同期规划有着一定的需求，在使用BIM技术时，要将其需求进行充分考虑，并使用BIM技术的相关软件进行三维图形的设计，通常情况下会采用ArchiCAD软件，因为其能够满足相关设计人员的操作习惯，从而能够使三维模型的建立更加完善。
在采用BIM技术对管廊进行建模时，需要完成两个步骤：其一，对管廊中所需要的结构进行建模，该结构主要包括墙梁板柱工具、截面、壳体、变形体等，从而实现建模的完整性，同时在进行三维模型的建立期间，需要对结构的材质及分图层加以注意[2]。其二，在以上过程完成之后需要使用相关软件中的插件进行管道的建模，该插件以水暖电插件为主，在建模时利用该插件对管道的颜色进行设置，并保证不同的构件使用不同的颜色，同时将管道的相关信息进行设置，主要有高度、直径等信息，另外对各类管道进行描述并采用软件画出。
二、基于GIS与BIM的轨道交通和综合管廊同期规划系统设计
（一）基本架构的设计
在采用BIM和GIS技术进行轨道交通和综合管廊同期规划系统的设计时，需要按照其需求进行相关技术的合理应用，其主是在各项技术使用的过程中，对相关影响因素进行明确，并制定相关管理机制和设计中的协同方案，从而实现其系统规划方案得到良好的优化[3]。因此，需要在设计中对系统的架构进行明确，并标注其基本架构的相关内容，必须将其相关模块进行明确，其主要模块又包含基本要素的信息模块、影响因素的分析和综合模块、相关技术中关键技术的处理模块和规划方案的输出模块。以下对各模块进行简单描述：
（1）基本要素信息模块
通过BIM技术对轨道交通和管廊同期规划系统的影响因素进行确定，其主要是实现相关基本要素的确定，同时对该要素的信息及内容进行合理的规划并保存。
（2）影响因素分析和综合模块
在城市轨道和综合管廊同期规划系统中，基于BIM技术的应用，能够将其中各个影响因素的相关问题进行模型的建立，其主要是对需要设计的内容的要素信息进行输入，通过计算系统，对相关要素的影响因子进行数值的计算，从而对系统中影响的重要因素进行确定。
（3）关键技术的处理模块
该项处理模块在城市轨道和综合管廊同期规划中，需要依靠GIS和BIM技术相互结合来实现，并通过系统中的影响较大的权重因子，将相关要点的信息向拓扑数据进行转化，这需要GIS技术来完成，另外利用BIM技术的相关软件建立整个项目的三维立体模型，而且模型的建立要保证与系统协同方案和管廊机制之间的联系。
（4）规划方案的输出模块
规划方案的输出模块，需要在整个系统中实现相关设计人员与相关技术的交互，从而实现同期规划所需要的方案具有合理化的特点。
（二）协同方案和管理机制设计
（1）管理机制
在城市轨道和综合管廊同期规划系统中，管理机制是必不可少的组成部分，其对工程的施工质量有着直接的影响，因此，为了保证工程施工质量符合要求，必须建立科学合理的管理模式[4]。在实际工程中，管理机制有着重要的作用，所以在其实际运行的过程中所涉及的环节较多，同时工程相关的各个部门之间有着重要的联系。另外，在管理机制中，需要对同期规划系统中各个相关部门及单位的职权、职能进行明确，以便于各部门之间的联系更加顺畅。从而对各部门之间进行工程相关问题的协调。
（2）协同方案
在同期规划系统中，系统方案同样是其中重要的组成部分。由于综合管廊所规划的相关路线错综复杂，为了能够各种形式的交通轨道更加明确，必须依靠系统方案来完成。同时协同方案在设计的过程中，需要对系统中的路线进行合理的分析，以免系统中出现冲突性的问题，因此在实际设计中要将管廊的相关线路及轨道交通各个站点之间的明确位置进行准确的规划，这也是轨道交通和综合管廊同期系统设计中的重点。
结语：综上所述，在轨道交通和综合管廊同期规划设计中，BIM技术和GIS 技术的使用，不仅能够提高整体工作的效率，还能够有效的节约成本、资源，同时对工程中存在的问题能够合理的解决，为整体工程的质量提供了保障。另外，利用两种技术建立的管理机制和协同方案，为整体系统的有序进行提供了保障。
参考文献：
[1]王会杰,王建业.城市燃气管道入综合管廊的应用分析及技术探讨[J].广东化工,2018,45(08):153-154+186.
[2]章海玲. 综合管廊火灾自动报警系统设计探讨[J].现代建筑电气,2018,9(05):29-33.
[3]张琼. 基于GIS与BIM的轨道交通和综合管廊同期规划系统设计[J].机械设计与制造工程,2018,47(07):106-109.
[4]王博. 兰州市静宁路综合管廊工程方案研究与应用[D].兰州交通大学,2016.
作者简介：丁东方（1985-12），男，汉族，籍贯：山东省枣庄市滕州市
引风机叶片断裂分析
刘海娜
(国家电投集团河南电力检修工程有限公司 450000)
摘要：本文介绍了引风机调节端轮毂突发叶片扫膛的事故。强调了振动引起的失效，通过引风机长期在失速、喘振不稳定工作区运行时引起叶片振动疲劳破坏及通过降低烟气系统阻力等特点，指出有效防止类似事故的发生的措施，给机组的优化设计和现场运行提出指导性意见。
关键词：双级动叶可调式轴流引风机 引风机叶片 疲劳断裂 痕迹 空预器 积灰
1设备概况
豫新2×300MW #6炉机组锅炉引风机为双级动叶可调式轴流SAF26.6-15-1动调风机。2016年2月21日上午#6炉B侧引风机调节端轮毂突发叶片扫膛事故。
2 6B引风机损坏情况
解体后我们发现缺陷：
1、驱动端调节盘与支撑轴连接的四条螺栓有三条断裂一条脱落。调节端调节盘与支撑轴连接的四条螺栓没问题。（图2：支撑轴连接螺栓断裂）
（图1：二级轮毂叶片断裂）（图2：螺栓断裂） （图3：叶柄轴断） （图4：叶柄轴滚键） （图5：叶柄轴对比）
2、从调节端拆出的断叶柄轴（编号A4）。（图3：叶柄轴断）
3、两轮毂内平衡锤顶丝全部是松的，个别顶丝将要脱落。
4、调节端调节臂与叶柄轴都有滚键现象，且调节臂的爪有明显变形（叶片螺母凸台处）。驱动端只有部分调节臂和叶柄轴存在上述现象。（图4：叶柄轴滚键）
5、由于调节臂的爪有变形，调节臂的下部外圆尺寸大于轮毂上孔的内径，拆两个调节臂。拆出的两个中一个是断叶柄轴的A4编号，另一个是C12编号。（图5：断裂叶柄轴对比）
6、叶柄轴的键槽有变形，键的工作面有被挤压痕迹，调节臂键槽变形。
3 引风机叶片断裂进行分析
3.1宏观检查
叶片断裂原因分析：叶片断口均有不同层次的滚键、疲劳弧线和疲劳沟线特征，在断口的稳态扩展区所占比例很大，而瞬时断裂区面积很小，说明疲劳裂纹扩展的推动力---疲劳载荷较小，形成疲劳掏线则需较高的应力，根据断口源区的疲劳沟线特征，我们推断疲劳裂纹的萌生应力较大。疲劳裂纹的萌生主导原因不是材质、腐蚀、缺陷等，也就是说叶片的抗力没有降低，只能是动力载荷过大导致疲劳裂纹产生，正常工况下，调节端调节臂与叶柄轴都有滚键现象，且调节臂的爪有明显变形（叶片螺母凸台处）。
3.2引风机叶片断裂初步分析及结果
驱动端只有部分调节臂和叶柄轴存在上述现象，因此推测动叶出现不应有的松动，引起转子异常振动，对于这种高速转动的风机来说是非常危险的。在交变振动应力的驱动下扩展，腐蚀介质也起到了加速作用，疲劳裂纹扩展至临界尺寸发生断裂。通常造成风机损坏的典型原因是风机进入不稳定工作区运行，此时会造成失速或喘振现象，结合机组投运以来6B引风机未发生过失速或喘振现象，为此初步判断为该风机在短期不稳定工作区运行造成叶片断裂。
4 引风机失速后果
对一般风机本身而言，如果风机在失速区域长时间运行，将会导致叶片断裂可能，且叶轮的机械部件也可能损坏，一般风机在失速区内累计运行时间不能超过15h，否则要更换叶片，对运行中机组而言，如果风机在运行中发生失速，则可能造成风机发生跳闸，将直接联锁单侧通风组停止，机组将会减负荷，间接的引起炉膛正压或负压超限，锅炉跳闸。所以，轴流风机运行中必须采取减少或防止风机在运行中发生失速措施。
5 产生引风机失速分析
工况风机流量均小于MCR工况点设计值246.19m³/s，而风机压头均超过工况点的设计值4192Pa，工况点均已落入不稳定工况区即风机在失速区运行。烟气系统的阻力远超设计值。轴流式风机在失速状态下运行，对叶片产生一定频率激振力，使叶片受到交变应力的作用，可能使叶片产生疲劳断裂。在额定负荷时，锅炉空气预热器和电除尘段的设计阻力分别为：936Pa，294 Pa而实侧阻力远远大于额定负荷工况下的设计值。即解决引风机失速，必须降低锅炉系统中烟气系统的阻力。
6 措施和效果
通过加强空预器吹灰，保持蓄热元件清洁，改进吹灰装置、调整各密封间隙，减少漏风，降低烟气系统阻力，减少不必冷风进入炉膛。将备用磨煤机冷、热风挡板关闭；经常检查烟风道各处有无漏风，保证省煤器、空预器排灰顺畅，降低水平段飞灰浓度，加强锅炉本体吹灰，减少烟道积灰。根据引风机性能曲线制定风压、流量和动叶开度之间的制约关系，以动叶开度为主，全压不得大于对应的风压，流量不得小于对应的流量，若任一条件不足，则发生报警信号，提醒运行人员注意，并及时进行调整。引风机失速、喘振现象得到有效控制，目前引风机运行正常。
7 结束语
6B引风机叶片断裂事故的直接原因是振动引起的疲劳失效，主要是引风机长期在失速、喘振等不稳定的工作区域运行时，叶片受烟气阻力而造成振动疲劳破坏的主要原因。由于该锅炉空气预热器在运行中长期存在积灰严重，烟气系统阻力比设计值大，烟道管网的阻力特性曲线较为陡峭，它和引风机性能曲线的交点向左偏移，导致引风机失速、喘振。通过加强减少烟道积灰，降低烟气系统阻力和减少烟气系统漏风等措施，预防引风机失速和喘振的发生。
参考文献：
1、《豫新2×300MW机组检修规程》2014年7月编著风机检修篇
2、《轴流风机失速与喘振对策》2012年编著锅炉维护、检修资料
论文作者:丁东方,艾青
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/9/17
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