一种电站动叶可调式轴流风机节能改造新型动叶造型方法

摘要

本发明公开了一种电站动叶可调式轴流风机节能改造新型动叶造型方法，包括：首先，根据动叶可调式轴流风机节能改造前、后风机技术参数确定风机改造方法；其次，针对不同风机改造方法，确定相应的新型动叶造型方法；最后，根据上面确定的风机改造方案和新型动叶造型方法，实施风机节能改造。本发明在保持动叶可调式轴流风机大部分零部件不变的前提下，对风机动叶片进行新型节能叶片造型，造型完成后将风机原有动叶片全部更换为新型动叶片，达到节省投资费用、缩短投资回收年限，实现风机深度节能，保证风机安全可靠运行等多重目的。

说明书

技术领域

本发明涉及燃煤电厂烟气系统所使用的动叶可调式轴流风机，具体涉及一种电站动叶可调式轴流风机节能改造新型动叶造型方法。

背景技术

目前全国各类火电机组动叶可调轴流式风机的应用最为广泛，然而，由于风机选型不合理、煤质变化太大、机组频繁深度调峰等因素，使得风机在实际运行过程中存在着风机出力不足、失速裕量低以及与管网系统匹配性差等各种问题，导致动叶可调式轴流风机实际运行经济性和安全性往往较差，造成火力发电机组能耗较高。

动叶可调式轴流风机实施节能改造，采用的改造方案往往都是将风机整机更换，这样不仅投资费用巨大，回收周期长，而且由于风机厂家叶型较少使得改造后风机与系统匹配性难以达到最佳。因此，动叶可调式轴流风机实施节能改造时，有必要提出风机节能改造新型动叶片造型方法，达到节省投资费用、缩短投资回收年限，实现风机深度节能，保证风机安全可靠运行等多重目的。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种电站动叶可调式轴流风机节能改造新型动叶造型方法，其目的是在保持动叶可调式轴流风机大部分零部件不变的前提下，对风机动叶片进行新型节能叶片造型，造型完成后将风机原有动叶片全部更换为新型动叶片，达到节省投资费用、缩短投资回收年限，实现风机深度节能，保证风机安全可靠运行等多重目的。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种电站动叶可调式轴流风机节能改造新型动叶造型方法，包括：首先，根据动叶可调式轴流风机节能改造前、后风机技术参数确定风机改造方法；其次，针对不同风机改造方法，确定相应的新型动叶造型方法；最后，根据上面确定的风机改造方案和新型动叶造型方法，实施风机节能改造。

本发明进一步的改进在于，对于单级动叶可调式轴流风机节能改造新型动叶造型，具体实现方法如下：

步骤1、确定风机改造技术方案，根据动叶可调式轴流风机改造前风机TB点选型参数对应的流量系数

步骤2、确定风机新型动叶造型方法，风机改造技术方案分为风机叶片更换和风机局部改造两种方法。

本发明进一步的改进在于，风机改造技术方案分为风机叶片更换和风机局部改造两种方法，两种方法分别陈述如下：

(1)风机叶片更换方法，当风机改造前、后流量系数比满足

(2)风机局部改造方法，当风机改造前、后流量系数比满足

①风机动叶片高度H′

②风机机壳内径R′

本发明进一步的改进在于，对于风机叶片更换方法，风机新型动叶具体造型方法如下：

(1)沿叶高方向将叶片在圆柱坐标系下等分为M个叶型截面，M取3～8之间的整数，并将M个叶型截面的叶型型线坐标展开到平面坐标系；

(2)确定M个叶型截面的造型方法，对于M个叶型截面，每个叶型截面的造型方法相同；

(3)确定新型动叶片第i个叶型截面的压力面型线PS′

(4)将新型动叶片M个叶型截面的叶型型线BS′

本发明进一步的改进在于，步骤(2)中，对于以第i个叶型截面，i＝1,…,M，陈述新型动叶叶型截面造型方法如下：

①采用n阶贝塞尔曲线，对原始叶片第i个叶型截面的压力面型线PS

拟合过程中，保持叶片前缘点A

拟合完成后得到原始叶片第i个叶型截面的中弧线C

②调整原始叶片第i个叶型截面中弧线C

新型动叶片叶型截面中弧线贝塞尔拟合曲线参数前缘进口几何角为α′

式中，k

确定了上述参数，就唯一确定了新型动叶叶型截面中弧线C′

本发明进一步的改进在于，步骤(3)中，具体实施方法如下：

①以叶片前缘点A

②保持新型动叶片与原始叶片在第i个叶型截面相同相对弦长位置叶型的厚度分布相同，即假设新型动叶片第i个叶型截面横坐标为x′，而叶型截面弦长为c′

③将上面步骤确定新型动叶片第i个叶型截面的叶型厚度分布规律叠加于该叶型截面的中弧线C′

本发明进一步的改进在于，对于风机局部改造方法，风机新型动叶具体造型方法如下：

(1)按照风机叶片更换方法中(1)～(4)部分的内容完成新型动叶片的三维造型，新型动叶片原始叶高H

(2)将新型动叶片叶顶处进行切割，缩短叶片高度，由第1步骤可知，风机局部改造后，风机叶片高度要缩短至H′

本发明进一步的改进在于，对于双级动叶可调式轴流风机节能改造新型动叶造型，第一级和第二级的新型动叶造型方法相同，均按照单级动叶可调式轴流风机节能改造新型动叶造型的方法进行造型：第一级按照单级动叶可调式轴流风机节能改造新型动叶造型的方法完成单级风机新型动叶片的造型后，第二级再重复上述过程，第一级和第二级的风机动叶片造型完全相同。

本发明至少具有如下有益的技术效果：

本发明提供的一种电站动叶可调式轴流风机节能改造新型动叶造型方法，根据动叶可调式轴流风机节能改造前、后风机技术参数确定风机改造方法，然后，针对不同的风机改造方法确定相应的新型动叶造型方法。上述工作完成后，依据上面确定的方法就可以实施动叶可调式轴流风机节能改造及新型动叶片造型。

该动叶可调式轴流风机新型动叶造型方法，可以根据用户实际需求，个性化开发定制动叶可调式轴流风机节能改造新型动叶片，所开发的新型动叶片应用于动叶可调式轴流风机后，在降低风机出力的基础上，可以实现风机深度节能，同时可以有效改善风机调节性能，扩大风机运行范围，风机节能改造效果显著。

附图说明

图1为本发明专利的叶型截面造型示意图；

图2为本发明专利的叶型截面叶型厚度分布示意图。

其中，M为叶片造型的叶型截面总数目，i为叶型截面序号，

H

n为贝塞尔曲线阶数，P

图1中均为原始叶片第i叶型截面的参数，其中，A

α

a

图2中均为原始叶片第i叶型截面的参数，其中，叶片前缘点A

以下参数均为新型动叶片第i叶型截面的参数：

C′

α′

a′

x′为叶型中弧线C′

O′

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种电站动叶可调式轴流风机节能改造新型动叶造型方法，包括：

首先，根据动叶可调式轴流风机节能改造前、后风机技术参数确定风机改造方法；其次，针对不同风机改造方法，确定相应的新型动叶造型方法；最后，根据上面确定的风机改造方案和新型动叶造型方法，实施风机节能改造。

(一)对于单级动叶可调式轴流风机节能改造新型动叶造型，具体实施方法如下：

1、确定风机改造技术方案。根据动叶可调式轴流风机改造前风机TB点选型参数对应的流量系数

(1)风机叶片更换方法。当风机改造前、后流量系数比满足

(2)风机局部改造方法。当风机改造前、后流量系数比满足

①风机动叶片高度H′

②风机机壳内径R′

2、确定风机新型动叶造型方法。如上所述，风机改造技术方案分为风机叶片更换和风机局部改造两种方法，两种方法的新型动叶片造型方法有所不同，下面分别进行论述。

I.对于风机叶片更换方法，风机新型动叶具体造型方法如下：

(1)沿叶高方向将叶片在圆柱坐标系下等分为M个叶型截面，M取3～8之间的整数，并将M个叶型截面的叶型型线坐标展开到平面坐标系。

(2)确定M个叶型截面的造型方法。对于M个叶型截面，每个叶型截面的造型方法相同，下面以第i个(i＝1,…,M)叶型截面为例，陈述新型动叶叶型截面造型方法如下：

①采用n阶贝塞尔曲线，对原始叶片第i个叶型截面的压力面型线PS

拟合过程中，保持叶片前缘点A

拟合完成后得到原始叶片第i个叶型截面的中弧线C

②调整原始叶片第i个叶型截面中弧线C

新型动叶片叶型截面中弧线贝塞尔拟合曲线参数前缘进口几何角为α′

式中，k

确定了上述参数，就唯一确定了新型动叶叶型截面中弧线C′

(3)确定新型动叶片第i个叶型截面的压力面型线PS′

①以叶片前缘点A

②本发明保持新型动叶片与原始叶片在第i个叶型截面相同相对弦长位置叶型的厚度分布相同，即假设新型动叶片第i个叶型截面横坐标为x′，而叶型截面弦长为c′

③将上面步骤确定新型动叶片第i个叶型截面的叶型厚度分布规律叠加于该叶型截面的中弧线C′

(4)将新型动叶片M个叶型截面的叶型型线BS′

II.对于风机局部改造方法，风机新型动叶具体造型方法如下：

(1)按照第I步骤中(1)～(4)部分的内容完成新型动叶片的三维造型，新型动叶片原始叶高H

(2)将新型动叶片叶顶处进行切割，缩短叶片高度。由第1步骤可知，风机局部改造后，风机叶片高度要缩短至H′

(二)对于双级动叶可调式轴流风机节能改造新型动叶造型，第一级和第二级的新型动叶造型方法相同，均按照第(一)步骤的方法进行造型：第一级按照第(一)步骤的方法完成单级风机新型动叶片的造型后，第二级再重复上述过程，第一级和第二级的风机动叶片造型完全相同。这样，就完成了双级动叶可调式轴流风机节能改造新型动叶片的造型。

实施例

国内某600MW机组送风机为单级动叶可调式轴流风机，风机动叶数量为22片，叶轮直径为2660mm，风机机壳内径R

1、风机改造前、后流量系数比

2、选取M＝6，即沿叶高方向将叶片在圆柱坐标系下等分为6个叶型截面。

3、以第1个叶型截面(即叶根截面)为例，实施单个叶型截面的造型：

(1)采用n阶贝塞尔曲线对第1个叶型截面的压力面型线PS

(2)调整原始叶片第1个叶型截面中弧线C

(3)根据第I部分第(3)步骤第③步的方法，在新型动叶片第1个叶型截面中弧线C′

4、按照上面步骤的方法，完成新型动叶片其它几个叶型截面的叶型型线BS′

5、根据第I部分第(4)步骤的方法，将新型动叶片6个叶型截面的叶型型线BS′

经过上面的步骤，就完成了动叶可调式轴流风机节能改造新型动叶片造型。所开发的新型动叶片应用于动叶可调式轴流风机后，风机不仅可以满足节能改造后新选型工况点的出力要求，而且风机综合能耗降低了15％以上，风机动叶角度调节范围提高了10％以上，风机运行经济性和设备适用性得到了显著提升，本次风机节能改造效果显著。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。