CN114593088A - 一种电站动叶可调式轴流风机扩容改造动叶改型设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电站动叶可调式轴流风机扩容改造动叶改型设计方法，包括：首先，给出该方法适用条件；其次，如果风机扩容改造满足适用条件，那么给出具体的风机扩容改造动叶改型设计二维叶型造型方法；最后，根据动叶改型设计二维叶型造型方法生成的二维叶型曲线，完成动叶改型设计三维叶片造型。本发明在保持风机大部分零部件不变的前提下，仅通过对风机动叶片进行改型设计，就能实现风机扩容改造，并保证风机安全可靠运行。本发明为新形势下电站动叶可调式轴流风机扩容升级改造提供了一条新的技术路线，其具有投资费用低、投资回收年限短、改造效果显著等优点，适合在市场上大规模推广应用。

Description

一种电站动叶可调式轴流风机扩容改造动叶改型设计方法

技术领域

本发明涉及燃煤电厂技术领域，具体涉及一种电站动叶可调式轴流风机扩容改造动叶改型设计方法。

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，如果动叶可调轴流式风机出现出力不足、失速裕量低等问题，那么需要对风机进行扩容改造，提高风机出力以满足机组风烟系统的出力要求。目前，动叶可调式轴流风机实施扩容改造，大多数情况下会采用风机整机更换方案，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风机增容改造难以实施。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种电站动叶可调式轴流风机扩容改造动叶改型设计方法，针对IGV+R+S型或R+S型动叶可调式轴流风机，在保持风机大部分零部件不变的前提下，仅通过对风机动叶片进行改型设计，就能实现风机扩容改造，并保证风机安全可靠运行。本发明为新形势下电站动叶可调式轴流风机扩容升级改造提供了一条新的技术路线，其具有投资费用低、投资回收年限短、改造效果显著等优点，适合在市场上大规模推广应用。

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扩容改造动叶改型设计方法，包括：

首先，给出该方法适用条件；其次，如果风机扩容改造满足适用条件，那么给出具体的风机扩容改造动叶改型设计二维叶型造型方法；最后，根据动叶改型设计二维叶型造型方法生成的二维叶型曲线，完成动叶改型设计三维叶片造型。

本发明进一步的改进在于，具体包括以下步骤：

1)给出该方法的适用条件

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为

压力系数为φ₁，风机扩容改造后TB点选型参数对应的流量系数为

压力系数为φ₂，其适用条件如下：

如果风机扩容改造前、后技术参数满足上述条件，那么实施风机扩容改造；

2)确定风机扩容改造动叶改型设计二维叶型造型方法，如果风机扩容改造前、后技术参数满足第一步的条件，那么开展风机扩容改造动叶改型设计二维叶型造型；

3)根据动叶改型叶片第i个叶型截面的叶型型线

完成动叶改型设计三维叶片造型。

本发明进一步的改进在于，步骤2)中，具体的风机扩容改造动叶改型设计二维叶型造型方法实施如下：

(1)沿叶高方向将叶片在圆柱坐标系下等分为N个叶型截面，N为整数，将N个叶型截面的叶型型线坐标由极坐标转换到平面坐标；

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

(3)根据上一步确定的动叶改型叶片第i个叶型截面中弧线

造型曲线，通过在中弧线

型线两侧叠加等厚度的叶型厚度分布，得到动叶改型叶片第i个叶型截面的压力面型线

和吸力面型线

这样，就完成了动叶改型叶片第i个叶型截面的叶型型线

的造型。

本发明进一步的改进在于，3≤N≤10。

本发明进一步的改进在于，步骤2)的(2)中，动叶改型设计方法如下：

①利用k阶多项式函数，对原始叶片第i个叶型截面的压力面型线PC_i、吸力面型线SC_i进行曲线拟合，得到原始叶片第i个叶型截面的中弧线C_m,i拟合曲线和叶型厚度分布拟合曲线的多项式函数公式；具体实施方法如下：

采用基于最小二乘法的k阶多项式函数，k≥1，k为整数对原始叶片第i个叶型截面的压力面型线PC_i、吸力面型线SC_i进行曲线拟合，若(x_i,y_i)为压力面或吸力面型线上的数据点，数据点总数为M，则k阶多项式函数公式满足如下条件：

拟合过程中，保持叶片前缘点LE_i、叶片尾缘点TE_i位置不变，采用对第i个叶型截面的中弧线C_m,i两侧施加相同叶型厚度分布的方式对压力面型线PC_i、吸力面型线SC_i进行曲线拟合；采用最小二乘法，根据多项式拟合曲线与中弧线C_m,i离散点之间误差平方和最小原则，求解多项式函数阶数k(k≥1)和系数m_i，i＝0,1,...,k；

拟合完成后得到原始叶片第i个叶型截面的中弧线C_m,i拟合曲线的多项式函数y＝f_i(x)和叶型厚度分布的拟合曲线多项式函数y＝b_i(x)，通过进一步求解可以得到如下参数：原始叶片第i个叶型截面的前缘进口几何角λ_i，叶型几何弯角θ_i，叶型弦长Cord_i参数；

②调整原始叶片第i个叶型截面中弧线C_m,i的多项式拟合曲线参数，得到动叶改型叶片第i个叶型截面中弧线的多项式拟合曲线，完成动叶改型叶片第i个叶型截面中弧线

的造型；

动叶改型叶片第i个叶型截面中弧线多项式拟合曲线参数前缘进口几何角

叶型几何弯角

和叶型弦长

按如下公式确定：

式中，s₁为叶型几何弯角放大系数，s₂为叶型出力调节系数，s₃为叶型弦长放大系数；

根据上述公式选取合适的叶型前缘进口几何角

叶型几何弯角

和叶型弦长

可以得到动叶改型叶片第i个叶型截面中弧线的多项式拟合曲线，就完成动叶改型叶片第i个叶型截面中弧线

的造型。

本发明进一步的改进在于，步骤2)的(3)中，具体实施方法如下：

①原始叶片第i个叶型截面叶型厚度分布拟合曲线的多项式函数y＝b_i(x)，则动叶改型叶片第i个叶型截面叶型厚度分布拟合曲线的多项式函数按下面公式确定：y＝s₄·b_i(x)，式中，s₄为叶型厚度调节系数，且s₄∈[0.8,1.2]；

②多项式函数y＝b_i(x)和y＝s₄·b_i(x)中横坐标x为第i个叶型截面相同相对弦长位置坐标，即

横坐标y为第i个叶型截面横坐标x处对应的叶型厚度；将中弧线

型线上任一离散点坐标

代入y＝s₄·b_i(x)，得到

整理成

通过转换得到f(x_i)＝b′_i(x_i)，这样，就得到了动叶改型叶片第i个叶型截面横坐标x_i处的叶型厚度值为b′(x_i)，依次重复上述过程，就能求解得到中弧线

型线两侧叠加的所有位置叶型厚度分布值；

③将上面步骤确定动叶改型叶片第i个叶型截面的所有位置叶型厚度分布值叠加于该叶型截面的中弧线C′_m,i型线上，生成动叶改型叶片第i个叶型截面的压力面型线

和吸力面型线

然后，将压力面型线

和吸力面型线通过叶型前缘点

和叶型尾缘点

连结在一起，就完成了动叶改型叶片第i个叶型截面的叶型型线

的构造。

本发明进一步的改进在于，步骤3)中，具体实施方法如下：

(1)将动叶改型叶片N个叶型截面的叶型型线沿叶高方向积叠，生成单个动叶改型叶片三维造型，根据上面步骤得到的动叶改型叶片第i个叶型截面的叶型型线

通过每个叶型截面重心点沿叶高方向进行积叠，生成单个动叶改型叶片三维造型；叶片三维造型完成后，在叶片前缘和叶片尾缘区域分别进行倒圆角操作，生成的前缘圆弧曲面LS，生成的尾缘圆弧曲面为TS，前缘圆弧曲面的曲率半径为R_LS，尾缘圆弧曲面的曲率半径为R_TS，叶型吸力面型线

积叠生成的曲面被前缘圆弧曲面LS和尾缘圆弧曲面为TS剪切剩余的部分为吸力面曲面SS，压力面型线

积叠生成的曲面被前缘圆弧曲面LS和尾缘圆弧曲面为TS剪切剩余的部分为压力面曲面PS，叶片叶顶与风机机壳内曲面的相交曲面为叶片叶顶曲面S_shroud，叶片叶根与风机轮毂外曲面的相交曲面为叶片叶根曲面S_hub；

(2)完成动叶改型叶片的整体造型，动叶可调轴流风机原始动叶片的数目为N_rotor，动叶改型叶片的数目

保持不变，即

将上一步骤得到的单个动叶改型叶片三维造型，沿着原始动叶片的位置分别布置，这样，就完成了动叶可调轴流式风机动叶改型叶片的整体造型。

本发明进一步的改进在于，步骤3)中，满足：5≤R_LS≤20mm，5≤R_TS≤20mm。

本发明至少具有如下有益的技术效果：

本发明提供了一种电站动叶可调式轴流风机扩容改造动叶改型设计方法，针对IGV+R+S型或R+S型动叶可调式轴流风机，在保持风机大部分零部件不变的前提下，仅通过对风机动叶片进行改型设计，就能实现风机扩容改造，并保证风机安全可靠运行。通过本发明提供的方法，可以在其适用条件范围内提供良好的电站动叶可调式轴流风机扩容改造动叶改型设计方案，满足用户的风机扩容改造需求。

该电站动叶可调式轴流风机扩容改造动叶改型设计方法为新形势下电站动叶可调式轴流风机扩容升级改造提供了一条新的技术路线，依托该方法开发的动叶改型叶片应用于动叶可调式轴流风机后，在满足风机扩容改造出力的基础上，同时可以扩大风机运行范围，并获取良好的节能收益。该风机扩容改造动叶改型设计方法具有投资费用低、投资回收年限短、改造效果显著等优点，适合在市场上大规模推广应用。

附图说明

图1为本发明的二维叶型截面造型示意图；

图2为本发明的二维叶型截面叶型厚度分布示意图；

图3为本发明的三维叶片造型示意图。

其中，N为叶片造型的叶型截面总数目，i为叶型截面序号，

为改造前风机TB点选型参数对应的流量系数，φ₁为改造前风机TB点选型参数对应的压力系数，

为改造后风机TB点选型参数对应的流量系数，φ₂为改造后风机TB点选型参数对应的压力系数。

N_rotor为风机原始动叶片的数目，

为风机动叶改型叶片的数目。

k为多项式函数阶数，m_i为多项式函数系数，y＝f_i(x)为原始叶片第i叶型截面的叶型中弧线拟合曲线函数，y＝b_i(x)为原始叶片第i叶型截面的无量纲化叶型厚度分布函数，y＝s₄·b_i(x)为动叶改型叶片第i叶型截面的无量纲化叶型厚度分布函数。

图1中均为原始叶片第i叶型截面的参数，其中，LE_i为叶型前缘点，TE_i为叶型尾缘点，C_m,i为叶型中弧线型线，PC_i为叶型压力面型线，SC_i为叶型吸力面型线。

λ_i为叶型前缘进口几何角，θ_i为叶型几何弯角，以上单位均为°。

Cord_i为叶型弦长，单位为mm。

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LE_i为坐标原点0，x_i为叶型中弧线C_m,i上某一点在x方向距离坐标原点0的距离，b(x_i)为横坐标x_i位置对应的叶型厚度分布。

以下参数均为动叶改型叶片第i叶型截面的参数：

为叶型中弧线型线，

为叶型压力面型线，

为叶型吸力面型线。

为叶型前缘进口几何角，

为叶型几何弯角，以上单位均为°。

为叶型弦长，单位为mm。

s₁为叶型几何弯角放大系数，s₂为叶型出力调节系数，s₃为叶型弦长放大系数，s₄为叶型厚度调节系数。

图3中均为动叶改型叶片的参数，LS为叶片前缘圆弧曲面，TS为叶片尾缘圆弧曲面，SS为叶片吸力面曲面，PS为叶片压力面曲面，S_shroud为叶片叶顶曲面，S_hub为叶片叶根曲面。

R_LS为前缘圆弧曲面LS的曲率半径，R_TS为尾缘圆弧曲面TS的曲率半径，以上单位均为mm。

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。

本发明提供的一种电站动叶可调式轴流风机扩容改造动叶改型设计方法，首先，给出本发明“电站动叶可调式轴流风机扩容改造动叶改型设计方法”的适用条件；其次，如果风机扩容改造满足本发明的适用条件，那么给出具体的风机扩容改造动叶改型设计二维叶型造型方法；最后，根据动叶改型设计二维叶型造型方法生成的二维叶型曲线，完成动叶改型设计三维叶片造型。

1、给出本发明的适用条件。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为

压力系数为φ₁，风机扩容改造后TB点选型参数对应的流量系数为

压力系数为φ₂。本发明的适用条件如下：

如果风机扩容改造前、后技术参数满足上述条件，那么可以采用本发明的方法实施风机扩容改造。

2、确定风机扩容改造动叶改型设计二维叶型造型方法。如果风机扩容改造前、后技术参数满足第一步的条件，那么开展风机扩容改造动叶改型设计二维叶型造型，具体的风机扩容改造动叶改型设计二维叶型造型方法实施如下：

(1)沿叶高方向将叶片在圆柱坐标系下等分为N个叶型截面(N为整数，且3≤N≤10)，将N个叶型截面的叶型型线坐标由极坐标转换到平面坐标。

(2)确定N个叶型截面的造型方法。对于N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,…,N)叶型截面为例，介绍动叶改型设计方法如下：

①利用k阶多项式函数，对原始叶片第i个叶型截面的压力面型线PC_i、吸力面型线SC_i进行曲线拟合，得到原始叶片第i个叶型截面的中弧线C_m,i拟合曲线和叶型厚度分布拟合曲线的多项式函数公式。具体实施方法如下：

采用基于最小二乘法的k阶(k≥1，k为整数)多项式函数，对原始叶片第i个叶型截面的压力面型线PC_i、吸力面型线SC_i进行曲线拟合，若(x_i,y_i)为压力面或吸力面型线上的数据点，数据点总数为M，则k阶多项式函数公式满足如下条件：

拟合过程中，保持叶片前缘点LE_i、叶片尾缘点TE_i位置不变，采用对第i个叶型截面的中弧线C_m,i两侧施加相同叶型厚度分布的方式对压力面型线PC_i、吸力面型线SC_i进行曲线拟合；采用最小二乘法，根据多项式拟合曲线与中弧线C_m,i离散点之间误差平方和最小原则，求解多项式函数阶数k(k≥1)和系数m_i，i＝0,1,...,k。

拟合完成后得到原始叶片第i个叶型截面的中弧线C_m,i拟合曲线的多项式函数y＝f_i(x)和叶型厚度分布的拟合曲线多项式函数y＝b_i(x)，通过进一步求解可以得到如下参数：原始叶片第i个叶型截面的前缘进口几何角λ_i，叶型几何弯角θ_i，叶型弦长Cord_i参数。

②调整原始叶片第i个叶型截面中弧线C_m,i的多项式拟合曲线参数，得到动叶改型叶片第i个叶型截面中弧线的多项式拟合曲线，完成动叶改型叶片第i个叶型截面中弧线

的造型。

动叶改型叶片第i个叶型截面中弧线多项式拟合曲线参数前缘进口几何角

叶型几何弯角

和叶型弦长

按如下公式确定：

式中，s₁为叶型几何弯角放大系数，s₂为叶型出力调节系数，s₃为叶型弦长放大系数。

根据上述公式选取合适的叶型前缘进口几何角

叶型几何弯角

和叶型弦长

可以得到动叶改型叶片第i个叶型截面中弧线的多项式拟合曲线，就完成动叶改型叶片第i个叶型截面中弧线

的造型。

(3)根据上一步确定的动叶改型叶片第i个叶型截面中弧线

造型曲线，通过在中弧线

型线两侧叠加等厚度的叶型厚度分布，得到动叶改型叶片第i个叶型截面的压力面型线

和吸力面型线

这样，就完成了动叶改型叶片第i个叶型截面的叶型型线

的造型。具体实施方法如下：

①原始叶片第i个叶型截面叶型厚度分布拟合曲线的多项式函数y＝b_i(x)，则动叶改型叶片第i个叶型截面叶型厚度分布拟合曲线的多项式函数按下面公式确定：y＝s₄·b_i(x)。式中，s₄为叶型厚度调节系数，且s₄∈[0.8,1.2]。

②多项式函数y＝b_i(x)和y＝s₄·b_i(x)中横坐标x为第i个叶型截面相同相对弦长位置坐标，即

横坐标y为第i个叶型截面横坐标x处对应的叶型厚度；将中弧线

型线上任一离散点坐标

代入y＝s₄·b_i(x)，得到

整理成

通过转换得到f(x_i)＝b_i′(x_i)，这样，就得到了动叶改型叶片第i个叶型截面横坐标x_i处的叶型厚度值为b′(x_i)。依次重复上述过程，就能求解得到中弧线

型线两侧叠加的所有位置叶型厚度分布值。

③将上面步骤确定动叶改型叶片第i个叶型截面的所有位置叶型厚度分布值叠加于该叶型截面的中弧线C′_m,i型线上，生成动叶改型叶片第i个叶型截面的压力面型线

和吸力面型线

然后，将压力面型线

和吸力面型线通过叶型前缘点

和叶型尾缘点

连结在一起，就完成了动叶改型叶片第i个叶型截面的叶型型线

的构造。

3、根据动叶改型叶片第i个叶型截面的叶型型线

完成动叶改型设计三维叶片造型。具体实施方法如下：

(1)将动叶改型叶片N个叶型截面的叶型型线沿叶高方向积叠，生成单个动叶改型叶片三维造型。根据上面步骤得到的动叶改型叶片第i个(i＝1,…,N)叶型截面的叶型型线

通过每个叶型截面重心点沿叶高方向进行积叠，生成单个动叶改型叶片三维造型；叶片三维造型完成后，在叶片前缘和叶片尾缘区域分别进行倒圆角操作，生成的前缘圆弧曲面LS，生成的尾缘圆弧曲面为TS，前缘圆弧曲面的曲率半径为R_LS，尾缘圆弧曲面的曲率半径为R_TS，且满足：5≤R_LS≤20mm，5≤R_TS≤20mm。叶型吸力面型线

积叠生成的曲面被前缘圆弧曲面LS和尾缘圆弧曲面为TS剪切剩余的部分为吸力面曲面SS，压力面型线

积叠生成的曲面被前缘圆弧曲面LS和尾缘圆弧曲面为TS剪切剩余的部分为压力面曲面PS，叶片叶顶与风机机壳内曲面的相交曲面为叶片叶顶曲面S_shroud，叶片叶根与风机轮毂外曲面的相交曲面为叶片叶根曲面S_hub。

(2)完成动叶改型叶片的整体造型。动叶可调轴流风机原始动叶片的数目为N_rotor，动叶改型叶片的数目

保持不变，即

将上一步骤得到的单个动叶改型叶片三维造型，沿着原始动叶片的位置分别布置。这样，就完成了动叶可调轴流式风机动叶改型叶片的整体造型。

实施例

国内某600MW机组单级动叶可调式轴流风机，风机动叶数量N_rotor＝22，电机额定转速为990r/min，风机TB点流量为232m³/s，TB点压力为4730Pa，进气密度为1.183kg/m³，风机扩容改造后，风机TB点流量为249m³/s，TB点压力为5300Pa，进气密度为1.146kg/m³。经过计算，得到改造前风机TB点选型参数对应的流量系数

改造前风机TB点选型参数对应的压力系数φ₁＝0.421，改造后风机TB点选型参数对应的流量系数

改造后风机TB点选型参数对应的压力系数φ₂＝0.487。依次按照下面的步骤实施动叶可调式轴流风机扩容改造动叶改型叶片设计造型：

1、风机改造前、后流量系数比

风机改造前、后压力系数比

满足本发明的适用条件。因此，可以采用本专利实施风机扩容改造动叶改型设计。

2、选取N＝5，即沿叶高方向将叶片在圆柱坐标系下等分为5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k阶多项式函数对第1个叶型截面的压力面型线PC₁、吸力面型线SC₁进行曲线拟合，求解得到多项式函数曲线阶数k＝6，并得到多项式函数系数m_i，i＝0,1,...,6；拟合完成后，得到原始叶片第1个叶型截面的中弧线C_m,1和叶型厚度分布的多项式拟合曲线，并得到第1个叶型截面的下列参数：前缘进口几何角λ₁＝31°，叶型几何弯角θ₁＝68°，叶型弦长Cord₁＝348.3mm。

(2)调整原始叶片第1个叶型截面中弧线C_m,1的多项式拟合曲线参数，选取叶型几何弯角放大系数s₁，叶型出力调节系数s₂＝1，叶型弦长放大系数s₃＝1.1，得到动叶改型叶片第1个叶型截面的前缘进口几何角为

叶型几何弯角

叶型弦长

这样，就完成了新型动叶片第1个叶型截面中弧线

的造型。

(3)根据本发明第(3)步骤的方法，叶型厚度调节系数s₄＝1.05，求解得到动叶改造叶片第1个叶型截面所有位置的叶型厚度分布值，通过在动叶改造叶片第1个叶型截面中弧线

叠加叶型厚度分布，就得到了动叶改型叶片第1个叶型截面的压力面型线

和吸力面型线

这样，就完成了新型动叶片第1个叶型截面的叶型型线

的构造。

4、按照上面步骤的方法，完成动叶改型叶片其它几个叶型截面的叶型型线

的构造。

5、根据第3步骤的方法，将新型动叶片5个叶型截面的叶型型线

沿叶高方向积叠，生成单个动叶改型叶片三维造型。叶片三维造型完成后，在叶片前缘和叶片尾缘区域分别进行倒圆角操作，生成的前缘圆弧曲面LS，生成的尾缘圆弧曲面为TS，选取R_LS＝10mm，R_TS＝5mm。然后，按照本发明的方法依次生成叶片吸力面曲面SS、叶片压力面曲面PS、以及叶片叶根曲面S_hub。最后，选取动叶改型叶片的数目

将单个动叶改型叶片三维造型，沿着原始动叶片的位置分别布置，就完成了动叶可调轴流风机动叶改型叶片的整体造型。

经过上面的步骤，就完成了动叶可调式轴流风机扩容改造动叶改型叶片造型。所开发的动叶改型叶片应用于动叶可调式轴流风机后，风机不仅可以满足扩容改造后机组的出力要求，而且风机综合能耗和风机调节性能都有明显的改善，本次风机扩容改造取得了理想的效果。

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。

Claims (8)

1.一种电站动叶可调式轴流风机扩容改造动叶改型设计方法，其特征在于，包括：

首先，给出该方法适用条件；其次，如果风机扩容改造满足适用条件，那么给出具体的风机扩容改造动叶改型设计二维叶型造型方法；最后，根据动叶改型设计二维叶型造型方法生成的二维叶型曲线，完成动叶改型设计三维叶片造型。

2.根据权利要求1所述的一种电站动叶可调式轴流风机扩容改造动叶改型设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1)给出该方法的适用条件

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为

压力系数为φ₁，风机扩容改造后TB点选型参数对应的流量系数为

压力系数为φ₂，其适用条件如下：

如果风机扩容改造前、后技术参数满足上述条件，那么实施风机扩容改造；

2)确定风机扩容改造动叶改型设计二维叶型造型方法，如果风机扩容改造前、后技术参数满足第一步的条件，那么开展风机扩容改造动叶改型设计二维叶型造型；

3)根据动叶改型叶片第i个叶型截面的叶型型线

完成动叶改型设计三维叶片造型。

3.根据权利要求2所述的一种电站动叶可调式轴流风机扩容改造动叶改型设计方法，其特征在于，步骤2)中，具体的风机扩容改造动叶改型设计二维叶型造型方法实施如下：

(1)沿叶高方向将叶片在圆柱坐标系下等分为N个叶型截面，N为整数，将N个叶型截面的叶型型线坐标由极坐标转换到平面坐标；

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

(3)根据上一步确定的动叶改型叶片第i个叶型截面中弧线

造型曲线，通过在中弧线

型线两侧叠加等厚度的叶型厚度分布，得到动叶改型叶片第i个叶型截面的压力面型线

和吸力面型线

这样，就完成了动叶改型叶片第i个叶型截面的叶型型线

的造型。

4.根据权利要求3所述的一种电站动叶可调式轴流风机扩容改造动叶改型设计方法，其特征在于，3≤N≤10。

5.根据权利要求3所述的一种电站动叶可调式轴流风机扩容改造动叶改型设计方法，其特征在于，步骤2)的(2)中，动叶改型设计方法如下：

①利用k阶多项式函数，对原始叶片第i个叶型截面的压力面型线PC_i、吸力面型线SC_i进行曲线拟合，得到原始叶片第i个叶型截面的中弧线C_m,i拟合曲线和叶型厚度分布拟合曲线的多项式函数公式；具体实施方法如下：

采用基于最小二乘法的k阶多项式函数，k≥1，k为整数对原始叶片第i个叶型截面的压力面型线PC_i、吸力面型线SC_i进行曲线拟合，若(x_i,y_i)为压力面或吸力面型线上的数据点，数据点总数为M，则k阶多项式函数公式满足如下条件：

拟合过程中，保持叶片前缘点LE_i、叶片尾缘点TE_i位置不变，采用对第i个叶型截面的中弧线C_m,i两侧施加相同叶型厚度分布的方式对压力面型线PC_i、吸力面型线SC_i进行曲线拟合；采用最小二乘法，根据多项式拟合曲线与中弧线C_m,i离散点之间误差平方和最小原则，求解多项式函数阶数k(k≥1)和系数m_i，i＝0,1,...,k；

拟合完成后得到原始叶片第i个叶型截面的中弧线C_m,i拟合曲线的多项式函数y＝f_i(x)和叶型厚度分布的拟合曲线多项式函数y＝b_i(x)，通过进一步求解可以得到如下参数：原始叶片第i个叶型截面的前缘进口几何角λ_i，叶型几何弯角θ_i，叶型弦长Cord_i参数；

②调整原始叶片第i个叶型截面中弧线C_m,i的多项式拟合曲线参数，得到动叶改型叶片第i个叶型截面中弧线的多项式拟合曲线，完成动叶改型叶片第i个叶型截面中弧线

的造型；

动叶改型叶片第i个叶型截面中弧线多项式拟合曲线参数前缘进口几何角

叶型几何弯角

和叶型弦长

按如下公式确定：

式中，s₁为叶型几何弯角放大系数，s₂为叶型出力调节系数，s₃为叶型弦长放大系数；

根据上述公式选取合适的叶型前缘进口几何角

叶型几何弯角

和叶型弦长

可以得到动叶改型叶片第i个叶型截面中弧线的多项式拟合曲线，就完成动叶改型叶片第i个叶型截面中弧线

的造型。

6.根据权利要求5所述的一种电站动叶可调式轴流风机扩容改造动叶改型设计方法，其特征在于，步骤2)的(3)中，具体实施方法如下：

①原始叶片第i个叶型截面叶型厚度分布拟合曲线的多项式函数y＝b_i(x)，则动叶改型叶片第i个叶型截面叶型厚度分布拟合曲线的多项式函数按下面公式确定：y＝s₄·b_i(x)，式中，s₄为叶型厚度调节系数，且s₄∈[0.8,1.2]；

②多项式函数y＝b_i(x)和y＝s₄·b_i(x)中横坐标x为第i个叶型截面相同相对弦长位置坐标，即

横坐标y为第i个叶型截面横坐标x处对应的叶型厚度；将中弧线

型线上任一离散点坐标

代入y＝s₄·b_i(x)，得到

整理成

通过转换得到f(x_i)＝b′_i(x_i)，这样，就得到了动叶改型叶片第i个叶型截面横坐标x_i处的叶型厚度值为b′(x_i)，依次重复上述过程，就能求解得到中弧线

型线两侧叠加的所有位置叶型厚度分布值；

③将上面步骤确定动叶改型叶片第i个叶型截面的所有位置叶型厚度分布值叠加于该叶型截面的中弧线C′_m,i型线上，生成动叶改型叶片第i个叶型截面的压力面型线

和吸力面型线

然后，将压力面型线

和吸力面型线通过叶型前缘点

和叶型尾缘点

连结在一起，就完成了动叶改型叶片第i个叶型截面的叶型型线

的构造。

7.根据权利要求6所述的一种电站动叶可调式轴流风机扩容改造动叶改型设计方法，其特征在于，步骤3)中，具体实施方法如下：

(1)将动叶改型叶片N个叶型截面的叶型型线沿叶高方向积叠，生成单个动叶改型叶片三维造型，根据上面步骤得到的动叶改型叶片第i个叶型截面的叶型型线

通过每个叶型截面重心点沿叶高方向进行积叠，生成单个动叶改型叶片三维造型；叶片三维造型完成后，在叶片前缘和叶片尾缘区域分别进行倒圆角操作，生成的前缘圆弧曲面LS，生成的尾缘圆弧曲面为TS，前缘圆弧曲面的曲率半径为R_LS，尾缘圆弧曲面的曲率半径为R_TS，叶型吸力面型线

积叠生成的曲面被前缘圆弧曲面LS和尾缘圆弧曲面为TS剪切剩余的部分为吸力面曲面SS，压力面型线

积叠生成的曲面被前缘圆弧曲面LS和尾缘圆弧曲面为TS剪切剩余的部分为压力面曲面PS，叶片叶顶与风机机壳内曲面的相交曲面为叶片叶顶曲面S_shroud，叶片叶根与风机轮毂外曲面的相交曲面为叶片叶根曲面S_hub；

(2)完成动叶改型叶片的整体造型，动叶可调轴流风机原始动叶片的数目为N_rotor，动叶改型叶片的数目

保持不变，即

将上一步骤得到的单个动叶改型叶片三维造型，沿着原始动叶片的位置分别布置，这样，就完成了动叶可调轴流式风机动叶改型叶片的整体造型。

8.根据权利要求7所述的一种电站动叶可调式轴流风机扩容改造动叶改型设计方法，其特征在于，步骤3)中，满足：5≤R_LS≤20mm，5≤R_TS≤20mm。

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