CN217381007U - 一种低压升轴流动调风机叶片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低压升轴流动调风机叶片，该轴流叶型的表面包括压力面和吸力面，本实用新型将所设计叶片模型化为叶轮半径r＝500mm,轮毂半径R＝236mm的模型，可根据实用新型所述放大或改型得到不同轮毂比的相似叶型。本实用新型利用程序对对叶型性能有重要的影响的参数进行参数化描述，通过程序对参数进行优化组合。该叶型从叶根到叶尖的高度方向上均分为十二个截面,对各个截面翼型的参数特征进行了详细的描述。该实用新型具有低压升的特点,特别适用于600MW燃煤机组送风机的使用工况。

Description

一种低压升轴流动调风机叶片

技术领域

本实用新型属于大型燃煤电站风机领域，更具体地，涉及一种动叶可调轴流风机叶型，该叶型属于风机核心组成部件，尤其适用于600MW及以上燃煤电站动叶可调送风机。

背景技术

轴流风机作为风机行业常见的一种类型，广泛地应用于各行各业的通风场所，其中动叶可调轴流风机广泛的应用在燃煤电站，按用途可以分为送风机、一次风机、引风机，具有高效区宽、工作范围广的特点。随着大容量高参数的发展，国内燃煤机组主蒸汽参数从亚临界、超临界发展到超超临界，容量也从300MW、600MW发展到1000MW，截止到2018年，全国已投运的1000MW燃煤机组已达100台以上，其配套引风机、一次风机通常采用双级动叶可调轴流式风机。

目前，1350MW超超临界燃煤机组已经成为下一阶段的发展目标，对配套的轴流风机的参数提出了更高的要求。

本实用新型介绍一种低压升的轴流动调风机叶片，适用于1350MW燃煤机组一次风机单配置需求，为目前最大参数一次风机，最高效率η_max≥85％。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适用于1350MW燃煤机组单配置单级动叶可调一次风机叶型，亦可适用于600MW、1000MW燃煤机组送风机叶型。

动调轴流风机叶片设计参数多，不同类型的设计参数对叶片性能的影响程度不一，合理的选择参数对提升风机性能有着至关重要的作用。本实用新型通过对关键的形状参数(譬如叶片进口安装角、叶片出口安装角、叶片弦长、叶片数等)进行参数化描述，建立数学模型，流量系数、压力系数、效率作为输出参数，通过对选择几何参数进行优化重新组合，设计出本实用新型所描述的叶片。

本实用新型提供一种轮毂比(轮毂直径/叶轮外径)为0.473的叶片，叶片利用等环量进行设计，可以通过切割叶尖来得到不同轮毂比的叶片。

本实用新型选择关键形状参数：叶片截面的弦长b、安放角β、中弧线曲率半径ρ、翼型相对弯度

及相对厚度

进行优化设计。由于燃煤机组动调风机的叶轮外径大，本实用新型将所设计叶片进行模型化为轮毂半径为R1＝236mm、叶轮半径为r＝500mm的模型叶片，轮毂比为0.473，按此模型尺寸进行设计，该实用新型的具体特征如下：

靠近轮毂处为叶根，靠近叶轮外壳处为叶尖，叶片数目Z为22。将叶片按从叶根到叶尖的高度方向上均分为十二个截面，分别为截面Ⅰ、截面Ⅱ、截面Ⅲ、截面Ⅳ、截面Ⅴ、截面Ⅵ、截面Ⅶ、截面Ⅷ、截面Ⅸ、截面Ⅹ、截面ⅰ和截面ⅱ。从叶根到叶尖，随着ν(ν＝R1/r, R1为轮毂处半径即截面Ⅰ半径，r为截面Ⅰ～ⅱ处半径)的变化，所述叶片各截面弦长b、安装角β与ν满足以下二次函数关系：b＝88.221ν²–91.794v+91.451；β＝15.79ν²+47.789ν-4.45458。b、β、ρ根据上述经验所得初值输入编制的MatLab优化程序，采用梯度算法，在b、β、ρ初始值的基础是哪个进行寻优，确定最优的叶片参数；翼型截面Ⅰ～ⅱ的相对弯度

按照7.08％、6.98％、6.27％、5.93％、5.61％、5.7％、5.62％、5.62％、 5.62％、5.62％、5.62％、5.62％；同时，翼型截面Ⅰ～ⅱ的相对厚度

按13.9％、10.4％、9.5％、 8.7％、7.9％、6.85％、5.46％、5.46％、5.46％、5.46％、5.46％、5.46％给定。

各个截面的几何参数确定之后，根据翼型设计原理选用Howell翼型得到各截面的具体翼型形状，为改善叶片的受力状况，计算截面叶型的形心作为积叠点对截面进行径向积叠。翼型截面的形心(C_x为形心横坐标，C_y为形心纵坐标)采用如下公式计算得到：

(x_i,y_i)为翼型曲线上各个点的横坐标及纵坐标。

具有以上特性的叶片按等环量设计，可根据叶片高度比值ν的不同设计生成不同轮毂比的叶型。

据以上，作为本实用新型进一步优选：

当比值ν(ν＝R1/r)＝1时，对应的所述叶片截面Ⅰ的安装角β为59°，弦长b为86.79，相对厚度

为13.9％，相对弯度

为7.08％，中弧线曲率半径为155.44；

当比值ν(ν＝R1/r)＝0.952时，对应的所述叶片截面Ⅱ的安装角β为52°，弦长b为81.75，相对厚度

为10.47％，相对弯度

为6.98％，中弧线曲率半径为147.96；

当比值ν(ν＝R1/r)＝0.904时，对应的所述叶片截面Ⅲ的安装角β为46°，弦长b为77.41，相对厚度

为9.5％，相对弯度

为6.27％，中弧线曲率半径为155.64；

当比值ν(ν＝R1/r)＝0.856时，对应的所述叶片截面Ⅳ的安装角β为41°，弦长b为73.59，相对厚度

为8.71％，相对弯度

为5.93％，中弧线曲率半径为156.46；

当比值ν(ν＝R1/r)＝0.808时，对应的所述叶片截面Ⅴ的安装角β为37°，弦长b为70.28，相对厚度

为7.93％，相对弯度

为5.6％，中弧线曲率半径为158.17；

当比值ν(ν＝R1/r)＝0.76时，对应的所述叶片截面Ⅵ的安装角β为35°，弦长b为67.85，相对厚度

为6.85％，相对弯度

为5.7％，中弧线曲率半径为149.97；

当比值ν(ν＝R1/r)＝0.712时，对应的所述叶片截面Ⅶ的安装角β为32°，弦长b为67.94，相对厚度

为5.46％，相对弯度

为5.62％，中弧线曲率半径为152.29；

当比值ν(ν＝R1/r)＝0.664时，对应的所述叶片截面Ⅷ的安装角β为30°，弦长b为67.94，相对厚度

为5.46％，相对弯度

为5.62％，中弧线曲率半径为152.29；

当比值ν(ν＝R1/r)＝0.616时，对应的所述叶片截面Ⅸ的安装角β为27°，弦长b为67.94，相对厚度

为5.46％，相对弯度

为5.62％，中弧线曲率半径为152.29；

当比值ν(ν＝R1/r)＝0.568时，对应的所述叶片截面Ⅹ的安装角β为25°，弦长b为67.94，相对厚度

为5.46％，相对弯度

为5.62％，中弧线曲率半径为152.29；

当比值ν(ν＝R1/r)＝0.52时，对应的所述叶片截面ⅰ的安装角β为23°，弦长b为67.94，相对厚度

为5.46％，相对弯度

为5.62％，中弧线曲率半径为152.29；

当比值ν(ν＝R1/r)＝0.473时，对应的所述叶片截面ⅱ的安装角β为22°，弦长b为67.94，相对厚度

为5.46％，相对弯度

为5.62％，中弧线曲率半径为152.29；

附图说明

图1为本实用新型叶片的截面翼型示意图；

图2为本实用新型叶片的三维造型示意图；

图3为本实用新型叶型的三维曲面离散二维曲线过程示意图；

图4为本实用新型叶片截面翼型参数示意图；

图5为本实用新型叶片选取的Howell翼型厚度分布图；

图6为本实用新型叶片求取翼型截面形心的坐标点分布图；

图7为本实用新型叶片截面积叠图，按截面形心径向积叠。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型技术作进一步详细描述。

实施例1

本实施案例中的叶轮直径为3350mm，轮毂比为0.473，则轮毂半径为1584mm，按照图 1所示叶片的截面翼型示意图及图2叶片的三维造型示意图，将叶片从叶根到叶尖处按照说明中比值ν分为12个截面。根据放大系数H(H＝3350/500＝6.7)，得到新叶片的各截面参数如下。

叶片数目根据模型叶片设计参数，Z为22。

当比值ν(ν＝R1/r)＝1时，对应的所述叶片截面Ⅰ的半径r为792，安装角β为59°，弦长b为581.4，最大厚度τ为81.07，最大弯度为41.2，中弧线曲率半径ρ为1041.4；当比值ν(ν＝R1/r)＝0.907时，对应的所述叶片截面Ⅱ的半径r为872，安装角β为52°，弦长b为547.7，最大厚度τ为57.3，最大弯度为38.2，中弧线曲率半径ρ为991.3；当比值ν(ν＝R1/r)＝0.831时，对应的所述叶片截面Ⅲ的半径r为952，安装角β为46°，弦长b为 518.6，最大厚度τ为49.3，最大弯度为32.5，中弧线曲率半径ρ为1042.7；当比值ν(ν＝R1/r) ＝0.765时，对应的所述叶片截面Ⅳ的半径r为1033，安装角β为41°，弦长b为493，最大厚度τ为42.9，最大弯度为29.2，中弧线曲率半径ρ为1048.2；当比值ν(ν＝R1/r)＝0.711 时，对应的所述叶片截面Ⅴ的半径r为1113，安装角β为37°，弦长b为470.8，最大厚度τ为37.3，最大弯度为26.3，中弧线曲率半径ρ为1059.7；当比值ν(ν＝R1/r)＝0.672时，对应的所述叶片截面Ⅵ的半径r为1193，安装角β为35°，弦长b为454.4，最大厚度τ为 31.1，最大弯度为25.9，中弧线曲率半径ρ为1004.7；当比值ν(ν＝R1/r)＝0.63时，对应的所述叶片截面Ⅶ的半径r为1273，安装角β为32°，弦长b为455.1，最大厚度τ为24.8，最大弯度为25.5，中弧线曲率半径ρ为1020.4；当比值ν(ν＝R1/r)＝0.585时，对应的所述叶片截面Ⅷ的半径r为1354，安装角β为30°，弦长b为455.1，最大厚度τ为24.8，最大弯度为25.5，中弧线曲率半径ρ为1020.4；当比值ν(ν＝R1/r)＝0.552时，对应的所述叶片截面Ⅸ的半径r为1434，安装角β为27°，弦长b为455.1，最大厚度τ为24.8，最大弯度为25.5，中弧线曲率半径ρ为1020.4；当比值ν(ν＝R1/r)＝0.523时，对应的所述叶片截面Ⅹ的半径r为1514，安装角β为25°，弦长b为455.1，最大厚度τ为24.8，最大弯度为25.5，中弧线曲率半径ρ为1020.4；当比值ν(ν＝R1/r)＝0.497时，对应的所述叶片截面ⅰ的半径r为1594，安装角β为23°，弦长b为455.1，最大厚度τ为24.8，最大弯度为25.5，中弧线曲率半径ρ为1020.4；当比值ν(ν＝R1/r)＝0.473时，对应的所述叶片截面ⅱ的半径r为1675；安装角β为22°，弦长b为455.1，最大厚度τ为24.8，最大弯度为 25.5，中弧线曲率半径ρ为1020.4；

然后根据图5所示的翼型厚度分布情况在实际叶片各截面的中弧线上进行翼型厚度叠加，获得翼型曲线各点的坐标值，再根据图6所示翼型坐标点分布图及形心求解公式，计算得到各个截面的形心，以形心为积叠点进行径向积叠，积叠效果如图7所示。

实施例2

如需设计叶轮直径为2985mm，轮毂比为0.6的轴流风机叶片，则轮毂半径为895.5mm，将叶片从叶根到叶尖处均分为12个截面，顶截面的叶片高度比值ν＝0.6(即截面ⅱ的高度比值为0.6)，可计算得到截面Ⅰ～ⅱ的高度比值分别为：1，0.636，0.672，0.709，0.745，0.781， 0.818，0.854，0.89，927，0.963，0.6；采用实施案例1中的方式得到叶轮直径为2985mm 的叶片，之后实际叶片的造型与实施案例1相同，在此不再累述。

Claims (4)

1.一种低压升轴流动调风机叶片,其特征在于:轮毂比,即轮毂直径/叶轮外径为0.473,叶轮半径r＝500mm,轮毂半径R＝236mm,可以通过放大或者改变轮毂比得到相似的低压升轴流动调风机叶片。

2.根据权利要求1所述的低压升轴流动调风机叶片,其特征在于:将叶片按从叶根到叶尖的高度方向上均分为十二个截面，分别为截面Ⅰ、截面Ⅱ、截面Ⅲ、截面Ⅳ、截面Ⅴ、截面Ⅵ、截面Ⅶ、截面Ⅷ、截面Ⅸ、截面Ⅹ、截面ⅰ和截面ⅱ，从叶根到叶尖，随着ν的变化，ν＝R1/r,R1为轮毂处半径即截面Ⅰ半径，r为截面Ⅰ～ⅱ处半径,所述叶片各截面弦长b、安装角β与ν满足以下二次函数关系：b＝88.221v²-91.794v+91.451；β＝15.79v²+47.789v-4.45458。

3.根据权利要求1或2所述的低压升轴流动调风机叶片,其特征在于:翼型截面Ⅰ～ⅱ的相对弯度f按照7.08％、6.98％、6.27％、5.93％、5.61％、5.7％、5.62％、5.62％、5.62％、5.62％、5.62％、5.62％给定；同时，翼型截面Ⅰ～ⅱ的相对厚度

按13.9％、10.4％、9.5％、8.7％、7.9％、6.85％、5.46％、5.46％、5.46％、5.46％、5.46％、5.46％给定。

4.根据权利要求1或2所述的低压升轴流动调风机叶片,其特征在于：对于十二个截面中的任意一个截面，其中弧线均为圆弧线。

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