CN220337135U - 大型高炉用十级轴流压缩机叶型结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种大型高炉用十级轴流压缩机叶型结构，主要解决现有大型高炉用轴流压缩机采用的N系列叶型结构，其切线速度较低、做功能力较差，一般需要十七至十九级才能满足工艺需求，存在级数多、结构复杂、效率偏低的技术问题。包括级数为十级的静叶和动叶；所述动叶为表面等熵马赫数峰值位置在30％轴向弦长处的定制叶型，其叶片为低展弦比宽弦叶片；所述静叶为表面等熵马赫数峰值位置在10‑15％轴向弦长范围内的定制叶型，其积叠线为弯掠复合三维造型。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种轴流压缩机叶型结构，具体涉及一种大型高炉用十级轴流压缩机叶型结构。
背景技术
高炉鼓风用轴流压缩机是大型高炉冶炼系统中的重要耗能设备，占炼铁总能耗的10％左右。目前，炉容为2599m3-5850m3的大型高炉是当前和未来高炉装备发展的主要趋势，为使高炉冶炼系统的运营成本更低，市场对大型高炉用轴流压缩机的高效性提出了更高要求。
大型高炉用轴流压缩机的通流构型设计和叶片造型方法直接决定了其效率。现有大型高炉用轴流压缩机普遍采用N系列的叶型结构，其切线速度较低、做功能力较差，一般需要十七至十九级才能满足工艺需求，存在级数多、结构复杂、效率偏低等问题。通过提升切线速度、在通流设计中采用新构型流道，或在叶片设计中采用新的结构设计，能够在获得高单级平均压比的同时具有更高的效率水平，对于大型高炉冶炼系统的能效提升和减碳排放具有重要意义。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决现有大型高炉用轴流压缩机采用的N系列叶型结构，其切线速度较低、做功能力较差，一般需要十七至十九级才能满足工艺需求，存在级数多、结构复杂、效率偏低的技术问题，而提供一种大型高炉用十级轴流压缩机叶型结构。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
大型高炉用十级轴流压缩机叶型结构，其特殊之处在于：
包括级数为十级的静叶和动叶；
所述动叶为表面等熵马赫数峰值位置在30％轴向弦长处的定制叶型，其叶片为低展弦比宽弦叶片；
所述静叶为表面等熵马赫数峰值位置在10-15％轴向弦长范围内的定制叶型，其积叠线为弯掠复合三维造型。
进一步地，所述动叶叶型弦长范围为88mm-234mm，各级动叶的叶根截面最大相对厚度在10％-15％范围内；
所述静叶叶型弦长范围为59mm-148mm，其展弦比范围为1.8-2.3。
进一步地，第一级动叶的几何参数如下表所示：
第一级静叶的几何参数如下表所示：
第二级动叶的几何参数如下表所示：
第二级静叶的几何参数如下表所示：
第三级动叶的几何参数如下表所示：
第三级静叶的几何参数如下表所示：
第四级动叶的几何参数如下表所示：
第四级静叶的几何参数如下表所示：
第五级动叶的几何参数如下表所示：
第五级静叶的几何参数如下表所示：
第六级动叶的几何参数如下表所示：
第六级静叶的几何参数如下表所示：
第七级动叶的几何参数如下表所示：
第七级静叶的几何参数如下表所示：
第八级动叶的几何参数如下表所示：
第八级静叶的几何参数如下表所示：
第九级动叶的几何参数如下表所示：
第九级静叶的几何参数如下表所示：
第十级动叶的几何参数如下表所示：
第十级静叶的几何参数如下表所示：
进一步地，所述动叶的材质为高强度合金钢材料X3CrNiMo13-4，静叶的材质为马氏体不锈钢。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、本实用新型的动叶采用表面等熵马赫数峰值位置在30％轴向弦长处的定制叶型，其叶片为低展弦比宽弦叶片；同时静叶为表面等熵马赫数峰值位置在10-15％轴向弦长范围内的定制叶型，且其积叠线为弯掠复合三维造型；通过上述动叶和静叶的结构设计，可以进一步提高单级的平均压比，同时可以获得更高的效率水平。
2、本实用新型设置的动叶叶片采用低展弦比宽弦叶片造型，叶片抗阻塞颤振能力大幅提升，可长期运行在阻塞颤振区间。
附图说明
图1是本实用新型实施例中动叶和静叶轮廓的结构示意图；
图2是本实用新型中动叶叶片的三维外形示意图；
图3是本实用新型中静叶叶片的三维外形示意图；
图4是本实用新型实施例中第一级动叶10％、50％和90％叶展表面等熵马赫数分布示意图；
图5是本实用新型实施例中前六级动叶与现有技术轴流压缩机的叶型结构和截面模量对比示意图；
图6是本实用新型实施例10％、50％和90％叶展相对马赫数云图。
图中：1-动叶，2-静叶。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的大型高炉用十级轴流压缩机叶型结构作进一步详细说明。根据下面具体实施方式，本实用新型的优点和特征将更清楚。
本实施例大型高炉用十级轴流压缩机叶型结构，如图1所示，包括级数为十级的动叶1和静叶2；
如图2所示，其中动叶1为基于CST参数化方法的定制叶型，表面等熵马赫数峰值位置在30％轴向弦长附近。第一级动叶10％、50％和90％叶展表面等熵马赫数分布如图4所示。动叶1叶型弦长范围为88mm-234mm，相比现有技术大型高炉用轴流压缩机叶片弦长增大40％-50％；各级动叶1的横截模量平均增大40％；动叶1叶根截面处的最大相对厚度在10％-15％范围内，相比现有技术轴流压缩机的叶片厚度增大20-25％。前六级动叶1与现有技术轴流压缩机的叶型结构和截面模量对比如图5所示。
如图3所示，静叶2为表面等熵马赫数峰值位置在10-15％轴向弦长范围内的定制叶型，其积叠线为弯掠复合三维造型，静叶2叶型弦长范围为59mm-148mm，其展弦比范围为1.8-2.3。
第一级动叶的几何参数如下表所示：
第一级静叶的几何参数如下表所示：
第二级动叶的几何参数如下表所示：
第二级静叶的几何参数如下表所示：
第三级动叶的几何参数如下表所示：
第三级静叶的几何参数如下表所示：
第四级动叶的几何参数如下表所示：
第四级静叶的几何参数如下表所示：
第五级动叶的几何参数如下表所示：
第五级静叶的几何参数如下表所示：
第六级动叶的几何参数如下表所示：
第六级静叶的几何参数如下表所示：
第七级动叶的几何参数如下表所示：
第七级静叶的几何参数如下表所示：
第八级动叶的几何参数如下表所示：
第八级静叶的几何参数如下表所示：
第九级动叶的几何参数如下表所示：
第九级静叶的几何参数如下表所示：
第十级动叶的几何参数如下表所示：
第十级静叶的几何参数如下表所示：
本实施例中的动叶1相比现有技术轴流压缩机中所使用的N系列叶型更宽更厚且气动性能更好，在大型高炉的使用范围内，多变效率在各个工况点提升1.5-2.2％。本实施例提供的大型高炉用十级轴流压缩机动叶1叶片采用低展弦比宽弦叶片造型，叶片抗阻塞颤振能力大幅提升，可长期运行在阻塞颤振区间。
由于轮毂切线速度提升而导致离心力和静应力增大，现有动叶1和静叶2所使用材料2Cr13由于屈服极限较低而不再适用，该动叶1的材质为高强度合金钢材料X3CrNiMo13-4，静叶2的材质为马氏体不锈钢2Cr13，屈服极限达到800MPa。
Claims (4)
1.一种大型高炉用十级轴流压缩机叶型结构，其特征在于：
包括级数为十级的动叶(1)和静叶(2)；
所述动叶(1)为表面等熵马赫数峰值位置在30％轴向弦长处的定制叶型，其叶片为低展弦比宽弦叶片；
所述静叶(2)为表面等熵马赫数峰值位置在10-15％轴向弦长范围内的定制叶型，其积叠线为弯掠复合三维造型。
2.根据权利要求1所述的大型高炉用十级轴流压缩机叶型结构，其特征在于：
所述动叶(1)叶型弦长范围为88mm-234mm，各级动叶(1)的叶根截面最大相对厚度在10％-15％范围内；
所述静叶(2)叶型弦长范围为59mm-148mm，其展弦比范围为1.8-2.3。
3.根据权利要求2所述的大型高炉用十级轴流压缩机叶型结构，其特征在于：第一级动叶的几何参数如下表所示：
第一级静叶的几何参数如下表所示：
第二级动叶的几何参数如下表所示：
第二级静叶的几何参数如下表所示：
第三级动叶的几何参数如下表所示：
第三级静叶的几何参数如下表所示：
第四级动叶的几何参数如下表所示：
第四级静叶的几何参数如下表所示：
第五级动叶的几何参数如下表所示：
第五级静叶的几何参数如下表所示：
第六级动叶的几何参数如下表所示：
第六级静叶的几何参数如下表所示：
第七级动叶的几何参数如下表所示：
第七级静叶的几何参数如下表所示：
第八级动叶的几何参数如下表所示：
第八级静叶的几何参数如下表所示：
第九级动叶的几何参数如下表所示：
第九级静叶的几何参数如下表所示：
第十级动叶的几何参数如下表所示：
第十级静叶的几何参数如下表所示：
4.根据权利要求1-3任一所述的大型高炉用十级轴流压缩机叶型结构，其特征在于：
所述动叶(1)的材质为高强度合金钢材料X3CrNiMo13-4，静叶(2)的材质为马氏体不锈钢。
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