CN113868793A - 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 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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

技术领域

本发明涉及燃煤电厂烟气***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***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***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

压力系数φ₁，风机节能改造后TB点选型参数对应的流量系数

压力系数φ₂确定风机改造技术方案；

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

时，仅需更换风机全部动叶片，而风机轮毂和机壳等其它结构的尺寸均保持不变；

(2)风机局部改造方法，当风机改造前、后流量系数比满足

时，在风机叶片更换的同时，还需进行如下改动：

①风机动叶片高度H′₁调整，缩短改造后风机动叶片高度H′₁，使其满足

式中，H₁为风机改造前叶片高度，H′₁为风机改造后叶片高度，单位均为mm；

②风机机壳内径R′_shroud调整，缩短改造后风机机壳内径R′_shroud，使其满足R′_shroud＝R_shroud+H′₁-H₁，式中，R_shroud为风机改造前机壳内径，R′_shroud为风机改造后机壳内径，单位均为mm，同时，改造前后风机叶顶间隙保持不变。

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′_i和吸力面型线SS′_i，构造新型动叶片第i个叶型截面的叶型型线BS′_i，根据上一步确定的新型动叶叶型截面中弧线C′_1,i的型线，通过在中弧线C′_1,i型线两侧叠加叶型厚度分布，并叶型截面前缘和尾缘完成前缘圆弧曲线和尾缘圆弧曲线的造型，就确定了新型动叶片第i个叶型截面的压力面型线PS′_i和吸力面型线SS′_i；

(4)将新型动叶片M个叶型截面的叶型型线BS′_i沿叶高方向积叠，生成新型动叶片三维造型，根据新型动叶片第i个叶型截面的叶型型线BS′_i，求解得到第i个叶型截面的叶型重心O′_i，将新型动叶片M个叶型截面的叶型重心O′_i作为n阶贝塞尔曲线的控制点，i＝1,…,M，n＝M-1，O′₁点为起点，O′_M点为终点，生成(M-1)阶贝塞尔曲线C₂，然后，将新型动叶片第i个叶型截面的叶型型线BS′_i通过贝塞尔曲线C₂沿叶高方向积叠，就完成了新型动叶片的三维造型。

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_i、吸力面型线SS_i进行曲线拟合，n阶贝塞尔曲线公式如下：

拟合过程中，保持叶片前缘点A_i、叶片尾缘点B_i位置不变，采用对第i个叶型截面的中弧线C_1,i两侧施加相同叶型厚度分布的方式对压力面型线PS_i、吸力面型线SS_i进行曲线拟合；采用最小二乘法，根据贝塞尔拟合曲线与中弧线C_1,i离散点之间误差平方和最小原则，求解贝塞尔曲线控制点P_i，i＝0,1,...,n，并得到贝塞尔曲线阶数n，n≥3；

拟合完成后得到原始叶片第i个叶型截面的中弧线C_1,i和叶型厚度分布的贝塞尔拟合曲线，获取了如下参数：原始叶片第i个叶型截面的前缘进口几何角α_i，尾缘出口几何角β_i，叶型弦长c_i，叶片最大厚度位置距叶型前缘位置a_i，叶片最大厚度b_max,i参数；

②调整原始叶片第i个叶型截面中弧线C_1,i的贝塞尔拟合曲线参数，得到新型动叶片第i个叶型截面中弧线的贝塞尔拟合曲线，完成新型动叶片第i个叶型截面中弧线C′_1,i的造型；

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′_i，尾缘出口几何角为β′_i和叶型弦长c′_i按如下公式确定：

式中，k₁为叶型前缘进口几何角调整系数，k₂为叶型尾缘出口几何角调整系数，k₃为叶型弦长调整系数；

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′_1,i的型线。

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_i为坐标原点0，叶片前缘点A_i到叶片尾缘点B_i为x轴正方向建立坐标系，以叶型中弧线C′_1,i上某一点在x方向距离坐标原点0的距离为x，以该点处的叶型厚度分布为b(x)，根据第二步得到的原始叶片第i个叶型截面叶型厚度分布的贝塞尔拟合曲线，得到该截面叶型厚度分布函数b(x)＝f₁(x),0≤x≤c_i，令

将叶型厚度分布函数无量纲化处理，整理得到函数b(j)＝f₂(j),0≤j≤1；

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′_i，则

将其整理为新型动叶片第i个叶型截面叶型厚度分布函数b(x′)＝f₃(x′),0≤x′≤c′_i，这样，就确定了新型动叶片第i个叶型截面的叶型厚度分布规律；

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′_1,i型线上，生成压力面曲线和吸力面曲线，然后，在叶型截面前缘和尾缘分别构造前缘圆弧曲线和尾缘圆弧曲线，前缘圆弧曲线和尾缘圆弧曲线均为一段圆弧，分别与上面生成的压力面曲线和吸力面曲线相切，且在该叶型截面，新型动叶片前缘圆弧曲线圆弧半径R′_1,i满足：0＜R′_1,i≤3％·c′_i；新型动叶片尾缘圆弧曲线圆弧半径R′_2,i满足：0＜R′_2,i≤2％·c′_i，这样，就确定了新型动叶片第i个叶型截面的压力面型线PS′_i和吸力面型线SS′_i，将压力面型线PS′_i和吸力面型线SS′_i组合在一起，将完成了新型动叶片第i个叶型截面的叶型型线BS′_i的构造。

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H₂与原始叶片叶高H₁保持一致，即H₂＝H₁；

(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′₁，

所以对叶片顶部进行切割，将叶片固定安装于轮毂后，采用圆柱坐标系，以轮毂中心线为回转轴，将叶片顶部切掉(H₂-H′₁)高度，H₂-H′₁＝H₁-H′₁，新型动叶片高度就缩短至H′₁，叶片其它部分保持不变。

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，

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。

H₁为风机改造前动叶片高度，H′₁为风机改造后动叶片高度，R_shroud为风机改造前机壳内径，R′_shroud为风机改造后机壳内径，以上单位均为mm。

n为贝塞尔曲线阶数，P_i为贝塞尔曲线控制点，b(x)＝f₁(x)为原始叶片第i叶型截面的叶型厚度分布函数，b(x)＝f₂(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，b(x)＝f₃(x)为新型动叶片第i叶型截面的厚度分布函数。

图1中均为原始叶片第i叶型截面的参数，其中，A_i为叶型前缘点，B_i为叶型尾缘点，C_1,i为叶型中弧线型线，PS_i为叶型压力面型线，SS_i为叶型吸力面型线。

α_i为叶型前缘进口几何角，β_i为叶型尾缘出口几何角，以上单位均为°。

a_i为叶型最大厚度位置距叶型前缘距离，b_max,i为叶型最大厚度，c_i为叶型弦长，R_1,i为原始叶片前缘圆弧曲线圆弧半径，R_2,i为原始叶片尾缘圆弧曲线圆弧半径，以上单位均为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A_i为坐标原点0，x为叶型中弧线C′_1,i上某一点在x方向距离坐标原点0的距离，b(x)为横坐标x位置对应的叶型厚度分布。

以下参数均为新型动叶片第i叶型截面的参数：

C′_1,i为叶型中弧线型线，PS′_i为叶型压力面型线，SS′_i为叶型吸力面型线。

α′_i为叶型前缘进口几何角，β′_i为叶型尾缘出口几何角，以上单位均为°；k₁为叶型前缘进口几何角调整系数，k₂为叶型尾缘出口几何角调整系数。

a′_i为叶型最大厚度位置距叶型前缘距离，b′_max,i为叶型最大厚度，c′_i为叶型弦长，R′_1,i为叶型前缘圆弧曲线圆弧半径，R′_2,i为叶型尾缘圆弧曲线圆弧半径，以上单位均为mm；k₃为叶型弦长调整系数。

x′为叶型中弧线C′_1,i上某一点在x方向距离坐标原点0的距离，b(x′)为横坐标x′位置对应的叶型厚度分布。

O′_i为叶型重心，C₂为叶型沿叶高方向积叠贝塞尔曲线。

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

压力系数φ₁，风机节能改造后TB点选型参数对应的流量系数

压力系数φ₂确定风机改造技术方案。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

时，仅需更换风机全部动叶片，而风机轮毂和机壳等其它结构的尺寸均保持不变。

(2)风机局部改造方法。当风机改造前、后流量系数比满足

时，在风机叶片更换的同时，还需要进行如下改动：

①风机动叶片高度H′₁调整。缩短改造后风机动叶片高度H′₁，使其满足

式中，H₁为风机改造前叶片高度，H′₁为风机改造后叶片高度，单位均为mm。

②风机机壳内径R′_shroud调整。缩短改造后风机机壳内径R′_shroud，使其满足R′_shroud＝R_shroud+H′₁-H₁。式中，R_shroud为风机改造前机壳内径，R′_shroud为风机改造后机壳内径，单位均为mm。同时，改造前后风机叶顶间隙保持不变。

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_i、吸力面型线SS_i进行曲线拟合。n阶贝塞尔曲线公式如下：

拟合过程中，保持叶片前缘点A_i、叶片尾缘点B_i位置不变，采用对第i个叶型截面的中弧线C_1,i两侧施加相同叶型厚度分布的方式对压力面型线PS_i、吸力面型线SS_i进行曲线拟合；采用最小二乘法，根据贝塞尔拟合曲线与中弧线C_1,i离散点之间误差平方和最小原则，求解贝塞尔曲线控制点P_i，i＝0,1,...,n，并得到贝塞尔曲线阶数n(通常情况下，n≥3)。

拟合完成后得到原始叶片第i个叶型截面的中弧线C_1,i和叶型厚度分布的贝塞尔拟合曲线，获取了如下参数：原始叶片第i个叶型截面的前缘进口几何角α_i，尾缘出口几何角β_i，叶型弦长c_i，叶片最大厚度位置距叶型前缘位置a_i，叶片最大厚度b_max,i参数。

②调整原始叶片第i个叶型截面中弧线C_1,i的贝塞尔拟合曲线参数，得到新型动叶片第i个叶型截面中弧线的贝塞尔拟合曲线，完成新型动叶片第i个叶型截面中弧线C′_1,i的造型。

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′_i，尾缘出口几何角为β′_i和叶型弦长c′_i按如下公式确定：

式中，k₁为叶型前缘进口几何角调整系数，k₂为叶型尾缘出口几何角调整系数，k₃为叶型弦长调整系数。

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′_1,i的型线。

(3)确定新型动叶片第i个叶型截面的压力面型线PS′_i和吸力面型线SS′_i，构造新型动叶片第i个叶型截面的叶型型线BS′_i。根据上一步确定的新型动叶叶型截面中弧线C′_1,i的型线，通过在中弧线C′_1,i型线两侧叠加叶型厚度分布，并叶型截面前缘和尾缘完成前缘圆弧曲线和尾缘圆弧曲线的造型，就确定了新型动叶片第i个叶型截面的压力面型线PS′_i和吸力面型线SS′_i。具体实施方法如下：

①以叶片前缘点A_i为坐标原点0，叶片前缘点A_i到叶片尾缘点B_i为x轴正方向建立坐标系，以叶型中弧线C′_1,i上某一点在x方向距离坐标原点0的距离为x，以该点处的叶型厚度分布为b(x)。根据第二步得到的原始叶片第i个叶型截面叶型厚度分布的贝塞尔拟合曲线，可以得到该截面叶型厚度分布函数b(x)＝f₁(x),0≤x≤c_i，令

将叶型厚度分布函数无量纲化处理，整理得到函数b(j)＝f₂(j),0≤j≤1。

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′_i，则

将其整理为新型动叶片第i个叶型截面叶型厚度分布函数b(x′)＝f₃(x′),0≤x′≤c′_i。这样，就确定了新型动叶片第i个叶型截面的叶型厚度分布规律。

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′_1,i型线上，生成压力面曲线和吸力面曲线。然后，在叶型截面前缘和尾缘分别构造前缘圆弧曲线和尾缘圆弧曲线，前缘圆弧曲线和尾缘圆弧曲线均为一段圆弧，分别与上面生成的压力面曲线和吸力面曲线相切，且在该叶型截面，新型动叶片前缘圆弧曲线圆弧半径R′_1,i满足：0＜R′_1,i≤3％·c′_i；新型动叶片尾缘圆弧曲线圆弧半径R′_2,i满足：0＜R′_2,i≤2％·c′_i。这样，就确定了新型动叶片第i个叶型截面的压力面型线PS′_i和吸力面型线SS′_i，将压力面型线PS′_i和吸力面型线SS′_i组合在一起，将完成了新型动叶片第i个叶型截面的叶型型线BS′_i的构造。

(4)将新型动叶片M个叶型截面的叶型型线BS′_i(i＝1,…,M)沿叶高方向积叠，生成新型动叶片三维造型。根据新型动叶片第i个叶型截面的叶型型线BS′_i，求解得到第i个叶型截面的叶型重心O′_i，将新型动叶片M个叶型截面的叶型重心O′_i(i＝1,…,M)作为n阶(n＝M-1)贝塞尔曲线的控制点，O′₁点为起点，O′_M点为终点，生成(M-1)阶贝塞尔曲线C₂。然后，将新型动叶片第i个叶型截面的叶型型线BS′_i通过贝塞尔曲线C₂沿叶高方向积叠，就完成了新型动叶片的三维造型。

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H₂与原始叶片叶高H₁保持一致，即H₂＝H₁。

(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′₁

所以需要对叶片顶部进行切割，将叶片固定安装于轮毂后，采用圆柱坐标系，以轮毂中心线为回转轴，将叶片顶部切掉(H₂-H′₁)高度(H₂-H′₁＝H₁-H′₁)，新型动叶片高度就缩短至H′₁，叶片其它部分保持不变。这样，就完成了新型动叶片的三维造型。

(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_shroud＝1330mm，叶片高度H₁＝630mm，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，节能改造后，风机TB点流量为220m³/s，TB点压力为3500Pa，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＝0.321。依次按照下面的步骤实施动叶可调式轴流风机新型动叶造型：

1、风机改造前、后流量系数比

满足

条件。因此，采用风机叶片更换方法实施风机节能改造。

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PS₁、吸力面型线SS₁进行曲线拟合，求解得到贝塞尔曲线阶数n＝8，并得到贝塞尔曲线控制点P_i，i＝0,1,...,8；拟合完成后，得到原始叶片第1个叶型截面的中弧线C_1,1和叶型厚度分布的贝塞尔拟合曲线，并得到第1个叶型截面的下列参数：前缘进口几何角α_i＝31°，尾缘出口几何角β_i＝37°，叶型弦长c_i＝348.3mm，叶片最大厚度位置距叶型前缘位置a_i＝111.5mm，叶片最大厚度b_max,i＝36.6mm。

(2)调整原始叶片第1个叶型截面中弧线C_1,1的贝塞尔拟合曲线参数，选择叶型前缘进口几何角调整系数k₁＝0.95，叶型尾缘出口几何角调整系数k₂＝0.88，叶型弦长调整系数k₃＝0.95，得到新型动叶片第1个叶型截面的前缘进口几何角为α′_i＝29.5°，尾缘出口几何角为β′_i＝32.6°和叶型弦长c′_i＝330.9mm。这样，就完成了新型动叶片第1个叶型截面中弧线C′_1,1的造型。

(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′_1,1叠加叶型厚度分布；然后，构造前缘圆弧曲线(前缘圆弧曲线圆弧半径R′_1,1＝3.6mm)和尾缘圆弧曲线(尾缘圆弧曲线圆弧半径R′_2,1＝2mm)。这样，就完成了新型动叶片第1个叶型截面的叶型型线BS′₁的构造。

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′_i(i＝2,...,6)的构造。

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′_i(i＝1,…,6)沿叶高方向积叠，生成新型动叶片三维造型。

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。

Claims (8)

1.一种电站动叶可调式轴流风机节能改造新型动叶造型方法，其特征在于，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。

2.根据权利要求1所述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，其特征在于，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

压力系数

风机节能改造后TB点选型参数对应的流量系数

压力系数

确定风机改造技术方案；

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。

3.根据权利要求2所述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，其特征在于，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

时，仅需更换风机全部动叶片，而风机轮毂和机壳等其它结构的尺寸均保持不变；

(2)风机局部改造方法，当风机改造前、后流量系数比满足

时，在风机叶片更换的同时，还需进行如下改动：

①风机动叶片高度H′₁调整，缩短改造后风机动叶片高度H′₁，使其满足

式中，H₁为风机改造前叶片高度，H′₁为风机改造后叶片高度，单位均为mm；

②风机机壳内径R′_shroud调整，缩短改造后风机机壳内径R′_shroud，使其满足R′_shroud＝R_shroud+H′₁-H₁，式中，R_shroud为风机改造前机壳内径，R′_shroud为风机改造后机壳内径，单位均为mm，同时，改造前后风机叶顶间隙保持不变。

4.根据权利要求3所述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，其特征在于，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′_i和吸力面型线SS′_i，构造新型动叶片第i个叶型截面的叶型型线BS′_i，根据上一步确定的新型动叶叶型截面中弧线C′_1，i的型线，通过在中弧线C′_1，i型线两侧叠加叶型厚度分布，并叶型截面前缘和尾缘完成前缘圆弧曲线和尾缘圆弧曲线的造型，就确定了新型动叶片第i个叶型截面的压力面型线PS′_i和吸力面型线SS′_i；

(4)将新型动叶片M个叶型截面的叶型型线BS′_i沿叶高方向积叠，生成新型动叶片三维造型，根据新型动叶片第i个叶型截面的叶型型线BS′_i，求解得到第i个叶型截面的叶型重心O′_i，将新型动叶片M个叶型截面的叶型重心O′_i作为n阶贝塞尔曲线的控制点，i＝1，…，M，n＝M-1，O′₁点为起点，O′_M点为终点，生成(M-1)阶贝塞尔曲线C₂，然后，将新型动叶片第i个叶型截面的叶型型线BS′_i通过贝塞尔曲线C₂沿叶高方向积叠，就完成了新型动叶片的三维造型。

5.根据权利要求4所述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，其特征在于，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_i、吸力面型线SS_i进行曲线拟合，n阶贝塞尔曲线公式如下：

拟合过程中，保持叶片前缘点A_i、叶片尾缘点B_i位置不变，采用对第i个叶型截面的中弧线C_1，i两侧施加相同叶型厚度分布的方式对压力面型线PS_i、吸力面型线SS_i进行曲线拟合；采用最小二乘法，根据贝塞尔拟合曲线与中弧线C_1，i离散点之间误差平方和最小原则，求解贝塞尔曲线控制点P_i，i＝0，1，...，n，并得到贝塞尔曲线阶数n，n≥3；

拟合完成后得到原始叶片第i个叶型截面的中弧线C_1，i和叶型厚度分布的贝塞尔拟合曲线，获取了如下参数：原始叶片第i个叶型截面的前缘进口几何角α_i，尾缘出口几何角β_i，叶型弦长c_i，叶片最大厚度位置距叶型前缘位置a_i，叶片最大厚度b_max，i参数；

②调整原始叶片第i个叶型截面中弧线C_1，i的贝塞尔拟合曲线参数，得到新型动叶片第i个叶型截面中弧线的贝塞尔拟合曲线，完成新型动叶片第i个叶型截面中弧线C′_1，i的造型；

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′_i，尾缘出口几何角为β′_i和叶型弦长c′_i按如下公式确定：

式中，k₁为叶型前缘进口几何角调整系数，k₂为叶型尾缘出口几何角调整系数，k₃为叶型弦长调整系数；

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′_1，i的型线。

6.根据权利要求5所述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，其特征在于，步骤(3)中，具体实施方法如下：

①以叶片前缘点A_i为坐标原点0，叶片前缘点A_i到叶片尾缘点B_i为x轴正方向建立坐标系，以叶型中弧线C′_1，i上某一点在x方向距离坐标原点0的距离为x，以该点处的叶型厚度分布为b(x)，根据第二步得到的原始叶片第i个叶型截面叶型厚度分布的贝塞尔拟合曲线，得到该截面叶型厚度分布函数b(x)＝f₁(x)，0≤x≤c_i，令

将叶型厚度分布函数无量纲化处理，整理得到函数b(j)＝f₂(j)，0≤j≤1；

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′_i，则

将其整理为新型动叶片第i个叶型截面叶型厚度分布函数b(x′)＝f₃(x′)，0≤x′≤c′_i，这样，就确定了新型动叶片第i个叶型截面的叶型厚度分布规律；

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′_1，i型线上，生成压力面曲线和吸力面曲线，然后，在叶型截面前缘和尾缘分别构造前缘圆弧曲线和尾缘圆弧曲线，前缘圆弧曲线和尾缘圆弧曲线均为一段圆弧，分别与上面生成的压力面曲线和吸力面曲线相切，且在该叶型截面，新型动叶片前缘圆弧曲线圆弧半径R′_1，i满足：0＜R′_1，i≤3％·c′_i；新型动叶片尾缘圆弧曲线圆弧半径R′_2，i满足：0＜R′_2，i≤2％·c′_i，这样，就确定了新型动叶片第i个叶型截面的压力面型线PS′_i和吸力面型线SS′_i，将压力面型线PS′_i和吸力面型线SS′_i组合在一起，将完成了新型动叶片第i个叶型截面的叶型型线BS′_j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节能改造新型动叶造型方法，其特征在于，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H₂与原始叶片叶高H₁保持一致，即H₂＝H₁；

(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′₁，

所以对叶片顶部进行切割，将叶片固定安装于轮毂后，采用圆柱坐标系，以轮毂中心线为回转轴，将叶片顶部切掉(H₂-H′₁)高度，H₂-H′₁＝H₁-H′₁，新型动叶片高度就缩短至H′₁，叶片其它部分保持不变。

8.根据权利要求7所述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，其特征在于，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。

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