本發(fā)明屬于電站冷卻設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種直冷降噪軸流風(fēng)機(jī)。

背景技術(shù)：

在我國北方缺水地區(qū)，電站空冷技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。其中直接空冷系統(tǒng)是采用機(jī)械通風(fēng)強(qiáng)迫對流方式對汽輪機(jī)的排汽進(jìn)行冷卻，通常一臺直接空冷機(jī)組需要配置數(shù)十臺軸流風(fēng)機(jī)，因此直接空冷系統(tǒng)在運(yùn)行時會產(chǎn)生相當(dāng)大的噪聲，是電廠的主要噪聲源。因此降低軸流風(fēng)機(jī)噪聲對降低整個電廠的噪聲水平有非常重要的作用。

風(fēng)機(jī)的噪聲主要分為機(jī)械噪聲和空氣動力性噪聲兩大類。空氣動力性噪聲又主要分為離散噪聲(旋轉(zhuǎn)噪聲)和寬帶噪聲(渦流噪聲)兩類。離散噪聲(旋轉(zhuǎn)噪聲)與葉輪的旋轉(zhuǎn)有關(guān)。特別在高速、低負(fù)荷情況下，這種噪聲尤為突出。離散噪聲是由于葉片周圍不對稱結(jié)構(gòu)與葉片旋轉(zhuǎn)所形成的周向不均勻流場相互作用而產(chǎn)生的噪聲。渦流噪聲是由氣流流動時的各種分離渦流產(chǎn)生的，實(shí)踐證明，風(fēng)機(jī)葉片產(chǎn)生的空氣動力性噪聲遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于風(fēng)機(jī)的機(jī)械噪聲和電磁噪聲，如果能通過改進(jìn)風(fēng)機(jī)進(jìn)出風(fēng)口和葉片結(jié)構(gòu)，將能大幅度地減少風(fēng)機(jī)輻射的噪聲，而從葉片方面想辦法降噪有很大的研究和應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是針對目前直接空冷系統(tǒng)風(fēng)機(jī)噪聲污染嚴(yán)重的問題，提出了一種直冷降噪軸流風(fēng)機(jī)，通過在葉片上開孔的方式，減弱了葉片的渦流分離，進(jìn)而噪聲隨之降低，起到改善空冷島的噪聲的效果，提高整個電廠的環(huán)保水平。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種直冷降噪軸流風(fēng)機(jī)，包括輪轂和若干圍繞輪轂均勻分布的葉片，其中，每片所述葉片上穿有若干排通孔，每排通孔沿葉片長度方向呈直線均勻排列，第一排通孔在分離點(diǎn)之前靠近葉片側(cè)邊的位置，后排通孔(即除第一排通孔之外的其他通孔)處于后移之后的分離區(qū)且靠近葉片的另一側(cè)邊，第一排通孔與后排通孔之間的中間位置無通孔。

進(jìn)一步地，所述葉片為前掠式扭葉片，采用先進(jìn)翼型。

進(jìn)一步地，所述葉片的數(shù)目為6～8片，直徑在9144mm～10363mm(常見軸流風(fēng)機(jī)的直徑有9144mm、9754mm和10363mm三種，每種風(fēng)機(jī)的葉片數(shù)都可以為6/7/8片)。

進(jìn)一步地，所述通孔為圓型通孔，所述通孔的直徑相同。

進(jìn)一步地，所述通孔的直徑在2mm～5mm之間。

進(jìn)一步地，所述后排通孔各排之間的間距相同。

進(jìn)一步地，所述后排通孔各排之間的間距的總和為葉片弦長的1/2。

進(jìn)一步地，所述通孔的排數(shù)一共為5～8排。

進(jìn)一步地，所述通孔的穿孔偏轉(zhuǎn)角(孔軸線與該孔所在葉片截面弦長之間的夾角)取為40°～45°。

進(jìn)一步地，所述葉片的穿孔系數(shù)為0.08～0.1。

本發(fā)明的有益效果是：

與其他葉片開孔方式相比，本發(fā)明采用第一排通孔布置在分離點(diǎn)之前，其他排通孔布置在處于后移之后的分離區(qū)，兩者之間不安置通孔的開孔方式，可以在保證風(fēng)機(jī)升力(升力系數(shù)下降不超過4％)，減弱開孔對風(fēng)機(jī)性能的影響的同時，有效改善非工作面的空氣流動狀況，減小渦流的強(qiáng)度和范圍，從而有效降低風(fēng)機(jī)的噪聲(降噪值為3～5db)，整個空冷島的噪聲水平也將得到改善，從而使直冷電站滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有直接空冷系統(tǒng)φ9.144m類型軸流風(fēng)機(jī)側(cè)視圖。

圖2為現(xiàn)有直接空冷系統(tǒng)φ9.144m類型軸流風(fēng)機(jī)俯視圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1直冷降噪軸流風(fēng)機(jī)側(cè)視圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1直冷降噪軸流風(fēng)機(jī)俯視圖。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1直冷降噪軸流風(fēng)機(jī)葉片穿孔截面圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出一種針對直接空冷系統(tǒng)的直冷降噪軸流風(fēng)機(jī)，下面結(jié)合附圖予以說明。

以下采用的風(fēng)機(jī)葉片均為前掠型扭葉片，先進(jìn)翼型。

現(xiàn)有直接空冷系統(tǒng)φ9.144m類型軸流風(fēng)機(jī)如圖1和圖2所示，包括輪轂1-1和若干均勻布置在輪轂1-1周圍的前掠式扭葉片1-2，冷卻空氣由軸流風(fēng)機(jī)吹入凝汽器單元翅片管束進(jìn)行換熱，換熱后的空氣排入大氣中。風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)工況時具有最佳的氣動特性，漩渦與渦流脫離都不嚴(yán)重，具有最高的效率和最低的噪聲。但是當(dāng)風(fēng)機(jī)偏離設(shè)計(jì)工況時，氣動性能會惡化，容易導(dǎo)致渦流脫離，從而噪聲值也將增大。而風(fēng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中常常會偏離設(shè)計(jì)工況。

為了降低風(fēng)機(jī)渦流噪聲，可以采用工作輪葉片穿孔法。因?yàn)槿~片出口處經(jīng)常出現(xiàn)渦流分離，而采用葉片穿孔方法可以使部分氣流自葉片高壓面流向葉片低壓面，可以促使葉片分離點(diǎn)向流動下方移動，其機(jī)理等同于附面層吹風(fēng)。這樣降低了葉片出口截面的分離區(qū)，分離區(qū)渦流強(qiáng)度和尺寸減少，噪聲也隨之減少。穿孔參數(shù)包括穿孔排數(shù)、穿孔面積、穿孔系數(shù)、穿孔直徑和穿孔偏轉(zhuǎn)角。

(一)穿孔排數(shù)的確定

葉片穿孔排數(shù)增加，噪聲減少值增加，但風(fēng)壓也會下降，因此排數(shù)不宜太多。若各排孔都分布在渦流分離點(diǎn)之后，降噪效果不可能最佳，因?yàn)樗荒苡行б种茰u流脫離的產(chǎn)生，因此第一排孔必須在分離點(diǎn)之前，這樣才能保證有效抑制渦流脫離的產(chǎn)生，使分離點(diǎn)后移，后面的通孔則處在后移之后的分離區(qū)內(nèi)，有效阻止分離區(qū)的產(chǎn)生和擴(kuò)大。葉片中間不宜安排穿孔，因?yàn)樗峁┝舜蟛糠值纳?，這樣能保證升力系數(shù)下降較小。

(二)穿孔系數(shù)的確定

葉片穿孔系數(shù)的增加，噪聲降低值增加，阻力系數(shù)降低，但是升力系數(shù)也受到影響。隨著穿孔系數(shù)的增加，一方面分離點(diǎn)的后移增加了氣流折轉(zhuǎn)角使升力系數(shù)增加，另一方面葉片穿孔后氣流從工作面流向非工作面使氣流折轉(zhuǎn)角減小，穿孔系數(shù)0.1為升力系數(shù)極值點(diǎn)，穿孔系數(shù)在0.08～0.1時，既可以獲得較大的降噪效果，又不會使升力系數(shù)下降太多。

(三)穿孔直徑的確定

葉片穿孔直徑太大，穿過通孔的氣流將對離葉片較大距離的氣流產(chǎn)生影響，是不利的；孔太小，通過的氣流將無法抑制倒流的產(chǎn)生，此外還要考慮穿孔引起高頻再生噪聲的問題，因此綜合考慮下孔徑選在2～5mm。在孔徑、孔排數(shù)、穿孔系數(shù)確定后，孔距也相應(yīng)確定了。

(四)穿孔面積的確定

在孔徑、孔排數(shù)、穿孔系數(shù)確定后，孔距也相應(yīng)確定了。后排通孔各排之間的間距相等，間距總和為弦長的1/2，它們的具體位置要根據(jù)不同葉型的氣體流動狀況來確定。例如選定φ9.144m的直冷風(fēng)機(jī)，則后排通孔的起始位置在弦長40％的位置處。

(五)穿孔偏轉(zhuǎn)角的確定

穿孔偏轉(zhuǎn)角a增加，降噪值會減小，并會引起升力系數(shù)下降、阻力系數(shù)上升，所以a應(yīng)盡可能小，而a<60°時對升力系數(shù)的影響不顯著。考慮以上影響以及工藝問題，a選40°～45°為宜。

實(shí)施例1

如圖3和4所示，該直冷降噪軸流風(fēng)機(jī)包括輪轂2-1和若干均勻布置在輪轂2-1周圍的前掠式扭葉片2-2，葉片數(shù)為6片。但與現(xiàn)有直接空冷系統(tǒng)φ9.144m類型軸流風(fēng)機(jī)不同，該實(shí)施例在φ9.144m的直冷風(fēng)機(jī)的每片葉片上打有5排圓形通孔，每排通孔(當(dāng)其他參數(shù)確定時，通孔個數(shù)就確定了)沿葉片長度方向呈直線均勻排列，孔徑相同，均為2mm。由于各排孔都在渦流分離點(diǎn)之后不能有效抑制渦流脫離，因此葉片上的第一排通孔2-3在分離點(diǎn)之前靠近葉片側(cè)邊的位置，后四排通孔2-4處于后移之后的分離區(qū)且靠近葉片的另一側(cè)邊，從而能有效抑制分離區(qū)的產(chǎn)生和擴(kuò)大。葉片中間位置無通孔，因?yàn)樗翘峁╋L(fēng)機(jī)升力的主要部分，這樣可以保證升力系數(shù)下降較小。在孔徑、孔排數(shù)、穿孔系數(shù)確定后，孔距也相應(yīng)確定了。后排通孔各排之間的間距相等，間距總和為弦長的1/2，后排通孔的起始位置在弦長40％的位置處。

圖5是風(fēng)機(jī)葉片穿孔截面圖，圖中的上表面2-5為工作面，下表面2-6為非工作面，由于穿孔偏轉(zhuǎn)角a的增加會使升力系數(shù)降低以及阻力系數(shù)上升，因此a不能太大，所有通孔的穿孔偏轉(zhuǎn)角相同，該實(shí)施例中取為45°；葉片的穿孔系數(shù)為0.08。由于葉片穿孔系數(shù)很小，因此對風(fēng)機(jī)的性能影響很小。

經(jīng)檢測(在離風(fēng)機(jī)1m的風(fēng)機(jī)軸線上檢測，以下實(shí)施例及對比例均采用相同檢測方式)，滿足以上參數(shù)的葉片穿孔軸流風(fēng)機(jī)能降低噪聲值5db，升力系數(shù)下降3％。

實(shí)施例2

該實(shí)施例是在φ9.754m直冷風(fēng)機(jī)的每片葉片(葉片數(shù)為6片)上打有5排圓形通孔，每排通孔沿葉片長度方向呈直線均勻排列，孔徑相同，均為3mm，葉片上的第一排通孔在分離點(diǎn)之前靠近葉片側(cè)邊的位置，后四排通孔處于后移之后的分離區(qū)且靠近葉片的另一側(cè)邊，葉片中間位置無通孔，后排通孔各排之間的間距相等，間距總和為弦長的1/2，所有通孔的穿孔偏轉(zhuǎn)角相同，均為45°；葉片的穿孔系數(shù)為0.08。

經(jīng)檢測，滿足以上參數(shù)的葉片穿孔軸流風(fēng)機(jī)能降低噪聲值4.5db，升力系數(shù)下降3.5％。

實(shí)施例3

該實(shí)施例是在φ10.363m直冷風(fēng)機(jī)的每片葉片(葉片數(shù)為6片)上打有5排圓形通孔，每排通孔沿葉片長度方向呈直線均勻排列，孔徑相同，均為5mm，葉片上的第一排通孔在分離點(diǎn)之前靠近葉片側(cè)邊的位置，后四排通孔處于后移之后的分離區(qū)且靠近葉片的另一側(cè)邊，葉片中間位置無通孔。在孔徑、孔排數(shù)、穿孔系數(shù)確定后，孔距也相應(yīng)確定了。后排通孔各排之間的間距相等，間距總和為弦長的1/2，所有通孔的穿孔偏轉(zhuǎn)角相同，均為45°；葉片的穿孔系數(shù)為0.08。

經(jīng)檢測，滿足以上參數(shù)的葉片穿孔軸流風(fēng)機(jī)能降低噪聲值4.5db，升力系數(shù)下降4％。

實(shí)施例4

該實(shí)施例在φ9.144m的直冷風(fēng)機(jī)的每片葉片(葉片數(shù)為7片)上打有6排圓形通孔，每排通孔沿葉片長度方向呈直線均勻排列，孔徑相同，均為2mm，葉片上的第一排通孔在分離點(diǎn)之前靠近葉片側(cè)邊的位置，后四排通孔處于后移之后的分離區(qū)且靠近葉片的另一側(cè)邊，葉片中間位置無通孔。后排通孔各排之間的間距相等，間距總和為弦長的1/2，后排通孔的起始位置在弦長40％的位置處，所有通孔的穿孔偏轉(zhuǎn)角相同，均為42°；葉片的穿孔系數(shù)為0.09。

經(jīng)檢測，滿足以上參數(shù)的葉片穿孔軸流風(fēng)機(jī)能降低噪聲值4db，升力系數(shù)下降3.5％。

實(shí)施例5

該實(shí)施例在φ9.144m的直冷風(fēng)機(jī)的每片葉片(葉片數(shù)為6片)上打有7排圓形通孔，每排通孔沿葉片長度方向呈直線均勻排列，孔徑相同，均為2mm，葉片上的第一排通孔在分離點(diǎn)之前靠近葉片側(cè)邊的位置，后四排通孔處于后移之后的分離區(qū)且靠近葉片的另一側(cè)邊，葉片中間位置無通孔。后排通孔各排之間的間距相等，間距總和為弦長的1/2，后排通孔的起始位置在弦長40％的位置處，所有通孔的穿孔偏轉(zhuǎn)角相同，均為45°；葉片的穿孔系數(shù)為0.1。

經(jīng)檢測，滿足以上參數(shù)的葉片穿孔軸流風(fēng)機(jī)能降低噪聲值3db，升力系數(shù)下降4％。

實(shí)施例6

該實(shí)施例在φ10.363m的直冷風(fēng)機(jī)的每片葉片(葉片數(shù)為8片)上打有8排圓形通孔，每排通孔沿葉片長度方向呈直線均勻排列，孔徑相同，均為2mm，葉片上的第一排通孔在分離點(diǎn)之前靠近葉片側(cè)邊的位置，后四排通孔處于后移之后的分離區(qū)且靠近葉片的另一側(cè)邊，葉片中間位置無通孔。后排通孔各排之間的間距相等，間距總和為弦長的1/2，后排通孔的起始位置在弦長40％的位置處，所有通孔的穿孔偏轉(zhuǎn)角相同，均為40°；葉片的穿孔系數(shù)為0.08。

經(jīng)檢測，滿足以上參數(shù)的葉片穿孔軸流風(fēng)機(jī)能降低噪聲值4db，升力系數(shù)下降3％。

對比例1

該對比例在φ9.144m的直冷風(fēng)機(jī)的每片葉片(葉片數(shù)為6片)上打有4排圓形通孔，每排通孔沿葉片長度方向呈直線均勻排列，孔徑相同，均為5mm，葉片上的第一排通孔在分離點(diǎn)之前靠近葉片側(cè)邊的位置，后四排通孔處于后移之后的分離區(qū)且靠近葉片的另一側(cè)邊，葉片中間位置無通孔。后排通孔各排之間的間距相等，間距總和為弦長的1/2，后排通孔的起始位置在弦長40％的位置處，所有通孔的穿孔偏轉(zhuǎn)角相同，均為45°；葉片的穿孔系數(shù)為0.08。

經(jīng)檢測，滿足以上參數(shù)的葉片穿孔軸流風(fēng)機(jī)僅能降低噪聲值2db，升力系數(shù)下降5％。

對比例2

該對比例在φ9.144m的直冷風(fēng)機(jī)的每片葉片(葉片數(shù)為6片)上打有5排圓形通孔，每排通孔沿葉片長度方向呈直線均勻排列，孔徑相同，均為2mm，葉片上的各排通孔都分布在渦流分離點(diǎn)之后且間距相等，間距總和為弦長的1/2，所有通孔的穿孔偏轉(zhuǎn)角相同，為45°；葉片的穿孔系數(shù)均為0.08。

經(jīng)檢測，滿足以上參數(shù)的葉片穿孔軸流風(fēng)機(jī)僅能降低噪聲值1.5db，升力系數(shù)下降3％。

對比例3

該對比例在φ9.144m的直冷風(fēng)機(jī)的每片葉片(葉片數(shù)為6片)上打有5排圓形通孔，每排通孔沿葉片長度方向呈直線均勻排列，孔徑相同，均為2mm，葉片上的第一排通孔在分離點(diǎn)之前靠近葉片側(cè)邊的位置，后四排通孔處于后移之后的分離區(qū)且靠近葉片的另一側(cè)邊，葉片中間位置亦有通孔。后排通孔各排之間的間距相等，間距總和為弦長的1/2，所有通孔的穿孔偏轉(zhuǎn)角相同，均為45°；葉片的穿孔系數(shù)為0.08。

經(jīng)檢測，滿足以上參數(shù)的葉片穿孔軸流風(fēng)機(jī)雖然能降低噪聲值4db，但升力系數(shù)下降8％。

對比例4

該對比例在φ9.144m的直冷風(fēng)機(jī)每片的葉片(葉片數(shù)為7片)上打有5排圓形通孔，每排通孔沿葉片長度方向呈直線均勻排列，孔徑相同，均為2mm，葉片上的第一排通孔在分離點(diǎn)之前靠近葉片側(cè)邊的位置，后四排通孔處于后移之后的分離區(qū)且靠近葉片的另一側(cè)邊，葉片中間位置無通孔。后排通孔各排之間的間距相等，間距總和為弦長的1/2，所有通孔的穿孔偏轉(zhuǎn)角相同，均為45°；葉片的穿孔系數(shù)為0.2。

經(jīng)檢測，滿足以上參數(shù)的葉片穿孔軸流風(fēng)機(jī)雖然能降低噪聲值5db，但是升力系數(shù)亦下降了10％。

對比例5

該對比例在φ9.144m的直冷風(fēng)機(jī)的每片葉片(葉片數(shù)為6片)上打有5排圓形通孔，每排通孔沿葉片長度方向呈直線均勻排列，孔徑相同，均為8mm，葉片上的第一排通孔在分離點(diǎn)之前靠近葉片側(cè)邊的位置，后四排通孔處于后移之后的分離區(qū)且靠近葉片的另一側(cè)邊，葉片中間位置無通孔。后排通孔各排之間的間距相等，間距總和為弦長的1/2，所有通孔的穿孔偏轉(zhuǎn)角相同，均為45°；葉片的穿孔系數(shù)為0.08。

經(jīng)檢測，滿足以上參數(shù)的葉片穿孔軸流風(fēng)機(jī)僅能降低噪聲值2db，且升力系數(shù)下降了9％。

對比例5

該對比例在φ9.144m的直冷風(fēng)機(jī)的每片葉片(葉片數(shù)為8片)上打有5排圓形通孔，每排通孔沿葉片長度方向呈直線均勻排列，孔徑相同，均為2mm，葉片上的第一排通孔在分離點(diǎn)之前靠近葉片側(cè)邊的位置，后四排通孔處于后移之后的分離區(qū)且靠近葉片的另一側(cè)邊，葉片中間位置無通孔。后排通孔各排之間的間距相等，間距總和為弦長的1/2，所有通孔的穿孔偏轉(zhuǎn)角相同，均為65°；葉片的穿孔系數(shù)為0.08。

經(jīng)檢測，滿足以上參數(shù)的葉片穿孔軸流風(fēng)機(jī)雖然能降低噪聲值3db，但升力系數(shù)下降了11％。