基于电站空冷风机技术分析

摘 要：电站空冷技术，即电站汽轮机空冷凝汽器技术，由于空冷技术高效的节水效益而受到业界青睐。本文将从电站空冷选用的三种空冷系统性能比较出发，详细介绍空冷风机的主要功能，并从风机叶型入手，对风机制造与运行中的关键技术进行分析，期望与同行分享一些自己的经验。

关键词：电站空冷；风机；关键技术分析

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 14-0000-01

随着人们节能环保意识的提高，对于节水技术应用的需求越来越高，发电行业作为仅此于农业的用水行业，由于目前发电量节节攀升，电力行业日益增长的需求与水资源紧张成为行业发展中不容回避的问题。为了应对挑战，电站空冷技术以其卓越的节水效益在全球范围内迅速得到行业的青睐，目前空冷技术从设计、工艺与现场装配都已经实现了标准化，但是由于其本身技术所限，还存在着一些问题。因此，本文将从电站空冷选用的三种空冷系统的性能比较出发，详细介绍目前行业内主流应用的空冷风机，并对风机叶型等风机的关键技术进行分析与研究。

一、空冷系统性能特点

目前行业内主要应用的空气冷却系统有三种：直接空冷系统；采用表面式凝汽器的间接空冷系统（即哈蒙式）；采用混合式凝汽器的间接空冷系统（即海勒式）。这三种空冷技术都已经成功商业化，但是相对而言，直接空冷系统在全球范围内发更快。在国内，山西大唐、漳山与大同装备的皆是直接空冷系统。

海勒式间接空冷技术关键在于混合喷射式凝汽器，凝汽器出口处通过循环冷却装置将水输送至空冷塔进行散热交换，然后由水轮机输送至喷射式凝汽器。其冷却效率主要由空冷塔中冷却水与空气的对流换热强度决定。

哈蒙式间接空冷将除盐水代替冷却水，并采用干冷塔与不锈钢材质的凝汽器，此类冷却水循环特性是密封性质。

而直接空冷系统是采用汽轮机将气流排至空冷凝汽器，并通过风机将空气输送至散热器表面，空气液化成水。空冷系统冷却效率很高，且占地面积比其他两种空冷技术都小，设备简单，易于调节。

从上述描述可以得出，目前空气的换热效率要大于冷却水，而且在北方由于天气原因，水温比空气温度高的多，因此采用空冷比水冷可以大大节约能耗。

二、空冷风机叶型分析

采用直接空冷系统，与直接空冷凝汽器搭配使用的是低风压大流量轴流通风机，而其中主要采用三种风机叶型：1.以豪登（Howden）公司为代表的机翼扭曲型等宽度（弦长）叶片；2.以意大利科菲姆科（Cofimco）公司为代表的机翼非扭曲型等宽度叶片；3.机翼与弯板襟翼组合构成的非扭曲不等宽度叶片。接下来我们将从叶型的气动设计和制造等方面来具体进行分析。

（一）叶片扭曲与叶片宽度分析

通过叶片旋转的速度分析，在不考虑旋流影响的情况下，叶片内侧的气流攻角一直小于外侧角度，为了使叶片的升阻保持比较大的水平，提高空冷效率，必须使叶片扭曲，通过这样的设计保证空冷风机的正常工作。

根据气动方程，叶片宽度气压分布规律为： ，Wm为气流的合成速度矢量，由于一定的风机设计，很多参数不变化。因此，只需考虑Cy与Wm变化，从上式可以看出叶片的宽度径向方向为二次曲线变化，若Cy与Wm乘积不变时，则叶片设计为等宽度。

（二）叶型分析比较

豪登风机的叶片分为两种，其中T型和E型叶片均采用机翼扭曲型边宽度叶片，且扭曲都为二次曲线分布，但叶片宽度不同，E型为等宽度分布，分为三种等级，T型叶片为径向变宽度，仅有一种规格。T型叶片可适应三种轮毂比，而E型为一种。在安装时，T型叶片通过改变轮毂比、叶片数以及转速来进行性能调节，而E型叶片可以通过改变叶片宽度、叶片数与转速来进行性能调节。目前电站空冷风机中E型叶片应用比例更广。

E型和T型叶片如此设计的好处有两点.1.生产自动化。通过叶片结构的标准化，可以采用机械制造工艺来进行自动化生产。目前叶片的生产工艺主要采用热压或者拉挤成型方式，通过大批量制造降低产品生产成本，提高生产质量稳定性。2.节能环保。通过改变叶片转速、合理安装，可以大幅降低风机运行时产生的噪声，通过减少叶片数也是降低噪声的一种方法。

科菲姆科的叶型有五种类型，其共同点都是采用翼型结构，且叶片宽度一致非扭曲，成型工艺根据材料不同而不同，玻璃钢采用拉挤成型，而铝合金采用挤压成型。通过前文分析，叶片为了保持升阻而尽量设计为扭曲，但该叶型由于是非扭曲结构，则需要通过调整叶片宽度来提高叶片的升力系数。通过调节叶片宽度，可以极大的改变叶片的运行状况，此类设计思路应用范围有限，仅适用于低风压流量大的螺旋桨式轴流通风机。

三、国内空冷风机应用情况

国内目前开发的很多叶型还停留在HK系列产品，而国外已经经历了两代的产品更新换代，还存在着一定的差距。而国内直接空冷技术应用情况是大幅引进国外的空冷风机，包括前文提到的豪登和科菲姆科空冷风机，国外的风机产品在于其正确的适应了市场的规则，适时推出新产品来获取更大利润。

可以看到，目前国内的风机开发设计技术已经有了很大进步。在这样的基础上，加上设计、制造工艺的不断提升，配合国内巨大的市场需求，国内空冷风机的应用前景将更加广阔。

参考文献：

[1]吴秉礼.轴流通风机气动噪声预测与治理[J].流体机械，1998（4）.

[2]吴秉礼等.空冷风机模型级的试验研究[J].石油化工设备，1985（11）.

[3]吴秉礼等.HK型空冷风机叶片的设计[J].石油化工设备，1988（4）.

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