本发明涉及一种轴流压缩机，具体涉及一种用于中型高炉的九级轴流压缩机。
背景技术：
1、高炉鼓风用轴流压缩机是高炉生产的重要组成部分，属于技术密集型透平机械。其功能为将空气加压送入高炉，提供高炉炼铁需要的风压及氧气。高炉鼓风机是高炉炼铁系统中的大能耗设备，占炼铁总能耗的10％左右。
2、目前，炉容为1800m3-2700m3的中型高炉是当前高炉的主力炉型，为响应国家关于“碳中和碳达峰”的战略，也为了使高炉冶炼系统的运营成本更低，高炉工艺正在向更高的高炉冶炼强度，更低的高炉出口温度方向发展，对中型高炉用轴流压缩机提出了更高要求。
3、然而，现有中型高炉使用的轴流压缩机，其切线速度较低、做功能力较差，一般需要十六或十七级才能满足工艺需求，不仅级数多、结构复杂，而且效率偏低。
技术实现思路
1、本发明的目的是解决现有中型高炉使用的轴流压缩机，其切线速度较低、做功能力较差，一般需要十六或十七级才能满足工艺需求，存在级数多、结构复杂和效率偏低的技术问题，而提供一种用于中型高炉的九级轴流压缩机。
2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
3、一种用于中型高炉的九级轴流压缩机，包括机壳、调节缸和叶片承缸构成的三层缸结构,以及转子；
4、其特殊之处在于：
5、所述叶片承缸上设置有九级静叶，转子上设置有与九级静叶一一对应的九级动叶；
6、各级动叶轮毂处的切线速度为185-242m/s；
7、当该中型高炉的炉容从1800m3至2700m3变化时，第一级动叶叶片入口处外径相应由0.479m至0.588m变化，末级动叶叶片出口处外径相应由0.428m至0.503m变化；第一级静叶叶片入口处内径相应由0.291m至0.327m变化，末级静叶叶片出口处内径相应由0.355m至0.4m变化。
8、进一步地，所述动叶的叶型和静叶的叶型均为表面等熵马赫数峰值位置在8％-15％轴向弦长范围内的可控扩散叶型，其前缘为曲率连续前缘；
9、所述动叶的叶片为宽弦叶片；所述静叶的叶片为弯掠复合三维叶片，其积叠线为空间三阶贝塞尔曲线造型。
10、进一步地，所述动叶的叶型弦长范围为75mm-268mm，其展弦比范围为1.15-1.75；各级动叶的叶根截面最大相对厚度在10％-15％范围内；
11、所述静叶的叶型弦长范围为40mm-189mm，其展弦比范围为1.8-2.2；所述静叶的叶片积叠线具有如下特征：叶片上段与中间直线段的分界点在62％-70％之间，下段与中间直线段的分界点在29％-37％之间；叶片上段积叠线的切线与径向方向的夹角范围为0°-15°，下段积叠线的切线与周向方向的夹角范围为0°-15°。
12、进一步地，当该中型高炉的炉容从1800m3向2700m3增大时，其设计转速相应的从6528转/分钟降低至5793转/分钟。
13、进一步地，第一级动叶的几何参数如下表所示：
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15、第一级静叶的几何参数如下表所示：
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17、第二级动叶的几何参数如下表所示：
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19、第二级静叶的几何参数如下表所示：
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22、第三级动叶几的何参数如下表所示：
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24、第三级静叶的几何参数如下表所示：
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26、第四级动叶的几何参数如下表所示：
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28、第四级静叶的几何参数如下表所示：
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31、第五级动叶的几何参数如下表所示：
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33、第五级静叶的几何参数如下表所示：
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35、第六级动叶的几何参数如下表所示：
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37、第六级静叶的几何参数如下表所示：
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40、第七级动叶的几何参数如下表所示：
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42、第七级静叶(8)的几何参数如下表所示：
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44、第八级动叶的几何参数如下表所示：
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46、第八级静叶的几何参数如下表所示：
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48、第九级动叶的几何参数如下表所示：
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50、第九级静叶的几何参数如下表所示：
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52、进一步地，所述动叶和静叶的材质为高强度合金钢材料x3crnimo13-4。
53、通常，航空发动机轴流压气机单级平均压比高、级数少，轴向尺寸更短。但在高炉鼓风装置不能直接使用航空发动机轴流压气机技术，原因是：1、航空发动机轴流压气机前面1-3级为跨音速设计，导致等压比流量范围偏窄，且激波损失和激波诱导的附面层分离损失会导致运行效率降低；2、设计时仅考虑在航空发动机共同工作线附近运行，接近阻塞和喘振时，可能会发生颤振和高强迫响应现象且效率会显著降低；3、航空发动机燃烧室的容腔较小，喘振发生时的能量较小。而高炉鼓风装置中的轴流压缩机出口管网容腔较大，喘振发生时的能量较大。针对小容腔设计的航空发动机轴流压气机叶片较薄较细，抗喘振能力较差。
54、相比之下，本发明结合了现有技术的高炉鼓风用轴流压缩机运行范围宽与航空发动机轴流压气机功率密度大、单级平均压比高的特点，以追求高炉鼓风用轴流压缩机技术和航空发动机轴流压气机技术的最佳组合。高炉鼓风用轴流压缩机对等压比流量范围和非设计点效率要求较高，导致气动负荷系数不能高于0.35，因此新型混合概念叶型的气动负荷水平与现有技术轴流压缩机相比保持不变，通过提高切线速度的方法以获得更高的单级平均压比，从而得到更紧凑、级数更少的新型轴流压缩机。气动通流构型中各级仍然维持在高亚音速流动状态，不额外产生航空发动机轴流压气机中的激波损失和激波诱导附面层损失。
55、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
56、1、本发明提出的中型高炉用新型九级轴流压缩机与采用现有技术的十六或十七级轴流压缩机相比，转速提升37％，级数减少44％，效率最高提升2％，功耗最高降低3％，以额定功率为31000kw的中型高炉用轴流压缩机为例，节能效果在现有技术的轴流压缩机基础上，每年可多节约702万度电/台，进一步减少碳排放量190944千克/台。
57、2、本发明通过设计具有高单级平均压比、高效率和高可靠性的混合概念叶型结构，仅采用九级即可实现现有技术轴流压缩机十六或十七级的压比水平，大大降低了中型高炉用轴流压缩机的结构复杂度、尺寸重量和占地面积。
1.一种用于中型高炉的九级轴流压缩机，包括机壳(2)、调节缸(1)、叶片承缸(3)和转子(4)；所述机壳(2)、调节缸(1)和叶片承缸(3)构成三层缸结构；
2.根据权利要求1所述的一种用于中型高炉的九级轴流压缩机，其特征在于：所述动叶(5)的叶型和静叶(6)的叶型均为表面等熵马赫数峰值位置在8％-15％轴向弦长范围内的可控扩散叶型，其前缘均为曲率连续前缘；
3.根据权利要求2所述的一种用于中型高炉的九级轴流压缩机，其特征在于：所述动叶(5)的叶型弦长范围为75mm-268mm，其展弦比范围为1.15-1.75；各级动叶(5)的叶根截面最大相对厚度在10％-15％范围内；
4.根据权利要求1-3任一所述的一种用于中型高炉的九级轴流压缩机，其特征在于：当该中型高炉的炉容从1800m3向2700m3增大时，其设计转速相应的从6528转/分钟降低至5793转/分钟。
5.根据权利要求4所述的一种用于中型高炉的九级轴流压缩机，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的一种用于中型高炉的九级轴流压缩机，其特征在于：所述动叶(5)和静叶(6)的材质均为高强度合金钢材料x3crnimo13-4。
