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近日，中國科學院工程熱物理研究所新工質發電團隊經過150多天奮戰，兆瓦級超臨界二氧化碳壓縮機工程樣機在運行測試中達到了100%設計轉速，最大總壓比超過2.685，最大質量流量接近16kg/s，累計運行時間接近100h，各項參數均達到設計指標，實驗測試取得圓滿成功。

基于實(shi)驗(yan)(yan)樣機(ji)的研制(zhi)經驗(yan)(yan)，本(ben)款工程樣機(ji)在氣(qi)(qi)動(dong)(dong)和結構設(she)計(ji)(ji)方(fang)案上(shang)做了(le)(le)(le)較大改進(jin)，從(cong)根本(ben)上(shang)解決了(le)(le)(le)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機(ji)起(qi)動(dong)(dong)及高壓(ya)(ya)差(cha)運行條(tiao)件(jian)下的軸(zhou)向(xiang)力平衡問題，全(quan)(quan)工況軸(zhou)向(xiang)力小于4000N，實(shi)現了(le)(le)(le)超臨(lin)(lin)界(jie)(jie)二氧(yang)化碳壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機(ji)快(kuai)速起(qi)動(dong)(dong)；優化了(le)(le)(le)轉子動(dong)(dong)力學設(she)計(ji)(ji)，有效控制(zhi)了(le)(le)(le)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機(ji)主軸(zhou)振(zhen)動(dong)(dong)；改進(jin)了(le)(le)(le)密封(feng)設(she)計(ji)(ji)，采用干氣(qi)(qi)密封(feng)，使實(shi)驗(yan)(yan)循環泄漏量(liang)降低到0.06%以下，實(shi)現了(le)(le)(le)超臨(lin)(lin)界(jie)(jie)二氧(yang)化碳壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機(ji)安全(quan)(quan)穩定運行。

研(yan)究團隊此次(ci)也對測(ce)(ce)試平(ping)臺進行了改進，優化了壓(ya)(ya)縮(suo)機實(shi)驗(yan)循(xun)環(huan)系統，使得實(shi)驗(yan)進口(kou)狀(zhuang)態(tai)(tai)始終(zhong)穩定(ding)在設計參(can)數(shu)(8MPa，35℃)附近(jin)；改進了壓(ya)(ya)縮(suo)機進口(kou)狀(zhuang)態(tai)(tai)測(ce)(ce)量方法(fa)，采用間接(jie)測(ce)(ce)量法(fa)，極大地提高了壓(ya)(ya)縮(suo)機進口(kou)溫度測(ce)(ce)量精度及響應特性(xing)，進口(kou)溫度間接(jie)測(ce)(ce)量誤差小(xiao)(xiao)于0.025℃，遠小(xiao)(xiao)于現有A級溫度傳感器(qi)測(ce)(ce)量誤差。

此輪(lun)實驗測試同時(shi)獲(huo)取(qu)了(le)壓縮(suo)機在(zai)90%、80%、70%等(deng)轉速下的性能曲線(xian)，能夠滿足(zu)兆瓦級(ji)超臨界二氧化(hua)碳發電系統(tong)使用要求。兩款壓縮(suo)機的實驗結果(guo)也驗證(zheng)了(le)齒輪(lun)箱(xiang)、干氣密(mi)封、軸承等(deng)關(guan)鍵國產配套(tao)技術(shu)的可(ke)靠(kao)性與(yu)發展水平。

本項目研發(fa)工作(zuo)得到(dao)中(zhong)國(guo)科(ke)學院(yuan)先導專項（A類）(No.XDA21010201)、河(he)北(bei)省科(ke)技重大專項（No.20284502Z）等項目以及研究所與衡水高新區合作(zuo)專項的支(zhi)持。

圖1工程樣機圖

圖2運行監控圖

圖3測試數據圖

注：本文轉自中國科學院工程熱物理研究所，作者：圖/文：朱玉銘 岳鵬。