兆瓦级超临界二氧化碳压缩机测试取得圆满成功

近日，在衡水市高新区的大力支持下，中科衡发动力装备有限公司（简称中科衡发）技术人员经过150多天奋战，团队自主研发的兆瓦级超临界二氧化碳发电技术核心部件——超临界二氧化碳离心压缩机在中科衡水创新动力研发基地测试取得圆满成功，工程样机在运行测试中达到了100%设计转速，最大总压比超过2.685，最大质量流量接近16kg/s，累计运行时间接近100h，各项参数均达到设计指标。

图1 压缩机工程样机

据了解，基于实验样机的研制经验，本款工程样机在气动和结构设计方案上做了较大改进，从根本上解决了压缩机起动及高压差运行条件下的轴向力平衡问题，全工况轴向力均小于4000N，实现了超临界二氧化碳压缩机快速起动；优化了转子动力学设计，有效控制了压缩机主轴振动；改进了密封设计，采用干气密封，使实验循环泄漏量降低到0.06%以下，实现了超临界二氧化碳压缩机安全稳定运行，累计运行时间接近100h。

研发团队此次也对测试平台同步进行了改进，优化了压缩机实验循环系统，使得实验进口状态始终稳定在设计参数(8MPa，35℃)附近；改进了压缩机进口状态测量方法，采用间接测量法，极大地提高了压缩机进口温度测量精度及响应特性，进口温度间接测量误差小于0.025℃，远小于现有A级温度传感器测量误差。

此轮实验测试，压缩机工程样机运行转速达到了100%设计转速，并获取了90%、80%、70%等转速下的压缩机性能曲线，实验最大总压比超过2.685，最大质量流量接近16kg/s，能够满足兆瓦级超临界二氧化碳发电系统使用要求，圆满完成了实验测试任务，标志着研发团队系统掌握了超临界二氧化碳离心压缩机设计、制造和测试成套关键技术。

工程样机相关指标达到国际上有报道数据的最高水平，并显示出较大优势。两款压缩机的实验结果也验证了齿轮箱、干气密封、轴承等关键国产配套技术的可靠性与发展水平。

图2 压缩机工程样机测试数据图

中科衡发是中国科学院工程热物理研究所为推进超临界二氧化碳发电技术的转移转化，以专有知识产权无形资产出资成立的公司。自2017年成立以来，始终致力于超临界二氧化碳发电技术研发工作，并于2018年完成了压缩机测试平台的建设，于2020年3月完成首款兆瓦级实验样机的测试工作。此次完成测试的是改进后的压缩机工程样机，可直接作为产品用于超临界二氧化碳布雷顿循环发电系统。

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