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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(ji)于實驗樣(yang)機(ji)(ji)的研制(zhi)(zhi)經驗，本款工程樣(yang)機(ji)(ji)在氣動(dong)和結構設計(ji)方案上做了較(jiao)大改進(jin)(jin)，從(cong)根本上解決了壓縮機(ji)(ji)起(qi)動(dong)及(ji)高壓差運(yun)行條(tiao)件下(xia)的軸(zhou)向(xiang)力(li)(li)平(ping)衡問題，全工況(kuang)軸(zhou)向(xiang)力(li)(li)小(xiao)于4000N，實現(xian)了超臨界二(er)氧化(hua)碳壓縮機(ji)(ji)快速起(qi)動(dong)；優化(hua)了轉(zhuan)子動(dong)力(li)(li)學(xue)設計(ji)，有效控制(zhi)(zhi)了壓縮機(ji)(ji)主(zhu)軸(zhou)振(zhen)動(dong)；改進(jin)(jin)了密封設計(ji)，采用(yong)干氣密封，使(shi)實驗循環泄漏量降(jiang)低到0.06%以下(xia)，實現(xian)了超臨界二(er)氧化(hua)碳壓縮機(ji)(ji)安全穩定運(yun)行。

研究團隊(dui)此次也(ye)對測(ce)(ce)試平臺進(jin)行了(le)(le)(le)改進(jin)，優(you)化了(le)(le)(le)壓(ya)縮(suo)機實(shi)驗(yan)循環(huan)系統，使得實(shi)驗(yan)進(jin)口狀態(tai)始終穩(wen)定(ding)在設計參數(8MPa，35℃)附近；改進(jin)了(le)(le)(le)壓(ya)縮(suo)機進(jin)口狀態(tai)測(ce)(ce)量(liang)方法(fa)，采用間接測(ce)(ce)量(liang)法(fa)，極大(da)地提高了(le)(le)(le)壓(ya)縮(suo)機進(jin)口溫度測(ce)(ce)量(liang)精(jing)度及響應特性，進(jin)口溫度間接測(ce)(ce)量(liang)誤(wu)差小于0.025℃，遠小于現有(you)A級溫度傳感器測(ce)(ce)量(liang)誤(wu)差。

此輪實驗(yan)測試(shi)同時(shi)獲取了壓縮(suo)機在(zai)90%、80%、70%等轉速下的性(xing)能曲線，能夠滿足兆瓦級超(chao)臨界二氧化碳發(fa)電系統使用要求。兩款(kuan)壓縮(suo)機的實驗(yan)結果(guo)也驗(yan)證(zheng)了齒(chi)輪箱、干氣(qi)密封、軸承等關鍵國產配套技術的可靠性(xing)與發(fa)展水平。

本項(xiang)(xiang)目(mu)研發工作得(de)到中(zhong)國科(ke)學院先導專(zhuan)(zhuan)項(xiang)(xiang)（A類）(No.XDA21010201)、河北省科(ke)技重大專(zhuan)(zhuan)項(xiang)(xiang)（No.20284502Z）等項(xiang)(xiang)目(mu)以及(ji)研究(jiu)所與衡水高新區合作專(zhuan)(zhuan)項(xiang)(xiang)的(de)支持。

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。