中國科學(xué)院工程熱物理研究所新工質(zhì)發(fā)電團(tuán)隊(duì)兆瓦級(jí)超臨界二氧化碳?jí)嚎s機(jī)工程樣機(jī)在運(yùn)行測試中達(dá)到100%設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速，最大總壓比超過2.685，最大質(zhì)量流量接近16kg/s，累計(jì)運(yùn)行時(shí)間接近100h，各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)測試取得成功。
基于實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的研制經(jīng)驗(yàn)，該工程樣機(jī)在氣動(dòng)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案上做了較大改進(jìn)，解決了壓縮機(jī)起動(dòng)及高壓差運(yùn)行條件下的軸向力平衡問題，全工況軸向力小于4000N，實(shí)現(xiàn)了超臨界二氧化碳?jí)嚎s機(jī)快速起動(dòng);優(yōu)化了轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，有效控制了壓縮機(jī)主軸振動(dòng);改進(jìn)了密封設(shè)計(jì)，采用干氣密封，使實(shí)驗(yàn)循環(huán)泄漏量降低到0.06%以下，實(shí)現(xiàn)了超臨界二氧化碳?jí)嚎s機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
科研人員對測試平臺(tái)進(jìn)行了改進(jìn)，優(yōu)化了壓縮機(jī)實(shí)驗(yàn)循環(huán)系統(tǒng)，使得實(shí)驗(yàn)進(jìn)口狀態(tài)始終穩(wěn)定在設(shè)計(jì)參數(shù)(8MPa，35℃)附近;改進(jìn)了壓縮機(jī)進(jìn)口狀態(tài)測量方法，采用間接測量法，極大地提高了壓縮機(jī)進(jìn)口溫度測量精度及響應(yīng)特性，進(jìn)口溫度間接測量誤差小于0.025℃，遠(yuǎn)小于現(xiàn)有A級(jí)溫度傳感器測量誤差。
該輪實(shí)驗(yàn)測試同時(shí)獲取了壓縮機(jī)在90%、80%、70%等轉(zhuǎn)速下的性能曲線，能夠滿足兆瓦級(jí)超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)使用要求。兩款壓縮機(jī)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了齒輪箱、干氣密封、軸承等關(guān)鍵國產(chǎn)配套技術(shù)的可靠性與發(fā)展水平。
研發(fā)工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(A類)、河北省科技重大專項(xiàng)等的支持。
圖1.工程樣機(jī)圖
圖2.運(yùn)行監(jiān)控圖
圖3.測試數(shù)據(jù)圖
來源：中國科學(xué)院工程熱物理研究所
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