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近日，中國科學(xué)院工程熱物理研究所新工質(zhì)發(fā)電團隊經(jīng)過150多天奮戰(zhàn)，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(shè)計轉(zhuǎn)速，最大總壓比超過2.685，最大質(zhì)量流量接近16kg/s，累計運行時間接近100h，各項參數(shù)均達到設(shè)計指標(biāo)，實驗測試取得圓滿成功。

基于實驗樣機的研制經(jīng)驗，本款工程樣機在氣動和結(jié)構(gòu)設(shè)計方案上做了較大改進，從根本上解決了壓縮機起動及高壓差運行條件下的軸向力平衡問題，全工況軸向力小于4000N，實現(xiàn)了超臨界二氧化碳壓縮機快速起動；優(yōu)化了轉(zhuǎn)子動力學(xué)設(shè)計，有效控制了壓縮機主軸振動；改進了密封設(shè)計，采用干氣密封，使實驗循環(huán)泄漏量降低到0.06%以下，實現(xiàn)了超臨界二氧化碳壓縮機安全穩(wěn)定運行。

研究團隊此次也對測試平臺進行了改進，優(yōu)化了壓縮機實驗循環(huán)系統(tǒng)，使得實驗進口狀態(tài)始終穩(wěn)定在設(shè)計參數(shù)(8MPa，35℃)附近；改進了壓縮機進口狀態(tài)測量方法，采用間接測量法，極大地提高了壓縮機進口溫度測量精度及響應(yīng)特性，進口溫度間接測量誤差小于0.025℃，遠(yuǎn)小于現(xiàn)有A級溫度傳感器測量誤差。

此輪實驗測試同時獲取了壓縮機在90%、80%、70%等轉(zhuǎn)速下的性能曲線，能夠滿足兆瓦級超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)使用要求。兩款壓縮機的實驗結(jié)果也驗證了齒輪箱、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。

本項目研發(fā)工作得到中國科學(xué)院先導(dǎo)專項（A類）(No.XDA21010201)、河北省科技重大專項（No.20284502Z）等項目以及研究所與衡水高新區(qū)合作專項的支持。

圖1工程樣機圖

圖2運行監(jiān)控圖

圖3測試數(shù)據(jù)圖

注：本文轉(zhuǎn)自中國科學(xué)院工程熱物理研究所，作者：圖/文：朱玉銘 岳鵬。