高能级创新平台巡礼丨全国重点实验室②:高端压缩机及系统技术全国重点实验室

政务   2024-12-18 21:00   安徽  

高端压缩机及系统技术全国重点实验室


平台基本情况
高端压缩机及系统技术全国重点实验室(原压缩机技术国家重点实验室,以下简称“实验室”)2010年经科技部批准依托合肥通用机械研究院有限公司建设,2014年建成并开放运行。2017年在重点实验室首次评估中获评为“优秀”(制造领域第1名),2022年通过重组,是压缩机及系统制造应用领域国内唯一一家全国重点实验室。

实验室汇集了合肥通用机械研究院有限公司、北京化工大学、西安陕鼓动力股份有限公司、中国石化工程建设有限公司等四家共建单位,紧密围绕国家及安徽省推动制造业高质量发展、建设科技强国和科技强省的重大战略需求,针对石化、能源、国防等领域以及新兴产业中,压缩机及系统技术相关的创新供给能力不足、高端装备依赖进口、绿色低碳发展水平不高等短板问题,旨在通过基础理论研究、关键技术攻关与成果转化,提升我国压缩机及系统技术的自主创新能力与国际竞争力。
平台科研布局
实验室面向国民经济发展中的重大战略需求,聚焦于压缩机及系统的高端化、绿色化、智能化发展,致力于解决极端条件下压缩机服役性能退化、高效能设计制造、智能运维及故障自愈等核心科技难题,推动新兴领域应用和传统产业升级迭代。实验室平台功能定位于成为压缩机及系统技术创新的高地、国家战略科技力量,通过产学研用深度融合,促进产业链与创新链精准对接,实现核心技术自主可控。实验室共设立四个研究方向:

1.高端压缩机设计制造技术:突破极端条件下压缩机设计制造理论与技术方法,发展高端压缩机技术。
2.压缩机及系统节能技术:形成压缩机及系统绿色设计与运行技术方法,解决压缩机及系统能效水平不高的“短板”问题。

3.压缩机及系统智能运维技术:开发压缩机及系统智能化健康监测诊断与故障自愈技术方法,解决压缩机及系统长周期服役可靠性不足的“短板”问题。

4.压缩机及系统核心部件技术:攻关压缩机及系统核心零部件高性能设计制造与运行维护技术方法,解决重大技术装备“空心化”问题、确保产业链自主可控。

目前,实验室已承担国家、省部级科研项目/课题370余项,累计获批科研专项经费超3.5亿元。
平台优势功能
实验室总面积超8600㎡,已全面具备极端环境机械设备的材料基础性能及流体动态热力特性的科学研究与试验能力,涵盖高低温力学性能、材料冲击韧性、高温蠕变疲劳、高应变率材料动态断裂韧性等关键测试。同时,实验室还构建了透平压缩机、往复压缩机等设备及零部件的性能与可靠性研究平台,并配备了环境模拟和节能安全性能检验检测能力,包括多联机综合性能及制冷压缩机性能及可靠性试验。这些综合能力为科研工作提供了强大的技术支持,确保了产品质量与性能提升。


往复压缩机监测诊断研究平台

低真空环境控制试验模拟系统

离心压缩机抽吸扩稳试验平台

轴流压缩机基本级模型级试验台

机械密封气液固多相介质混合模拟试验系统

透平径向气体轴承试验台

人才团队情况
实验室依照科研引领,产学研用相互支撑,多学科交叉融合的理念,打造实验室人才队伍,现有固定研究人员350余人,流动人员60余人,其中博士、硕士学历占比超50%。拥有中国工程院院士3人、国家高层次人才10余人,以及各类称号人才50余人,形成了一支由压缩机、动力工程、计算机及软件、制冷技术、自动控制与测量仪表等多专业构成的、年龄知识结构合理的高素质创新人才队伍。

合肥通用机械研究院有限公司范志超研究员担任实验室主任兼学术带头人,北京化工大学高金吉院士、中国石化工程建设有限公司孙丽丽院士、合肥通用机械研究院有限公司田旭东教授级高工担任实验室学术带头人。

代表性成果
1.空间站二氧化碳真空压缩机开发

受航天员中心委托,实验室承接了“空间站二氧化碳真空压缩机研制”的工作任务。针对高压比、变工况等极端工况和真空、微重力等严苛环境,建立了基于流固耦合的工作过程仿真模型;研究了活塞环、气阀等关重件性能劣化机理,构建了多自由度耦合运动的虚拟样机,提出了无油润滑运动副长效工作机制。截至目前,真空压缩机已在天和核心舱在轨无故障可靠运行满2年,成功验证了真空压缩机在严苛环境下的可靠性设计制造技术,有效保障了环控生保系统的稳定运行,使水资源的物质闭合度提高到90%以上,对我国空间站技术水平提升具有重要意义。


2.大型空压站系统节能技术研究与应用示范

针对大型空压站系统节能潜力大,急需实时监控、能耗监测、优化控制技术需求,实验室完成了大型空压站系统在线能效评估及节能自优化调控技术研究。通过对大型空压站系统进行能效评估、控制算法设计、调控模型构建等途径进行节能改造。改造后单机比功率从7.5降到5.8kW/(m³·min),系统气电比从0.115降到0.0959 kW·h/Nm³,能效等级提升至一级,节能效果显著。

3.加氢站用90MPa液驱式氢气压缩机国产化研制

针对加氢站用90MPa液驱式氢气压缩机国产化需求,开展了动密封副高效密封及油气隔离技术研究,建立了氢压机热动力学模型,优化了热动力及结构参数,提高了压缩比并降低能耗,突破了90MPa液驱氢压机主机结构设计制造关键技术,完成了主机装配及系统成撬。


4.CCUS装置用CO₂压缩机组开发

面向发电领域实现CO₂捕集回收的重大需求,实验室自主研发了多种高压真实气体离心压缩机、多轴离心压缩机,设计制造了适用超临界CO₂模化设计的全系列的基本级,可匹配流量覆盖范围10~10000m³/min,压力覆盖范围0.01~24MPa,转速覆盖范围1000~15000r/min,开发了世界一流的闭式性能测试技术,包括测试参数确定技术、闭式试验台位搭建技术、闭式性能数据采集与数据分析技术、测试数据快速分析技术等。实验室设计供货的CO₂压缩机组在国家能源泰州发电50万吨/年CCUS项目现场完成安装调试并投产,该项目为目前亚洲最大的火电CCUS项目。


5.高速旋转叶片监测诊断与寿命预测技术研究

针对离心压缩机、风机、燃气轮机等旋转机械中叶片在高温、高压、高转速极端环境下易受损伤的重大监测需求,实验室深入开展了高速旋转叶片监测诊断技术研究。面对高速旋转叶片信号复杂多变、监测系统需具备实时性、可靠性和稳定性的技术难点,实验室成功研发了侵入式叶尖振动-叶尖间隙复合传感器,该传感器测量精度高达10μm级,响应频率达1MHz,能够精准捕捉叶片断裂、叶片共振、压缩机喘振等故障先兆信号,为保障设备运行安全和可靠性提供了强有力的技术支持。

平台创新需求

高端压缩机及系统技术全国重点实验室在高端压缩机与系统研发方面,期待与全国范围内的高等院校、科研机构以及领先企业展开深度合作与协同创新。同时,实验室在压缩机系统的智能化、绿色化发展趋势下,也特别关注开展动力工程、控制科学与工程、材料科学等多学科交叉的学术研究;我们诚挚邀请国内外高校、研究团队来访交流,探讨科研项目合作与人才培养计划,携手共进。

高端压缩机及系统技术全国重点实验室将依托自身平台优势,致力于推动行业前沿技术的研发与应用转化。同时,我们热忱欢迎各类压缩机行业企业莅临实验室,共同探讨创新合作契机,共同开拓和深化压缩机技术的应用市场,推动行业技术的革新与产业升级。

联系方式
电话:0551-65335701 鲍军



邮箱:baojun@hgmri.com












地址:安徽省合肥市蜀山区长江西路888号


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来源:安徽省科学技术厅
编辑左梓涵
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