01技術(shù)背景　　

　　1高溫熱泵是實(shí)現工業(yè)熱能零碳供給的有效途徑　　

　　?巴黎協(xié)定　　

　　?基加利修正案　　

　　?雙碳目標　　

　　?行業(yè)現狀　　

　　?需求與挑戰

　　2寬工況高效可靠壓縮機是高溫熱泵的重大設備保障

　　02螺桿式高溫熱泵壓縮機　　

　　1轉子型線(xiàn)技術(shù)進(jìn)展——傳統方法　　

　　包絡(luò )法　　

　　采用常規的點(diǎn)、直線(xiàn)、擺線(xiàn)和圓弧等曲線(xiàn)作為組成齒曲線(xiàn)→主流

　　齒廓法線(xiàn)法　　

　　構造齒條輪廓，求解陰、陽(yáng)轉子型線(xiàn)→以“N” 型線(xiàn)為代表

　　2轉子型線(xiàn)技術(shù)進(jìn)展——新方法　　

　　包絡(luò )法改進(jìn)　　

　　用貝塞爾曲線(xiàn)、NURBS等替代常規曲線(xiàn)作為組成齒曲線(xiàn)，型線(xiàn)優(yōu)化更靈活

　　嚙合線(xiàn)法　　

　　構造嚙合線(xiàn)，直接控制幾何特性，也可用貝塞爾曲線(xiàn)、NURBS等生成嚙合線(xiàn)

　　坐標系

　　3轉子型線(xiàn)技術(shù)進(jìn)展——齒數組合　　

　　?面積利用系數　　

　　?轉子剛度　　

　　?熱變形　　

　　?接觸線(xiàn)長(cháng)度　　

　　?吸排氣孔口　　

　　?吸氣封閉容積

　　4螺桿轉子單級高壓比技術(shù)　

　　變導程　

　　?內容積比可達6.5　　

　　?更大的排氣面積　　

　　?更小的流動(dòng)損失　　

　　?更低的壓縮過(guò)程指數　　

　　?更高的效率

　　相交軸錐螺桿　　

　　?內容積比可達9.0 以上　　

　　?更長(cháng)的內壓縮過(guò)程　　

　　?更小的泄漏三角形　　

　　?更大的吸排氣空間　　

　　?更小的氣流脈動(dòng)

外嚙合

內嚙合

　　5變頻變容技術(shù)　

　　?變工況：定溫升，變負荷；變溫升，定負荷；變溫升，變負荷　　

　　?變頻：能力適配　　

　　?變容：壓比匹配　

　　?變頻變容：全工況高效

　　6兩級壓縮&中間補氣

　　級間補氣

　　7開(kāi)啟式&高速無(wú)油　

　　?高蒸發(fā)溫度的電機冷卻　　

　　?高溫條件下的潤滑油　　

　　?無(wú)油壓縮過(guò)程的泄漏　　

　　?齒頂線(xiàn)速度>50m/s　　

　　?高速無(wú)油下的振動(dòng)噪聲

　　03離心式高溫熱泵壓縮機　

　　1寬工況穩定高效氣動(dòng)設計　

　　?明確葉片參數對氣動(dòng)性能的影響機制，實(shí)現離心葉輪寬工況穩定高效設計　

　　?兼顧效率與工況適應性，設計合理的擴壓器結構和蝸殼流道，防止小流量下的流動(dòng)分離

　　2多級壓縮&級間補氣技術(shù)　

　　?單級壓比<3.0，雙級壓比<5.0，溫升大于50K、冷凝溫度100℃~150℃，需要2~4級壓縮　　

　　?級間閃蒸補氣，增大制熱量，改善高壓縮級的氣動(dòng)性能，提高整機COP

　　?2級壓縮，葉輪背對背懸置電機兩端　

　　?R1233zd(E)、R245fa工質(zhì)　

　　?最大溫升65K，可制取112 ℃ 熱水/蒸氣　

　　? 55℃/115℃制熱量4420kW，制熱COP4.29

　　?雙壓縮機串聯(lián)，4級壓縮，串聯(lián)式葉輪布局　

　　?R1233zd(E)、R245fa工質(zhì)　　

　　?最大溫升100K，可制取100~140 ℃熱水/蒸氣　

　　?熱量范圍3~10MW

　　3耐高溫（150℃ ~180℃）高速永磁電機直驅

齒輪增速結構

高速電機直驅結構

　　4無(wú)油潤滑軸承　　

　　?小型化　　

　　?無(wú)潤滑油難題　　

　　?系統潔凈度　　

　　?電機與軸承的冷卻　　

　　?軸向力的平衡　　

　　?軸承壽命與工況適應性

磁懸浮離心機　

多孔介質(zhì)靜壓氣浮離心機

動(dòng)壓氣浮離心機

冷媒潤滑混合陶瓷軸承離心機

　　04結論　　

　　1.工業(yè)熱泵高溫壓縮機面臨高溫升、大壓比的技術(shù)挑戰，需要應用低GWP環(huán)保工質(zhì)，妥善解決潤滑油兼容性、電機與軸承冷卻、轉動(dòng)部件熱變形等技術(shù)難題，實(shí)現寬工況高效可靠?！　?/p>

　　2.螺桿式高溫熱泵壓縮機，應開(kāi)發(fā)專(zhuān)用的端面型線(xiàn)與螺桿轉子結構，以獲取更好的間隙密封特性、更高的單級壓縮比和更大的吸排氣面積；變頻變容、兩級壓縮&中間補氣技術(shù)的應用，可以顯著(zhù)提高壓縮機的全工況性能；高蒸發(fā)溫度的壓縮機應采用開(kāi)啟式結構，避免電機繞組溫升超限；150 ℃以上冷凝溫度的壓縮機可考慮高速無(wú)油方案?！?/p>

　　3.離心式高溫熱泵壓縮機，應關(guān)注寬工況穩定高效氣動(dòng)設計，多采用2~4級壓縮，高速永磁電機直驅可以提升壓縮機效率，耐高溫的電機與無(wú)油潤滑軸承是離心式熱泵壓縮機往更高溫區拓展的技術(shù)保障?！?/p>

　　4.水蒸氣壓縮機，應著(zhù)重解決溫升、軸端密封、轉子熱變形、葉輪強度及轉子穩定性問(wèn)題；已有噴水螺桿水蒸氣壓縮機單級飽和溫升可達60K，兩級壓縮可以實(shí)現75K飽和溫升；現有離心式水蒸氣壓縮機多為單級壓縮，溫升在25K以?xún)龋?~4級壓縮60K以上飽和溫升的離心式水蒸氣壓縮機亟待開(kāi)發(fā)?！?/p>

　　5.螺桿式壓縮機的振動(dòng)噪聲需要重點(diǎn)關(guān)注，特別是高速無(wú)油的壓縮機，氣流脈動(dòng)引發(fā)的流致噪聲是主要的噪聲源，Helmholtz共振腔、聲波干涉及多腔串聯(lián)穿孔消聲裝置是有效的減振降噪手段。