西安交通大學(xué)“十五”重大科技成果推介之二：

渦旋壓縮機(jī)設(shè)計(jì)、制造關(guān)鍵技術(shù)及系列產(chǎn)品開(kāi)發(fā)

完成單位：西安交通大學(xué)

獲獎(jiǎng)成員：李連生 束鵬程 卜高選 屈宗長(zhǎng) 趙遠(yuǎn)揚(yáng) 喬建設(shè) 郁永章 亢長(zhǎng)生 張廷安 奚仲毅

獲獎(jiǎng)等級(jí)：2005年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)

本成果屬流體機(jī)械及流體動(dòng)力工程、制冷及低溫工程學(xué)科的壓縮機(jī)與制冷技術(shù)領(lǐng)域。

本成果圍繞渦旋壓縮機(jī)設(shè)計(jì)與制造關(guān)鍵技術(shù)、系列產(chǎn)品開(kāi)發(fā)及其應(yīng)用等進(jìn)行了深入研究，主要研究?jī)?nèi)容及特點(diǎn)如下：

首次提出并證明了“只有偶數(shù)列正多邊形漸開(kāi)線可以構(gòu)成渦旋壓縮機(jī)的基本型線”，通過(guò)優(yōu)化比較，提出了“基于基圓漸開(kāi)線的渦旋型線的工程設(shè)計(jì)方法”，奠定了渦旋壓縮機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

建立了基于熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的渦旋壓縮機(jī)工作過(guò)程數(shù)學(xué)模型，該模型耦合了基圓漸開(kāi)線和工質(zhì)物性、泄露、傳熱、流場(chǎng)等物理方程，并開(kāi)發(fā)了仿真分析軟件，解決了渦旋壓縮機(jī)瞬態(tài)參數(shù)和超常工況難以測(cè)試研究的難題，為設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。

基于以上理論和仿真分析，對(duì)渦旋壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，提出并實(shí)現(xiàn)了渦旋壓縮機(jī)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)，包括：發(fā)明了“柔性密封設(shè)計(jì)技術(shù)”，提出了“間隙自動(dòng)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)”，解決了間隙變化對(duì)容積效率和可靠性影響的難題；研究了軸系旋轉(zhuǎn)失穩(wěn)現(xiàn)象，提出了“軸系關(guān)聯(lián)平衡的工程設(shè)計(jì)方法”；提出了“幾何不對(duì)稱十字環(huán)結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法”，解決了防自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)對(duì)空間對(duì)稱的要求，實(shí)現(xiàn)了隨幾何空間的靈活設(shè)計(jì)；提出了“無(wú)泵供油的設(shè)計(jì)思想”，解決了瞬態(tài)起動(dòng)過(guò)程與超常工況下壓縮機(jī)安全運(yùn)行的難題。

基于對(duì)鑄造、加工及計(jì)量工藝的研究，開(kāi)發(fā)了關(guān)鍵零件的制造技術(shù)，包括：提出并實(shí)現(xiàn)了“液態(tài)模鍛改進(jìn)工藝”，解決了渦旋體的鑄造缺陷；提出了“漸開(kāi)線不對(duì)稱渦旋體結(jié)構(gòu)”，改善了加工工藝，解決了加工過(guò)程中渦旋體壁厚控制的技術(shù)瓶頸；提出了“渦旋體輪廓度測(cè)量方法”，解決了渦旋盤(pán)形位精度計(jì)量的難題。

基于上述渦旋壓縮機(jī)設(shè)計(jì)、制造關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)行了系列產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，攻克了壓縮機(jī)與系統(tǒng)匹配、無(wú)泵供油、極端工況下可靠運(yùn)行以及無(wú)油結(jié)構(gòu)的潤(rùn)滑、導(dǎo)熱與密封等技術(shù)難關(guān)，形成了QW、WX、動(dòng)力及無(wú)油等渦旋壓縮機(jī)4個(gè)系列產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，并推廣應(yīng)用到制冷、動(dòng)力、汽車與燃料電池等領(lǐng)域。

本成果在研究過(guò)程中共申請(qǐng)專利14項(xiàng)（發(fā)明專利2項(xiàng)），已授權(quán)13項(xiàng)，發(fā)表科技論文91篇，出版學(xué)術(shù)專著1部，已組織召開(kāi)國(guó)際會(huì)議4次。相關(guān)成果于2001年通過(guò)鑒定，鑒定意見(jiàn)為：具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

本成果的軸向無(wú)密封環(huán)渦旋壓縮機(jī)技術(shù)轉(zhuǎn)讓到到韓國(guó)LG公司，高壓冷媒能量回收用渦旋膨脹機(jī)和壓縮機(jī)技術(shù)出口到日本大金株式會(huì)社等單位；渦旋壓縮機(jī)設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵技術(shù)已在四川明星汽車空調(diào)有限公司、浙江隆中機(jī)械制造有限公司、江陰市北渚粉末冶金有限公司等10多家單位推廣應(yīng)用，近三年新增利潤(rùn)1.65億元，新增稅收0.98億元。為軍工和“863”燃料電池專題研制成功了無(wú)油系列渦旋式壓縮機(jī)，解決了壓縮介質(zhì)受潤(rùn)滑油污染的難題。本成果的推廣應(yīng)用，打破了國(guó)外對(duì)渦旋壓縮機(jī)技術(shù)的壟斷，促進(jìn)了我國(guó)壓縮機(jī)產(chǎn)品的更新?lián)Q代，提高了產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)了我國(guó)動(dòng)力、制冷等行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。