科创中国

行业领域

制造业,专用设备制造业

需求背景

大功率集成式压缩机由于其重量轻（约常规机组的1/3），体积小（约为常规机组的1/4），集成度高、安装调试便捷，机组应用更加灵活、机动，并且可在宽泛的调速范围内实现高可靠、高能效运行，投资和维护成本低，是压缩机技术史上最节能环保的新产品，可广泛应用于陆地、海底天然气管道、海上钻井平台和地下储气库等工程领域，也可向炼油、石化等领域拓展。然而，由于我国在集成式压缩机技术领域起步较晚，导致目前大功率集成式压缩机核心技术基本被美国、法国、英国、德国等外国企业垄断，我们与国外技术水平相差较大。因此，亟需开展大功率集成式压缩机组关键技术攻关和国产化研制工作，这是我国能源装备走向高端化、智能化的内在需求。本项目拟通过多学科协同技术攻关，突破高端集成式压缩机变革性设计关键技术，打破国外技术封锁，实现该类压缩机的自主化研发和应用。因此我公司拟寻找具备相应能力的单位开展联合研发工作。

需解决的主要技术难题

1. 开展集成式压缩机转子不平衡响应、压缩机轴系扭转振动等力学分析技术研究。通过对压缩机转子开展一系列力学分析、计算，确保在电磁轴承支撑下转子的安全、稳定、可靠运行。
2. 开展集成式压缩机控制技术及电磁轴承高阶鲁棒控制技术研究。通过研究控制器设计和参数调试方法，解决静态悬浮、低速运行、高速运行、超临界等不同工况下压缩机的稳定运行问题。
3. 开展电磁轴承结构设计技术、跌落保护技术、制造技术研究。通过建立磁悬浮压缩机结构设计体系，形成相应的研发设计能力；通过探索转子在全速全负荷状态跌落过程轴承工作机理，提高压缩机可靠性。
4. 电磁轴承在大功率集成式压缩机中的应用技术研究。通过开展多自由度转子控制、轴承间隙控制、磁力轴承工艺冷却回路设计等技术研究，攻克电磁轴承在集成式压缩机中应用的技术难题。

期望实现的主要技术目标

1.  机组采用电磁轴承，无润滑油系统，无干气密封系统。
2. 机组轴承承载能力：压缩机转子重量：500kg≤Wt≤1000kg；                                                        电机转子重量：1000kg≤Wd≤2500kg；                                                          轴向载荷：≥50000N。
3. 电磁轴承工作转速：6500rpm≤N额定≤10000rpm。
4. 电磁轴承转速范围：35%--105%。
5. 电磁轴承超临界要求：可在压缩机转子一阶弯曲临界下运转。

需求解析

解析单位：“科创中国”智能技术体系化应用专业科技服务团（北京航空航天大学） 解析时间：2022-11-09

郑立刚

副团长

智能技术体系化应用服务团

综合评价

本实用新型公开了一种介质气直冷高速电机直连集成式压缩机组,涉及离心压缩机技术领域,解决了现有技术中存在的电机和压缩机分体布置的离心压缩机组辅助系统复杂,能耗高,检修维护复杂,启机准备时间长的技术问题.该集成式压缩机组,包括基架,设置在基架上的承压机壳以及整体封装在承压机壳内的压缩机转子和电机转子,压缩机转子与电机转子同轴布置.本实用新型的集成式压缩机组,通过采用磁力轴承进行支撑,压缩机和电机的转子同轴布置,整体封装在承压机壳内,从而实现机组无需润滑油系统,无轴端动密封系统,无额外电机冷却系统等辅助系统的设计,并以此来降低系统能耗,减少系统复杂程度,提高机组整体的可靠性.

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