產(chǎn)品概況

　　以磁懸浮、氣懸浮為代表的無(wú)油離心壓縮機(jī)發(fā)展至今，仍存在一些技術(shù)難點(diǎn)和痛點(diǎn)，如大冷量無(wú)油離心壓縮機(jī)在非穩(wěn)態(tài)工況下的軸承穩(wěn)定性低、控制難度大，進(jìn)一步提升R134a制冷劑工質(zhì)的無(wú)油離心壓縮機(jī)氣動(dòng)效率異常困難，離心壓縮機(jī)中軸承軸向載荷無(wú)監(jiān)測(cè)調(diào)控措施，軸承在非穩(wěn)態(tài)工況下壽命有衰減等問(wèn)題。而采用制冷劑潤(rùn)滑軸承技術(shù)的液浮離心式壓縮機(jī)具備以下優(yōu)勢(shì)：

　　01、高能效

　　液浮壓縮機(jī)通常使用的陶瓷軸承具有低密度、低摩擦系數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，而作為潤(rùn)滑劑的液態(tài)制冷劑粘度低，這極大的降低了壓縮機(jī)高速運(yùn)行時(shí)的摩擦損耗，其軸承摩擦損耗與磁、氣懸浮軸承系統(tǒng)能耗相當(dāng)；另外，基于陶瓷滾動(dòng)軸承小游隙的特性，可實(shí)現(xiàn)比磁、氣懸浮更小的氣封環(huán)設(shè)計(jì)間隙來(lái)減少高壓氣體內(nèi)泄漏，進(jìn)一步提高無(wú)油壓縮機(jī)效率。

　　02、高可靠

　　陶瓷軸承對(duì)離心壓縮機(jī)非穩(wěn)態(tài)工況下的適應(yīng)性較優(yōu)異，不需要復(fù)雜的磁懸浮控制系統(tǒng)或氣懸浮供氣壓力控制系統(tǒng)，只依靠液態(tài)制冷劑在接觸壓力下產(chǎn)生的彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑膜即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

　　03、長(zhǎng)壽命

　　陶瓷軸承具有高硬度、高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能，相比于鋼制軸承的壽命可提高數(shù)倍，能滿足冷水機(jī)組的設(shè)計(jì)使用壽命需求。

　　基于上述背景，海信開(kāi)發(fā)了創(chuàng)新型“正壓液浮”無(wú)油技術(shù)及壓縮機(jī)產(chǎn)品，該產(chǎn)品是首次以過(guò)冷液態(tài)正壓制冷劑（R134a/R513A/R1234ze(E)）作為離心壓縮機(jī)軸承潤(rùn)滑介質(zhì)，并采用專利軸承供液系統(tǒng)和控制方法，實(shí)現(xiàn)陶瓷軸承球體在液態(tài)制冷劑中液浮運(yùn)行。該系列壓縮機(jī)名義制冷量550~1200RT，兼?zhèn)涓罄淞繑U(kuò)展范圍（可擴(kuò)展至3000RT）、更寬運(yùn)行工況（壓比1.2~4.2）、更高能效水平（COP＞7.0），可廣泛應(yīng)用于商業(yè)樓宇、醫(yī)療醫(yī)藥、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)制造等場(chǎng)景。

　　該無(wú)油壓縮機(jī)采用航空航天領(lǐng)域陶瓷軸承代替磁懸浮軸承、氣懸浮軸承為離心壓縮機(jī)中轉(zhuǎn)子提供可靠支承，保證了更加穩(wěn)定可靠的轉(zhuǎn)子工作狀態(tài)，各運(yùn)行工況下振動(dòng)<1.0mm/s；以使用高精密陶瓷滾動(dòng)軸承的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為氣動(dòng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，配合高效永磁同步電機(jī)，并將雙級(jí)壓縮切向進(jìn)氣技術(shù)、最小氣封環(huán)間隙設(shè)計(jì)、多工況氣動(dòng)深化綜合設(shè)計(jì)方法相結(jié)合，通過(guò)多物理場(chǎng)耦合設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)一步提升了壓縮機(jī)的氣動(dòng)效率，國(guó)標(biāo)COP達(dá)7.23，國(guó)標(biāo)IPLV達(dá)10.26；另外，通過(guò)高度集成化的供液模塊、泵供液及系統(tǒng)壓差供液自動(dòng)調(diào)度的軸承潤(rùn)滑雙供液模式、雙制冷劑泵互為備份的工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)、供液二次過(guò)冷技術(shù)最大程度地保障了液浮供液系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性；發(fā)明了軸向載荷實(shí)時(shí)反饋及動(dòng)態(tài)平衡技術(shù)并開(kāi)發(fā)專用控制算法，實(shí)現(xiàn)了軸向載荷實(shí)時(shí)智能調(diào)控。

　　2023年8月，中國(guó)制冷學(xué)會(huì)科技評(píng)估工作委員會(huì)對(duì)該技術(shù)項(xiàng)目進(jìn)行了技術(shù)鑒定，評(píng)估專家一致認(rèn)為：該項(xiàng)目創(chuàng)新性強(qiáng)，研發(fā)的正壓陶瓷軸承液浮技術(shù)、軸向載荷實(shí)時(shí)反饋及動(dòng)態(tài)平衡技術(shù)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平；2023年12月，獲得2023“臨平杯”第三屆全國(guó)機(jī)械工業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新大賽產(chǎn)品組銀獎(jiǎng)；2024年4月，獲得中國(guó)制冷展創(chuàng)新產(chǎn)品和金獎(jiǎng)產(chǎn)品兩項(xiàng)大獎(jiǎng)。

　　技術(shù)亮點(diǎn)

　　01、創(chuàng)新點(diǎn)一

　　首創(chuàng)正壓陶瓷軸承液浮技術(shù)

　　研發(fā)出全新的正壓制冷劑供液潤(rùn)滑技術(shù)和控制方法，解決了無(wú)油離心壓縮機(jī)在大冷量非穩(wěn)態(tài)工況下的控制難題，實(shí)現(xiàn)大冷量無(wú)油離心壓縮機(jī)的可靠運(yùn)行，最大冷量可擴(kuò)展至3000RT。其核心技術(shù)包括低粘度正壓制冷劑與航天級(jí)軸承集成技術(shù)、工業(yè)級(jí)智能雙供液潤(rùn)滑技術(shù)、二次過(guò)冷技術(shù)、制冷劑泵在線切換及自平衡控制等。通過(guò)對(duì)制冷劑泵供液和系統(tǒng)壓差供液兩種方式的自動(dòng)調(diào)度專利技術(shù)研究，制冷劑泵工作時(shí)間縮短90%以上，供液二次過(guò)冷技術(shù)可提升供液過(guò)冷度至3K以上，防止供液氣化的產(chǎn)生對(duì)軸承造成氣蝕。

　　02、創(chuàng)新點(diǎn)二

　　發(fā)明了軸向載荷實(shí)時(shí)反饋及動(dòng)態(tài)平衡技術(shù)并開(kāi)發(fā)專用控制算法，實(shí)現(xiàn)了軸向載荷實(shí)時(shí)智能調(diào)控。通過(guò)架構(gòu)“先行控制”和“反饋控制”相結(jié)合的軸向載荷控制策略，開(kāi)發(fā)基于PLC資源的高精度軸向載荷算法，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)全生命周期內(nèi)軸系軸向載荷的計(jì)算和監(jiān)測(cè)，并通過(guò)動(dòng)態(tài)平衡控制技術(shù)控制壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)軸向載荷始終處于低水平狀態(tài)，軸承壽命提高60%。

　　專家組點(diǎn)評(píng)

　　研制成功世界首臺(tái)正壓液浮無(wú)油離心式壓縮機(jī)，解決了無(wú)油離心壓縮機(jī)非穩(wěn)態(tài)極端工況的控制難題，最大冷量可擴(kuò)展至3000RT，實(shí)現(xiàn)了軸向載荷實(shí)時(shí)智能調(diào)控，軸承壽命提高60%；解決了多工況優(yōu)化設(shè)計(jì)難題，提升了離心壓縮機(jī)綜合能效水平10%。

　　應(yīng)用場(chǎng)景及市場(chǎng)展望

　　海信正壓液浮無(wú)油離心式壓縮機(jī)解決了磁懸浮軸承控制復(fù)雜和氣封環(huán)泄漏損失大、氣懸浮軸承難以實(shí)現(xiàn)大冷量等痛點(diǎn)問(wèn)題，開(kāi)辟了無(wú)油離心式壓縮機(jī)新的技術(shù)路線，兼?zhèn)浯罄淞俊捁r、高能效、高可靠性的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于商業(yè)樓宇、醫(yī)療醫(yī)藥、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)制造、節(jié)能改造等場(chǎng)景。

　　海信對(duì)正壓液浮無(wú)油離心式壓縮機(jī)的研發(fā)，開(kāi)辟了新的無(wú)油離心機(jī)技術(shù)路線，是當(dāng)前無(wú)油離心機(jī)往更大冷量范圍、更寬運(yùn)行工況、更高能效和更高可靠性方向發(fā)展的又一探索，能較好的解決當(dāng)前磁懸浮在大冷量非穩(wěn)態(tài)工況控制難度大和氣懸浮軸承氣膜抗沖擊弱、冷量小等難題，可實(shí)現(xiàn)無(wú)油離心式壓縮機(jī)制冷量向上拓展至3000RT，適合于未來(lái)對(duì)常規(guī)有油離心機(jī)的逐步替代，其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用可以有效助力離心機(jī)無(wú)油化革新，帶動(dòng)中央空調(diào)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。