成果推介

西安交通大学“十五”重大科技成果推介之二：

涡旋压缩机设计、制造关键技术及系列产品开发

完成单位：西安交通大学

获奖成员：李连生 束鹏程 卜高选 屈宗长 赵远扬 乔建设 郁永章 亢长生 张廷安 奚仲毅

获奖等级：2005年国家科技进步二等奖

本成果属流体机械及流体动力工程、制冷及低温工程学科的压缩机与制冷技术领域。

本成果围绕涡旋压缩机设计与制造关键技术、系列产品开发及其应用等进行了深入研究，主要研究内容及特点如下：

首次提出并证明了“只有偶数列正多边形渐开线可以构成涡旋压缩机的基本型线”，通过优化比较，提出了“基于基圆渐开线的涡旋型线的工程设计方法”，奠定了涡旋压缩机产品设计的基础。

建立了基于热力学和动力学的涡旋压缩机工作过程数学模型，该模型耦合了基圆渐开线和工质物性、泄露、传热、流场等物理方程，并开发了仿真分析软件，解决了涡旋压缩机瞬态参数和超常工况难以测试研究的难题，为设计参数优化奠定了基础。

基于以上理论和仿真分析，对涡旋压缩机的结构进行了系统研究，提出并实现了涡旋压缩机的关键设计技术，包括：发明了“柔性密封设计技术”，提出了“间隙自动补偿结构”，解决了间隙变化对容积效率和可靠性影响的难题；研究了轴系旋转失稳现象，提出了“轴系关联平衡的工程设计方法”；提出了“几何不对称十字环结构及其设计方法”，解决了防自转机构对空间对称的要求，实现了随几何空间的灵活设计；提出了“无泵供油的设计思想”，解决了瞬态起动过程与超常工况下压缩机安全运行的难题。

基于对铸造、加工及计量工艺的研究，开发了关键零件的制造技术，包括：提出并实现了“液态模锻改进工艺”，解决了涡旋体的铸造缺陷；提出了“渐开线不对称涡旋体结構”，改善了加工工艺，解决了加工过程中涡旋体壁厚控制的技术瓶颈；提出了“涡旋体轮廓度测量方法”，解决了涡旋盘形位精度计量的难题。

基于上述涡旋压缩机设计、制造关键技术，进行了系列产品开发，攻克了压缩机与系统匹配、无泵供油、极端工况下可靠运行以及无油结构的润滑、导热与密封等技术难关，形成了QW、WX、动力及无油等涡旋压缩机4个系列产品，实现了产业化，并推广应用到制冷、动力、汽车与燃料电池等领域。

本成果在研究过程中共申请专利14项（发明专利2项），已授权13项，发表科技论文91篇，出版学术专著1部，已组织召开国际会议4次。相关成果于2001年通过鉴定，鉴定意见为：具有自主知识产权，达到国际先进水平。

本成果的轴向无密封环涡旋压缩机技术转让到到韩国LG公司，高压冷媒能量回收用涡旋膨胀机和压缩机技术出口到日本大金株式会社等单位；涡旋压缩机设计制造关键技术已在四川明星汽车空调有限公司、浙江隆中机械制造有限公司、江阴市北渚粉末冶金有限公司等10多家单位推广应用，近三年新增利润1.65亿元，新增税收0.98亿元。为军工和“863”燃料电池专题研制成功了无油系列涡旋式压缩机，解决了压缩介质受润滑油污染的难题。本成果的推广应用，打破了国外对涡旋压缩机技术的垄断，促进了我国压缩机产品的更新换代，提高了产品在国内外市场的竞争力，推动了我国动力、制冷等行业的技术进步。