中科院工热所陈海生教授丨面向储能的离心压缩机叶片扩压器设计与增材制造

1年前浏览1201

储能是实现“双碳”目标的关键支撑技术，压缩空气储能被认为是颇具发展前景的大规模物理储能技术。压缩机作为储能系统中的关键部件之一，其性能对系统效率和经济性有决定性影响。多级压缩机中可调叶片扩压器作为变工况调节技术，可扩大压缩机的稳定工作范围，改善压缩过程中的气动性能，提高压缩效率。

为了探究可调叶片扩压器的调节机制，并揭示扩压器叶片在变工况下的载荷分布规律及扩压机理，中国科学院工程热物理研究所储能研发中心设计并采用3D打印增材制造方式加工了应用于100MW先进压缩空气储能系统压缩机的可调扩压器。研究基于实际测试环境采用选择性激光熔化技术进行金属3D打印，有效缩短了传统工艺加工周期，并突破了内流引压通道加工瓶颈。加工完成的扩压器叶片部件通过了型面误差检测，确保其高精度。

采用该新型3D打印增材制造可调扩压器，其叶片压力面/吸力面组件便于在整机运行环境下进行表面压力测量，且叶片前缘来流为带旋流真实流动，可真实反映扩压器实际工作状态。配合可靠密封结构，扩压器叶片能实现安装角度在线调节，便于在压缩机运行中开展变工况调节及测量。

目前，扩压器设计与制造相关研究成果作为封面文章，发表在Journal of Thermal Science上。该新方法已授权发明专利1项 (CN202010732453.9)，授权实用新型专利2项。