近日，由西北農(nóng)林科技大學(xué)和中海石油氣電集團(tuán)聯(lián)合開發(fā)的動(dòng)壓透平膨脹機(jī)關(guān)鍵技術(shù)取得重大突破。該技術(shù)在12月23日成功應(yīng)用到中海石油氣電集團(tuán)牽頭研制的我國首套全動(dòng)壓透平膨脹制冷氦液化裝置中，標(biāo)志著我國在超低溫工程和氦氣應(yīng)用領(lǐng)域邁出重要一步。

氦氣的液化溫度為-269℃，是世界上最難以液化的物質(zhì)。氦液化裝置將氦氣進(jìn)行深度降溫處理并轉(zhuǎn)化為液氦，從而營造出4K（-269℃）的極低溫環(huán)境，是支撐大科學(xué)裝置、超導(dǎo)工程、航天工程等國家重大科技領(lǐng)域的關(guān)鍵裝備。透平膨脹機(jī)是氦液化裝置制冷的關(guān)鍵部件，與采用靜壓氣體軸承的傳統(tǒng)透平膨脹機(jī)相比，所突破的全動(dòng)壓透平膨脹機(jī)技術(shù)具備更高的工作轉(zhuǎn)速和等熵效率，且不需要額外的供氣裝置，該創(chuàng)新技術(shù)不僅可節(jié)省5%-8%的氣體流量，還能提升裝置能效，增加8%-15%的液氦產(chǎn)量。此外，動(dòng)壓透平的自對中和自適應(yīng)性更強(qiáng)，運(yùn)行更為可靠。在高轉(zhuǎn)速下，其抗沖擊和抗渦動(dòng)能力可達(dá)到靜壓透平的3倍以上，完全匹配與適應(yīng)大工況波動(dòng)的工業(yè)環(huán)境。

動(dòng)壓氣懸浮軸承是實(shí)現(xiàn)全動(dòng)壓透平膨脹的“卡脖子”技術(shù)。西農(nóng)團(tuán)隊(duì)揭示了深低溫環(huán)境下氦氣動(dòng)壓潤滑機(jī)理，基于非線性動(dòng)力學(xué)理論優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，創(chuàng)新發(fā)明獨(dú)特的分體式箔片以及多支承臂軸承結(jié)構(gòu)，開發(fā)高強(qiáng)度箔片材料及新型涂層，最終創(chuàng)制出具備抗沖擊能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好和效率高的動(dòng)壓氣懸浮軸承。該軸承在啟停及全工況運(yùn)行時(shí)均無需供氣，最高轉(zhuǎn)速超過30萬轉(zhuǎn)/分鐘。搭載該軸承的全動(dòng)壓透平單體設(shè)備性能測試指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期。動(dòng)壓透平膨脹機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的突破為該全動(dòng)壓透平膨脹設(shè)備進(jìn)入工程示范應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為國家戰(zhàn)略工程的高質(zhì)量發(fā)展提供了有力的支撐。

啟承懸浮科技(西安)有限公司參與該全動(dòng)壓透平膨脹機(jī)的研發(fā)與制造。