以磁懸浮、氣懸浮為代表的無(wú)油離心壓縮機發(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)油離心壓縮機在非穩態(tài)工況下的軸承穩定性低、控制難度大，進(jìn)一步提升R134a制冷劑工質(zhì)的無(wú)油離心壓縮機氣動(dòng)效率異常困難，離心壓縮機中軸承軸向載荷無(wú)監測調控措施，軸承在非穩態(tài)工況下壽命有衰減等問(wèn)題。而采用制冷劑潤滑軸承技術(shù)的液浮離心式壓縮機具備以下優(yōu)勢：

  01、高能效

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

  02、高可靠

  陶瓷軸承對離心壓縮機非穩態(tài)工況下的適應性較優(yōu)異，不需要復雜的磁懸浮控制系統或氣懸浮供氣壓力控制系統，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)力潤滑膜即可實(shí)現穩定可靠運行。

  03、長(cháng)壽命

  陶瓷軸承具有高硬度、高強度、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倍，能滿(mǎn)足冷水機組的設計使用壽命需求。

  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)）作為離心壓縮機軸承潤滑介質(zhì)，并采用專(zhuān)利軸承供液系統和控制方法，實(shí)現陶瓷軸承球體在液態(tài)制冷劑中液浮運行。該系列壓縮機名義制冷量550~1200RT，兼備更大冷量擴展范圍（可擴展至3000RT）、更寬運行工況（壓比1.2~4.2）、更高能效水平（COP＞7.0），可廣泛應用于商業(yè)樓宇、醫療醫藥、數據中心、工業(yè)制造等場(chǎng)景。

  該無(wú)油壓縮機采用航空航天領(lǐng)域陶瓷軸承代替磁懸浮軸承、氣懸浮軸承為離心壓縮機中轉子提供可靠支承，保證了更加穩定可靠的轉子工作狀態(tài)，各運行工況下振動(dòng)<1.0mm/s；以使用高精密陶瓷滾動(dòng)軸承的轉子系統為氣動(dòng)設計基礎，配合高效永磁同步電機，并將雙級壓縮切向進(jìn)氣技術(shù)、最小氣封環(huán)間隙設計、多工況氣動(dòng)深化綜合設計方法相結合，通過(guò)多物理場(chǎng)耦合設計技術(shù)進(jìn)一步提升了壓縮機的氣動(dòng)效率，國標COP達7.23，國標IPLV達10.26；另外，通過(guò)高度集成化的供液模塊、泵供液及系統壓差供液自動(dòng)調度的軸承潤滑雙供液模式、雙制冷劑泵互為備份的工業(yè)級設計、供液二次過(guò)冷技術(shù)最大程度地保障了液浮供液系統的可靠性及穩定性；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(zhuān)用控制算法，實(shí)現了軸向載荷實(shí)時(shí)智能調控。

  2023年8月，中國制冷學(xué)會(huì )科技評估工作委員會(huì )對該技術(shù)項目進(jìn)行了技術(shù)鑒定，評估專(zhuān)家一致認為：該項目創(chuàng )新性強，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)達到了國際領(lǐng)先水平；2023年12月，獲得2023“臨平杯”第三屆全國機械工業(yè)設計創(chuàng )新大賽產(chǎn)品組銀獎；2024年4月，獲得中國制冷展創(chuàng )新產(chǎn)品和金獎產(chǎn)品兩項大獎。

  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滑技術(shù)和控制方法，解決了無(wú)油離心壓縮機在大冷量非穩態(tài)工況下的控制難題，實(shí)現大冷量無(wú)油離心壓縮機的可靠運行，最大冷量可擴展至3000RT。其核心技術(shù)包括低粘度正壓制冷劑與航天級軸承集成技術(shù)、工業(yè)級智能雙供液潤滑技術(shù)、二次過(guò)冷技術(shù)、制冷劑泵在線(xiàn)切換及自平衡控制等。通過(guò)對制冷劑泵供液和系統壓差供液兩種方式的自動(dòng)調度專(zhuān)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(zhuān)用控制算法，實(shí)現了軸向載荷實(shí)時(shí)智能調控。通過(guò)架構“先行控制”和“反饋控制”相結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)現壓縮機全生命周期內軸系軸向載荷的計算和監測，并通過(guò)動(dòng)態(tài)平衡控制技術(shù)控制壓縮機運行時(shí)軸向載荷始終處于低水平狀態(tài)，軸承壽命提高60%。

  專(zhuān)家組點(diǎn)評

  研制成功世界首臺正壓液浮無(wú)油離心式壓縮機，解決了無(wú)油離心壓縮機非穩態(tài)極端工況的控制難題，最大冷量可擴展至3000RT，實(shí)現了軸向載荷實(shí)時(shí)智能調控，軸承壽命提高60%；解決了多工況優(yōu)化設計難題，提升了離心壓縮機綜合能效水平10%。

  應用場(chǎng)景及市場(chǎng)展望

  海信正壓液浮無(wú)油離心式壓縮機解決了磁懸浮軸承控制復雜和氣封環(huán)泄漏損失大、氣懸浮軸承難以實(shí)現大冷量等痛點(diǎn)問(wèn)題，開(kāi)辟了無(wú)油離心式壓縮機新的技術(shù)路線(xiàn)，兼備大冷量、寬工況、高能效、高可靠性的特點(diǎn)，可廣泛應用于商業(yè)樓宇、醫療醫藥、數據中心、工業(yè)制造、節能改造等場(chǎng)景。

  海信對正壓液浮無(wú)油離心式壓縮機的研發(fā)，開(kāi)辟了新的無(wú)油離心機技術(shù)路線(xiàn)，是當前無(wú)油離心機往更大冷量范圍、更寬運行工況、更高能效和更高可靠性方向發(fā)展的又一探索，能較好的解決當前磁懸浮在大冷量非穩態(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)現無(wú)油離心式壓縮機制冷量向上拓展至3000RT，適合于未來(lái)對常規有油離心機的逐步替代，其產(chǎn)業(yè)化應用可以有效助力離心機無(wú)油化革新，帶動(dòng)中央空調產(chǎn)業(yè)轉型升級。