一、團隊簡介

西安交通大學壓縮機工程系始建于 1956 年，是國內第一個壓縮機高級人才培養和壓縮機技術研究基地。本系是 “ 制冷與低溫工程 ” 國家重點學科的重要組成部分，也是 “ 流體機械及壓縮機國家工程中心 ” 的骨干單位之一。主要對各種容積式壓縮機（包括制冷壓縮機）及其系統的熱力過程及動力特性進行研究，在國內外壓縮機和制冷技術領域有著重要的地位和影響。壓縮機工程系已為國家培養本科生 2000 多人、碩士及博士研究生 200 多人，并通過多種形式辦學，為從事壓縮機和制冷行業的在職人員進行專業培訓及工程碩士的培養。為我國的壓縮、制冷行業培養和輸送了大批優秀人才，許多人已成為我國該行業的技術中堅和企業領軍人才。

壓縮機工程系現有教師 16 人，其中長江學者特聘教授 1 人，教授 5 人（博導 4 人），副教授 8 人，講師 3 人，壓縮機協會科技委員會主任 1 人，壓縮機協會理事 1 人，全國壓縮機標準化技術委員會副主任 1 人，新世紀百千萬人才工程國家級人選 1 人，夏安市教育基金會“杰出教授獎”1 人，何梁何利基金科學與技術創新獎 1 人，教育部“新世紀教育人才”獲得者 3 人。

近年來，壓縮機工程系承擔的各類科研項目主要包括國家 863 計劃、科技支撐計劃、自然科學基金項目等縱向課題及海內外企業委托的橫向課題等，累計到款科研經費 2000 多萬元。在壓縮機技術研究方面曾獲國家科技進步二等獎 2 項及省部級科技進步一等獎 4 項，并獲中國發明協會“發明創業獎特等獎”1 項， 已連續主辦 3 屆壓縮機及制冷國際會議。

       二、團隊項目

1、無油雙螺桿壓縮機技術

負責人：刑子文

（1）項目簡介

本項目重點開發與無油水潤滑螺桿壓縮機、無油干式螺桿壓縮機及無油雙螺桿真空泵設計制造技術。完全滿足食品、飲料、醫藥、精細化工以及與之相關的包裝、紡織、電子制造、汽車、空分等行業需要純凈無油壓縮空氣的行業。

本項目研究采用最新螺桿壓縮機設計理論與關鍵技術開發出專門針對水潤滑螺桿壓縮機轉子型線的優化研究，可實現轉子間驅動嚙合時形成很好的水膜密封與潤滑條件，既可以減少壓縮腔內泄漏又可以降低摩擦功耗，從而可以整體提高水潤滑無油螺桿壓縮機的產氣量，同時降低能耗與振動噪音水平。在前述型線開發的基礎上, 開發轉子型線加工刀具刃形?？梢燥@著提高水潤滑螺桿壓縮機性能參數。

項目可實現無油螺桿轉子、滑動軸承及螺桿壓縮機主機三大類產品批量生產加工，項目技術創新明顯、技術難度高，所采取的轉子壓鑄與精加工、水潤滑滑動軸承設計技術、水潤滑螺桿壓縮機主機具有巨大的市場，可以引領我國無油壓縮機技術與設備研發和產業化，促進我國節能減排和產品質量的提升，達到國際領先水平。

（2）關鍵技術優勢或創新性

①高效節能：用水取代油，實現潤滑、冷卻、密封、降噪四大功效。壓縮過程中水的介入，可實現對齒頂間隙、嚙合間隙和端面間隙等泄漏通道的密封，排氣量可比同等大小的干式無油空氣壓縮機提升 25%~30%。由于不存在油乳化的風險，可以通過調節噴入的水量和水溫嚴格控制壓縮過程的溫升，使壓縮機內部工作過程接近效率最高的等溫壓縮。

②100%無油：采用國際領先的無油雙螺桿壓縮機技術，各部件完全沒有潤滑油存在，確保 100%無油，提供最可靠的無油壓縮空氣解決方案。

③綠色環保：壓縮機使用飲用水標準的純水潤滑，并采用高性能反滲透膜水過濾器，確保潤滑水保持干凈且導電率低。排氣中冷凝或者吸附出來的水分不需要任何特殊處理，可以收集循環使用也可直接排放，不會對環境造成任何有害污染。壓縮機所有零配件均采用經過特殊工藝處理的環保材質，包括墊片也是陶瓷、碳纖維等新型環保材料。

④后端附屬設備少：理論上講，當 20℃的空氣以絕熱過程壓縮至 0.8MPa， 由于沒有冷卻介質，排出的空氣將高于 275℃。相比干式無油螺桿空氣壓縮機， 水潤滑無油螺桿空氣壓縮機內部工作腔有水的介入，冷卻水吸收了空氣壓縮過程中產生的絕大部分熱量，單級壓縮便可實現高的壓力比，而且排氣溫度很低，通常只比環境溫度高 10℃，可以不需要后冷卻器直接進入用氣終端或者干燥裝置， 具有結構緊湊、后端附屬設備少的優點。

⑤安全性高：不使用潤滑油，主機噴水冷卻溫度低，不會發生油乳化、油炭化和局部過熱等影響機器安全性的問題。

⑥運轉平穩、噪音低：水潤滑無油螺桿空氣壓縮機采用電機直聯，沒有傳送帶或者傳統噴水冷卻螺桿空氣壓縮機的同步齒輪等產生額外損耗的中間傳動部件，在節省成本的同時也使得運轉更加平穩。此外，工作腔內的冷卻水還能起到降噪作用，相比干式無油螺桿空氣壓縮機，轉速較低，機器的振動噪音很低。

⑦維保費用低：水潤滑無油螺桿空氣壓縮機 100%無油，維保時只需更換水過濾器、空氣過濾器和純凈水等基本耗材，無需潤滑油的添加和更換，沒有油過濾器的消耗，沒有為降低含油量而增加的除油過濾器，沒有油氣分離器芯（多級） 的消耗，管路上不需額外的多級過濾器等，所以設備的運行和維保費用低。

（3）應用領域及市場前景

項目完成后本項目產品能在全國范圍內進行推廣應用，以目前我國食品、醫 藥、紡織和精細化工需求計算，僅水潤滑無油螺桿壓縮機就有 50 多億的市場， 加上壓縮機減振降噪與化工無油螺桿壓縮機的市場至少有數百億的市場，因而本 項目的實施將會提高我國產品制造的水平和國際競爭力，減少我國制造業對高性 能無油壓縮機的缺陷，同時降低常規壓縮機高能耗所產生的電費與維護保養費用。

2、車用燃料電池螺桿壓縮機技術負責人：吳偉烽

（1）項目簡介

空氣壓縮機為燃料電池提供電化學反應所需要的氧氣。將空氣壓縮到一定壓力（通常在 1.3~3.2bar 范圍內），有助于提高電堆的功率密度，是燃料電池汽車降低成本、實現輕量化的重要技術手段。為了滿足燃料電池最高功率，空氣壓縮機應保證足夠的流量，根據估算，100 kW 的電堆功率大約需要 300 Nm3·h-1 的空氣。除了保證一定的壓力和流量外，燃料電池車用空氣壓縮機還需要滿足其他要求，包括壓縮氣體絕對無油，以防止催化劑中毒；壓縮效率高，減少壓縮氣體需要的額外能耗；能對啟停、加速、剎車、制冷、供熱等各種工況變化做出準確、快速響應，具有良好的工況適應性；在極端工況和氣候條件下，具有良好的可靠性和長久的壽命，且維護簡便；結構緊湊，體積小，重量輕。對效率、可靠性、工況與環境的適應性、體積與重量等指標的綜合要求，特別是對壓縮氣體絕對無油的嚴格限制，使得燃料電池車用空氣壓縮機的產品研發及其產業化存在不可忽視的技術挑戰。

（2）關鍵技術優勢或創新性

為實現較高的能量轉換效率，燃料電池內部的化學反應對空氣的溫度、濕度、壓力和流量等參數均有著嚴格的要求。但目前廣泛應用的工業壓縮機無法滿足燃料電池空氣供應系統的要求。因此性能優越且能與燃料電池系統進行很好匹配的壓縮機的研究開發，對燃料電池技術的發展至關重要。本項目開發了燃料電池專用的螺桿無油壓縮機，能完全滿足以下要求。

①無油。燃料電池反應堆中的質子交換膜需要工作在無油條件下，否則將會引起質子交換膜失效，因此需要作為氧化劑的壓縮空氣中不能含有任何油成分。這就限制了很多工業用空氣壓縮機在燃料電池空氣壓縮機中的應用，因為很多工業用空氣壓縮機中或是使用了供油軸承，或是使用了噴油方式對壓縮空氣進行冷卻。

②高效。由于燃料電池反應堆和空氣壓縮機之間能量相互關系，相關研究表明，燃料電池發動機輸出功率的 20～30％被用于空氣壓縮機，使其成為了除驅動電機之外最大的耗能單元，若壓縮機占用較多的輸出電能，必然會減少汽車的驅動功率，從而影響整車性能。

③小型化和低成本?？諝鈮嚎s機會作為燃料電池發動機的一部分被安裝到燃料電池電動汽車上，在車載平臺上，過大的空氣壓縮機會占據了大量的空間，從而影響到乘員乘坐舒適性和可裝載貨物數量；較大質量增加了整車慣性，會在很大程度上影響汽車的啟動性能和制動性能。不同輸出功率的燃料電池反應堆所需要的壓縮空氣質量流量具有較大差別，50kw 燃料電池反應堆需要最大空氣質量流量為 95g/s(4.5m3/min)，l00kw 燃料電池需要 155g/s(7.3m3/min)的空氣流量，同時要求壓縮機體積在 40L 以內，質量在 30kg 以下。

④低噪聲?？諝鈮嚎s機所產生的噪音是燃料電池系統最大的噪聲源之一，為提升整車運行過程中的舒適性，壓縮機的振動噪音需得到有效抑制。

⑤良好的動態響應能力。當需求功率發生變化時，空氣流量和壓力需無延遲地進行調整，以匹配輸出功率的變化。

（3）應用領域及市場前景

作為新能源汽車領域的重要部分，燃料電池汽車也是汽車未來的終極目標， 中國汽車企業在氫燃料電池技術領域也積極布局。 據《中國氫能產業基礎設施發展藍皮書（2016）》預計，到 2020 年，我國燃料電池車輛將達到 1 萬輛；到2030 年，燃料電池車輛保有量將達到 200 萬輛。屆時，中國有望成為全球最大的燃料電池汽車市場。 目前，我國已初步掌握了氫能汽車在電池電堆、關鍵材料、氫能基礎設施等方面的核心技術，基本建立了具有自主知識產權的燃料電池汽車動力系統技術平臺，在分布式能源、移動通信基站及城市客運、物流等商用車型展開了規?；痉哆\行，開啟了中國燃料電池汽車商業化的進程。

本項目產品作為燃料電磁系統核心零部件，具有廣泛地應用前景。

（4）技術成熟度

□概念驗證 □原理樣機 □ 工程樣機 □中試 □產業化

3、新能源車載無油渦旋壓縮機技術負責人：吳偉烽

（1）項目簡介

針對當前車用無油渦旋空壓機加工精度要求高、渦旋盤容易磨損的問題，本項目團隊提出了水冷無油渦旋空氣壓縮機技術。采用這一技術可將渦旋盤最高溫度控制在 120℃以內，從而降低動靜盤熱變形，提高壓縮機的可靠性與效率。

（2）關鍵技術優勢或創新性

渦旋壓縮機的動盤、靜盤均實現水冷。已申請發明專利。

（3）市場前景及應用

采用本項技術可大幅提高無油渦旋壓縮機的壽命，主要應用領域包括車載空壓縮機（剎車泵），醫療與食品領域的無油空氣壓縮機。

（4）技術成熟度

□概念驗證 □原理樣機 □ 工程樣機 □中試 □產業化

4、油田伴生氣回收技術與裝備開發負責人：彭學院

（1）項目簡介

油田伴生氣是天然氣資源的一種，由于油田伴生氣的量一般較小，可利用的壓能較低，在過去往往被誤認為是沒有價值的天然氣，常采用直接燃燒的方法處理，這樣造成極大浪費，同時也是溫室氣體排放的“貢獻者”。近年來，清潔生產、節能降耗日益受到重視，伴生氣回收利用已成為迫切的生產需求。油田伴生氣回收為我國的油田節能事業開創了一個新思路，這既是一項前景廣闊的新興事業，也為實現我國總體節能目標創造了條件。

針對這一生產需求，憑借在壓縮機領域的技術優勢，該團隊研發出一種新型專利產品—全封閉噴油渦旋壓縮機組，專門用于低壓小流量伴生氣的增壓。渦旋

壓縮機是目前可靠性最高的一種壓縮機機型，廣泛應用于制冷、空調及熱泵系統中，其設計壽命一般超過 10 年，而且幾乎免維護。美國 Emerson 公司已成功應用于油田伴生氣、氣井天然氣、煤層氣、LNG 儲罐閃蒸氣回收，僅 2003~2006 在北美用于油田伴生氣回收的機組就有 400 多套，機組成本回收周期不超過 2 年。西安交大壓縮機研究所針對油田伴生氣及煤層氣集氣增壓中的技術瓶頸，吸收國外先進技術，開發出具有自主知識產權的全封閉噴油渦旋壓縮機組，專門用于要求可靠性高、免維護的油田伴生氣、煤層氣集氣增壓。

WX 系列天然氣壓縮機組主機采用全封閉結構渦旋壓縮機，通過合理的油路設計，解決了壓縮腔內部冷卻和機械部件潤滑的問題?？紤]到油井現場的實際條件，全封閉噴油壓縮機組已經實現了停開機、排液、排污、進排氣超壓、油氣溫度等全部自動控制，并且通過加入遠程傳輸，進行實時監控，做到無人值守，免日常維護的目標。

（2）產品性能優勢

1.技術優點

1）針對油田伴生氣典型氣量范圍 1120-3400m3/d，渦旋壓縮機具有獨特優勢，采用全封閉噴油渦旋壓縮機單機或多機并聯機組，能夠在很寬流量范圍內高效可 靠工作。

2）渦旋壓縮機結構簡單，體積小，基本無易損件，可保證機組具有較高可靠性，且易于撬裝，以適應油井分散且長期無人職守的需要。

3）通過回收利用伴生氣，可大幅提高油井產油量，尤其對于開采后期的油井，效果顯著。

4）該技術與裝備可推廣應用于煤層氣回收、油罐氣回收、常規氣田增產等領域，具有顯著的節能效果和減排意義。

2.設備優點

1）可靠性高、壽命長

易損件少，異常工況的保護完善，可靠性遠高于活塞式壓縮機；渦旋壓縮機設計壽命普遍超過 10 年。

2）安全性高

全封閉的壓縮機結構，不存在軸封泄漏，按照防爆要求設計；全流程完善的壓力、溫度、天然氣濃度監控系統，杜絕隱患。

3）全自動化

采用西門子 PLC 機組自動化程度高，完全做到無人值守；用戶只需執行開機操作，控制系統會自動完成其余工作；根據不同用戶的實際需要，調整控制程序。

4）實時遠程監控

數據中心隨時能夠收到各處機組運行中相關實時參數；遠程記錄和分析運行狀態，遠程啟停機。

5）模塊化設計

撬裝外觀，便于設備在不同場地轉移；可根據實際需要，選擇多機組串并聯組合使用。

6）主要技術參數

? 吸氣壓力范圍：-0.02~0.4MPaG，可提高到 1.0MPaG。

? 排氣壓力范圍：0.5~2.0MPaG，根據需要，排氣壓力可達 3.0MpaG。

? 單臺機組流量：進氣壓力為大氣壓力時，流量 600~2000Nm3/d；進氣壓力為 0.4MPa 時，流量 3000~10000Nm3/d。

? 工作環境：溫度-30~50℃、濕度 0~100%的環境下工作，不需要提供冷卻水。

? 防爆等級：ExdIICT4

（3）市場前景及應用

1. 油田伴生氣回收

油田開采中的凝析氣、套管氣，通過簡單油氣水三相分離，除去液態水、油及固體雜質后，可直接進入渦旋壓縮機機組增壓，然后送入氣體管網做進一步處理，也可注入油氣混輸管網送到處理站集中處理。

青西油田作業區窿 103 井日產油 10.4 噸，含水 65％，原油由于乳化嚴重無法改入集輸系統進行密閉混輸，因此該并前期采取原油進罐，伴生氣放空燃燒。該井日產伴生天然氣 1400m3-1600m3，井口有立式油氣分離器，分離器之后帶儲藏罐，目前的伴生氣從儲氣罐出來后被點火燒掉，造成極大的浪費。

項目實施后預計可回收油氣伴生氣 156.2 萬 Nm3/年，折合標煤為 2077 噸；設備運行消耗電能為 40.93 萬 kWh/年，折合噸標煤為 140 噸；由此可得出，每年可減少能源折合噸標煤約 1937 噸。目前設備運行正常，回收達到了預期效果。

2. 氣井氣回收

機組集氣增壓后，可送入附近管網，或者將多臺機組回收的氣體送入集中處理站，并根據流量大小，采用下列措施之一：

1）燃氣發電；

2）供作業區采暖；

3）進行輕烴回收后用 CNG 壓縮，再送到 CNG 加氣站；

4）進行輕烴回收后液化成 LNG，再作為商品銷售。

3. 煤層氣/頁巖氣回收

煤層氣回收利用中需要用壓縮機將氣體收集增壓到 2MPa 以下，高可靠性、高安全性的渦旋壓縮機是最合適的一種機型。

4. BOG 壓縮

BOG（閃蒸氣）壓縮機是 LNG 系統基本設備，用渦旋壓縮機組壓縮 BOG 氣體在北美已有成功應用。

（4）技術成熟度

□概念驗證 □原理樣機 □ 工程樣機 □中試 □產業化

5、水潤滑單螺桿壓縮機產品及技術負責人: 馮全科

（1）項目簡介

傳統的單螺桿產品鑒于其嚙合型線都為單直線型線，在長期運行中星輪磨損快，排氣量下降明顯，不具備市場競爭力。未來的壓縮機必然朝著高效、高可靠、低噪聲、低振動、低成本的無油化方向發展。大量的應用表明，水潤滑單螺桿壓縮機是今后發展最具優勢的產品。

（2）產品性能優勢

本項目團隊從 2006 年起，就發明了多圓柱包絡曲面嚙合的單螺桿齒面型線， 發明了螺桿轉子和星輪片加工專機和主要的制造工藝技術，是單螺桿壓縮機技術 的一場革命，本項目在交大壓縮機系有產業示范加工制造基地。

水潤滑單螺桿產品成本是無油或水潤滑雙螺桿產品的三分之一到五分之一左右。能效比顯著高于油潤滑的單、雙螺桿空壓機。水潤滑單螺桿的多圓柱型線實現了水懸浮嚙合而不磨損，與傳統單螺桿性能有天壤之別，單螺桿轉子的加工通過精密鑄造、以及高速銑削、或磨削等來實現。產品優勢如下：

1、多直線和多圓柱復合包絡型線無油螺桿壓縮機，整體采用滑動軸承，降低了軸承負載，延長壓縮機使用壽命。潤滑系統密封方案先進，密封性能良好，提高了壓縮機容積效率。同時確保壓縮腔體內無泄漏，并持續穩定提供100%無油高品質壓縮空氣，可應用于生物醫藥、食品飲料、精細化工、精密電子等行業。

2、先進的潤滑技術，可形成理想的流體動力潤滑，實現了嚙合副的懸浮嚙合，確保主機無磨損，同時解決了傳統主機排氣高壓端溫度高等問題，實現真正意義上低于50℃的等溫壓縮。

3、在水系統中采用先進的過濾裝置，以及全方位的壓差檢測保護裝置，有效的降低了潤滑水過濾阻力，減少壓降，同時實時監測壓差變化，智能判斷對主機影響，保障潤滑水純凈度及合理的流量、流速。

4、水潤滑螺桿空壓機節省了潤滑油和油過濾器及油氣分離芯等消耗，可減少后期保養維護費用，降低的壓縮機運行成本。同時水潤滑螺桿空壓機比干式螺桿空壓機節能15%以上。

（3）技術成熟度

□ 概念驗證 □原理樣機 □工程樣機 □中試 □產業化

水潤滑螺桿空壓機技術的首家合作對象是西安交大思源科技股份有限公司， 經過幾年來的努力，目前生產的0.8MPa 排壓的水潤滑空壓機和4.0MPa兩級水潤滑空壓機在國內暢銷，現在也銷售到泰國和馬來西亞等國。水潤滑螺桿壓縮機技術在石化領域的合作對象是好米動力設備有限公司（上海），開發出來的產品用于九江石化。

三、合作方式

□聯合研發 □技術入股 □轉讓 □授權（許可） □ 面議