理化所低溫工程與系統(tǒng)應(yīng)用中心研發(fā)團(tuán)隊(duì)自2024年初成功研制出透平布雷頓循環(huán)再液化系統(tǒng)的核心裝備——壓縮膨脹一體機(jī)以來(lái)（https://ipc.cas.cn/xwzx/kyjz/202401/t20240129_6975982.html），針對(duì)國(guó)產(chǎn)化船用液化天然氣（LNG，Liquefied Natural Gas）-蒸發(fā)氣體（BOG，Boil-Off Gas）再液化裝置的迫切應(yīng)用需求，依托團(tuán)隊(duì)在超流氦冷壓縮機(jī)技術(shù)領(lǐng)域近十年的技術(shù)積累，繼續(xù)開(kāi)發(fā)和研制BOG再液化系統(tǒng)。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)在理化所廊坊園區(qū)建造了一套“兩機(jī)一平臺(tái)”的測(cè)試系統(tǒng)。“兩機(jī)”指的是兩個(gè)動(dòng)設(shè)備，包括一臺(tái)壓縮膨脹一體機(jī)和一臺(tái)增壓壓縮機(jī)（簡(jiǎn)稱“1+1系統(tǒng)”）；“平臺(tái)”是指為“兩機(jī)”測(cè)試而配套的靜設(shè)備，包括換熱器、冷箱、負(fù)載、控制系統(tǒng)和管路系統(tǒng)等。該測(cè)試系統(tǒng)的集成難度較高，系統(tǒng)中的冷箱是理化所低溫工程與系統(tǒng)應(yīng)用中心自2010年承擔(dān)國(guó)家級(jí)專項(xiàng)項(xiàng)目以來(lái)，規(guī)模最大的立式冷箱。

經(jīng)過(guò)半年多的研發(fā)攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)申請(qǐng)了多項(xiàng)技術(shù)專利，成功完成了測(cè)試系統(tǒng)的調(diào)試，并在多個(gè)核心技術(shù)領(lǐng)域取得突破，包括更大功率高轉(zhuǎn)速永磁同步電機(jī)技術(shù)、一體機(jī)與增壓機(jī)的耦合運(yùn)行技術(shù)、高效通流部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)（在設(shè)計(jì)工況下，壓縮端和膨脹端的等熵效率均達(dá)到并超過(guò)85%），以及主軸的高可靠性集成技術(shù)等。此外，團(tuán)隊(duì)還實(shí)現(xiàn)了高速大功率電機(jī)變頻器的國(guó)產(chǎn)化替代，大幅提升了系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化率。

更大規(guī)模的BOG再液化裝置由多套“1+1系統(tǒng)”并聯(lián)組合而成，可實(shí)現(xiàn)不同規(guī)模的透平布雷頓再液化系統(tǒng)。因此“1+1系統(tǒng)”在平臺(tái)性能測(cè)試中成功達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，這標(biāo)志著理化所在船用BOG再液化裝置全流程技術(shù)上取得了重大進(jìn)展，為國(guó)產(chǎn)BOG再液化裝置在船上的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。

本次研發(fā)工作得到了廣東省中山先進(jìn)低溫技術(shù)研究院（簡(jiǎn)稱“中山低溫院”）的大力支持。未來(lái)，理化所和中山低溫院將繼續(xù)深化合作，推動(dòng)該項(xiàng)技術(shù)向更低溫區(qū)域的氫氣和氦氣再液化領(lǐng)域擴(kuò)展應(yīng)用。