理化所自主研制的40L/h氦液化器投入液氦生产和示范性运行

  • 张梅梅,潘薇 (中国科学院理化技术研究所)
  • 创建于 2018-06-14
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  6月11日,理化所低温工程与系统应用研究中心和公共技术服务中心液氦技术发展室在理化所廊坊所区举行40L/h氦液化器(L40B)合作协议签署仪式。 

  多年来,我国在大型低温制冷领域一直缺乏成熟的氦液化器产品,几乎全部需要依赖进口。自2010年开始,理化所在完成国家财政部重大科研装备研制项目I期“大型低温制冷设备研制”的同时,就布局了向更低温区发展的4.5K制冷系统的研制。低温工程与系统应用研究中心研发团队历时8年,相继成功自主研制出氦液化率为40L/h的小型氦液化器——L40A和L40B氦液化器。 

  40L/h氦液化器属于透平膨胀制冷型氦液化器系列中最小规模的液化器,也是技术难度最高的氦液化器,其核心技术是攻克4.5K低温系统所特有的20万转/分钟级超高速氦气体轴承透平膨胀机的稳定性难题。在L40A氦液化器的研制过程中,研发团队重点突破了两级串联转速均为22万转/分钟的高速、高效、高稳定的氦透平膨胀机技术瓶颈,实现了氦气的液化,该氦液化器目前已投入某公司商业运行。在此基础上,L40B氦液化器更加强调整机系统结构设计的紧凑性和透平效率、液化率等系统关键指标的整体提升。通过不断改进,大幅缩小了冷箱和换热器等关键设备的体积,同时提高了液化器的整体性能。通过流程方案的优化和集成调试工艺的提升,使得L40B的实验结果和设计性能更加吻合,整机性能达到国际水平。 

  40L/h氦液化器的成功研制验证了理化所提出的4.5K制冷系统的流程组织、透平膨胀机技术、低温换热器技术、冷箱集成技术、氦气压缩机技术等大型氦低温制冷系统关键技术的技术路线、技术方案、制造和集成工艺的正确性与合理性,标志着我国已具备了自主研制标准化和系列化氦液化器的设计和制造能力。 

  在理化所先进低温技术研发平台发展规划框架下,通过所内研究中心之间合作协议的签署,开创了新技术或新产品不出所门即可完成验证或示范应用的新模式。40L/h氦液化器移交至理化所液氦技术发展室进行示范性生产运行,在具有三十多年氦液化器运行和维修维护经验的专业团队的生产运行和管理下,通过实际运行的积累和情况反馈,将对理化所氦液化器产品性能的不断提高和设计制造技术的不断完善起到重要作用。同时,在理化所建立一个向国内低温工程界和大型氦低温制冷机用户展示技术和代表性产品的窗口,展现理化所低温技术研发和系统应用能力。 

  签约仪式由财政部重大科研装备研制项目II期“液氦到超流氦温区大型低温制冷系统研制”总指挥、理化所党委副书记兼纪委书记刘新建主持,国家财政专项监理、北京怀柔综合性国家科学中心书记冯稷,理化所副所长王雪松,项目首席科学家李青,低温工程与系统应用研究中心主任龚领会,公共技术服务中心主任孟祥敏,液氦技术发展室负责人马谦及理化所相关管理部门和设备研发人员参加会议。 

L40B氦液化器

低温工程与系统应用研究中心和公共技术服务中心液氦技术发展室签署合作协议

研发人员现场展示L40B氦液化器性能

责任编辑:黄巧