儲能是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵支撐技術(shù)，壓縮空氣儲能被認(rèn)為是頗具發(fā)展前景的大規(guī)模物理儲能技術(shù)。壓縮機(jī)作為儲能系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件之一，其性能對系統(tǒng)效率和經(jīng)濟(jì)性有決定性影響。多級壓縮機(jī)中可調(diào)葉片擴(kuò)壓器作為變工況調(diào)節(jié)技術(shù)，可擴(kuò)大壓縮機(jī)的穩(wěn)定工作范圍，改善壓縮過程中的氣動性能，提高壓縮效率。

為了探究可調(diào)葉片擴(kuò)壓器的調(diào)節(jié)機(jī)制，并揭示擴(kuò)壓器葉片在變工況下的載荷分布規(guī)律及擴(kuò)壓機(jī)理，中國科學(xué)院工程熱物理研究所儲能研發(fā)中心設(shè)計并采用3D打印增材制造方式加工了應(yīng)用于100MW壓縮空氣儲能系統(tǒng)壓縮機(jī)的可調(diào)擴(kuò)壓器。研究基于實(shí)際測試環(huán)境采用選擇性激光熔化技術(shù)進(jìn)行金屬3D打印，有效縮短了傳統(tǒng)工藝加工周期，并突破了內(nèi)流引壓通道加工瓶頸。加工完成的擴(kuò)壓器葉片部件通過了型面誤差檢測，確保其高精度。

采用該新型3D打印增材制造可調(diào)擴(kuò)壓器，其葉片壓力面/吸力面組件便于在整機(jī)運(yùn)行環(huán)境下進(jìn)行表面壓力測量，且葉片前緣來流為帶旋流真實(shí)流動，可真實(shí)反映擴(kuò)壓器實(shí)際工作狀態(tài)。配合密封結(jié)構(gòu)，擴(kuò)壓器葉片能實(shí)現(xiàn)安裝角度在線調(diào)節(jié)，便于在壓縮機(jī)運(yùn)行中開展變工況調(diào)節(jié)及測量。

目前，擴(kuò)壓器設(shè)計與制造相關(guān)研究成果作為封面文章，發(fā)表在Journal of Thermal Science上。該新方法已授權(quán)發(fā)明專利1項，授權(quán)實(shí)用新型專利2項。

圖1.可調(diào)翼型擴(kuò)壓器設(shè)計

圖2.可調(diào)擴(kuò)壓器金屬3D打印組件

圖3.可調(diào)擴(kuò)壓器測試實(shí)驗臺