在國家財政專項支持下,經過項目組成員幾年的共同努力,中國科學院理化技術研究所“大型低溫制冷設備研制”專項取得新進展,10kw/20k大型低溫制冷系統在理化所廊坊基地實現成功運行,并基于遠程控制實現了整機自動開關機及連續72小時穩定運行和性能測試。通過測試,該大型低溫制冷系統的主要性能指標達到制冷量310kw/20k、透平效率370%。
大型低溫制冷設備是前沿科技研究、高技術應用不可替代的基礎支撐裝備。隨著社會經濟的高速發展,我國已成為大型低溫制冷設備的使用大國。然而,由于我國處于核心技術不掌握、國產化不能實現、需求長期依賴進口的被動局面,特殊領域還面臨“禁運”的潛在危機,導致我國需要低溫技術支撐的核心關鍵系統的發展受到很大限制,“瓶頸”效應十分明顯(尤其是戰略高技術領域)。
據制冷快報記者了解,為了突破這種現狀,理化所從2010年開始,在幾十年低溫技術研究積累的基礎上,對大型氫氦低溫制冷技術、工程與系統應用涉及的眾多低溫領域基礎問題、關鍵設備和關鍵技術進行了系統和深入的研究,突破了高速氦透平膨脹機穩定性、超低漏率鋁板翅式換熱器設計制造、高精濾油系統設計、氣動低溫調節閥制造以及集成調控五大核心關鍵技術,實現了對氦透平膨脹機、冷箱系統、控制系統的研制,并結合流程設計與仿真,在理化所廊坊基地順利完成低溫制冷設備集成總裝與調試工作,成功研制出國內首臺制冷量超過10kw/20k的液氫溫度級大型低溫制冷機。其關鍵設備氦透平膨脹機、超低漏率鋁板翅式換熱器、高精濾油系統等均為自主研制。其中自主研制的氦氣體軸承透平膨脹機的穩定運行轉速達到10萬轉/分,絕熱效率達到70%以上,性能達到國際水平。該大型低溫制冷設備經過連續三天穩定運行和性能測試,表明其穩定性和主要性能指標達到了國際先進水平。
10kw/20k大型低溫制冷設備的成功研制,標志著我國自主設計與制造液氫溫度級大型低溫制冷設備能力的形成,可以滿足未來國家戰略高技術發展的需求;對我國打破壟斷,自主研發大型低溫制冷設備,特別是對液氦溫度乃至超流氦溫度大型低溫氦制冷系統的研制奠定了技術基礎和工業基礎;對我國高新科學技術的發展具有重要的支撐作用。