本项目提供压缩机全生命周期管理系统，建立模块化、集成化数据环境，面向于往复压缩机、隔膜压缩机，服务于石油化工、加氢站、储气库、船舶动力等行业主要包括： 设计规划阶段——压缩机整体方案设计，压缩机结构形式设计，核心部件材料遴选分析，启/停流程设计，安全控制策略设计等； 运行工作阶段——压缩机运行数据实时采集、远程动态展示，核心部件状态监测与故障诊断，监测诊断一体式/分体式硬件与软件系统开发； 检修维护阶段——零部件维修预警、寿命预测，可视化维修方案、维修模型、维修视频，压缩机及其辅助系统、零备件信息数字化管理平台。 关键技术一：压缩机性能计算技术与选型设计技术 基于 Windows 平台，遵循结构化、模块化原则，采用 QT 框架、C++语言编制交互设计软件，可实现往复压缩机物性计算、热力计算、动力计算、设计校核复算、平衡计算、产品系列化自动匹配、多工况计算七项功能于一体，可实现往复压缩机机组设计计算、选型、零部件管理一体化功能。现阶段已授权发明专利 1 项，软件著作权 1 项。 关键技术二：压缩机状态监测与故障诊断技术及设备 针对压缩机核心零部件构建相应状态监测方案与故障诊断方法，包括：①集成气缸内热力过程特征和阀片声发射信号的诊断方法，基于气阀声发射信号获得气阀故障的特征参数和反映故障程度的量化指标，诊断不同类型气阀故障；②基于活塞杆应变重构 pV 图方法的往复压缩机气阀无损故障诊断方法，基于活塞杆应变重构压力-容积图（p-V图）的无损监测方法，为传统侵入式方法破坏气缸完整性带来安全隐患的问题提供解决方案；③十字头销磨损、活塞杆松动的故障诊断方法，对不同程度十字头销磨损、活塞杆松动故障进行模拟试验，对比时频域分析研究十字头销磨损、活塞杆松动的故障机理、声发射信号和振动信号特征，提取故障特征识别故障程度；④基于压缩机内油-气压力“伴随”关系，国内外首次提出了集成声发射与油-气压无损监测的隔膜压缩机状态监测新方法，进一步根据油-气压力“伴随”关系的失调追溯故障根源；⑤基于增量式编码器的往复压缩机轴系扭振测试方法，基于增量式编码器构建了往复式压缩机扭振测试系统，为传统方法在现场实际应用时难于实施提出解决方案；⑥压缩机气流脉动和振动模态分析技术，隔振结构设计、管路结构设计，提供机组振动测试、诊断以及改进方案。 本项关键技术现阶段已授权国内发明专利 4 项，申请国际专利 2 项、国内发明专利10 项；应用于中海油海洋平台天然气压缩机；开发压缩机故障诊断仪，已在某加氢站压缩机调试中成功检测出气阀泄漏、膜片运动失效、活塞环磨损、溢油阀阀芯磨损等严重故障。 关键技术三：压缩机数据共享与健康管理云平台 构建压缩机及其辅助系统、零备件信息数字化管理平台；构建压缩机热力-动力-应力-寿命分析模块，集成监测数据评价机组运行状态；基于故障诊断技术，建立机组现场监测数据与健康/故障状态信息实时共享平台，打破机组现场与远程管理者之间的技术壁垒；实现压缩机核心部件维修预警、寿命预测，交互 GUI 界面集成可视化压缩机维修维保手册、指导视频、三维模型；压缩机全生命周期管理，显著提高运维效率和管理水平。

在十二五国家科技支撑计划课题支持下，针对高速无油节能环保型流体机械行业的前沿技术、共性技术及专门技术，取得了如下主要科研成果：高速直驱电机、电磁轴承与转子耦合技术；基于三维非定常流动理论与现代全局优化方法相结合的流体机械先进节能环保设计技术；研制出高速电机驱动、电磁轴承支撑的离心压缩机的技术验证台位，关键技术达到国际先进水平。

本项目团队发明的单螺杆压缩机全悬浮啮合包络理论、设计方法和制造工艺；单螺杆压缩机的星轮-螺杆啮合副基本无磨损发生，实现了悬浮啮合过程，彻底解决了星轮磨损这一世界性难题。

空气压缩机为燃料电池提供电化学反应所需要的氧气。将空气压缩到一定压 力（通常在 1.3~3.2bar 范围内），有助于提高电堆的功率密度，是燃料电池汽 车降低成本、实现轻量化的重要技术手段。为了满足燃料电池最高功率，空气压 缩机应保证足够的流量，根据估算，100 kW 的电堆功率大约需要 300 Nm3·h-1 的空气。除了保证一定的压力和流量外，燃料电池车用空气压缩机还需要满足其 他要求，包括压缩气体绝对无油，以防止催化剂中毒；压缩效率高，减少压缩气 体需要的额外能耗；能对启停、加速、刹车、制冷、供热等各种工况变化做出准 确、快速响应，具有良好的工况适应性；在极端工况和气候条件下，具有良好的 可靠性和长久的寿命，且维护简便；结构紧凑，体积小，重量轻。对效率、可靠 性、工况与环境的适应性、体积与重量等指标的综合要求，特别是对压缩气体绝 对无油的严格限制，使得燃料电池车用空气压缩机的产品研发及其产业化存在不 可忽视的技术挑战。

针对当前车用无油涡旋空压机加工精度要求高、涡旋盘容易磨损的问题，本 项目团队提出了水冷无油涡旋空气压缩机技术。采用这一技术可将涡旋盘最高温 度控制在 120℃以内，从而降低动静盘热变形，提高压缩机的可靠性与效率。

本项目的核心成果之一是全曲面啮合副齿面，其星轮齿侧面如图 2 所示，采用曲线成型，可自由控制啮合区域大小，改善流体动力润滑特性。 本项目的核心成果之二是通过多齿耦合时的全曲面分配，实现悬浮啮合，星 轮齿与螺杆齿槽的零接触，星轮齿在工作过程中不发生磨损。同时保证泄漏间隙 小，流体动力润滑性能好。多齿耦合实现全悬浮啮合的原理如图 3 所示，通过控 制齿侧的接触区域大小、位置，实现多齿之间的动力润滑油膜耦合，最终实现油膜力驱动星轮转动，螺杆与星轮齿全程不接触。

电冰箱压缩机的生产属于大规模生产类型。在其生产线上需要许多自动化程度较高的设备。二十余年来北京科技大学已经成功开发出多套用于压缩机生产的自动装置。用于国内多家企业，产生了良好的经济和社会效益。下面介绍几种典型的装置： 密封壳体全自动焊接机是用于焊接压缩机上下壳的自动设备。设备采用可编程序控制器（PLC）控制，气压驱动，直流调速，自动气保焊机，双机械手搬运，仿形靠模等技术。班产600台。设备由机械系统、焊接电源、气压传动和电气控制系统等组成；机械系统又分为双机械手部件、工作台旋转部件、仿形滑台部件、上料台和出料台等组成。焊接速度快、质量高、焊缝美观、密封性能好、自动化程度高。在国内近十家著名压缩机公司推广使用以来，收到了显著的经济效益和社会效益。其性能达到或超过了意大利同类进口设备，而造价仅为进口设备的四分之一。。这种技术也适用于其它密封壳体焊接的生产领域。项目曾获北京市科技进步二等奖。 缸盖螺栓自动装配机是针对压缩机曲轴箱气缸端盖的装配工序而研制的。设备主要由气动扳手组件、缸盖夹具体、下料机构、导向滑道、主滑道和支座等几部分组成。气动扳手选用日本进口产品，型号为UNR60L，在5Kgf/cm²的气压下，最高转速610rpm，最大扭矩13.0Nm,最大空气消耗量0.65m3/min。四个螺栓的力矩误差控制在±0.15Nm 。这种螺栓装配机也适用于汽车、摩托车、家电等自动装配生产线。保证各螺栓的紧固力矩趋于一致，提高产品的装配质量和整机性能。其特点是速度快、质量稳定、全气压控制、结构紧凑、密封效果好。 缸体毛刺刷光机是用于电冰箱压缩机缸体各个孔口及缸盖安装面刷光去毛刺的全自动化设备。设备有两个工位，左工位为孔刷工位，清理上下三个孔的毛刺；右工位是端刷工位。清理缸盖安装面的毛刺。机械部分主要由三个主轴箱、机械手、工作导轨、立柱、底盘等组成；采用PLC控制和气动驱动，生产效率高、运行稳定可靠、使用效果超过进口设备水平，且结构简单、成本低、操作维修方便。

鉴于网络的发展永远赶不上用户及通信信息量增长的需求，为此迫切需要一种传输信息容量小而又能满足视觉要求的图像压缩复原新技术。本项研究就是在自动提取人脸及人脸表情的基础上，将其参数化，并在发端只传送少量参数数据，经网络或无线传输后，在收端将这些参数复原成表情和人脸图像，完成活动图像传输的整个过程，数据传输量不足KB。

旋叶式汽车空调压缩机是第三代汽车空调压缩机，已被列为我国汽车空调压缩机的发展目标。它具有结构紧凑、体积小、重量轻、效率高、工作可靠、启动性能好、新旧工质（R12和R134a）兼用等特点。汽车空调装置是汽车关键配件之一，压缩机又是空调系统的心脏部件。通过“八五”规划，我国已形成年产汽车空调压缩机85万台的能力，但至2000年每年仍缺口160万台。在已形成的规

双环型回转式活塞压缩机结合了常规活塞式压缩机和回转式压缩机的结构优点，将活塞的直线运动改为回转运动、消除了活塞的惯性力，且保持了活塞压缩机压比高的特点以及回转式压缩机运行效率高的特点。另外，该压缩机制作方便、成本低，如下图一所示为双环回转式活塞压缩机工作原理图。 两个气缸的横截面形状均呈圆环形状，左气缸3与右气缸4相交。在两个圆环形气缸交汇处的空间连通。左气缸3内设置有圆弧形左活塞1，右气缸4内设置有圆弧形右活塞2，左右活塞分别在左右圆环形气缸空间内作回转运动且运转方向相反。 两环相交的上交汇点处，开有排气口6；下交汇点处则开有吸气口5。图1所示状态为右气缸压缩、左气缸吸气时的情形，此时上交汇处被左活塞1占据，而在右气缸4中，右活塞2与左活塞1的圆弧面外侧形成压缩空间，右活塞2的逆时针运动形成先压缩、后排气过程；下交汇处被右活塞2占据，在左气缸中，左活塞1与右活塞2的圆弧面外侧形成吸气空间，左活塞1的顺时针运动形成吸气过程，气体从吸气口5进入气缸。同样可形成左气缸压缩、右气缸吸气的过程。 经过产品化设计，已经制造出样机，并进行了试验，证明运转可靠、噪音低。该样机排量0.15m3/min。