儲能是實現(xiàn)“雙碳”目標的關(guān)鍵支撐技術(shù)，壓縮空氣儲能被認為是頗具發(fā)展前景的大規(guī)模物理儲能技術(shù)。壓縮機作為儲能系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件之一，其性能對系統(tǒng)效率和經(jīng)濟性有決定性影響。多級壓縮機中可調(diào)葉片擴壓器作為變工況調(diào)節(jié)技術(shù)，可擴大壓縮機的穩(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)葉片擴壓器的調(diào)節(jié)機制，并揭示擴壓器葉片在變工況下的載荷分布規(guī)律及擴壓機理，中國科學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)壓縮機的可調(diào)擴壓器。研究基于實際測試環(huán)境采用選擇性激光熔化技術(shù)進行金屬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)擴壓器，其葉片壓力面/吸力面組件便于在整機運行環(huán)境下進行表面壓力測量，且葉片前緣來流為帶旋流真實流動，可真實反映擴壓器實際工作狀態(tài)。配合密封結(jié)構(gòu)，擴壓器葉片能實現(xiàn)安裝角度在線調(diào)節(jié)，便于在壓縮機運行中開展變工況調(diào)節(jié)及測量。

目前，擴壓器設(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)實用新型專利2項。

圖1.可調(diào)翼型擴壓器設(shè)計

圖2.可調(diào)擴壓器金屬3D打印組件

圖3.可調(diào)擴壓器測試實驗臺