团队项目
1、无油双螺杆压缩机技术
本项目重点开发与无油水润滑螺杆压缩机、无油干式螺杆压缩机及无油双螺
杆真空泵设计制造技术。完全满足食品、饮料、医药、精细化工以及与之相关的
包装、纺织、电子制造、汽车、空分等行业需要纯净无油压缩空气的行业。
本项目研究采用最新螺杆压缩机设计理论与关键技术开发出专门针对水润
滑螺杆压缩机转子型线的优化研究，可实现转子间驱动啮合时形成很好的水膜密
封与润滑条件，既可以减少压缩腔内泄漏又可以降低摩擦功耗，从而可以整体提
高水润滑无油螺杆压缩机的产气量，同时降低能耗与振动噪音水平。在前述型线
开发的基础上, 开发转子型线加工刀具刃形。可以显著提高水润滑螺杆压缩机性
能参数。
项目可实现无油螺杆转子、滑动轴承及螺杆压缩机主机三大类产品批量生产
加工，项目技术创新明显、技术难度高，所采取的转子压铸与精加工、水润滑滑
动轴承设计技术、水润滑螺杆压缩机主机具有巨大的市场，可以引领我国无油压
缩机技术与设备研发和产业化，促进我国节能减排和产品质量的提升，达到国际
领先水平。
（2）关键技术优势或创新性
①高效节能：用水取代油，实现润滑、冷却、密封、降噪四大功效。压缩过
程中水的介入，可实现对齿顶间隙、啮合间隙和端面间隙等泄漏通道的密封，排
气量可比同等大小的干式无油空气压缩机提升 25%~30%。由于不存在油乳化的
风险，可以通过调节喷入的水量和水温严格控制压缩过程的温升，使压缩机内部
工作过程接近效率最高的等温压缩。
②100%无油：采用国际领先的无油双螺杆压缩机技术，各部件完全没有润
滑油存在，确保 100%无油，提供最可靠的无油压缩空气解决方案。
③绿色环保：压缩机使用饮用水标准的纯水润滑，并采用高性能反渗透膜水
过滤器，确保润滑水保持干净且导电率低。排气中冷凝或者吸附出来的水分不需
要任何特殊处理，可以收集循环使用也可直接排放，不会对环境造成任何有害污
染。压缩机所有零配件均采用经过特殊工艺处理的环保材质，包括垫片也是陶瓷、
碳纤维等新型环保材料。
④后端附属设备少：理论上讲，当 20℃的空气以绝热过程压缩至 0.8MPa，
由于没有冷却介质，排出的空气将高于 275℃。相比干式无油螺杆空气压缩机，
水润滑无油螺杆空气压缩机内部工作腔有水的介入，冷却水吸收了空气压缩过程
中产生的绝大部分热量，单级压缩便可实现高的压力比，而且排气温度很低，通
常只比环境温度高 10℃，可以不需要后冷却器直接进入用气终端或者干燥装置，
具有结构紧凑、后端附属设备少的优点。
⑤安全性高：不使用润滑油，主机喷水冷却温度低，不会发生油乳化、油炭
化和局部过热等影响机器安全性的问题。
⑥运转平稳、噪音低：水润滑无油螺杆空气压缩机采用电机直联，没有传送
带或者传统喷水冷却螺杆空气压缩机的同步齿轮等产生额外损耗的中间传动部
件，在节省成本的同时也使得运转更加平稳。此外，工作腔内的冷却水还能起到
降噪作用，相比干式无油螺杆空气压缩机，转速较低，机器的振动噪音很低。
⑦维保费用低：水润滑无油螺杆空气压缩机 100%无油，维保时只需更换水
过滤器、空气过滤器和纯净水等基本耗材，无需润滑油的添加和更换，没有油过
滤器的消耗，没有为降低含油量而增加的除油过滤器，没有油气分离器芯（多级）
的消耗，管路上不需额外的多级过滤器等，所以设备的运行和维保费用低。
（3）应用领域及市场前景
项目完成后本项目产品能在全国范围内进行推广应用，以目前我国食品、医
药、纺织和精细化工需求计算，仅水润滑无油螺杆压缩机就有 50 多亿的市场，
加上压缩机减振降噪与化工无油螺杆压缩机的市场至少有数百亿的市场，因而本
项目的实施将会提高我国产品制造的水平和国际竞争力，减少我国制造业对高性
能无油压缩机的缺陷，同时降低常规压缩机高能耗所产生的电费与维护保养费用。

2、车用燃料电池螺杆压缩机技术
（1）项目简介
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。
（2）关键技术优势或创新性
为实现较高的能量转换效率，燃料电池内部的化学反应对空气的温度、湿度、
压力和流量等参数均有着严格的要求。但目前广泛应用的工业压缩机无法满足燃
料电池空气供应系统的要求。因此性能优越且能与燃料电池系统进行很好匹配的
压缩机的研究开发，对燃料电池技术的发展至关重要。本项目开发了燃料电池专
用的螺杆无油压缩机，能完全满足以下要求：
①无油。燃料电池反应堆中的质子交换膜需要工作在无油条件下，否则将会
引起质子交换膜失效，因此需要作为氧化剂的压缩空气中不能含有任何油成分。
这就限制了很多工业用空气压缩机在燃料电池空气压缩机中的应用，因为很多工
业用空气压缩机中或是使用了供油轴承，或是使用了喷油方式对压缩空气进行冷
却。
②高效。由于燃料电池反应堆和空气压缩机之间能量相互关系，相关研究表
明，燃料电池发动机输出功率的 20～30％被用于空气压缩机，使其成为了除驱
动电机之外最大的耗能单元，若压缩机占用较多的输出电能，必然会减少汽车的
驱动功率，从而影响整车性能。
③小型化和低成本。空气压缩机会作为燃料电池发动机的一部分被安装到燃
料电池电动汽车上，在车载平台上，过大的空气压缩机会占据了大量的空间，从
而影响到乘员乘坐舒适性和可装载货物数量；较大质量增加了整车惯性，会在很
大程度上影响汽车的启动性能和制动性能。不同输出功率的燃料电池反应堆所需
要的压缩空气质量流量具有较大差别，50kw 燃料电池反应堆需要最大空气质量
流量为 95g/s(4.5m3/min)，l00kw 燃料电池需要 155g/s(7.3m3/min)的空气流量，同
时要求压缩机体积在 40L 以内，质量在 30kg 以下。
④低噪声。空气压缩机所产生的噪音是燃料电池系统最大的噪声源之一，为
提升整车运行过程中的舒适性，压缩机的振动噪音需得到有效抑制。
⑤良好的动态响应能力。当需求功率发生变化时，空气流量和压力需无延迟
地进行调整，以匹配输出功率的变化。
（3）应用领域及市场前景
作为新能源汽车领域的重要部分，燃料电池汽车也是汽车未来的终极目标，
中国汽车企业在氢燃料电池技术领域也积极布局。据《中国氢能产业基础设施发
展蓝皮书（2016）》预计，到 2020 年，我国燃料电池车辆将达到 1 万辆；到 2030
年，燃料电池车辆保有量将达到 200 万辆。届时，中国有望成为全球最大的燃料
电池汽车市场。目前，我国已初步掌握了氢能汽车在电池电堆、关键材料、氢能
基础设施等方面的核心技术，基本建立了具有自主知识产权的燃料电池汽车动力
系统技术平台，在分布式能源、移动通信基站及城市客运、物流等商用车型展开
了规模化示范运行，开启了中国燃料电池汽车商业化的进程。
本项目产品作为燃料电磁系统核心零部件，具有广泛地应用前景。