迷宫压缩机的优缺点及应用

发布时间：2023-03-29

冯娇娇　胡波

摘　要：本文列举了迷宫压缩机密封原理及结构特点，分析其优缺点并说明其特殊应用。

关键词：迷宫压缩机；密封原理；结构特点；应用

1　迷宫压缩机的密封原理

迷宫压缩机是指活塞与气缸壁、活塞杆与填料之间采用非接触式迷宫密封技术的一种新型压缩机。与传统的采用接触式密封形式的压缩机相比，迷宫压缩机不存在填料密封环、活塞环等摩擦产生的碎屑对气体的影响，可以获得较为纯净的气体。并且对于混入介质中的杂质不是很敏感，此结构特点，决定了迷宫压缩机的应用领域更加广泛。

2　迷宫压缩机的结构特点

迷宫压缩机的结构分为闭式和开式。两者在结构上的区别在于曲轴箱是否是封闭结构。

迷宫压缩机由三部分组成：

（1）气缸压缩部分：主要完成气体增压，采用迷宫密封结构，在气缸上和活塞上分别有迷宫槽，进行介质的减压和密封，为设备中的无油部分。

（2）曲轴箱传动部分：通过主电机带动曲轴，曲轴连接连杆和十字头运动，传递给活塞杆，驱动活塞的压缩过程，并采用导向轴承结构对活塞进行精确导向定心，为设备的有油部分；闭式迷宫压缩机的曲轴箱带有机械密封结构，曲轴箱可以承受一定压力，主要用于不允许泄漏到大气中的介质，一般用于进气压力较低的介质。

（3）隔离区域部分：通过充以惰性气体，将压缩部分（无油）与曲轴箱（有油）部分隔离开来。在高温和低温的介质时还要增加隔热或隔冷的腔室。

3　迷宫压缩机的特点

（1）可靠性：非迷宫往复活塞压缩机的密封元件采用非金属材料制作，压缩机工作时，它与缸体内壁或者活塞杆相互摩擦而产生微粒直接污染压缩气体，而迷宫压缩机采用节流密封，设计上无活塞环、支承环，使迷宫压缩机具有极高寿命和可靠性。填料密封属于非接触式密封。填料环采用石墨材料，填料环的内壁带有节流环槽。迷宫压缩机不仅排气无油，而且压缩机气缸内不产生任何粉尘磨屑，同时对压缩介质中混入的杂质颗粒不敏感，在易燃易爆烃类气体及氧气装置中，或在超高温或在超低温工况及压缩干燥气体（如：氮气）时使用更具有极高的安全可靠性。

（2）经济性：迷宫活塞压缩机没有连续摩擦而引起活塞环和填料密封环磨损现象，维修费用低，开工率高，仅有极少的几个部件要求特别维护，且为立式结构，占地面积小；迷宫活塞既可逾越非金属材料活塞环允许的Z高工作温度安全运行，亦可高于气缸有油润滑压缩机的压缩机油闪点正常工作，还可低于普通金属材料为防冷脆而限定的Z低工作温度下正常工作，这无疑提高了经济效益。

（3）安全性：迷宫活塞压缩机通过气流的所有部件用金属制成，设计尽可能简单，在压缩范围内无机械摩擦产生，在压缩易燃易爆有毒气体时还可采用闭式结构，提高了压缩机的安全性。

迷宫压缩机的缺点：

（1）密封零件的加工精度要求很高，零件间空间紧凑，拆装比较困难。

（2）活塞与气缸间的间隙较小，对于活塞杆的定位导向要求较高，一旦机器运转不良，发生摩擦磨损，就会降低密封性能，并且修复成本较高。

（3）对于填料环的密封性能要求较高，当设计或组装不当事，泄露比较严重。

4　迷宫压缩机的特殊应用

迷宫压缩机主要应用的介质包括：烯烃类、空气、氮气、BOG低温介质、高温介质等。

（1）对于烯烃类等易液化的介质，要注意进气液体的分离。由于压缩机不能压缩液体，需要核算压缩机工况是否处在该介质的液化区，并且对于易液化的介质，在分离器上设置自动排液装置以便可以及时进行冷凝液体的收集和排放。

（2）迷宫压缩机可以用到低温-196 ℃和高温300 ℃的介质中，在设计中主要需要考虑以下几点。

①与气体接触的零件需要采用变形量小的材料。

例如：与介质接触的气缸、活塞和气阀等金属零件可以采用奥氏体不锈钢材料和高镍球铁材料，对于填料环等密封件采用特制石墨材料。以保证在高温或低温时各零件间的膨胀量相对小一些，更有利于各零件的配合。

②与气体接触的零件需要做深冷试验及检验，并且对于连接处的螺栓螺母等需要做二次预紧，保证机器运转时的安全性。另外在重要的连接部位更要注意锁紧形式的采用，例如在与高温或低温介质接触的部位采用钢丝螺套进行螺纹的加固，并且采用闹得牢防松垫圈来增加螺栓、螺母的锁紧性能，但是闹得牢防松垫圈在数次重复拆卸后，其性能会降低，应适时的更换，来保证设备的安全。

③在气缸和曲轴箱间设置隔热或隔冷的腔室。通过在隔室里通冷冻盐水或通导热油的方法，阻隔零件间的热量传递。防止高温或低温介质的温度传递到曲轴箱，影响润滑油的温度，降低润滑效果。同时在隔室里充入氮气吹扫，也可带走一部分的高温或低温介质产生的热量。

5　迷宫压缩机的发展前景

1935年瑞士苏尔寿公司开发研制了台迷宫压缩机，开创了迷宫压缩机应用的先河，并且长期的控制了国内外迷宫压缩机的市场占有率。随着石油化工领域的不断发展，迷宫压缩机的应用更加广泛，特别在节能减排项目上的应用，更提高了迷宫压缩机的使用率，市场的需求推动了迷宫压缩机国产化的进程，迷宫压缩机发展潜力是巨大的。

参考文献

[1]郁永章.容积式压缩机手册[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2]冯雅琴.ZMW8064迷宫压缩机研制[J].压缩机技术，2008.

[3]朱圣东，邓建，吴家声.无油润滑压缩机[M].北京：机械工业出版社，2001.

（来源：科技资讯）