迷宮壓縮機(jī)，雖然也是一種活塞往復(fù)式壓縮機(jī)，但因壓縮機(jī)氣缸與活塞間、活塞桿與密封填料間均采用非接觸式迷宮密封的顯著特征而與活塞壓縮機(jī)（指帶活塞環(huán)、支撐環(huán)的活塞壓縮機(jī)）不同，其設(shè)計選型和應(yīng)用的諸多特點也都與這一特征密切相關(guān)。
1  迷宮壓縮機(jī)與活塞壓縮機(jī)的密封件介紹1.1 往復(fù)壓縮機(jī)為什么要設(shè)置密封，密封在哪里設(shè)置？氣缸是壓縮機(jī)的靜止部件，活塞以及活塞桿是壓縮機(jī)的運(yùn)動部件，因為活塞要在氣缸中高速往復(fù)運(yùn)動，因此活塞無法與氣缸完全貼合，否則不僅是影響運(yùn)動的效率（接觸面積大）、還會對接觸面產(chǎn)生較大的磨損和摩擦熱，短時間內(nèi)就會造成活塞與氣缸損壞及介質(zhì)沿接觸面大量泄漏，因此活塞與氣缸之間、活塞桿與氣缸填料之間必須設(shè)置密封。
1.2 迷宮密封根據(jù)1.1的說明，不難理解，迷宮壓縮機(jī)的迷宮密封有兩部分，一部分是布置在活塞與氣缸間的迷宮密封，另一部分是布置在活塞桿與填料間的迷宮密封。迷宮密封的原理是：節(jié)流作用，具體是通過在沿氣體泄漏間隙的長度方向上，將活塞面與氣缸面做成鋸齒形的螺旋槽的小室（如下圖），泄露氣體每進(jìn)入一個小室進(jìn)行一次膨脹（溫度不變時，氣體狀態(tài)方程PV=常數(shù)），每次膨脹泄露氣體的壓力都會降低，最終壓力低于低壓側(cè)的壓力（壓力能轉(zhuǎn)化為熱能等其他能），達(dá)到節(jié)流氣密的目的。1.3 活塞環(huán)密封活塞環(huán)是活塞與氣缸內(nèi)壁之間的密封元件，其主要功能是阻止壓縮機(jī)壓縮和膨脹時高壓氣體泄漏到曲軸箱，同時還能減少活塞與氣缸間的摩擦損耗�；钊�環(huán)密封的原理是：1）活塞環(huán)具有一定彈性，安裝在活塞的環(huán)槽內(nèi)，并能夠?qū)�氣缸�?nèi)壁形成一定的壓緊力，實現(xiàn)緊密貼合密封；2）壓縮機(jī)工作時，在高壓側(cè)和低壓側(cè)間壓差的作用下，活塞環(huán)緊貼環(huán)槽內(nèi)壁，形成壓緊密封。3) 氣缸的活塞環(huán)密封組件不止一道活塞環(huán)，一般由三道及以上活塞環(huán)組成，每個活塞環(huán)都有切口，由于活塞環(huán)材料在高溫下都有一定的膨脹特性，切口的用處就是防止活塞環(huán)膨脹后阻塞在活塞環(huán)槽內(nèi)，“脹死”后失去彈性。切口的存在必然會導(dǎo)致氣體泄漏，而多道活塞環(huán)的成角度布置的切口形成的泄漏通道，則可以通過節(jié)流作用形成密封，也因此，在冷機(jī)狀態(tài)下，活塞環(huán)起不到密封作用。2  迷宮壓縮機(jī)的設(shè)計選型要點2.1 壓縮機(jī)選型基本內(nèi)容壓縮機(jī)的型式較多，根據(jù)其工作原理主要有離心式壓縮機(jī)和容積式壓縮機(jī)，而其選型的主要原則是：1）滿足輸氣量和排氣壓力需要；2）滿足工質(zhì)低溫高溫、純凈無污染、含顆粒、占地面積、易燃易爆、特種氣體等特性需求。比如：離心式壓縮機(jī)，具有輸氣量大、結(jié)構(gòu)簡單易維護(hù)、占地面積小、可以蒸汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動等特點，但同時離心式壓縮機(jī)不能用于氣量太小及壓比過高的工況、穩(wěn)定工況區(qū)較窄�；钊麎嚎s機(jī)是使用非常成熟的壓縮機(jī)，適用壓力范圍廣，可以設(shè)計成低壓、中壓、高壓和超高壓，且壓力變化基本影響排氣量，適用多工況。但缺點也明顯，結(jié)構(gòu)復(fù)雜易損件多，排氣不連續(xù)，可能管路系統(tǒng)有脈動，轉(zhuǎn)速不能過高，因為運(yùn)動部件慣性力大等。壓縮機(jī)的設(shè)計選型過程總結(jié)起來有兩大步：1）確定壓縮機(jī)的型式，是離心壓縮機(jī)、活塞壓縮機(jī)、隔膜壓縮機(jī)、螺桿壓縮機(jī)、迷宮壓縮機(jī)抑或還是軸流壓縮機(jī)。有一些工況，可能可選的壓縮機(jī)型式有2種甚至更多種，那么壓縮機(jī)型式選擇就需要進(jìn)行綜合性比選，比如用戶的習(xí)慣性、機(jī)組的可靠性、易維護(hù)性、占地面積、投資等。
2）壓縮機(jī)的型式確定后，就需要對壓縮機(jī)的具體配置進(jìn)行設(shè)計，包括氣缸和填料有無潤滑、驅(qū)動機(jī)的型式、壓縮機(jī)的級數(shù)和段數(shù)、氣缸排氣溫度和末級排氣溫度限制、氣閥的型式、壓縮機(jī)組流量調(diào)節(jié)方式、機(jī)組的控制方式、臥式還是立式機(jī)組等2.2 迷宮壓縮機(jī)選型研究在煉油產(chǎn)能飽和之后，尤其新能源汽車產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)勢發(fā)展，已促使很多燃料型的煉油企業(yè)進(jìn)行減油增化轉(zhuǎn)型發(fā)展，特別是新增或擴(kuò)大乙烯及乙烯下游化工產(chǎn)品生產(chǎn)，在“減油增化百萬噸乙烯”、“綠色能源LNG”、“二氧化碳CCUS”以及“新能源汽車高品質(zhì)塑料部件內(nèi)飾及光伏發(fā)電、包裝等日趨流行的各型環(huán)保高性能的新材料PE\PP\POE”形勢變化之下，迷宮壓縮機(jī)的應(yīng)用市場呈現(xiàn)不斷增長的趨勢。目前，迷宮壓縮機(jī)已在PE（聚乙烯）、PP（聚丙烯）、低溫乙烯BOG、EO/EG(環(huán)氧乙烷\乙二醇，乙烯下游產(chǎn)品）、CO2回收、CO2制甲醇、焦?fàn)t煤氣制LNG高溫循環(huán)氣、煤層氣制LNG裝置混合冷劑、排放氣及回收氣壓縮、多晶硅特種氣體等石油化工、低溫儲運(yùn)、清潔能源、碳中和以及特種氣體眾多應(yīng)用領(lǐng)域得到成熟和廣泛應(yīng)用。
這些領(lǐng)域為什么選用迷宮壓縮機(jī)，為什么不選用活塞壓縮機(jī)？這是由迷宮壓縮機(jī)非接觸式迷宮密封的特征決定的，具體主要有以下特性：
1.無活塞環(huán)、導(dǎo)向環(huán)等易損件，支撐更長連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，更少的易損件更換成本。2.無活塞環(huán)、導(dǎo)向環(huán)的限制，可以輸送低溫介質(zhì)，比如低溫乙烯、低溫丙烯、BOG、制冷劑等，溫度可達(dá)-165℃。3.無活塞環(huán)、導(dǎo)向環(huán)的限制，可以輸送高溫介質(zhì)，比如焦?fàn)t氣制合成天然氣、焦?fàn)t氣制LHG項目等，溫度可達(dá)400℃。
4.無活塞環(huán)、導(dǎo)向環(huán)的限制，輸送的工質(zhì)可以含固體顆粒，比如聚烯烴裝置的乙烯壓縮機(jī)、丙烯壓縮機(jī)、尾氣壓縮機(jī)、回收氣壓縮機(jī)等。
5.壓縮氣體絕對不含油，無任何污染，可以輸送特種氣體，純凈的氧氣、二氧化碳等。
6.立式迷宮機(jī)，占地面積更小，轉(zhuǎn)速可以更高，目前最高轉(zhuǎn)速可以達(dá)到740r/min。迷宮壓縮機(jī)的缺點是什么？1.不能輸送高壓氣體，目前約6MPa以上不建議用迷宮壓縮機(jī)，原因是壓力高了，漏氣量大，壓縮機(jī)整體效率就比較低。為什么，因為非接觸式的迷宮密封在密封高壓氣體時，效果不佳。2.立式結(jié)構(gòu)，會造成壓縮機(jī)重心高，壓縮機(jī)廠房高，所以不能太高，機(jī)型不能特別大。3.禁止0負(fù)荷運(yùn)行，因為迷宮密封必須得有氣體，才有密封效果。
3  結(jié)語迷宮壓縮機(jī)主流廠家有遠(yuǎn)大壓縮機(jī)、布克哈德（進(jìn)口）、錫壓壓縮機(jī)、江陰開益壓縮機(jī)、沈鼓壓縮機(jī)，其中沈鼓壓縮機(jī)較前三家屬于后進(jìn)入者，隨著乙烯工業(yè)以及低溫儲運(yùn)和清潔能源的發(fā)展，沈鼓在往復(fù)機(jī)雄厚技術(shù)基礎(chǔ)上大力發(fā)展迷宮壓縮機(jī)是其發(fā)展的必走途徑。迷宮壓縮機(jī)能夠充分發(fā)揮其優(yōu)良特性的基礎(chǔ)是保證非接觸密封的密封性能，保證迷宮密封的密封性能的基礎(chǔ)是活塞組件的精確導(dǎo)向定心，在氣缸帶負(fù)荷前以及活塞工作時都不能偏。做到導(dǎo)向精確定心可靠，依靠兩方面：
1）加工精度高，但是由于質(zhì)量不平衡以及加工精度的問題，還不能做到完全對中對心。，只能不斷精進(jìn)。
2）采取定心穩(wěn)定措施，使用導(dǎo)向軸承、十字頭、活塞套兩端呈光滑圓錐形、氣缸孔等措施。