LW-20/18 Stickstoffkompressor – Ölfreier Hochdruck-N2-Booster für industrielle Anwendungen mit 1,80 MPa

Der LW-20/18 ist ein zweistufiger, zweireihiger ölfreier Kolben-Stickstoffkompressor, der speziell für die Hochdruck-Stickstoffeinspritzung, die Befüllung von Gasflaschen und anspruchsvolle petrochemische Prozesse entwickelt wurde und eine Fördermenge von 20 m³/min bei einem Förderdruck von 1,80 MPa liefert. Er zeichnet sich durch absolute Schmierstofffreiheit, Dauerbetriebsfähigkeit und Optimierung für den dauerhaften industriellen Hochdruckbetrieb aus.

Produktübersicht

Der LW-20/18 Stickstoffkompressor nimmt eine Sonderstellung in unserem Portfolio ölfreier Kolbenkompressoren ein und ist für Anwendungen konzipiert, bei denen ein hoher Förderdruck die entscheidende Betriebsanforderung darstellt. Mit einer Nennleistung von 20 m³/min und ein außergewöhnlicher 1,80 MPa EntladedruckDiese Einheit schließt die Lücke zwischen der Stickstoffverteilung unter mittlerem Druck und Prozessgasanwendungen unter hohem Druck, die einen erheblichen Durchfluss bei erhöhtem Druck erfordern.

Was die LW-20/18 grundlegend von herkömmlichen Alternativen unterscheidet, ist ihre völlig ölfreier KompressionsmechanismusDie Kolbenringe und Führungsringe bestehen aus selbstschmierenden PTFE-Verbundwerkstoffen, die ohne Kohlenwasserstoffschmierstoffe auskommen und so gewährleisten, dass der Stickstoffstrom vollständig frei von Ölverunreinigungen bleibt. Diese inhärente Ölfreiheit ist für Anwendungen, die … erfordern, unerlässlich. ISO 8573-1 Klasse 0 Zertifizierung, einschließlich Stickstoff für die Lebensmittelverpackung unter Hochdruck, die Befüllung von pharmazeutischen Gasflaschen und die Versorgung mit Prozessgasen in Elektronikqualität, wo selbst Spuren von Ölverunreinigungen die Produktintegrität beeinträchtigen würden.

Die Kompressorarchitektur folgt einem zweistufig, zweireihig (二列二级) Die Konfiguration ist thermodynamisch optimiert für das hohe Druckverhältnis, das bei einem Auslassdruck von 1,80 MPa erforderlich ist. Durch die Verteilung des Druckverhältnisses auf zwei Kompressionszylinder bewältigt die LW-20/18 die erheblichen thermischen Belastungen der Hochdruckkompression und erhält gleichzeitig die Integrität der PTFE-Dichtungselemente. Jede Stufe verfügt über einen unabhängigen, hocheffizienten Zwischenkühler, der sicherstellt, dass die Gastemperaturen auch bei dauerhaftem Volllastbetrieb innerhalb sicherer Betriebsgrenzen bleiben. Der robuste Gusseisenrahmen und die dynamisch ausgewuchtete Kurbelwelle aus geschmiedetem Stahl sind für eine Mindestlebensdauer von … ausgelegt. 120.000 Stunden gemäß den Standardwartungsprotokollen.

Technische Daten – LW-20/18

* Alle Spezifikationen beziehen sich auf Standardbedingungen (ISO 1217, Anhang C). Die tatsächliche Leistung kann je nach Standorthöhe, Umgebungstemperatur und Einlassbedingungen variieren. Die Nennleistung von 240 (250) kW entspricht einer Standardleistung von 240 kW; ein optionaler 250-kW-Motor ist erhältlich.

Hauptmerkmale und technische Vorteile

1. Hochdruck-Ölfreie PTFE-Dichtungstechnologie

Die LW-20/18 verwendet eine proprietäre selbstschmierende Kolbenring- und Führungsbandbaugruppe Hergestellt aus hochdichtem PTFE-Verbundmaterial, verstärkt mit Glasfasern und Bronzepartikeln, speziell entwickelt für Hochdruckanwendungen. Dieses Material erreicht ohne externe Kohlenwasserstoffschmierung einen Reibungskoeffizienten unter 0,06 und verhindert so vollständig das Eindringen von Öldämpfen in den Stickstoffstrom. Die Hochdruckformulierung gewährleistet Dimensionsstabilität und Dichtheit bei den erhöhten Temperaturen, die mit einem Auslassdruck von 1,80 MPa einhergehen. native ISO 8573-1 Klasse 0 Konformität ohne nachgeschaltete Ölfiltrationsanlagen. Für die Befüllung von Hochdruckgasflaschen und Prozessgasanwendungen ist diese inhärente Reinheit unerlässlich.

2. Zweistufige Verdichtung für extreme Druckverhältnisse

Der zweistufige Kompressionsarchitektur Die thermodynamische Auslegung des LW-20/18 ist für die Bewältigung des extremen Druckverhältnisses, das für einen Austrittsdruck von 1,80 MPa bei nahezu atmosphärischem Einlass erforderlich ist, unerlässlich. Durch die Aufteilung des Druckverhältnisses zwischen einem Niederdruck- und einem Hochdruckzylinder begrenzt der Verdichter die mittlere effektive Temperatur pro Stufe auf ein handhabbares Niveau. Ein spezieller, leistungsstarker Rohrbündel-Zwischenkühler zwischen den Stufen führt die erhebliche Kompressionswärme ab und hält die Austrittstemperaturen selbst unter maximaler Dauerlast unter 160 °C. Dieses Wärmemanagement ist entscheidend für den Erhalt der PTFE-Ringintegrität unter Hochdruckbedingungen und verlängert die Lebensdauer der Ventilplatte im Vergleich zu einstufigen Konstruktionen mit vergleichbarem Druckverhältnis um ca. 45%.

3. Verstärkter Rahmen für Hochdruckbetrieb

Der Hauptrahmen ist gegossen aus GG30 Grauguss (Verbesserung gegenüber GG25 für Hochdruckmodelle) mit dickeren Wandstärken und integrierten Kühlwasserkanälen. zweireihige Anordnung mit gegenüberliegenden Zylindern Dies ermöglicht eine natürliche Kräftekompensation erster Ordnung, die insbesondere bei den höheren Gaskräften, die durch einen Auslassdruck von 1,80 MPa entstehen, von Bedeutung ist. Dieses mechanische Gleichgewicht reduziert die auf das Fundament übertragenen unausgeglichenen Trägheitskräfte im Vergleich zu einreihigen Konstruktionen um über 801 TP3T und ermöglicht so die Installation auf einem Stahlbeton-Trägheitsblock. 8–10 Tonnen trotz der hohen Betriebsbelastungen. Die kompakten Abmessungen –2500 × 1600 × 2700 mm—sind bemerkenswert für einen Hochdruckkompressor dieser Leistungsklasse, da sie die Installation in bestehenden Maschinenräumen ohne umfangreiche bauliche Veränderungen ermöglichen.

4. Flexible Spannungskonfiguration für die industrielle Integration

Der LW-20/18 wird angetrieben von einem 240(250) kW Induktionsmotor Erhältlich in den Ausführungen 380 V, 6 kV oder 10 kV, entsprechend der Energieeffizienzklasse IE3 nach IEC 60034-1. Die Standardausführung mit 380 V eignet sich für Anlagen mit bestehender Niederspannungsverteilungsinfrastruktur, während die 6-kV- und 10-kV-Ausführungen die direkte Integration in industrielle Mittelspannungs-Sammelschienensysteme ohne Abwärtstransformatoren ermöglichen. Diese elektrische Flexibilität ist besonders wertvoll für große petrochemische Anlagen und Stahlwerke, in denen 6-kV- oder 10-kV-Verteilung Standard ist. Sie reduziert die Kosten der elektrischen Infrastruktur und verbessert die Gesamtenergieeffizienz durch Minimierung der I²R-Verluste in den Stromkabeln.

Anwendungsszenarien

Hochdruck-Stickstoffflaschen-Füllstationen

Die LW-20/18 ist ideal geeignet für Befüllung von Industriegasflaschen Stickstoff muss auf 1,80 MPa (oder höher bei Kaskadenfüllung) komprimiert werden, um handelsübliche Industriegasflaschen zu befüllen. Die Kapazität von 20 m³/min ermöglicht eine Hochleistungs-Befüllstation, die je nach Flaschengröße und Anfangsdruck 50–80 Flaschen pro Stunde befüllen kann. Die ölfreie Konstruktion ist bei der Flaschenbefüllung entscheidend, da jegliche Ölverunreinigung in der Flasche verbleiben und zum Endverbraucher gelangen würde, wodurch potenziell empfindliche Prozesse in der Lebensmittel-, Pharma- und Elektronikindustrie kontaminiert werden könnten. LW-20/18 Hochdruck-Stickstoffkompressor gewährleistet, dass jeder Zylinder ohne zusätzliche Reinigungsschritte die Reinheitsstandards der ISO 8573-1 Klasse 0 erfüllt.

Petrochemischer Hochdruckprozess Stickstoff

In petrochemischen und Raffinerieanlagen liefert die LW-20/18 Stickstoff unter hohem Druck für Reaktordruckprüfung, Katalysatorregeneration, Notstickstoffeinspritzung in Hochdruckbehälter und RohrleitungsdruckprüfungDer Auslassdruck von 1,80 MPa ist ausreichend für Druckprüfungen von Behältern und Rohrleitungen mit einem Betriebsdruck von 1,5 MPa (gemäß ASME B31.3 Hydrotest-Anforderungen bei 1,5-fachem Auslegungsdruck). Die Zertifizierung für ölfreies Arbeiten ist obligatorisch für Anwendungen, bei denen Stickstoff mit Katalysatorbetten in Kontakt kommt oder in Prozessströme gelangt, die vollständig kohlenwasserstofffrei bleiben müssen. Die Dauerbetriebsfähigkeit gewährleistet eine zuverlässige Stickstoffverfügbarkeit auch bei längeren Stillstandsphasen.

Hochdruck-VPSA-Stickstoffbefüllung

Für VPSA-Stickstoffgeneratoren, die hochreinen Stickstoff bei nahezu atmosphärischem Druck erzeugen, komprimiert der LW-20/18 das Niederdruckprodukt auf 1,80 MPa für die Hochdruckverteilung. Dieser erhöhte Druck ist besonders wichtig für VPSA-Anlagen, die mehrere Hochdruckverbraucher über einen zentralen Verteiler versorgen, da hier die erheblichen Druckverluste im Verteilungsnetz ausgeglichen werden müssen. Der ölfreie Kompressionsweg ist unerlässlich, da Kohlenwasserstoffverunreinigungen das Kohlenstoffmolekularsieb-Adsorptionsmittel irreversibel schädigen, die Trenneffizienz dauerhaft beeinträchtigen und einen kostspieligen Adsorptionsmittelaustausch erforderlich machen würden.

Hochdruck-Stickstoffeinspritzung für Lebensmittel und Getränke

Großtechnische Getränkeabfüllanlagen und Lebensmittelverarbeitungsbetriebe benötigen Stickstoff unter hohem Druck für Behälterdruckbeaufschlagung, Stickstoffdosierung und Lagerung unter kontrollierter AtmosphäreDer Auslassdruck von 1,80 MPa des LW-20/18 ermöglicht die schnelle Stickstoffdosierung in Getränkebehälter vor dem Verschließen, verhindert das Eindringen von Sauerstoff und verlängert die Haltbarkeit des Produkts. Die Ölfreiheitszertifizierung gewährleistet die Einhaltung der FDA-Vorschriften 21 CFR 173.310 und der EU-Verordnung 231/2012 für Stickstoff in Lebensmitteln und schließt jegliches Risiko einer Ölverunreinigung aus, die Geschmack, Aussehen oder Sicherheit des Produkts beeinträchtigen könnte.

Material & Konstruktion

Die LW-20/18 ist aus hochwertigen Materialien gefertigt, die aufgrund ihrer Eignung für Hochdruckstickstoff, ihrer Wärmebeständigkeit und ihrer langen Lebensdauer ausgewählt wurden:

Alle drucktragenden Bauteile werden in strikter Übereinstimmung mit den geltenden Bestimmungen konstruiert und gefertigt. ASME BPVC Abschnitt VIII Division 1 oder den chinesischen GB 150-Standards. Jede Schweißverbindung wird einer 100%-Röntgenprüfung (RT) gemäß ASME Section V, Article 2 unterzogen, und jeder fertige Druckbehälter wird einer hydrostatischen Druckprüfung mit dem 1,5-fachen des maximal zulässigen Betriebsdrucks (MAWP) für eine Mindesthaltezeit von 30 Minuten unterzogen.

Installations- und Wartungsrichtlinien

Fundament- und Strukturanforderungen

Der LW-20/18 hat ein Trockengewicht von 4,20 Tonnen und einen Schwerpunkt ca. 850 mm über der Grundplatte. Trotz der hohen Betriebsbelastungen bietet die zweireihige Gegenzylinderkonstruktion eine ausgezeichnete Kräfteverteilung und ermöglicht so die Montage auf einer Stahlbeton-Trägheitsblock von 8–10 TonnenDer Block sollte auf elastischen Schwingungsdämpfern (Eigenfrequenz 6–8 Hz) montiert werden, um die Übertragung von Schwingungen auf angrenzende Strukturen zu verhindern. Mindestfreiraumanforderungen: 1,5 m auf der Nichtantriebsseite für den Zugang zum Ventil, 1,2 m auf der Antriebsseite für die Motorwartung und 2,0 m Überkopffreiheit für den Kranzugang bei größeren Überholungen.

Auslegung des Kühlwassersystems

Der Kühlwasserbedarf beträgt ungefähr 28 m³/h Die Einlasstemperatur darf 32 °C nicht überschreiten. Der Wasserverteilungskreislauf versorgt die Zylindermäntel, den Zwischenkühler und den Nachkühler in parallelen Zweigen. Die Wasserqualitätsvorgaben lauten: pH-Wert 6,5–8,5, Gesamtgehalt an gelösten Feststoffen < 500 mg/l, Chloridgehalt < 50 mg/l (um Korrosion an den SS316-Rohren zu verhindern), Schwebstoffe < 30 mg/l und Gesamthärte < 300 mg/l als CaCO₃. Für Standorte mit grenzwertiger Wasserqualität wird ein geschlossener Kühlturm mit Seitenstromfiltration und chemischer Aufbereitung dringend empfohlen, um Ablagerungen und Korrosion in den Hochdruckkühlern zu vermeiden.

Wartungsplan

Die ölfreie Konstruktion des LW-20/18 vereinfacht die Wartung im Vergleich zu geschmierten Alternativen erheblich. Es sind keine Ölwechselintervalle einzuhalten, keine Schmierölproben zu analysieren, keine Ölfilterelemente auszutauschen und keine Ölabscheiderpatronen zu überwachen. Die wichtigsten Verschleißteile sind die PTFE-Kolbenringe und -ZündbänderDiese erreichen typischerweise eine Lebensdauer von 3.500 bis 5.500 Stunden unter sauberen Stickstoffbedingungen bei hohem Druck. Die vereinfachte Wartung führt zu geringeren Arbeitskosten, einem reduzierten Ersatzteillager und einer höheren Anlagenverfügbarkeit.

Konformitäts- und Sicherheitszertifizierungen

Der Stickstoffkompressor LW-20/18 wurde so konstruiert, gefertigt und geprüft, dass er die folgenden internationalen Normen und regulatorischen Rahmenbedingungen erfüllt oder übertrifft:

Leistungs- und Effizienzanalyse

Die LW-20/18 erreicht eine spezifischer Stromverbrauch von ca. 12,0–12,5 kW pro m³/min Stickstoff wurde bei einem Auslassdruck von 1,80 MPa gefördert. Dieser Wirkungsgrad ist typisch für einen ölfreien Kolbenkompressor, der mit einem extremen Druckverhältnis (ca. 18:1 gegenüber dem Atmosphärendruck am Einlass) arbeitet. Er ist vergleichbar mit dem von Membrankompressoren, die häufig für ölfreie Hochdruckanwendungen eingesetzt werden, aber 15–20 kW/m³/min verbrauchen können. Zum Vergleich: Ölgeschmierte Hubkolbenkompressoren verbrauchen in ähnlichen Hochdruckanwendungen typischerweise 11–13 kW/m³/min, bergen aber ein inakzeptables Risiko der Ölverschmutzung.

Bei einem standardmäßigen jährlichen Betriebszyklus von 8.000 Stunden ergibt sich durch den Effizienzvorteil des LW-20/18 gegenüber Membranalternativen eine Leistung von ca. 48.000–120.000 kWh jährliche EnergieeinsparungBei einem durchschnittlichen Industriestromtarif von $0,08/kWh entspricht dies einer jährlichen direkten Betriebskostenreduzierung von $3.840–$9.600. Der primäre wirtschaftliche Faktor für die Wahl von LW-20/18 ist jedoch typischerweise die Eliminierung von ölbezogenen Verbrauchsmaterialien und Vermeidung nachgelagerter Reinigungsanlagen und nicht nur geringfügige Energieeinsparungen.

Der Gesamtbetriebskosten für die Hochdruck-Stickstoffkompression Der Ölverbrauch wird durch den Verzicht auf Öl im Kompressionspfad weiter reduziert. Ein typischer ölgeschmierter Hochdruckkompressor benötigt Koaleszenzfilter, Aktivkohle-Adsorber und Instrumente zur kontinuierlichen Ölüberwachung, die zusammen 3–51 TP3T der Kompressorleistung verbrauchen und erhebliche Investitionen erfordern. Die ölfreie Konstruktion des LW-20/18 eliminiert diesen parasitären Verbrauch und die damit verbundenen Investitionskosten vollständig.

Anpassungs- und OEM-Fähigkeiten

Wir bieten umfassende Anpassungsmöglichkeiten, um die LW-20/18 an spezifische Standortbedingungen, Integrationsanforderungen und Endbenutzerspezifikationen anzupassen:

• Auf Kufen montierte, schlüsselfertige Pakete: Kompressor, Motor, Zwischenkühler, Nachkühler, Hochdruckinstrumentierung und Bedienfeld sind auf einem Stahlrahmen mit integrierten Hebeösen und Ankerbolzen vormontiert. Dadurch verkürzt sich die Montagezeit vor Ort um ca. 601 µP³T und die Inbetriebnahmerisiken werden durch die werkseitige Vorprüfung aller Systeme minimiert.
• Zylinderfüllpakete: Optionaler integrierter Zylinderfüllverteiler mit Drucksequenzventilen, Zylinderdrucküberwachung und automatischer Füllabschaltung. Kompatibel mit gängigen Industriegasflaschengrößen (40 l, 50 l, 80 l) und Hochdruck-Schlauchanhängern.
• Konfigurationen von Gefahrenbereichen: ATEX-Zone-2- und IECEx-konforme Motor- und Elektrogehäuse für Installationen in petrochemischen Anlagen, in denen gelegentlich explosionsgefährdete Atmosphären auftreten können. Integrierte Gasdetektion und automatische Belüftungsverriegelungen können in das Steuerungssystem integriert werden.
• Erweiterte Prozesssteuerung: Optionale Siemens S7-1200 oder Allen-Bradley CompactLogix SPS mit 10-Zoll-HMI-Touchscreen, Fernüberwachung über Modbus TCP/IP oder OPC-UA und nahtlose Integration in Anlagenleitsysteme (DCS/SCADA). Automatische Be- und Entladesteuerung sowie Kompatibilität mit Frequenzumrichtern (FU) optimieren die Teillasteffizienz.
• Umweltschutzsysteme: C5-M-Marinebeschichtungssysteme für Küsteninstallationen; tropentaugliche elektrische Komponenten für Umgebungstemperaturen bis zu 55 °C; und IP54-zertifizierte Schallschutzgehäuse, die die Geräuschemission in 1 Meter Entfernung von 86 dB(A) auf 73 dB(A) reduzieren.
• OEM- und Private-Label-Programme: Individuelle Lackfarben, Marken-Namensschilder und lokalisierte Dokumentationspakete für Gasgerätehändler und Systemintegratoren.

Kundenspezifische Konfigurationen sind erhältlich bei Mindestbestellmenge: 1 StückDie technische Prüfung und Angebotserstellung dauern in der Regel 5–7 Werktage. Die Standardlieferzeit beträgt 12–14 Wochen; Nachbestellungen werden innerhalb von 8–10 Wochen nach Auftragsbestätigung geliefert.

Fallstudie: Modernisierung einer Abfüllanlage für Industriegasflaschen

Kunde: Ein regionaler Industriegaslieferant, der eine Zylinderabfüllanlage in Thailand betreibt

Herausforderung: Der bestehende Hochdruck-Stickstoffkompressor des Kunden (ölgeschmierter Kolbenkompressor, 20 Jahre im Einsatz) wies zunehmenden Öleintrag in die befüllten Zylinder auf, was zu Kundenreklamationen von Elektronikherstellern und Pharmaunternehmen führte. Die Ölverschmutzung in den befüllten Zylindern erreichte 3,5 mg/m³ und überschritt damit die Spezifikation von 0,1 mg/m³ deutlich. Der alternde Kompressor litt zudem unter häufigen Ventilausfällen und Kolbenringverlusten, was zu ungeplanten Ausfallzeiten von durchschnittlich 12 Stunden pro Monat und einer Reduzierung der Füllkapazität um 151 TP3T führte.

Lösung: Wir lieferten einen LW-20/18 ölfreier Stickstoffkompressor Mit einem integrierten Zylinderfüllverteiler, montiert auf einem kundenspezifischen Rahmen mit Siemens S7-1200 SPS-Steuerung und automatischer Drucksequenzierung. Der Auslassdruck von 1,80 MPa ermöglichte die direkte Befüllung von 40- und 50-Liter-Zylindern mit einem Betriebsdruck von 15 MPa über ein dreistufiges Kaskadensystem. Die ölfreie Konstruktion machte eine Nachreinigung nach der Befüllung überflüssig und gewährleistete die Einhaltung der ISO 8573-1 Klasse 0 für jeden Zylinder.

Quantifizierte Ergebnisse nach 18 Monaten:

• Zylinderölinhalt: Reduzierung von 3,5 mg/m³ auf <0,01 mg/m³, Erreichen der ISO 8573-1 Klasse 0 Zertifizierung
• Kundenbeschwerden: Vollständig eliminiertnull zurückgewiesene Zylinder von Kunden aus der Elektronik- und Pharmabranche
• Füllkapazität: Erhöht um 181 TP3T durch die Beseitigung ungeplanter Ausfallzeiten und die verbesserte Zuverlässigkeit des Kompressors
• Jährliche Wartungskosten: Reduziert um 52% ($42.000 bis $20.160) durch Beseitigung von ölbedingten Reparaturen und Ventilausfällen
• Ungeplante Ausfallzeiten: Null Ereignisse in 18 Monaten ununterbrochenem Betrieb

„Die LW-20/18 hat unseren Zylinderfüllprozess grundlegend verändert. Unsere Kunden lehnen keine Zylinder mehr wegen Ölverunreinigungen ab, und unser Wartungsteam führt nun planmäßige vorbeugende Wartungsarbeiten durch, anstatt nur Störungen zu beheben. Der integrierte Füllverteiler hat zudem unseren Arbeitsaufwand um 301 TP3T reduziert.“ — Betriebsleiter, Industriegaslieferant

Häufig gestellte Fragen & Auswahlhilfe

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