LW-13/30 Stickstoffkompressor – Ölfreier N2-Booster mittlerer Kapazität für Hochdruck-Prozessanwendungen bis 3,00 MPa

Der LW-13/30 ist ein zweistufiger, dreireihiger ölfreier Kolben-Stickstoffkompressor, der für eine Fördermenge von 13 m³/min bei einem Förderdruck von 3,00 MPa ausgelegt ist. Er eignet sich für die Hochdruck-Stickstoffeinspritzung, den Einsatz als Booster in der Gasverflüssigung und anspruchsvolle petrochemische Prozesse. Ölfreies Arbeiten, Dauerbetrieb und hohe Zuverlässigkeit im 24/7-Industriebetrieb unter hohem Druck sind garantiert.

Produktübersicht

Der LW-13/30 Stickstoffkompressor nimmt eine Schlüsselposition in unserem Portfolio ölfreier Kolbenkompressoren ein und schließt die Lücke zwischen Mittelleistungs-Boostern und Hochdruck-Prozesskompressoren. Mit einer Nennleistung von 13 m³/min und ein außergewöhnlicher 3,00 MPa EntladedruckDieses Gerät wurde speziell für Anwendungen entwickelt, bei denen sowohl ein erheblicher Durchfluss als auch ein erhöhter Druck unabdingbare Anforderungen sind.

Was die LW-13/30 von herkömmlichen Alternativen unterscheidet, ist ihre vollständig ölfreier KompressionswegDie Kolbenringe und Führungsringe sind präzisionsgefertigt aus hochentwickelten, selbstschmierenden PTFE-Verbundwerkstoffen, die ohne Kohlenwasserstoffschmierstoffe auskommen und so einen vollständig reinen Stickstoffstrom gewährleisten. Diese inhärente Ölfreiheit ermöglicht Folgendes: ISO 8573-1 Klasse 0 Zertifizierung Dadurch entfallen die Investitionskosten und der laufende Wartungsaufwand für nachgelagerte Ölabscheidefiltersysteme, die bei geschmierten Alternativen obligatorisch wären.

Die Kompressorarchitektur verwendet eine zweistufig, dreireihig (二列三级) Die einzigartige Konfiguration verteilt das gesamte Druckverhältnis auf drei in zwei Reihen angeordnete Kompressionszylinder. Dieses gestaffelte Verfahren ist unerlässlich, um die extremen thermischen Belastungen bei einem Auslassdruck von 3,00 MPa zu bewältigen und gleichzeitig die Integrität der PTFE-Dichtungselemente zu gewährleisten. Jede Stufe verfügt über einen unabhängigen Zwischenkühler, der sicherstellt, dass die Gastemperaturen auch bei dauerhaftem Betrieb unter Volllast im sicheren Bereich 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-13/30

* Alle Spezifikationen beziehen sich auf Standardreferenzbedingungen (ISO 1217, Anhang C). Die tatsächliche Leistung kann je nach Standorthöhe, Umgebungstemperatur und Einlassbedingungen variieren.

Hauptmerkmale und technische Vorteile

1. Dreistufige Verdichtung für extreme Druckverhältnisse

Die LW-13/30 verwendet eine einzigartige zweistufig, dreireihig (二列三级) Die Architektur des Kompressors verteilt das für einen Austrittsdruck von 3,00 MPa erforderliche extreme Druckverhältnis auf drei Kompressionszylinder. Dieser mehrstufige Ansatz ist thermodynamisch unerlässlich, da ein ein- oder zweistufiger Kompressor Austrittstemperaturen erzeugen würde, die die zulässige Betriebsgrenze der PTFE-Dichtungsmaterialien (ca. 180 °C) überschreiten. Durch die Aufteilung der Kompressionsarbeit auf drei Stufen mit zwei Zwischenkühlern hält der LW-13/30 die Austrittstemperaturen pro Stufe unter 155 °C. Dies schützt die PTFE-Ringe und verlängert die Lebensdauer der Ventilplatten im Vergleich zu zweistufigen Konstruktionen mit gleichem Druckverhältnis um ca. 50%. Die dreireihige Anordnung sorgt zudem für eine verbesserte Kräfteverteilung gegenüber einreihigen Konfigurationen und reduziert die Anforderungen an das Fundament.

2. Hochdruck-Ölfreie PTFE-Verbunddichtung

Die LW-13/30 verwendet eine proprietäre Technologie. selbstschmierende Kolbenring- und Führungsbandbaugruppe Hergestellt aus hochdichtem PTFE-Verbundmaterial, das speziell für Hochdruck- und Hochtemperaturanwendungen entwickelt wurde. Diese Ringe sind mit Glasfasern und Bronzepartikeln verstärkt, um ohne externe Kohlenwasserstoffschmierung einen Reibungskoeffizienten unter 0,05 zu erreichen. Bei einem Förderdruck von 3,00 MPa wäre der Öldampfpartialdruck in einem geschmierten Kompressor extrem hoch, was die Ölentfernung nachgelagert praktisch unmöglich machen würde. Die ölfreie Konstruktion erreicht dies. native ISO 8573-1 Klasse 0 KonformitätDadurch entfällt die Notwendigkeit von Koaleszenzfiltern, Aktivkohle-Adsorbern und Ölüberwachungsinstrumenten, die die Investitions- und Betriebskosten eines geschmierten Systems erheblich erhöhen würden.

3. Verstärkter Rahmen für hohe mechanische Belastungen

Der Hauptrahmen ist gegossen aus GG25 Grauguss Mit deutlich verstärkten Wandabschnitten, zusätzlichen Rippen und integrierten Kühlwasserkanälen. Die Hochdruckzylinder verfügen über dickere Wände und eine verstärkte strukturelle Unterstützung, um den bei einem Betriebsdruck von 3,00 MPa auftretenden Spitzengaskräften standzuhalten. Die dreireihige Anordnung verteilt die mechanischen Lasten auf mehrere Kurbelwellenzapfen, wodurch die Spitzenlagerbelastungen pro Zylinder reduziert und die Gesamtlebensdauer der Kurbelwelle verlängert wird. Der Rahmen wird mittels Finite-Elemente-Modellierung dynamisch analysiert, um sicherzustellen, dass die Spannungskonzentrationen unter allen Betriebsbedingungen, einschließlich Notabschaltungen, innerhalb sicherer Grenzen bleiben.

4. Standardmäßiger 380-V-Antrieb mit drehmomentstarkem Motor

Der LW-13/30 wird angetrieben von einem 160 kW, 380 V, 50 Hz Drehstrom-Induktionsmotor Der Motor entspricht der Effizienzklasse IE3 gemäß IEC 60034-1. Er ist speziell für ein hohes Anlaufdrehmoment ausgelegt, um den hohen Anlaufwiderstand der dreireihigen Verdichtereinheit zu überwinden. Die Standardausführung mit 380 V lässt sich ohne Mittelspannungsinfrastruktur direkt in bestehende Niederspannungs-Industrieverteiler integrieren und ist somit für eine Vielzahl von Industrieanlagen geeignet. Für Standorte mit 6-kV- oder 10-kV-Sammelschienensystemen ist optional ein Motor mit integriertem Abwärtstransformator erhältlich.

Anwendungsszenarien

Hochdruck-Stickstoffeinspritzung zur verbesserten Ölgewinnung

Bei der Öl- und Gasförderung dient die LW-13/30 als Hochdruck-Stickstoffeinspritzkompressor Für die verbesserte Erdölförderung (EOR) und die mischbare Gasflutung. Der Förderdruck von 3,00 MPa ist ausreichend, um Stickstoff in Lagerstätten bis zu einer Tiefe von 2.000 Metern einzuleiten, wo der Formationsdruck hohe Injektionsdrücke für eine effektive Verdrängung erfordert. Die Kapazität von 13 m³/min ermöglicht die gleichzeitige Versorgung mehrerer Injektionsbohrungen über einen zentralen Hochdruckverteiler. Die ölfreie Konstruktion ist bei EOR-Anwendungen entscheidend, da jegliche Ölverunreinigung im injizierten Stickstoff die Lagerstättenformation schädigen, die Permeabilität verringern und die Erdölförderung beeinträchtigen würde.

Gasverflüssigungs- und Kryogenprozessverstärker

In Stickstoffverflüssigungsanlagen und kryogenen Prozessanlagen, LW-13/30 Stickstoffbooster Die Anlage komprimiert Stickstoff aus dem Kaltende des Verflüssigers oder dem Speicherverdampfer auf den für die Verteilung oder Weiterverarbeitung erforderlichen Druck. Der Austrittsdruck von 3,00 MPa ist ausreichend, um Hochdruckstickstoff in kryogene Speichersysteme einzuspeisen, Stickstoff durch Mehrfachdurchlauf-Wärmetauscher zu leiten und Hochdruckstickstoff für überkritische Fluidextraktionsverfahren bereitzustellen. Die ölfreie Konstruktion verhindert eine Kontamination der kryogenen Anlagen, da selbst Spuren von Öl gefrieren und die Wärmetauscherkanäle verstopfen würden, was zu kostspieligen Stillständen und Anlagenschäden führen könnte.

Inertisierung von petrochemischen Hochdruckreaktoren

In petrochemischen und chemischen Syntheseprozessen liefert die LW-13/30 Stickstoff unter hohem Druck für Reaktorinertisierung, Katalysatorbettkonservierung und NotdruckentlastungDer Auslassdruck von 3,00 MPa ist ausreichend, um in Hochdruckreaktoren, die bei 2,00–2,50 MPa betrieben werden, eine positive Schutzgasatmosphäre aufrechtzuerhalten. Dadurch wird die Bildung explosiver Dämpfe verhindert und die Katalysatorbetten werden während des An- und Abfahrens vor Oxidation geschützt. Die Kapazität von 13 m³/min ermöglicht die Versorgung mehrerer Reaktoren oder Prozessanlagen über einen zentralen Hochdruck-Stickstoffverteiler. Die Zertifizierung für ölfreie Prozesse ist obligatorisch, da jegliche Ölverunreinigung Katalysatoren vergiften, die Produktqualität mindern und in sauerstoffempfindlichen Prozessen Sicherheitsrisiken bergen würde.

Prüfung und Inbetriebnahme von Hochdruckpipelines

Erdgasleitungen, petrochemische Prozessleitungen und Hochdruckbehältersysteme benötigen Stickstoff für hydrostatische Prüfung, pneumatische Prüfung und InbetriebnahmespülvorgängeDer Auslassdruck der LW-13/30 von 3,00 MPa eignet sich für Druckprüfsysteme mit einem Auslegungsdruck bis zu 2,50 MPa (mit entsprechenden Sicherheitsmargen gemäß ASME B31.3). Die Förderleistung von 13 m³/min ermöglicht die schnelle Druckbeaufschlagung von Rohrleitungen und Behältern mit großem Durchmesser und verkürzt so die Inbetriebnahmezeit. Die ölfreie Konstruktion gewährleistet, dass der Prüfstickstoff keine Verunreinigungen einbringt, die eine Nachreinigung erfordern oder die Integrität empfindlicher Prozesssysteme beeinträchtigen würden.

Material & Konstruktion

Die LW-13/30 ist aus hochwertigen Materialien gefertigt, die aufgrund ihrer extremen Hochdruck-Stickstoffverträglichkeit, 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 nach chinesischem GB 150-Standard. Jede Schweißverbindung wird gemäß ASME Section V, Article 2, einer Röntgenprüfung (RT) nach 100% unterzogen, und jeder fertige Druckbehälter wird einer hydrostatischen Druckprüfung mit dem 1,5-fachen des maximal zulässigen Betriebsdrucks (MAWP) für eine Haltezeit von mindestens 30 Minuten unterzogen. Hochdruck-Rohrleitungssysteme werden aus nahtlosem Edelstahl SS316 mit Flanschverbindungen nach ANSI Klasse 900 gefertigt, um Dichtheit bei einem Betriebsdruck von 3,00 MPa zu gewährleisten.

Installations- und Wartungsrichtlinien

Fundament- und Strukturanforderungen

Der LW-13/30 hat ein Trockengewicht von 6,60 Tonnen und einen Schwerpunkt, der etwa 850 mm über der Grundplatte liegt. Trotz der dreireihigen Bauweise sorgt die Anordnung der gegenläufigen Zylinder für eine gute Kräfteverteilung und ermöglicht so die Montage auf einem Stahlbeton-Trägheitsblock von 10–12 TonnenDer Block sollte auf elastischen Schwingungsdämpfern (Eigenfrequenz 6–8 Hz) montiert werden. Mindestfreiraum: 1,5 m auf der Nichtantriebsseite für den Zugang zum Ventil, 1,2 m auf der Antriebsseite für die Motorwartung und 2,0 m über Kopf für den Kranzugang. Die Hochdruck-Druckleitung muss mit Federaufhängungen oder flexiblen Lagern ordnungsgemäß abgestützt werden, um thermische Ausdehnungsspannungen und vibrationsbedingte Materialermüdung bei 3,00 MPa zu vermeiden.

Auslegung des Kühlwassersystems

Der Kühlwasserbedarf beträgt ungefähr 25 m³/h Die Einlasstemperatur darf 32 °C nicht überschreiten. Der Wasserverteilungskreislauf versorgt die Zylindermäntel und zwei Zwischenkühler parallel. Aufgrund des extremen Druckverhältnisses sind beide Zwischenkühler für das Wärmemanagement unerlässlich und müssen vorrangig mit Kühlwasser versorgt werden. Die Wasserqualitätsanforderungen lauten: pH-Wert 6,5–8,5, Gesamtgehalt an gelösten Feststoffen < 500 mg/l, Chloridgehalt < 50 mg/l (um Korrosion der SS316-Rohre zu verhindern), Schwebstoffe < 30 mg/l und Gesamthärte < 300 mg/l als CaCO₃. Für alle Anlagen wird ein geschlossener Kühlturm mit Nebenstromfiltration und chemischer Aufbereitung dringend empfohlen.

Wartungsplan

Die ölfreie Konstruktion des LW-13/30 reduziert den Wartungsaufwand im Vergleich zu geschmierten Alternativen erheblich. Ölwechsel, Ölanalysen, Filterwechsel und der Austausch der Separatorpatrone entfallen. Die wichtigsten Verschleißteile sind die PTFE-Kolbenringe und -ZündbänderDiese erreichen typischerweise eine Lebensdauer von 3.000 bis 5.000 Stunden unter sauberen Stickstoffbedingungen bei hohem Druck. Die dreistufige Bauweise verteilt den Verschleiß gleichmäßiger als zweistufige Konfigurationen und reduziert so die Häufigkeit von Generalüberholungen.

Konformitäts- und Sicherheitszertifizierungen

Der Stickstoffkompressor LW-13/30 wurde so konstruiert, gefertigt und geprüft, dass er die folgenden internationalen Normen und regulatorischen Rahmenbedingungen erfüllt oder übertrifft:

Leistungs- und Effizienzanalyse

Die LW-13/30 erreicht eine spezifischer Stromverbrauch von ca. 12,31 kW pro m³/min Stickstoff wird bei einem Förderdruck von 3,00 MPa zugeführt. Diese spezifische Leistung spiegelt die thermodynamische Realität der Ultrahochdruckkompression wider, bei der der Arbeitsaufwand mit dem Druckverhältnis deutlich ansteigt. Im Segment der ölfreien Hochdruck-Kolbenkompressoren (Förderdruck > 2,50 MPa) ist dieser Wirkungsgrad äußerst wettbewerbsfähig und deutlich höher als der von Membrankompressoren, die die wichtigste Alternative für ölfreie Hochdruckanwendungen darstellen. Zum Vergleich: Ölgeschmierte Hubkolbenkompressoren in ähnlichen Ultrahochdruckanwendungen verbrauchen typischerweise 13,0–15,0 kW/m³/min, während Membrankompressoren über 18 kW/m³/min erreichen können.

Über einen jährlichen Betriebszyklus von 8.000 Stunden ergibt sich durch den Effizienzvorteil des LW-13/30 gegenüber weniger effizienten Alternativen ein Wert von etwa jährliche Energieeinsparung von 52.000–104.000 kWhBei $0,08/kWh entspricht dies einer direkten Stromkostenreduktion von $4.160–$8.320 pro Jahr. Die primäre wirtschaftliche Rechtfertigung für die LW-13/30 ist jedoch typischerweise die Eliminierung von ölbezogenen Verbrauchsmaterialien und Vermeidung nachgelagerter Ölentfernungsanlagen Das wäre bei geschmierten Alternativen zwingend erforderlich. Gesamtbetriebskosten für die Ultrahochdruck-Stickstoffkompression wird um schätzungsweise 25–351 TP3T über eine 10-jährige Betriebsdauer reduziert, wenn der ölfreie Betrieb mit geschmierten Systemen mit vollständiger nachgelagerter Reinigung verglichen wird.

Die Ölfreiheit im Kompressionspfad ist insbesondere bei 3,00 MPa von Vorteil, da die Ölverunreinigung mit steigendem Druck exponentiell zunimmt und immer schwieriger zu entfernen ist. Bei diesem Druckniveau erreichen selbst moderne Koaleszenzfilter und Aktivkohlesysteme kaum einen Ölgehalt im Sub-ppm-Bereich, und der Energieaufwand für den Betrieb solcher Systeme ist erheblich. Die ölfreie Konstruktion des LW-13/30 beseitigt dieses Problem vollständig.

Anpassungs- und OEM-Fähigkeiten

Wir bieten umfangreiche Anpassungsmöglichkeiten, um den LW-13/30 an spezifische Standortbedingungen, Integrationsanforderungen und Endbenutzerspezifikationen anzupassen:

• Auf Kufen montierte, schlüsselfertige Pakete: Vormontierter Kompressor, Motor, Zwischenkühler, Nachkühler, Hochdruck-Auslassleitungen, Instrumentierung und Schaltschrank auf einem Stahlrahmen. Die werkseitige Vorprüfung aller Systeme verkürzt die Inbetriebnahmezeit um 601 µs.
• Konfigurationen von Gefahrenbereichen: ATEX-Zone-2- und IECEx-konforme Motor- und Elektrogehäuse für petrochemische Anlagen. Integrierte Gasdetektion und automatische Belüftungsverriegelung.
• Erweiterte Prozesssteuerung: Siemens S7-1200 oder Allen-Bradley CompactLogix SPS mit 10-Zoll-HMI-Touchscreen, Fernüberwachung über Modbus TCP/IP oder OPC-UA und DCS/SCADA-Integration. Hochdruck-Sicherheitsverriegelungen inklusive automatischer Entlastung bei Überdruck und Notabsperrventilen.
• Umweltschutz: C5-M-Marinebeschichtungen für Küsteninstallationen; tropentaugliche elektrische Komponenten für Umgebungstemperaturen von 55°C; Schallschutzgehäuse der Schutzart IP54, die den Geräuschpegel von 85 dB(A) auf 72 dB(A) reduzieren.
• OEM & Private Label: Individuelle Lackfarben, Marken-Namensschilder und lokalisierte Dokumentation für Gasgerätehändler und Systemintegratoren.

Kundenspezifische Konfigurationen sind erhältlich bei Mindestbestellmenge: 1 StückTechnische Angebote werden üblicherweise innerhalb von 5–7 Werktagen erstellt. Die Standardlieferzeit beträgt 12–14 Wochen; Nachbestellungen werden innerhalb von 8–10 Wochen geliefert.

Fallstudie: Stickstoffspül- und Inertisierungssystem einer LNG-Anlage

Kunde: Ein LNG-Regasifizierungsterminal in Südostasien

Herausforderung: Das Terminal benötigte eine zuverlässige Stickstoffversorgung unter hohem Druck für Rohrleitungsspülung, Inertisierung von Lagertanks und Notstickstoffeinspritzung im LNG-Verdampfungssystem. Der vorhandene ölgeschmierte Kompressor wies Ölverschmutzungen im Stickstoffstrom auf, die die kryogenen Wärmetauscher verunreinigten und vierteljährliche Reinigungsstillstände erforderlich machten. Der Auslassdruck von 2,50 MPa reichte zudem nicht für die neuen Anforderungen der Hochdruck-Pipeline-Spülung aus. Die Wartungskosten beliefen sich auf 1.400.000 TP4T95.000 pro Jahr, und ungeplante Stillstände traten alle drei bis vier Monate auf.

Lösung: Wir lieferten einen LW-13/30 ölfreier Stickstoffkompressor Als primäre Hochdruckversorgung diente ein kundenspezifischer Skid mit integrierten Doppel-Zwischenkühlern, Nachkühler und einer Siemens S7-1200 SPS-Steuerung mit SCADA-Integration. Der Auslassdruck von 3,00 MPa erfüllte alle Anforderungen an die Rohrleitungsspülung und Tankinertisierung. Die ölfreie Konstruktion verhinderte eine Kontamination des Wärmetauschers. Ein 3 m³ großer Ausgleichsbehälter wurde vorgeschaltet, um Bedarfsschwankungen aufgrund der intermittierenden Spülvorgänge abzufedern.

Quantifizierte Ergebnisse nach 24 Monaten:

• Stickstoffgehalt des Öls: Reduzierung von 2,8 mg/m³ auf <0,01 mg/m³, Erreichen der ISO 8573-1 Klasse 0
• Reinigungshäufigkeit von kryogenen Wärmetauschern: Reduzierung von vierteljährlich auf jährlichEinsparung von $45.000/Jahr
• Ungeplante Abschaltungen: Null Ereignisse in 24 Monaten gegenüber 6 Ereignissen in den vorangegangenen 24 Monaten
• Jährliche Wartungskosten: Reduziert um 48% ($95.000 bis $49.400)
• Pipeline-Spülfähigkeit: Erhöhung von 2,50 MPa auf 3,00 MPa, die neuen regulatorischen Anforderungen erfüllen

„Die LW-13/30 hat sich als das zuverlässigste Gerät in unserem Stickstoffsystem erwiesen. Durch die Beseitigung von Ölverunreinigungen konnten wir unser Problem mit der Ablagerung in den Wärmetauschern lösen, und der Druck von 3,00 MPa ermöglicht uns die für die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften notwendige Spülleistung. Unser Betriebsteam hat nun endlich vollstes Vertrauen in die Stickstoffversorgung.“ — Betriebsleiter, LNG-Terminal

Häufig gestellte Fragen & Auswahlhilfe

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