Beschreibung
LW-40/4 Stickstoffkompressor – Ölfreier N2-Booster für die industrielle Gasverteilung im mittleren Druckbereich
Der LW-40/4 ist ein zweistufiger, zweireihiger ölfreier Kolbenstickstoffkompressor, der speziell für die kryogene Luftzerlegung, die Stickstoffverdichtung in VPSA-Anlagen und Mitteldruck-Pipeline-Verteilungsnetze entwickelt wurde und eine Fördermenge von 40 m³/min bei einem Förderdruck von 0,40 MPa liefert. Er arbeitet ölfrei, ist für Dauerbetrieb ausgelegt und für den industriellen 24/7-Einsatz optimiert.
Produktübersicht
Der LW-40/4 Stickstoffkompressor nimmt eine Schlüsselposition in unserem Portfolio ölfreier Kolbenkompressoren ein und schließt die Lücke zwischen der Stickstofferzeugung bei niedrigem Druck und den Anforderungen an die Stickstoffverteilung bei mittlerem Druck. Mit einer Nennleistung von 40 m³/min und einem Auslassdruck von 0,40 MPaDiese Einheit ist das Arbeitspferd mittelgroßer kryogener Luftzerlegungsanlagen, VPSA-Stickstoffverstärkungsstationen und industrieller Gaspipelinenetze.
Was den LW-40/4 von herkömmlichen geschmierten Alternativen unterscheidet, ist seine vollständig ölfreier KompressionswegDie Kolbenringe und Führungsringe bestehen aus selbstschmierenden PTFE-Verbundwerkstoffen, die ohne Kohlenwasserstoffschmierstoffe auskommen und so einen vollständig ölfreien Stickstoffstrom gewährleisten. Diese Eigenschaft ist unerlässlich für Anwendungen, die eine Zertifizierung nach ISO 8573-1 Klasse 0 erfordern, darunter Stickstoff für Lebensmittelverpackungen, Inertisierung von Pharmazeutika und Prozessgasversorgung für die Halbleiterindustrie.
Die Kompressorarchitektur folgt einem zweistufig, zweireihig (二列二级) Die Anordnung verteilt das Gesamtdruckverhältnis auf zwei Kompressionszylinder. Dieses gestaffelte Verfahren reduziert die Austrittstemperatur pro Stufe, verbessert den volumetrischen Wirkungsgrad und verlängert die Lebensdauer von Ventilen und Kolbenringen. Jede Kompressionsstufe ist mit einem unabhängigen Zwischenkühler ausgestattet, der sicherstellt, dass die Gastemperaturen auch unter dauerhafter Maximallast im sicheren Betriebsbereich bleiben.
Technische Daten – LW-40/4
| Parameter | Wert | Einheit |
|---|---|---|
| Modell | LW-40/4 | – |
| Muster | Zweistufig, zweireihig (二列二级) | – |
| Kapazität | 40 | m³/min |
| Entladedruck | 0.40 | MPa |
| Kompressorgröße (L × B × H) | 3260 × 1655 × 2548 | mm |
| Gewicht | 4.50 | T |
| Leistung | 160 | kW |
| Stromspannung | 380 | V |
| Gasmedium | Stickstoff (N₂) | – |
| Schmierung | Ölfrei | – |
* 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. Ölfreie PTFE-Kolbenringtechnologie
Der LW-40/4 verwendet eine proprietäre selbstschmierende Kolbenring- und Führungsbandbaugruppe Hergestellt aus hochdichten PTFE-Verbundwerkstoffen, verstärkt mit Glasfasern und Bronzepartikeln. Diese Materialkombination erreicht ohne externe Schmierung einen Reibungskoeffizienten unter 0,08 und eliminiert so das Risiko, dass Öldämpfe in den Stickstoffstrom gelangen. Für Käufer in regulierten Branchen bedeutet dies unmittelbare Vorteile. ISO 8573-1 Klasse 0-Konformität ohne die Investitions- und Betriebskosten nachgelagerter Ölfiltrationssysteme.
2. Stufenverdichtung mit Zwischenkühlung
Der zweistufige Kompressionsarchitektur Der LW-40/4 ist thermodynamisch für den Zieldruck von 0,40 MPa optimiert. Durch die Aufteilung des Druckverhältnisses auf einen Niederdruck- und einen Hochdruckzylinder erreicht der Verdichter eine niedrigere mittlere effektive Temperatur pro Stufe. Ein separater Rohrbündel-Zwischenkühler zwischen den Stufen führt die Kompressionswärme ab, hält die Austrittstemperaturen unter 155 °C und verhindert die thermische Zersetzung der PTFE-Dichtungselemente. Diese Wärmemanagementstrategie verlängert die Lebensdauer der Ventilplatten um ca. 351 TP³T im Vergleich zu einstufigen Konstruktionen mit gleichem Druckverhältnis.
3. Robuster Gusseisenrahmen mit Kraftausgleich
Der Hauptrahmen ist gegossen aus GG25 Grauguss (Entspricht ASTM A48 Klasse 30B) mit integrierten Kühlwasserkanälen. Die zweireihige Anordnung der gegenläufigen Zylinder sorgt für eine natürliche Kräftekompensation erster Ordnung und reduziert die auf das Fundament übertragenen Unwuchtkräfte um über 801 TP³T im Vergleich zu einreihigen Konstruktionen. Dieser mechanische Vorteil ermöglicht den Betrieb des LW-40/4 auf einem leichteren Fundamentblock (mindestens 6 Tonnen gegenüber über 10 Tonnen bei einreihigen Modellen), wodurch die Kosten für den Tiefbau gesenkt und die Nachrüstung in bestehenden Kompressorhäusern vereinfacht werden.
4. Standardmäßiger 380-V-Industriemotorantrieb
Der LW-40/4 wird angetrieben von einem 160 kW, 380 V, 50 Hz Drehstrom-Induktionsmotor Das Gerät entspricht der Effizienzklasse IE3 gemäß IEC 60034-1. Die standardmäßige 380-V-Konfiguration macht Mittelspannungsschaltanlagen oder Abwärtstransformatoren überflüssig und ist daher besonders attraktiv für Anlagen mit bestehender Niederspannungsverteilungsinfrastruktur. Für Standorte mit 6-kV- oder 10-kV-Sammelschienensystemen kann optional ein Motor mit integriertem Abwärtstransformator auf einem gemeinsamen Rahmen geliefert werden.
Anwendungsszenarien
Kryogene Luftzerlegung als Backup und zur Spitzenlastabdeckung
Im kryogenen Betrieb von Luftzerlegungsanlagen dient die LW-40/4 als zuverlässiger Stickstoff-Backup oder als Spitzenlastverdichter. Bei Störungen im Kältemittelkreislauf oder Wartungsbedarf der primären Luftzerlegungsanlage (ASU) kann der LW-40/4 die Stickstoffversorgung kritischer nachgeschalteter Verbraucher aus den Flüssigstickstoff-Speicherverdampfern aufrechterhalten. Sein Auslassdruck von 0,40 MPa ist ausreichend, um Mitteldruckverteiler für die Inertisierungsanlagen von Stahlwerken, die Reaktorschutzsysteme chemischer Reaktoren und die Spülgassysteme von LNG-Anlagen zu versorgen. Die ölfreie Konstruktion ist besonders wichtig in Backup-Szenarien, in denen die Stickstoffreinheit bei Ausfällen des primären Systems nicht beeinträchtigt werden darf.
VPSA-Stickstoff-Boosterstationen
Stickstoffgeneratoren, die auf Vakuum-Druckwechseladsorption (VPSA) basieren, erzeugen gasförmigen Stickstoff bei nahezu atmosphärischem Druck (0,05–0,10 MPa). LW-40/4 Stickstoffbooster Dieses Niederdruckprodukt wird auf 0,40 MPa komprimiert, um es an die jeweiligen Verbrauchsstellen zu verteilen. Der ölfreie Kompressionsprozess ist im VPSA-Betrieb unerlässlich, da jegliche Kohlenwasserstoffverunreinigung das Kohlenstoffmolekularsieb-Adsorptionsmittel vergiften und so die Trenneffizienz des Stickstoffgenerators dauerhaft beeinträchtigen würde. Dies hätte einen kostspieligen Austausch des Adsorptionsmittels zur Folge.
Stickstoffeinspritzung in petrochemische Pipelines
In petrochemischen Anlagen und Raffinerien wird Stickstoff in Prozessleitungen und Lagerbehälter eingespeist, um während Anfahr-, Abfahr- und Produktwechselvorgängen eine inerte Atmosphäre aufrechtzuerhalten. Der Förderdruck von 0,40 MPa des LW-40/4 bietet ausreichend Förderhöhe, um Reibungsverluste in Rohrleitungen über Entfernungen von bis zu 2 km zu überwinden. Dadurch eignet er sich für die zentrale Stickstoffversorgung mehrerer Prozessanlagen. Die Dauerbetriebsfähigkeit gewährleistet eine unterbrechungsfreie Stickstoffversorgung auch bei längeren Wartungskampagnen, die mehrere Wochen dauern können.
Verpackung von Lebensmitteln und Getränken unter modifizierter Atmosphäre
Großindustrielle Lebensmittelverpackungsanlagen benötigen Stickstoff mit hohem Durchfluss für Verpackung unter modifizierter Atmosphäre (MAP) und Lagerung unter kontrollierter Atmosphäre. Die Kapazität des LW-40/4 von 40 m³/min ermöglicht die gleichzeitige Versorgung mehrerer Hochgeschwindigkeits-Verpackungslinien. Die ölfreie Zertifizierung gewährleistet die Einhaltung von FDA 21 CFR 173.310 (Stickstoff in Lebensmittelqualität) und der EU-Verordnung 231/2012. Durch die Vermeidung von Ölverunreinigungen werden das Risiko von Geschmacksbeeinträchtigungen, Ranzigkeit oder Produktverfärbungen, die bei der Verwendung geschmierter Kompressoren in Lebensmittelanwendungen auftreten können, ausgeschlossen.
Material & Konstruktion
Alle Komponenten des LW-40/4 wurden im Hinblick auf Kompatibilität mit Stickstoffbetrieb, Korrosionsbeständigkeit und langfristige mechanische Integrität ausgewählt:
| Komponente | Material | Spezifikation |
|---|---|---|
| Zylinderblock | Grauguss | GG25 / HT250, integrierte Wassermäntel |
| Kurbelwelle | Geschmiedeter legierter Stahl | 42CrMo4, Q&T, ISO 1940 G2.5 ausgewuchtet |
| Kolbenringe | PTFE-Glas-Bronze-Verbundwerkstoff | Selbstschmierend, Verschleißrate <0,05 mm/1000 h |
| Reiterbänder | PTFE-Verbundwerkstoff | Führungskolben, Zylinderkontakt verhindern |
| Ventilplatten | Edelstahl | SS316, federbelastete konzentrische Ringkonstruktion |
| Pleuelstangen | Geschmiedeter Stahl mit Gleitlagern | Präzisionsgefertigtes, ölgeschmiertes Pleuelauge |
| Ladeluftkühler | Gehäuse aus Kohlenstoffstahl / Rohre aus Edelstahl SS304 | ASME VIII Div.1, 1,5× Druckprüfung |
| Ladeluftkühler | Gehäuse aus Kohlenstoffstahl / Rohre aus Edelstahl SS304 | Rippenrohrkonstruktion, 32°C Kühlwasser |
Alle Druckbehälter werden gemäß den geltenden Normen 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 Behälter 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 & Montage
Der LW-40/4 hat ein Trockengewicht von 4,50 Tonnen und einen Schwerpunkt ca. 850 mm über der Grundplatte. Dank der zweireihigen Gegenzylinderkonstruktion sind die Unwuchtkräfte minimal, was die Installation auf einem Stahlbeton-Trägheitsblock von 6–8 TonnenDer Block sollte auf Schwingungsdämpfungsplatten (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.
Kühlwasserbedarf
Für den LW-40/4 wird ungefähr 38 m³/h Kühlwasser Die Einlasstemperatur darf 32 °C nicht überschreiten. Das Kühlwassersystem muss die Zylindermäntel, den Zwischenkühler und den Nachkühler in parallelen Kreisläufen versorgen. Anforderungen an die Wasserqualität: pH-Wert 6,5–8,5, Gesamtgehalt an gelösten Feststoffen < 500 mg/l, Chloridgehalt < 50 mg/l (zur Vermeidung von Korrosion an SS304-Rohren) und Schwebstoffe < 30 mg/l. Für Standorte mit grenzwertiger Wasserqualität wird ein geschlossener Kühlturm mit Nebenstromfiltration und chemischer Aufbereitung dringend empfohlen.
Wartungsplan
| Intervall | Serviceartikel | Handlungsbedarf erforderlich |
|---|---|---|
| Täglich | Betriebsprüfung | Prüfen Sie Vibrationswerte, ungewöhnliche Geräusche, Kühlwasserdurchfluss und Auslauftemperatur. |
| 250 Stunden | Ventilprüfung | Saug-/Druckventilplatten ausbauen und auf Kohlenstoffablagerungen oder Risse prüfen. |
| 1.000 Stunden | Kolbenringmessung | Messen Sie das Spiel in der Kolbenringnut; ersetzen Sie die Kolbenringe, wenn das Spiel 0,25 mm überschreitet. |
| 4.000 Stunden | Zwischenüberholung | Alle Kolbenringe, Ventilkegel und Ventilplatten austauschen |
| 8.000 Stunden | Generalüberholung | Prüfen Sie die Kurbelwellenzapfen, messen Sie das Lagerspiel und ersetzen Sie die Hauptlager, wenn es >0,08 mm beträgt. |
Ein wesentlicher wirtschaftlicher Vorteil des LW-40/4 ist die fehlendes Schmieröl Im Kompressionspfad. Anders als ölgeschmierte Kompressoren, die vierteljährliche Ölwechsel, monatliche Ölanalysen und den jährlichen Austausch des Abscheiderelements erfordern, kommt der LW-40/4 ohne diese Verschleißteile aus. Die einzigen regelmäßig zu verschleißenden Teile sind die PTFE-Kolbenringe und -Gleitringe, die unter sauberen Stickstoffbedingungen typischerweise eine Lebensdauer von 4.000–6.000 Betriebsstunden erreichen.
Konformitäts- und Sicherheitszertifizierungen
Der Stickstoffkompressor LW-40/4 wurde so konstruiert, gefertigt und geprüft, dass er die folgenden internationalen Normen und regulatorischen Rahmenbedingungen erfüllt:
ASME BPVC Abschnitt VIII Div.1, GB 150-2011, PED 2014/68/EU Modul A
IEC 60034-1 (IE3-Effizienz), IEC 60204-1, ISO 12100 (Maschinensicherheit)
ISO 8573-1 Klasse 0 (Ölgehalt), unabhängig geprüft vom TÜV Rheinland
ISO 9001:2015 (Qualitätsmanagement), ISO 14001:2015 (Umweltmanagement)
Stickstoff ist als einfaches Erstickungsgas eingestuft. Alle LW-40/4-Anlagen müssen eine kontinuierliche Sauerstoffmangelüberwachung im Kompressorraum und angrenzenden Bereichen gewährleisten. Die Belüftungssysteme müssen so ausgelegt sein, dass die Sauerstoffkonzentration in der Umgebungsluft gemäß OSHA 29 CFR 1910.146 (Genehmigungspflichtige geschlossene Räume) über 19,51 TP3T liegt. Notabschaltverriegelungen müssen bei 19,51 TP3T O₂ (Alarm) auslösen und bei 18,01 TP3T O₂ (harte Abschaltung) die automatische Kompressorisolierung einleiten. Die Zutrittsverfahren für Personal müssen tragbare Sauerstoffmessgeräte und ein Buddy-System umfassen.
Leistungs- und Effizienzanalyse
Der LW-40/4 erreicht eine spezifischer Stromverbrauch von ca. 4,00 kW pro m³/min Stickstoff bei einem Auslassdruck von 0,40 MPa. Dieser Wirkungsgrad positioniert das Gerät im oberen Bereich der ölfreien Kolbenkompressoren mit einer Förderleistung von 30–50 m³/min. Zum Vergleich: Typische ölgeschmierte Schraubenkompressoren mit vergleichbarem Druckverhältnis verbrauchen 4,4–4,9 kW/m³/min, während ältere einstufige Kolbenkompressoren über 5,2 kW/m³/min erreichen können.
Bei einem üblichen jährlichen Betriebsumfang von 8.000 Stunden ergibt der Effizienzvorteil des LW-40/4 etwa jährliche Energieeinsparung von 128.000–288.000 kWh Im Vergleich zu weniger effizienten Alternativen. Bei einem durchschnittlichen Industriestromtarif von $0,08/kWh entspricht dies einer jährlichen direkten Betriebskostenreduzierung von $10.240–$23.040. In Kombination mit dem Wegfall von ölbezogenen Verbrauchsmaterialien (Schmieröl, Filterelemente, Separatorpatronen, Altölentsorgung) Gesamtbetriebskosten für die Stickstoffkompression wird über eine 10-jährige Betriebsdauer um schätzungsweise 25–351 TP3T reduziert.
Durch den Verzicht auf Öl im Kompressionspfad entfällt auch der Energieverlust, der durch nachgeschaltete Ölabscheider entsteht. Ein typischer ölgeschmierter Kompressor dieser Größe benötigt Koaleszenzfilter, Aktivkohle-Adsorber und Überwachungsinstrumente, die zusammen 3–51 TP3T der Kompressorleistung verbrauchen. Die ölfreie Konstruktion des LW-40/4 eliminiert diese parasitäre Last vollständig.
Anpassungs- und OEM-Fähigkeiten
Wir bieten umfassende Anpassungsmöglichkeiten, um den LW-40/4 an spezifische Standortbedingungen, Integrationsanforderungen und Endbenutzerspezifikationen anzupassen:
- Auf Kufen montierte, schlüsselfertige Pakete: Kompressor, Motor, Zwischenkühler, Nachkühler, Instrumentierung und Bedienfeld sind auf einem Stahlrahmen mit integrierten Hebeösen und Ankerbolzen vormontiert. Dadurch verkürzt sich die Montagezeit vor Ort um ca. 601 TP3T und die Risiken bei der Inbetriebnahme werden minimiert.
- Konfigurationen von Gefahrenbereichen: Für Installationen in petrochemischen Anlagen, in denen gelegentlich explosionsgefährdete Atmosphären auftreten können, sind ATEX-Zone-2- und IECEx-konforme Motor- und Elektrogehäuse erhältlich. 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 nahtloser DCS/SCADA-Integration. Automatische Be- und Entladesteuerung sowie Kompatibilität mit Frequenzumrichtern (FU) optimieren die Teillasteffizienz.
- Umweltschutz: C5-M-Marinebeschichtungssysteme für Küsten- oder Offshore-Installationen; tropentaugliche elektrische Komponenten für Umgebungstemperaturen bis zu 55 °C; und IP54-zertifizierte Schallschutzgehäuse, die die Geräuschemission in 1 Meter Entfernung von 85 dB(A) auf 72 dB(A) reduzieren.
- OEM & Private Label: Für Systemintegratoren und Gasanlagenvertreiber sind individuelle Lackierungen, Markenschilder und Dokumentationspakete erhältlich. Technische Handbücher, Ersatzteillisten und Wartungsanleitungen können in den jeweiligen Landessprachen bereitgestellt werden.
Kundenspezifische Konfigurationen sind erhältlich bei Mindestbestellmenge: 1 StückDie technische Prüfung und Angebotserstellung dauern in der Regel 5–7 Werktage. Die Lieferzeiten für Prototypen liegen zwischen 12 und 14 Wochen; Nachbestellungen werden innerhalb von 8–10 Wochen nach Auftragsbestätigung geliefert.
Fallstudie: VPSA-Stickstoffbooster-Upgrade in Südostasien
Kunde: Ein bedeutender Industriegaslieferant betreibt eine VPSA-Stickstofferzeugungsanlage in Vietnam.
Herausforderung: Der bestehende, ölgeschmierte Stickstoffverstärker des Kunden (europäische Marke, seit 15 Jahren im Einsatz) wies zunehmende Ölverschmutzungen im Stickstoffprodukt auf. Die Ölkonzentration erreichte 2,8 mg/m³ und überschritt damit den von den Lebensmittelverpackungskunden vorgegebenen Grenzwert von 0,1 mg/m³. Das Öl beeinträchtigte zudem die Aktivkohle-Endpolierschicht, sodass diese alle 8 Monate anstatt des vorgesehenen 24-monatigen Intervalls ausgetauscht werden musste.
Lösung: Wir lieferten einen LW-40/4 ölfreier Stickstoffkompressor Als direkter Ersatz wurde die Anlage auf einem speziell angefertigten Rahmen mit integriertem Zwischenkühler, Nachkühler und einer Siemens S7-1200 SPS-Steuerung montiert. Die Grundfläche des Rahmens wurde an das bestehende Fundament angepasst, sodass keine baulichen Veränderungen erforderlich waren. Ein 2 m³ fassender Ausgleichsbehälter wurde stromaufwärts installiert, um Druckpulsationen des VPSA-Adsorptionszyklus zu dämpfen.
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 Zertifizierung
- Austauschintervall für das Aktivkohlebett: Verlängert von 8 Monaten auf 30 MonateEinsparung von 12.000 TP4T pro Jahr an Verbrauchsmaterialien
- Gesamte Instandhaltungskosten: Verringert um 381 TP3T aufgrund des Wegfalls von Ölwechseln, Filterwechseln und Separatorüberholungen
- Energieverbrauch: Verbessert durch 7.2% im Vergleich zum ersetzten Gerät, was einer jährlichen Einsparung von 15.600 £ zu den örtlichen Strompreisen entspricht.
- Ungeplante Ausfallzeiten: Null Ereignisse in 24 Monaten ununterbrochenem Betrieb
„Die LW-40/4 hat unser Problem mit Ölverunreinigungen vollständig beseitigt. Unsere Kunden aus der Lebensmittelverpackungsbranche melden keine Qualitätsprobleme mehr, und unser Wartungsteam hat seine Servicezeiten um fast die Hälfte reduziert. Die Amortisationszeit betrug weniger als 18 Monate.“ — Leiter Anlagenbetrieb
Häufig gestellte Fragen & Auswahlhilfe
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Für einen umfassenden Überblick über unsere Industrieller Stickstoffkompressor Unser Produktsortiment umfasst unter anderem ölfreie Sauerstoffkompressoren, Wasserstoffkompressoren, Kohlendioxidkompressoren und kundenspezifische Spezialgaslösungen. Bitte kontaktieren Sie unser Anwendungstechnik-Team oder durchstöbern Sie unseren Online-Produktkatalog.
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