LW-42/10 Stickstoffkompressor – Ölfreier Hochdruck-N2-Booster für industrielle Anwendungen mit 1,00 MPa

Der LW-42/10 ist ein zweistufiger, zweireihiger, ölfreier Kolben-Stickstoffkompressor, der speziell für die Hochdruck-Kryo-Luftzerlegung, die anspruchsvolle VPSA-Stickstoffverstärkung und die kritische Verteilung in petrochemischen Pipelines entwickelt wurde. Er liefert 42 m³/min bei einem Auslassdruck von 1,00 MPa. Der Kompressor arbeitet kontaminationsfrei, ist für Dauerbetrieb ausgelegt und für den 24/7-Betrieb unter erhöhtem Druck optimiert.

Produktübersicht

Der LW-42/10 Stickstoffkompressor stellt eine spezielle Hochdrucklösung innerhalb unseres Portfolios ölfreier Kolbenkompressoren dar, die für industrielle Anwendungen entwickelt wurde, bei denen sowohl ein hoher Durchfluss als auch ein erhöhter Förderdruck unerlässlich sind. Mit einer Nennleistung von 42 m³/min und ein außergewöhnlicher 1,00 MPa EntladedruckDiese Anlage nimmt eine einzigartige Stellung an der Schnittstelle von Stickstoffkompression bei hohem Durchfluss und hohem Druck ein.

Was die LW-42/10 von herkömmlichen Alternativen unterscheidet, ist ihre vollständig ölfreier Kompressionsweg Durch die Verwendung von selbstschmierenden PTFE-Verbundkolbenringen und -dichtungsbändern arbeiten diese fortschrittlichen Dichtungselemente ohne Kohlenwasserstoffschmierstoffe und gewährleisten so, dass der Stickstoffstrom vollständig frei von Ölverunreinigungen bleibt. Diese inhärente Ölfreiheit ermöglicht ISO 8573-1 Klasse 0 Zertifizierung Dadurch entfällt die Notwendigkeit nachgelagerter Ölabscheidesysteme, die sonst in der Lebensmittelverarbeitung, der pharmazeutischen Herstellung, der Halbleiterfertigung und petrochemischen Anwendungen obligatorisch wären.

Die Kompressorarchitektur folgt einem zweistufig, zweireihig (二列二级) Die Konfiguration ist unerlässlich, um die thermodynamischen Anforderungen eines Auslassdrucks von 1,00 MPa zu erfüllen. Durch die Aufteilung des Druckverhältnisses zwischen einem Niederdruck- und einem Hochdruckzylinder erreicht die LW-42/10 kontrollierte Auslasstemperaturen pro Stufe, die die Integrität der PTFE-Dichtungselemente gewährleisten. Jede Stufe verfügt über einen unabhängigen, hocheffizienten Zwischenkühler, der sicherstellt, dass die Gastemperaturen auch bei dauerhaftem Betrieb mit maximaler Kapazität 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-42/10

* 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. Hochtemperatur-PTFE-Verbunddichtungstechnologie

Die LW-42/10 verwendet eine proprietäre selbstschmierende Kolbenring- und Führungsbandbaugruppe Hergestellt aus Hochleistungs-PTFE-Verbundwerkstoffen, verstärkt mit Glasfasern, Kohlenstofffasern und Bronzepartikeln. Diese fortschrittliche Materialzusammensetzung erreicht einen Reibungskoeffizienten unter 0,06 ohne externe Kohlenwasserstoffschmierung und verhindert so vollständig das Eindringen von Öldampf in den Stickstoffstrom. Entscheidend ist, dass der PTFE-Verbundwerkstoff speziell für die erhöhten Austrittstemperaturen bei einem Betriebsdruck von 1,00 MPa ausgelegt ist und Dimensionsstabilität und Dichtheit bis 200 °C gewährleistet. Für Industriegasbetreiber bietet dies folgende Vorteile: native ISO 8573-1 Klasse 0 Konformität ohne nachgelagerte Filtrationsinvestitionen oder Energiekosten.

2. Zweistufige thermodynamische Optimierung bei hohem Druck

Der zweistufige Kompressionsarchitektur Der LW-42/10 ist thermodynamisch für den anspruchsvollen Zieldruck von 1,00 MPa optimiert. Durch die Aufteilung des Gesamtdruckverhältnisses auf einen Niederdruck- und einen Hochdruckzylinder erreicht der Verdichter im Vergleich zu einstufigen Konstruktionen eine deutlich niedrigere mittlere effektive Temperatur pro Stufe. Ein separater, hocheffizienter Rohrbündel-Zwischenkühler zwischen den Stufen führt die Kompressionswärme ab und hält die Austrittstemperaturen selbst unter maximaler Dauerlast unter 160 °C. Dieses Wärmemanagement ist unerlässlich für den Erhalt der PTFE-Ringintegrität bei hohen Druckverhältnissen und verlängert die Lebensdauer der Ventilplatten um ca. 451 TP3T im Vergleich zu einstufigen Alternativen mit äquivalentem Druckverhältnis.

3. Verstärkter Gusseisenrahmen für Hochdruckanwendungen

Der Hauptrahmen ist gegossen aus GG25 Grauguss (entspricht ASTM A48 Klasse 30B) mit dickeren Wandabschnitten und integrierten Kühlwasserkanälen, die speziell für die mechanischen Belastungen eines Auslassdrucks von 1,00 MPa ausgelegt sind. zweireihige Anordnung mit gegenüberliegenden Zylindern bietet eine natürliche Kräftekompensation erster Ordnung und reduziert die auf das Fundament übertragenen unausgeglichenen Trägheitskräfte im Vergleich zu einreihigen Konstruktionen um über 801 TP3T. Dieser mechanische Vorteil ermöglicht die Installation auf einem Stahlbeton-Trägheitsblock von 10–12 TonnenDadurch werden die Baukosten im Vergleich zu den über 18 Tonnen schweren Fundamenten, die für gleichwertige einreihige Hochdruckkompressoren erforderlich sind, deutlich reduziert.

4. Flexible Spannungskonfiguration für die industrielle Integration

Der LW-42/10 wird angetrieben von einem 315 kW Induktionsmotor Erhältlich in den Ausführungen 380 V, 6 kV und 10 kV, entsprechend der Effizienzklasse IE3 nach IEC 60034-1. Die flexiblen Spannungsoptionen ermöglichen die direkte Integration in diverse industrielle elektrische Infrastrukturen. Die 380-V-Ausführung eignet sich für Anlagen mit bestehender Niederspannungsverteilung, während die 6-kV- und 10-kV-Varianten den Einsatz von Abwärtstransformatoren in Anlagen mit Mittelspannungs-Sammelschienen überflüssig machen. Diese elektrische Anpassungsfähigkeit reduziert die Infrastrukturkosten, minimiert die Übertragungsverluste und vereinfacht die Inbetriebnahme.

Anwendungsszenarien

Hochdruck-Kryoluftzerlegungsverteilung

In großen kryogenen Luftzerlegungsanlagen zur Herstellung von hochreinem gasförmigem Stickstoff dient die LW-42/10 als primärer Hochdruck-Stickstoffverstärker Für Verteilungsnetze, die einen Leitungsdruck von 1,00 MPa erfordern. Die Kapazität von 42 m³/min entspricht der Leistung mittelgroßer bis großer Luftzerlegungsanlagen (ASUs), während der erhöhte Auslassdruck signifikante Reibungsverluste in Rohrleitungen über lange Verteilungsstrecken kompensiert. Dies ist besonders vorteilhaft in integrierten Industriekomplexen, in denen Stickstoff 3–5 km von der ASU zu nachgelagerten Verbrauchern wie Stahlwerken, Chemieanlagen und LNG-Anlagen transportiert werden muss. Die ölfreie Konstruktion gewährleistet die Reinheit des Stickstoffs entlang der gesamten Verteilungskette.

VPSA-Hochdruck-Stickstoff-Boosterstationen

Für große VPSA-Stickstoffgeneratoren, die Stickstoff mit einer Reinheit von 99,5–99,91 TP3T bei nahezu atmosphärischem Druck erzeugen, LW-42/10 Stickstoffbooster Das Niederdruckprodukt wird für die Hochdruckverteilung auf 1,00 MPa komprimiert. Der erhöhte Austrittsdruck ist für VPSA-Anlagen unerlässlich, die mehrere Verbraucher über weitverzweigte Verteilungsnetze versorgen, wo Druckverluste erheblich sind. Der ölfreie Kompressionsweg ist im VPSA-Betrieb absolut kritisch, da Kohlenwasserstoffverunreinigungen das Kohlenstoffmolekularsieb-Adsorptionsmittel dauerhaft vergiften, die Trenneffizienz mindern und einen kostspieligen Adsorptionsmittelaustausch erforderlich machen würden, der bei einer großen VPSA-Anlage $50.000 übersteigen kann.

Inertisierung von petrochemischen Hochdruckreaktoren

In petrochemischen und Raffinerieprozessen liefert die LW-42/10 Stickstoff unter hohem Druck für Reaktorinertisierung während des Katalysatorwechsels, Notspülung des Behälters und Verdrängung der HochdruckleitungDer Auslassdruck von 1,00 MPa ist ausreichend, um die Druckwerte typischer Hochdruck-Prozessbehälter und Reaktorsysteme zu überwinden und ermöglicht die direkte Stickstoffeinspritzung ohne Zwischendruckerhöhung. Diese Eigenschaft ist besonders wertvoll bei Notabschaltungen, bei denen eine schnelle Stickstoffinertisierung erforderlich ist, um die Bildung einer explosionsfähigen Atmosphäre in Prozessanlagen unter hohem Druck zu verhindern.

Hochdruck-Lebensmittelverpackung & aseptische Verarbeitung

Großflächige Lebensmittel- und Getränkeanlagen, die Hochdruck-Aseptik, HPP-Vorbehandlung (Hochdruckverarbeitung) mit Stickstoffdruck und Hochgeschwindigkeitsverpackung unter modifizierter Atmosphäre Für die Verarbeitung von Stickstoff unter erhöhtem Druck ist die LW-42/10 mit einem Auslassdruck von 1,00 MPa ideal für die Hochdruck-Stickstoffeinspritzung in aseptische Abfüllanlagen und HPP-Behälter. Die ölfreie Zertifizierung gewährleistet die Einhaltung der FDA-Vorschriften 21 CFR 173.310 und der EU-Verordnung 231/2012. Mit einer Kapazität von 42 m³/min können mehrere Hochgeschwindigkeits-Verpackungslinien und aseptische Verarbeitungsstationen gleichzeitig versorgt werden.

Material & Konstruktion

Der LW-42/10 ist aus hochwertigen Materialien gefertigt, die aufgrund ihrer Eignung für Hochdruckstickstoff, ihrer Korrosionsbeständigkeit 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

Die LW-42/10 hat ein Trockengewicht von 6,00 Tonnen und einen Schwerpunkt ca. 950 mm über der Grundplatte. Dank der zweireihigen Gegenzylinderkonstruktion sind die Unwuchtkräfte trotz des Hochdruckbetriebs minimal, was die Installation auf einer Stahlbeton-Trägheitsblock von 10–12 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 48 m³/h Die Einlasstemperatur darf 32 °C nicht überschreiten. Der Wasserverteilungskreislauf versorgt die Zylindermäntel, den Zwischenkühler und den Nachkühler in parallelen Zweigen. Die Wasserqualitätsanforderungen lauten: pH-Wert 6,5–8,5, Gesamtgehalt an gelösten Feststoffen < 500 mg/l, Chloridgehalt < 50 mg/l (um Korrosion an 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 Hochdruckkühlkreisläufen zu vermeiden.

Wartungsplan

Die ölfreie Konstruktion des LW-42/10 reduziert den Wartungsaufwand 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 4.000 bis 6.000 Stunden unter sauberen Stickstoffbedingungen bei hohem Druck. Diese vereinfachte Wartung führt zu geringeren Arbeitskosten, einem reduzierten Ersatzteillager und einer höheren Anlagenverfügbarkeit.

Konformitäts- und Sicherheitszertifizierungen

Der Stickstoffkompressor LW-42/10 wurde so konstruiert, gefertigt und geprüft, dass er die folgenden internationalen Normen und regulatorischen Rahmenbedingungen erfüllt oder übertrifft:

Leistungs- und Effizienzanalyse

Die LW-42/10 erreicht eine spezifischer Stromverbrauch von ca. 7,50 kW pro m³/min Stickstoff wurde bei einem Förderdruck von 1,00 MPa gefördert. Dieser Wirkungsgrad ist für einen ölfreien Kolbenkompressor, der mit einem hohen Druckverhältnis arbeitet, bemerkenswert und positioniert das Gerät wettbewerbsfähig in der Leistungsklasse von 30–50 m³/min für Hochdruckkompressoren. Zum Vergleich: Ölgeschmierte Schraubenkompressoren in ähnlichen Hochdruckanwendungen verbrauchen typischerweise 7,8–8,8 kW/m³/min, während Membrankompressoren (die häufig für den ölfreien Hochdruckbetrieb eingesetzt werden) über 12 kW/m³/min erreichen können.

Bei einem regulären Jahresbetrieb von 8.000 Stunden ergibt sich durch den Effizienzvorteil des LW-42/10 eine Leistung von ca. 96.000–240.000 kWh jährliche Energieeinsparung Im Vergleich zu weniger effizienten Alternativen. Bei einem durchschnittlichen Industriestromtarif von $0,08/kWh entspricht dies einer jährlichen direkten Betriebskostenreduzierung von $7.680–$19.200. In Kombination mit dem vollständigen Wegfall ölbezogener Verbrauchsmaterialien (Schmieröl, Filterelemente, Separatorpatronen, Altölentsorgung und Ölanalyse) Gesamtbetriebskosten für die Stickstoffkompression wird über eine 10-jährige Betriebsdauer um schätzungsweise 20–281 TP3T reduziert.

Durch den Verzicht auf Öl im Kompressionspfad entfällt auch der Energieverlust durch nachgeschaltete Ölabscheider. Ein typischer ölgeschmierter Kompressor dieser Größe und Druckstufe benötigt Koaleszenzfilter, Aktivkohle-Adsorber und Instrumente zur kontinuierlichen Ölüberwachung, die zusammen 3–51 TpT der Kompressorleistung verbrauchen. Die ölfreie Konstruktion des LW-42/10 eliminiert diese parasitäre Last vollständig und verbessert so die Systemeffizienz zusätzlich.

Anpassungs- und OEM-Fähigkeiten

Wir bieten umfassende Anpassungsmöglichkeiten, um den LW-42/10 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 µP³T und die Inbetriebnahmerisiken werden durch die werkseitige Vorprüfung aller Systeme 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. 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 und reduzieren den mechanischen Verschleiß beim Anfahren.
• Umweltschutzsysteme: 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 87 dB(A) auf 73 dB(A) reduzieren und für Inneninstallationen ohne separate Kompressorhäuser geeignet sind.
• OEM- und Private-Label-Programme: Für Gasanlagenhändler und Systemintegratoren sind individuelle Lackierungen, Markenschilder und lokalisierte Dokumentationspakete erhältlich. Technische Handbücher, Ersatzteillisten und Wartungsanleitungen können in mehreren Sprachen bereitgestellt werden.

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 der aseptischen Hochdruck-Lebensmittelverarbeitung

Kunde: Ein bedeutender Molkereiproduktehersteller in Südostasien mit mehreren aseptischen Abfüllanlagen

Herausforderung: Die bestehende Stickstoffversorgung des Kunden bestand aus zwei ölgeschmierten Kompressoren (japanische Marke, 12 Jahre im Einsatz), die einen Verteiler mit 0,60 MPa speisten. Die Anlage wurde auf aseptische Hochdruckabfülltechnik umgerüstet, die 0,90–1,00 MPa Stickstoff zur Vorsterilisation und zum Schutz vor Überdruck erforderte. Die vorhandenen Kompressoren konnten den erforderlichen Druck nicht erreichen, und Ölverunreinigungen durch die geschmierten Kompressoren hatten aufgrund von Ölablagerungen auf der Verpackungsfolie zu mehreren Stillständen der aseptischen Linie geführt.

Lösung: Wir lieferten einen LW-42/10 ölfreier Stickstoffkompressor Als primäre Hochdruck-Stickstoffquelle diente eine auf einem kundenspezifischen Rahmen montierte Anlage mit integriertem Zwischen- und Nachkühler sowie einer Siemens S7-1200 SPS-Steuerung mit SCADA-Integration. Der Auslassdruck von 1,00 MPa erfüllte die neuen Anforderungen für aseptische Abfüllung, während die ölfreie Konstruktion eine Kontamination der Verpackungsmaterialien verhinderte. Ein 3 m³ fassender Ausgleichsbehälter wurde vorgeschaltet, um Bedarfsschwankungen aufgrund des intermittierenden aseptischen Betriebs der Anlage abzufedern.

Quantifizierte Ergebnisse nach 18 Monaten:

• Stickstoffgehalt des Öls: Reduzierung von 3,5 mg/m³ auf <0,01 mg/m³, Erreichen der ISO 8573-1 Klasse 0 Zertifizierung
• Aseptische Produktionslinienstilllegungen aufgrund von Ölverunreinigung: Vollständig eliminiert, Verbesserung der Leitungsverfügbarkeit um 3,51 TP3T
• Jährliche Wartungskosten: Reduziert um 40% durch die Vermeidung von ölbedingten Reparaturen und Filterwechseln
• Fähigkeit zur aseptischen Abfüllung unter hohem Druck: Erfolgreich in Betrieb genommendie Erweiterung der Produktlinie ermöglicht
• Ungeplante Ausfallzeiten: Null Ereignisse in 18 Monaten ununterbrochenem Betrieb

„Der LW-42/10 ermöglichte uns die Modernisierung unserer aseptischen Hochdruckabfüllung und beseitigte gleichzeitig die Ölverunreinigung, die unsere vorherigen Kompressoren geplagt hatte. Unsere Verpackungsqualität hat sich drastisch verbessert, und wir hatten seit der Installation keinen einzigen stickstoffbedingten Produktionsausfall.“ — Produktionsleiter, Hersteller von Molkereiprodukten

Häufig gestellte Fragen & Auswahlhilfe

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