LW-6/30 Stickstoffkompressor – Ölfreier Hochdruck-N2-Booster für Prozessanwendungen bis 3,00 MPa

Der LW-6/30 ist ein zweistufiger, zweireihiger ölfreier Kolben-Stickstoffkompressor, der speziell für die Hochdruck-Stickstoffeinspritzung, Gasflaschenabfüllanlagen und anspruchsvolle chemische Prozesse entwickelt wurde und eine Fördermenge von 6 m³/min bei einem Förderdruck von 3,00 MPa liefert. Er zeichnet sich durch absolute Ölfreiheit, robuste Bauweise und Optimierung für den Dauerbetrieb unter extremen Drücken aus.

Produktübersicht

Der LW-6/30 Stickstoffkompressor nimmt eine führende Position innerhalb unserer ölfreien Kolbenkompressorenfamilie ein, die für Anwendungen entwickelt wurde, bei denen extrem hoher Förderdruck die entscheidende Anforderung ist. Mit einer Nennleistung von 6 m³/min und ein außergewöhnlicher 3,00 MPa EntladedruckDiese Anlage erfüllt die anspruchsvollsten Anforderungen an die Stickstoff-Druckerhöhung in der industriellen Gasinfrastruktur, der chemischen Verarbeitung und der Spezialgasverteilung.

Was die LW-6/30 von herkömmlichen Alternativen unterscheidet, ist ihre vollständig ölfreier Kompressionsweg Durch die Verwendung selbstschmierender PTFE-Verbundkolbenringe und -Gleitringe erhöht sich bei einem Auslassdruck von 3,00 MPa das Risiko von Öldampfmitführung im Vergleich zu Niederdruckanwendungen drastisch. Daher ist die ölfreie Konstruktion nicht nur vorteilhaft, sondern für Anwendungen, die eine Zertifizierung nach ISO 8573-1 Klasse 0 erfordern, absolut notwendig. Der Verzicht auf Kohlenwasserstoffschmierstoffe macht nachgeschaltete Ölfiltrationssysteme überflüssig, deren effektive Implementierung bei diesem Druckniveau sowohl kostspielig als auch technisch anspruchsvoll wäre.

Die Kompressorarchitektur verwendet eine zweistufig, zweireihig (二列二级) Die thermodynamisch notwendige Konfiguration ermöglicht die Bewältigung des extremen Druckverhältnisses, das für 3,00 MPa ausgehend von typischen Einlassbedingungen erforderlich ist. Jede Stufe wird unabhängig durch einen hocheffizienten Zwischenkühler gekühlt, wodurch die Gastemperaturen innerhalb sicherer Betriebsgrenzen bleiben und die Dimensionsstabilität der PTFE-Dichtungselemente erhalten bleibt. Der verstärkte Gusseisenrahmen und die dynamisch ausgewuchtete Kurbelwelle aus geschmiedetem Stahl sind auf eine Mindestlebensdauer von … ausgelegt. 120.000 Stunden gemäß den Standardwartungsprotokollen.

Technische Daten – LW-6/30

* 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. Ölfreies PTFE-Dichtungssystem für extreme Drücke

Der LW-6/30 verwendet eine proprietäre selbstschmierende Kolbenring- und Führungsbandbaugruppe Diese Dichtungsringe werden aus hochdichtem PTFE-Verbundmaterial gefertigt, das speziell für extreme Druckanwendungen entwickelt wurde. Sie sind mit Glasfasern und Bronzepartikeln verstärkt, um ohne externe Kohlenwasserstoffschmierung einen Reibungskoeffizienten unter 0,06 zu erreichen. Bei einem Auslassdruck von 3,00 MPa wäre der Partialdruck des Öldampfs etwa 30-mal höher als bei 0,30 MPa, wodurch herkömmliche ölgeschmierte Konstruktionen für Anwendungen mit hohen Reinheitsgraden völlig ungeeignet wären. Die PTFE-Verbundwerkstoffmischung ist für den Dauerbetrieb bei Temperaturen bis zu 185 °C ausgelegt und gewährleistet so eine zuverlässige Dichtungsintegrität auch unter der hohen thermischen Belastung durch den Kompressionsdruck von 3,00 MPa. Für Anwender in der pharmazeutischen, Halbleiter- und Lebensmittel-Stickstoffproduktion bietet diese ölfreie Konstruktion optimale Ergebnisse. ISO 8573-1 Klasse 0-Konformität ohne nachgeschaltete Aufbereitungsanlagen.

2. Zweistufige Verdichtung für extreme Druckverhältnisse

Der zweistufige Kompressionsarchitektur Die zweistufige Verdichtung des LW-6/30 ist thermodynamisch notwendig, um den Zieldruck von 3,00 MPa bei typischen Eingangsdrücken von 0,05–0,10 MPa zu erreichen. Das Gesamtdruckverhältnis von ca. 30:1 bis 60:1 verteilt sich auf einen Niederdruck- und einen Hochdruckzylinder, wobei jede Stufe mit einem handhabbaren Druckverhältnis arbeitet. Ein hocheffizienter Rohrbündel-Zwischenkühler zwischen den Stufen führt die erhebliche Kompressionswärme ab, hält die Austrittstemperaturen unter 160 °C und verhindert die thermische Zersetzung der PTFE-Dichtungselemente. Ohne die zweistufige Verdichtung würde die Austrittstemperatur 250 °C überschreiten – weit jenseits der sicheren Betriebsgrenze jedes ölfreien Dichtungsmaterials. Die zweistufige Bauweise verbessert zudem den volumetrischen Wirkungsgrad, indem sie die Reexpansionsverluste reduziert, die bei einem einstufigen Verdichter mit solch extremen Druckverhältnissen auftreten würden.

3. Verstärkter Rahmen für hohe mechanische Belastungen

Der Hauptrahmen ist gegossen aus GG25 Grauguss mit verstärkten Wandabschnitten, zusätzlichen Rippen und integrierten Kühlwasserkanälen. Der Hochdruckzylinder verfügt über deutlich dickere Wände und eine verbesserte strukturelle Unterstützung, um den Spitzengaskräften beim Betrieb mit 3,00 MPa standzuhalten. zweireihige Anordnung mit gegenüberliegenden Zylindern Dies ermöglicht eine natürliche Kompensation der Kräfte erster Ordnung, was insbesondere bei Hochdruckkompressoren entscheidend ist, da die Spitzenkräfte auf die Kolben hier drei- bis viermal höher sein können als bei vergleichbaren Niederdruckkompressoren. Dieser mechanische Vorteil reduziert die Schwingungsübertragung auf das Fundament und verlängert die Lebensdauer von Lagern, Pleuelstangen und Kurbelwellenzapfen.

4. Standardmäßiger 380-V-Industriemotorantrieb

Der LW-6/30 wird angetrieben von einem 65 kW, 380 V, 50 Hz Drehstrom-Induktionsmotor Das Gerät entspricht der Effizienzklasse IE3 gemäß IEC 60034-1. Die standardmäßige Niederspannungskonfiguration lässt sich direkt in bestehende 380-V-Industrieverteiler integrieren, ohne dass Mittelspannungsschaltanlagen oder Abwärtstransformatoren erforderlich sind. Diese elektrische Einfachheit reduziert sowohl die Investitionskosten als auch den Inbetriebnahmeaufwand und macht das Gerät für eine Vielzahl von Industrieanlagen geeignet. Die Nennleistung von 65 kW ist für die Förderleistung von 6 m³/min bei 3,00 MPa optimiert und bietet einen wettbewerbsfähigen spezifischen Stromverbrauch im Segment der ölfreien Hochdruckkompressoren.

Anwendungsszenarien

Hochdruck-Stickstoffflaschen-Füllstationen

Die LW-6/30 ist ideal geeignet für Stickstoffzylinder-Füllvorgänge Hierbei wird Hochdruckgas in Standard-Industrieflaschen mit einem Fülldruck von 15–20 MPa komprimiert. Der Kompressor erzeugt zwar einen Auslassdruck von 3,00 MPa, der aber nicht direkt den Fülldruck der Flaschen erreicht. Er dient als hocheffizienter Zwischenverstärker, der das erforderliche Kompressionsverhältnis der nachgeschalteten Hochdruck-Füllkompressoren deutlich reduziert. Dieses gestaffelte Verfahren verbessert die Gesamtsystemeffizienz um 15–251 TP3T und verringert den Verschleiß der teuren Hochdruck-Füllanlage. Mit einer Kapazität von 6 m³/min ermöglicht der Kompressor Füllraten von 80–120 Flaschen pro Stunde und eignet sich somit für gewerbliche Gasfüllstationen, die Industrie-, Medizin- und Spezialgaskunden beliefern. Die ölfreie Konstruktion ist für die Flaschenbefüllung unerlässlich, da jegliche Ölverunreinigungen in den Flaschen zurückgehalten und an die Endverbraucher abgegeben würden.

Chemischer Prozess: Hochdruck-Stickstoffeinspritzung

In chemischen Prozessanlagen LW-6/30 Hochdruck-Stickstoffkompressor liefert Stickstoff für Hochdruckreaktor-Inertisierung, Katalysatorbett-Erhaltung und Notfall-Stickstoffeinspritzung in Prozessbehälter, die unter erhöhten Drücken arbeiten.Der Auslassdruck von 3,00 MPa ist ausreichend, um Stickstoff in Prozessbehälter einzuleiten, die mit Drücken bis zu 2,4 MPa betrieben werden, und gewährleistet so eine positive Schutzgasatmosphäre während Anfahr-, Abfahr- und Störfällen. Die Ölfreiheitszertifizierung ist unerlässlich für chemische Anwendungen, bei denen Stickstoff mit Katalysatorbetten in Kontakt kommt oder in Prozessströme gelangt, die absolut frei von Kohlenwasserstoffverunreinigungen bleiben müssen. Selbst Spuren von Öl können Edelmetallkatalysatoren vergiften, Polymerisationsreaktionen beeinträchtigen oder zu nicht spezifikationskonformen Produktchargen führen.

Gasverflüssigung & Druckerhöhung bei kryogener Lagerung

In Stickstoffverflüssigungsanlagen und kryogenen Lagereinrichtungen komprimiert die LW-6/30 Stickstoff auf den hohen Druck, der erforderlich ist für Zufuhr zum Verflüssigungskreislauf, Druckbeaufschlagung des kryogenen Lagertanks und Pumpen zum Transfer von flüssigem StickstoffDer Auslassdruck von 3,00 MPa eignet sich für die Stickstoffzufuhr durch die Wärmetauscher und Expansionsturbinen kleiner bis mittelgroßer Verflüssigungsanlagen. Die ölfreie Konstruktion verhindert eine Ölverunreinigung der kryogenen Anlagen, da selbst mikroskopisch kleine Ölreste gefrieren und enge Kanäle in Wärmetauschern und Expansionsventilen verstopfen und so katastrophale Prozessstörungen verursachen können.

Rohrleitungsdruckprüfung & hydrostatische Prüfung

Die Öl- und Gasindustrie, Chemieanlagen und Kraftwerke benötigen Stickstoff unter hohem Druck für Rohrleitungsdruckprüfung, hydrostatische Prüfung von Druckbehältern und pneumatische Prüfung von ProzessanlagenDer Auslassdruck des LW-6/30 von 3,00 MPa eignet sich für die Prüfung von Rohrleitungen und Behältern mit einem Auslegungsdruck bis zu 2,4 MPa (gemäß ASME B31.3, Prüfdruck = 1,5 × Auslegungsdruck). Stickstoff wird gegenüber Wasser bevorzugt, insbesondere bei Prüfungen in kalten Klimazonen (um Frostschäden zu vermeiden), in Systemen, die trocken bleiben müssen (elektrische Geräte, Gasleitungen), und in Anwendungen, bei denen Wasserverunreinigungen schwer zu entfernen wären. Die ölfreie Konstruktion gewährleistet, dass das Prüfmedium selbst keine Verunreinigungen in das geprüfte System einbringt.

Material & Konstruktion

Die LW-6/30 ist aus hochwertigen Materialien gefertigt, die aufgrund ihrer Eignung für extremen Stickstoffdruck, 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

Die LW-6/30 hat ein Trockengewicht von 2,70 Tonnen und einen Schwerpunkt ca. 800 mm über der Grundplatte. Dank der zweireihigen Gegenzylinderkonstruktion sind die Unwuchtkräfte trotz des extremen Druckbetriebs minimal, was die Installation auf einer Stahlbeton-Trägheitsblock von 5–6 TonnenDer Block sollte auf elastischen Schwingungsdämpfern (Eigenfrequenz 7–10 Hz) montiert werden. Mindestfreiraumanforderungen: 1,2 m auf der Nichtantriebsseite für den Ventilzugang, 1,0 m auf der Antriebsseite für die Motorwartung und 1,5 m über Kopf für den Kranzugang. Besonderes Augenmerk ist auf die Hochdruck-Druckleitung zu legen, die ordnungsgemäß abgestützt, verankert und spannungsarm geglüht werden muss, um vibrationsbedingte Materialermüdung bei 3,00 MPa zu vermeiden. Alle Hochdruckleitungen müssen gemäß ASME B31.3 Prozessrohrleitungsnorm ausgelegt sein.

Auslegung des Kühlwassersystems

Der Kühlwasserbedarf beträgt ungefähr 15 m³/h Die Einlasstemperatur darf 32 °C nicht überschreiten. Der Wasserkreislauf versorgt die Zylindermäntel und den Zwischenkühler parallel. Aufgrund des extremen Druckverhältnisses ist der Zwischenkühler für das Wärmemanagement absolut entscheidend und muss jederzeit 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 an den SS316-Rohren zu verhindern), Schwebstoffe < 30 mg/l und Gesamthärte < 300 mg/l als CaCO₃. Für alle Anlagen wird ein geschlossener Kühlturm mit Seitenstromfiltration und chemischer Aufbereitung dringend empfohlen, um Ablagerungen und Korrosion in den Hochdruck-Wärmetauschern zu vermeiden.

Wartungsplan

Die ölfreie Konstruktion des LW-6/30 vereinfacht die Wartung im Vergleich zu geschmierten Alternativen erheblich. Ölwechsel, Ölanalysen, Filterwechsel und der Austausch der Separatorpatronen 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 Hochdruckventilplatten müssen aufgrund der deutlich höheren mechanischen Belastung möglicherweise häufiger überprüft werden als ihre Niederdruck-Pendants, der Gesamtwartungsaufwand ist jedoch deutlich geringer als bei ölgeschmierten Systemen.

Konformitäts- und Sicherheitszertifizierungen

Der Stickstoffkompressor LW-6/30 wurde so konstruiert, gefertigt und geprüft, dass er die folgenden internationalen Normen und regulatorischen Rahmenbedingungen erfüllt oder übertrifft:

Leistungs- und Effizienzanalyse

Die LW-6/30 erreicht eine spezifischer Stromverbrauch von ca. 10,83 kW pro m³/min Stickstoff wird bei einem Förderdruck von 3,00 MPa gefördert. Diese spezifische Leistung spiegelt die thermodynamische Realität der Hochdruckkompression wider, bei der der Arbeitsaufwand mit dem Druckverhältnis deutlich ansteigt. Im Segment der ölfreien Hochdruck-Kolbenkompressoren (Förderdruck > 2,50 MPa) ist dieser Wirkungsgrad wettbewerbsfähig und deutlich höher als der von Membrankompressoren, die die wichtigste Alternative für ölfreie Hochdruckanwendungen darstellen. Zum Vergleich: Ölgeschmierte Hubkolbenkompressoren in ähnlichen Hochdruckanwendungen verbrauchen typischerweise 11,5–13,0 kW/m³/min, während Membrankompressoren über 18 kW/m³/min erreichen können.

Bei einem üblichen jährlichen Betriebszyklus von 8.000 Stunden ergibt sich durch den Effizienzvorteil der LW-6/30 gegenüber weniger effizienten Alternativen ein Wert von ca. 48.000–96.000 kWh jährliche EnergieeinsparungBei $0,08/kWh entspricht dies einer direkten Stromkostenreduktion von $3.840–$7.680 pro Jahr. Der primäre wirtschaftliche Faktor für die Wahl von LW-6/30 ist jedoch typischerweise die Eliminierung von ölbezogenen Verbrauchsmaterialien und Vermeidung nachgelagerter Ölentfernungsanlagen Dies wäre bei geschmierten Alternativen zwingend erforderlich. Bei 3,00 MPa ist der Partialdruck des Öldampfes etwa 30-mal höher als bei 0,30 MPa, wodurch nachgeschaltete Ölfiltrationssysteme sowohl weniger effektiv als auch teurer werden. Gesamtbetriebskosten für die Stickstoffkompression unter extrem hohem Druck wird um schätzungsweise 30–45% 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 entscheidend, da sich Ölverunreinigungen mit steigendem Druck zunehmend konzentrieren und immer schwieriger zu entfernen sind. Bei diesem Druckniveau können selbst Ölverunreinigungen im Sub-ppm-Bereich erhebliche Probleme in nachgelagerten Prozessanlagen, Katalysatorbetten und Kryosystemen verursachen. Die ölfreie Konstruktion des LW-6/30 beseitigt diese Herausforderung vollständig und liefert unabhängig vom Betriebsdruck konstant Stickstoff der ISO 8573-1 Klasse 0.

Anpassungs- und OEM-Fähigkeiten

Wir bieten umfassende Anpassungsmöglichkeiten, um den LW-6/30 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 mit integrierten Hebeösen und Ankerbolzen. Die werkseitige Vorprüfung aller Systeme reduziert die Inbetriebnahmezeit und die damit verbundenen Risiken.
• Konfigurationen von Gefahrenbereichen: ATEX-Zone-2- und IECEx-konforme Motor- und Elektrogehäuse für petrochemische Anlagen. Integrierte Gasdetektion und automatische Belüftungsverriegelungen im Steuerungssystem.
• Erweiterte Prozesssteuerung: Optionale Siemens S7-1200 oder Allen-Bradley CompactLogix SPS mit 10-Zoll-HMI-Touchscreen, Fernüberwachung via Modbus TCP/IP oder OPC-UA und nahtloser DCS/SCADA-Integration. Hochdrucksicherheitsverriegelungen inklusive automatischer Entlastung bei Überdruck, Notabsperrventile und redundante Drucküberwachung.
• Umweltschutz: 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 85 dB(A) auf 72 dB(A) reduzieren.
• OEM & Private Label: Individuelle Lackierungen, Marken-Typenschilder und lokalisierte Dokumentationspakete für Gasanlagenhändler und Systemintegratoren. Technische Handbücher, Ersatzteillisten und Wartungsanleitungen in mehreren Sprachen.

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 des Hochdruck-Stickstoffsystems in einer Chemieanlage

Kunde: Ein Spezialchemikalienhersteller in Malaysia, der Hochdruckpolymerisationsreaktoren betreibt

Herausforderung: Die Anlage nutzte einen ölgeschmierten Hochdruckkompressor zur Stickstoffversorgung für die Reaktorinertisierung und die Konservierung des Katalysatorbetts bei 2,50 MPa. Der Ölgehalt im Stickstoff erreichte 2,2 mg/m³, was häufig zu Katalysatorvergiftungen führte. Diese erforderten Reaktorstillstände und den Austausch des Katalysators, was Kosten von 45.000 TP4T pro Vorfall verursachte. Das Öl lagerte sich zudem an den Reaktoreinbauten ab, verringerte die Wärmeübertragungseffizienz und verlängerte die Reinigungszeiten. Die Anlage verzeichnete durchschnittlich vier Katalysatorvergiftungen pro Jahr, mit jährlichen Gesamtverlusten von über 180.000 TP4T.

Lösung: Wir lieferten einen LW-6/30 ölfreier Stickstoffkompressor Als primärer Hochdruckverstärker war er auf einem kundenspezifischen Rahmen mit integriertem Zwischen- und Nachkühler sowie einer Siemens S7-1200 SPS-Steuerung mit redundanter Drucküberwachung und automatischer Notabschaltung montiert. Der Auslassdruck von 3,00 MPa bot eine Sicherheitsreserve über den für den Prozess erforderlichen 2,50 MPa und gewährleistete so eine zuverlässige Stickstoffversorgung auch bei Bedarfsspitzen. Die ölfreie Konstruktion eliminierte die Hauptursache für Katalysatorvergiftung.

Quantifizierte Ergebnisse nach 24 Monaten:

• Stickstoffgehalt des Öls: Reduzierung von 2,2 mg/m³ auf <0,01 mg/m³, Erreichen der ISO 8573-1 Klasse 0
• Vorfälle durch Katalysatorvergiftung: Null in 24 Monaten, im Vergleich zu 8 Vorfällen in den vorangegangenen 24 Monaten
• Kosten für den Katalysatoraustausch: AusgeschiedenEinsparung von $180.000/Jahr
• Ausfallzeit für die Reaktorreinigung: Reduziert um 60% aufgrund der Beseitigung von Ölablagerungen an den Innenteilen
• Gesamtverfügbarkeit der Pflanzen: Erhöht um 4,21 TP3T, entsprechend einer zusätzlichen Produktion von $320.000/Jahr
• Amortisationszeitraum: 1,2 Jahre allein auf der Grundlage der vermiedenen Katalysatoraustauschkosten

„Die LW-6/30 war die mit Abstand wirkungsvollste Anlagenmodernisierung in der Geschichte unseres Werks. Durch die Beseitigung der Katalysatorvergiftung konnten wir jährlich 180.000 € an direkten Kosten einsparen und unsere Produktionskapazität um über 41.000 Tonnen steigern. Die Investition amortisierte sich in nur etwas mehr als einem Jahr. Wir wünschten, wir hätten diese Umstellung schon vor zehn Jahren vorgenommen.“ — Werksleiter, Spezialchemikalienherstellung

Häufig gestellte Fragen & Auswahlhilfe

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