ZW-5.4/6~20 Stickstoffkompressor – Ölfreier N2-Booster mit variablem Druck für flexible industrielle Anwendungen

Der ZW-5.4/6~20 ist ein zweistufiger, zweireihiger ölfreier Kolben-Stickstoffkompressor, der für eine Fördermenge von 5,4 m³/min in einem vielseitigen Druckbereich von 0,60 MPa bis 2,00 MPa ausgelegt ist. Er eignet sich für die Stickstoffverteilung bei unterschiedlichen Drücken, Pilotanlagen und flexible Industriegassysteme. Ölfreie Arbeitsweise, kompakte Bauweise und optimiert für variable Druckzyklen zeichnen ihn aus.

Produktübersicht

Der ZW-5.4/6~20 Stickstoffkompressor stellt eine einzigartig vielseitige Lösung innerhalb unserer ölfreien Kolbenkompressorenfamilie dar, die sich durch ihren breiten Betriebsdruckbereich auszeichnet, der von 0,60 MPa bis 2,00 MPa mit einer gleichbleibenden Kapazität von 5,4 m³/minDurch diese variable Druckfähigkeit eignet sich das Gerät hervorragend für Anwendungen, bei denen der Stickstoffbedarf zwischen mittleren und hohen Druckanforderungen schwankt oder bei denen ein einzelner Kompressor mehrere Verbraucher mit unterschiedlichen Druckniveaus bedienen muss.

Die Bezeichnung „6~20“ in der Modellnummer spiegelt die Fähigkeit des Kompressors wider, in einem Druckbereich von 0,60–2,00 MPa zu arbeiten. Dies wird durch eine einstellbare Spaltkammersteuerung und stufenweise Entlastungsmechanismen erreicht. Dank dieser Flexibilität entfällt der Bedarf an mehreren Kompressoren oder Zwischendruckreduzierstationen in Anlagen mit unterschiedlichen Stickstoffdruckanforderungen, wodurch Investitionskosten und Wartungsaufwand deutlich reduziert werden.

Wie alle Geräte unserer ZW-Serie zeichnet sich auch der ZW-5.4/6~20 durch folgende Merkmale aus: vollständig ölfreier Kompressionsweg Durch die Verwendung von selbstschmierenden PTFE-Verbundkolbenringen und Führungsringen wird sichergestellt, dass der Stickstoffproduktstrom vollständig frei von Kohlenwasserstoffverunreinigungen bleibt. ISO 8573-1 Klasse 0 Zertifizierung Ohne nachgeschaltete Aufreinigungsanlagen. Dank seiner kompakten Abmessungen und des geringen Gewichts eignet sich dieses Gerät ideal für Pilotanlagen, Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen sowie mobile Stickstoffversorgungssysteme, bei denen Platz und Mobilität entscheidende Faktoren sind.

Technische Daten – ZW-5.4/6~20

Die Nennleistung ist für einen Eingangsdruck von 0,60 MPa ausgelegt. Bei höheren Ausgangsdrücken passt sich die Leistung proportional an. Alle Spezifikationen entsprechen ISO 1217, Anhang C. Die tatsächliche Leistung variiert je nach Standorthöhe, Umgebungstemperatur und Eingangsbedingungen.

Hauptmerkmale und technische Vorteile

1. Variabler Druckbereich mit Spielraum-Taschensteuerung

Der ZW-5.4/6~20 beinhaltet eine innovative verstellbares Taschensystem Dies ermöglicht dem Kompressor einen effizienten Betrieb im gesamten Auslassdruckbereich von 0,60 MPa bis 2,00 MPa ohne mechanische Modifikation. Durch die Anpassung des Totraumvolumens im Hochdruckzylinder optimiert das Gerät den volumetrischen Wirkungsgrad bei jedem Drucksollwert. Dadurch entfällt der Bedarf an mehreren Kompressoren oder Druckminderventilen in Anlagen mit variablem Stickstoffdruckbedarf, was sowohl die Investitionskosten als auch die Betriebskomplexität reduziert. Die Druckeinstellung kann manuell oder automatisiert über pneumatische Aktuatoren, die in das Steuerungssystem integriert sind, erfolgen.

2. Ölfreie PTFE-Verbunddichtung für Hochdruckanwendungen

Der ZW-5.4/6~20 verwendet einen selbstschmierendes Kolbenring- und Führungsbandsystem Die Ringe bestehen aus Hochleistungs-PTFE-Verbundwerkstoffen, verstärkt mit Kohlenstofffasern und Bronzepartikeln. Diese Materialzusammensetzung wurde speziell für den Einsatz unter hohem Stickstoffdruck entwickelt und gewährleistet Dichtheit und niedrige Reibungskoeffizienten im gesamten Betriebsdruckbereich von 0,60–2,00 MPa. Die Ringe erreichen ohne externe Schmierung einen Reibungskoeffizienten unter 0,07. Ölgehalt gemäß ISO 8573-1 Klasse 0 im komprimierten Stickstoffstrom. Für Pilotanlagen und Forschungseinrichtungen, in denen die Stickstoffreinheit unerlässlich ist, eliminiert diese Zertifizierung für native Ölfreiheit die Kosten für die nachgelagerte Filtration vollständig.

3. Zweistufige Kompression für ein erweitertes Druckverhältnis

Der zweistufige, zweireihige Architektur Dies ist unerlässlich für die Bewältigung der hohen Druckverhältnisse bei einem Auslassdruck von 2,00 MPa. Durch die Aufteilung der Kompressionsarbeit auf einen Niederdruck- und einen Hochdruckzylinder begrenzt die Anlage die Auslasstemperatur jeder Stufe auf unter 160 °C. Dadurch bleiben die PTFE-Ringe intakt und thermische Schäden werden verhindert. Ein integrierter Rohrbündel-Zwischenkühler führt die Kompressionswärme zwischen den Stufen ab, verbessert so den thermodynamischen Gesamtwirkungsgrad und verlängert die Lebensdauer der Ventilplatten. Bei niedrigeren Auslassdrücken (0,60–1,00 MPa) kann die Anlage mit reduziertem Kühlbedarf zwischen den Stufen betrieben werden, was den Wirkungsgrad weiter steigert.

4. Flexible Spannungskonfiguration für diverse Installationen

Der ZW-5.4/6~20 ist erhältlich mit einem 132 kW Antriebsmotor Die Geräte sind in 380-V-, 6-kV- oder 10-kV-Ausführungen erhältlich. Die Standardausführung mit 380 V eignet sich ideal für Labor- und Pilotanlagen mit bestehender Niederspannungsverteilung. Die 6-kV- und 10-kV-Varianten sind für Industrieanlagen mit Mittelspannungs-Sammelschienensystemen konzipiert und reduzieren die Kosten der elektrischen Infrastruktur sowie die Energieeffizienz durch den Wegfall von Abwärtstransformatoren. Dank dieser Spannungsflexibilität lässt sich der ZW-5.4/6~20 ohne kostspielige Anpassungen in nahezu jede elektrische Umgebung integrieren.

Anwendungsszenarien

Pilotanlagen und Anlagen zur Prozessentwicklung

Chemische und pharmazeutische Pilotanlagen benötigen häufig Stickstoff bei unterschiedlichen Drücken, je nach dem zu testenden Prozess. ZW-5.4/6~20 Stickstoffkompressor mit variablem Druck Sie dient als flexible Stickstoffquelle, die in einer Kampagne Inertgas mit 0,60 MPa für die Reaktorumhüllung bereitstellen und in der nächsten Kampagne für Hochdruckkatalysatortests auf 2,00 MPa umgestellt werden kann. Die Kapazität von 5,4 m³/min ist optimal auf den Maßstab von Pilotanlagen abgestimmt, und die ölfreie Konstruktion gewährleistet, dass empfindliche Katalysatoren und Reaktionsprodukte nicht mit Kohlenwasserstoffen verunreinigt werden.

Industriegasverteilung mit mehreren Druckstufen

Industrieanlagen mit unterschiedlichem Stickstoffverbrauch – beispielsweise für die Tankbegasung mit 0,60 MPa, die Rohrleitungsspülung mit 1,20 MPa und die Notfall-Behälterinertisierung mit 2,00 MPa – benötigen üblicherweise mehrere Kompressoren oder Druckminderstationen. Der ZW-5.4/6~20 beseitigt diese Komplexität durch einen einzigen Kompressor, der alle Druckanforderungen erfüllt. Der einstellbare Auslassdruck kann zwischen Schichten oder Kampagnen an die jeweiligen Prozessanforderungen angepasst werden, wodurch die Anzahl der benötigten Geräte reduziert und die Wartungsplanung vereinfacht wird.

Mobile Stickstoffversorgung und Notfallmaßnahmen

Die kompakten Abmessungen und das geringe Gewicht des ZW-5.4/6~20 machen ihn ideal für mobile Stickstoffversorgungseinheiten Montiert auf straßenzugelassenen Anhängern. Die variable Druckregelung ist besonders wertvoll in Notfallsituationen, in denen Stickstoff mit unterschiedlichen Drücken zum Spülen von Rohrleitungen, Inertisieren von Behältern oder zur Brandbekämpfung benötigt wird. Das Gerät kann zum Einsatzort transportiert, an eine Stickstoffquelle (Flüssigstickstoffverdampfer oder kleiner VPSA-Generator) angeschlossen und schnell auf den erforderlichen Austrittsdruck eingestellt werden. Die ölfreie Konstruktion gewährleistet die Vermeidung von Verunreinigungen der geschützten Prozessanlagen.

Forschungs- und Universitätslabore

Universitäre Forschungslabore und nationale Forschungsinstitute benötigen hochreinen Stickstoff für eine Vielzahl von Experimenten, von Inertgas-Handschuhkästen (0,60 MPa) bis hin zu Hochdruck-Synthesereaktoren (2,00 MPa). Dank des variablen Druckbereichs und der Ölfreiheitszertifizierung eignet sich der ZW-5.4/6~20 ideal als zentrale Stickstoffversorgung für interdisziplinäre Forschungseinrichtungen. Mit einer Kapazität von 5,4 m³/min können mehrere Hochdruckreaktoren, Handschuhkastenstationen und Gaschromatographen gleichzeitig versorgt werden, ohne Kompromisse bei Reinheit oder Druckstabilität einzugehen.

Material & Konstruktion

Der ZW-5.4/6~20 ist aus Werkstoffen gefertigt, die aufgrund ihrer Eignung für Hochdruckstickstoff, ihrer Korrosionsbeständigkeit und ihrer kompakten Bauweise ausgewählt wurden:

Alle drucktragenden Bauteile entsprechen den Normen. ASME BPVC Abschnitt VIII Division 1 oder nach den chinesischen GB 150-Normen. Schweißverbindungen werden einer Röntgenprüfung (RT) nach 100% unterzogen, und jeder Druckbehälter wird einer hydrostatischen Prüfung mit dem 1,5-fachen maximal zulässigen Betriebsdruck (MAWP) für eine Haltezeit von mindestens 30 Minuten unterzogen.

Installations- und Wartungsrichtlinien

Fundament- und Raumanforderungen

Der ZW-5.4/6~20 wiegt 2,40 Tonnen und zeichnet sich durch eine kompakte, vertikale Bauweise mit niedrigem Schwerpunkt aus. Stahlbetonplatte von 4–5 Tonnen Für einen stabilen Betrieb ist die Montage auf elastischen Schwingungsdämpfern (Eigenfrequenz 8–12 Hz) ausreichend. Die zweireihige Anordnung der gegenüberliegenden Zylinder kompensiert die Massenträgheitskräfte erster Ordnung und minimiert so die Schwingungsübertragung. Erforderliche Freiräume: 1,0 m auf der Nichtantriebsseite für die Ventilwartung, 0,8 m auf der Antriebsseite für den Zugang zum Motor und 1,5 m nach oben für routinemäßige Wartungsarbeiten. Der gabelstaplergeeignete Grundrahmen ermöglicht die Positionierung ohne Kran.

Kühlwasserspezifikationen

Der Kühlwasserbedarf beträgt ungefähr 15 m³/h Die Einlasstemperatur darf 32 °C nicht überschreiten. Der Wasserkreislauf versorgt die Zylindermäntel und den Zwischenkühler parallel. Zulässige Wasserqualität: pH-Wert 6,5–8,5, Gesamthärte < 300 mg/l als CaCO₃, Chlorid < 50 mg/l, Schwebstoffe < 30 mg/l. Für Anlagen ohne zuverlässige kommunale Wasserversorgung wird ein kompakter, geschlossener Kühlturm mit einem 0,5 m³ großen Pufferspeicher empfohlen. Bei höheren Austrittsdrücken (1,50–2,00 MPa) sollte der Kühlwasserdurchfluss um ca. 20 l Tp³ T erhöht werden, um die zusätzliche Kompressionswärme abzuführen.

Wartungsintervalle

Die ölfreie Konstruktion eliminiert sämtliche Wartungsarbeiten im Zusammenhang mit Öl. Es sind weder Ölwechsel, Filterwechsel, Austausch der Separatorpatrone noch Ölanalysen erforderlich. Die einzigen Verschleißteile sind die PTFE-Kolbenringe und -ZündbänderDie typischerweise erreichen Betriebsstunden von 3.500 bis 5.500 Stunden bei Hochdruckbetrieb (1,50 bis 2,00 MPa) und 4.500 bis 6.500 Stunden bei Mitteldruckbetrieb (0,60 bis 1,00 MPa).

Konformitäts- und Sicherheitszertifizierungen

Der Stickstoffkompressor ZW-5.4/6~20 erfüllt die folgenden internationalen Normen und regulatorischen Anforderungen:

Leistungs- und Effizienzanalyse

Der ZW-5.4/6~20 erreicht eine spezifischer Stromverbrauch von ca. 24,4 kW pro m³/min Bei einem Auslassdruck von 2,00 MPa verbessert sich die Leistung auf ca. 18,5 kW/m³/min bei 0,60 MPa. Obwohl die spezifische Leistung aufgrund des geringeren Skaleneffekts höher ist als bei Modellen mit höherer Kapazität, bietet die variable Druckregelung des Geräts eine einzigartige Betriebsflexibilität, die den geringfügigen Effizienzverlust kompensiert. Zum Vergleich: Ein dedizierter Hochdruck-Membrankompressor mit vergleichbarer Kapazität würde 28–35 kW/m³/min verbrauchen, während ölgeschmierte Schraubenkompressoren bei 2,00 MPa typischerweise über 20 kW/m³/min erreichen.

Der wichtigste wirtschaftliche Vorteil des ZW-5.4/6~20 ist der Wegfall mehrerer Kompressoren In Anlagen mit variablem Druckbedarf. Eine Anlage, die Stickstoff bei 0,60 MPa, 1,20 MPa und 2,00 MPa benötigt, bräuchte üblicherweise drei separate Kompressoren oder einen Kompressor plus zwei Druckminderstationen. Der ZW-5.4/6~20 ersetzt diese gesamte Infrastruktur durch ein einziges Gerät, wodurch die Investitionskosten um 40–601 TP3T und der Wartungsaufwand in ähnlichem Maße reduziert werden. Gesamtbetriebskosten für die Stickstoffkompression Bei Anwendungen mit variablem Druck spielen die Anzahl der Geräte und der Wartungsaufwand eine entscheidende Rolle, nicht die marginale Energieeffizienz.

Die ölfreie Konstruktion senkt die Gesamtbetriebskosten (TCO) weiter, da keine ölhaltigen Verbrauchsmaterialien benötigt werden. Ein typischer, geschmierter Kompressor dieser Größe und Druckklasse verbraucht jährlich 80–150 Liter Schmieröl, zuzüglich Kosten für Filterelemente, Abscheiderpatronen und die Entsorgung von Altöl in Höhe von 1.500–3.000 TP4T pro Jahr. Der ZW-5.4/6~20 eliminiert diese Kosten vollständig.

Anpassungs- und OEM-Fähigkeiten

Wir bieten flexible Anpassungsmöglichkeiten, um den ZW-5.4/6~20 an spezifische Installationsbedingungen und Endbenutzeranforderungen anzupassen:

• Kufenmontierte Pakete: Vormontierter Kompressor, Motor, Kühler und Bedienfeld auf einem Stahlrahmen mit Gabelstapleraufnahmen und Hebeösen. Reduziert den Installationsaufwand vor Ort auf den elektrischen Anschluss und den Kühlwasseranschluss.
• Mobile Anhängereinheiten: Das ZW-5.4/6~20 kann auf einem straßenzugelassenen Anhänger mit integriertem Dieselgenerator, Kühlsystem und Stickstoffspeicher montiert werden und bildet so eine vollständig mobile Stickstoffversorgungseinheit für Baustellen, die Instandhaltung von Rohrleitungen und Notfalleinsätze.
• Automatisierte Druckregelung: Optionale Siemens LOGO! oder S7-1200 SPS mit Druckrückkopplungsschleife, die das Volumen des Toleranzraums automatisch anpasst, um den eingestellten Förderdruck innerhalb von ±0,05 MPa zu halten. Fernüberwachung über Modbus TCP/IP oder OPC-UA.
• Akustische Gehäuse: Kompakte, nach IP54 zertifizierte Schallschutzkabine, die den Geräuschpegel in 1 Meter Entfernung von 82 dB(A) auf 68 dB(A) reduziert und sich für die Installation in geräuschempfindlichen Innenräumen wie Laboren und an Büros angrenzenden Maschinenräumen eignet.
• OEM & Private Label: Individuelle Lackierungen, Marken-Namensschilder und lokalisierte Dokumentationspakete für Gasgerätehändler und Systemintegratoren.

Kundenspezifische Konfigurationen sind erhältlich bei Mindestbestellmenge: 1 StückTechnische Angebote werden innerhalb von 3–5 Werktagen geliefert. Standardlieferzeit: 10–12 Wochen; Expresslieferung innerhalb von 8 Wochen für qualifizierte Bestellungen.

Fallstudie: Stickstoffversorgung in einer Pilotanlage mit mehreren Druckstufen

Kunde: Ein Spezialchemieunternehmen betreibt eine Pilotanlage mit mehreren Reaktoren in Deutschland

Herausforderung: Die Pilotanlage betrieb vier Reaktoren mit unterschiedlichen Stickstoffdruckanforderungen: Reaktor A (0,60 MPa zur Inertisierung), Reaktor B (1,20 MPa zur Katalysatoraktivierung), Reaktor C (1,60 MPa für die Hochdrucksynthese) und Reaktor D (2,00 MPa für die Polymerisation). Der Kunde unterhielt drei separate Kompressoren (0,60 MPa, 1,20 MPa und 2,00 MPa) sowie Druckminderstationen, was hohe Investitionskosten, einen komplexen Wartungsaufwand und häufige Probleme mit Kreuzkontaminationen beim Umschalten zwischen den Reaktoren zur Folge hatte.

Lösung: Wir lieferten eine ZW-5.4/6~20 ölfreier Stickstoffkompressor Mit automatisierter Regelung des Kompressionsspielraums wurden alle drei vorhandenen Kompressoren ersetzt. Die Anlage wurde auf einem kompakten Rahmen mit integriertem Zwischen- und Nachkühler sowie einer Siemens S7-1200 SPS mit Druckrückkopplungsregelung konfiguriert. Die SPS passt den Austrittsdruck automatisch an die Anforderungen des aktiven Reaktors an und schaltet innerhalb von weniger als 5 Minuten zwischen den Sollwerten um.

Ergebnisse nach 18 Monaten:

• Investitionsgüter: Reduzierung von 3 Kompressoren auf 1wodurch eine anfängliche Investitionskostenersparnis von 180.000 € erzielt wird.
• Instandhaltungskosten: Reduziert um 58% (von 24.000 €/Jahr auf 10.100 €/Jahr)
• Grundfläche: Reduziert um 65% (von 18 m² auf 6,3 m²)
• Stickstoffreinheit: Durchgehend >99,91 TP3T mit einem Ölgehalt von <0,01 mg/m³ über alle Drucksollwerte hinweg
• Reaktorschaltzeit: Von 45 Minuten auf unter 5 Minuten reduziert, Verbesserung des Durchsatzes der Pilotanlage

„Das ZW-5.4/6~20 hat unsere Stickstoffversorgung deutlich vereinfacht. Wir benötigen keine drei Kompressoren mehr und müssen uns keine Sorgen mehr um Ausfälle der Druckminderungsventile machen. Die automatische Druckumschaltung funktioniert nahtlos, und unsere Pilotanlagenbediener schätzen die Einfachheit sehr.“ — Prozessingenieur

Häufig gestellte Fragen & Auswahlhilfe

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