ZW-5/40 Stickstoffkompressor | 5 m³/min ölfreier N₂-Booster für industrielle Ultrahochdruckanwendungen bei 4,00 MPa

Beschreibung

ZW-5/40 Stickstoffkompressor – Ölfreier Ultrahochdruck-N2-Booster für kritische Prozessanwendungen bei 4,00 MPa

Der ZW-5/40 ist ein zweistufiger, dreireihiger ölfreier Kolben-Stickstoffkompressor, der für eine Fördermenge von 5 m³/min bei einem Förderdruck von 4,00 MPa ausgelegt ist. Er eignet sich für die Stickstoffeinspritzung unter Ultrahochdruck, die Kaskadenbefüllung von Gasflaschen und anspruchsvolle petrochemische Prozesse. Ölfreie Verbrennung, dreistufige thermodynamische Optimierung und die Konstruktion für den Dauerbetrieb unter extremen Drücken zeichnen ihn aus.

ZW-5/40 nitrogen compressor ultra high pressure oil-free industrial unit

Produktübersicht

Der ZW-5/40 Stickstoffkompressor stellt den Höhepunkt unserer ölfreien Kolbenkompressortechnologie dar und wurde speziell für Anwendungen entwickelt, die sowohl eine hohe Förderleistung als auch einen extrem hohen Förderdruck erfordern. Mit einer Nennleistung von 5 m³/min und ein außergewöhnlicher 4,00 MPa EntladedruckDieses Gerät gehört zum Ultrahochdrucksegment unseres Portfolios an industriellen Stickstoffkompressoren und dient den anspruchsvollsten Prozessanwendungen auf dem globalen Industriegasmarkt.

Was den ZW-5/40 von allen herkömmlichen Alternativen unterscheidet, ist seine vollständig ölfreier Kompressionsweg kombiniert mit dreistufiger thermodynamischer OptimierungDie Kolbenringe und Führungsringe bestehen aus hochentwickelten, selbstschmierenden PTFE-Verbundwerkstoffen, die speziell für den Einsatz unter extrem hohen Drücken entwickelt wurden und ohne Kohlenwasserstoffschmierstoffe auskommen. Diese inhärente Ölfreiheit gewährleistet, dass der Stickstoffstrom vollständig rein bleibt. ISO 8573-1 Klasse 0 Zertifizierung selbst bei einem Druck von 4,00 MPa, wo die Ölverschmutzung am stärksten konzentriert und am schwierigsten zu entfernen wäre.

Der Kompressor verwendet einen zweistufig, dreireihig (二列三级) Die thermodynamisch notwendige Konfiguration ermöglicht die Bewältigung des extremen Druckverhältnisses, das für einen Auslassdruck von 4,00 MPa erforderlich ist. Die dreireihige Anordnung verteilt die Kompressionsarbeit auf drei Zylinder, wobei separate Zwischenkühler zwischen den einzelnen Stufen die Gastemperaturen innerhalb sicherer Betriebsgrenzen halten. Der robuste Gusseisenrahmen mit verstärkten Hochdruckzylinderabschnitten und die präzisionsgefertigte Kurbelwelle aus geschmiedetem Stahl sind für eine Mindestlebensdauer von … ausgelegt. 100.000 Stunden im Rahmen der Standardwartungsprotokolle im Ultrahochdruckbetrieb.

ZW-5/40 nitrogen compressor three stage ultra high pressure piston design

Technische Daten – ZW-5/40

Parameter Wert Einheit
Modell ZW-5/40
Muster Zweistufig, dreireihig (二列三级)
Kapazität 5 m³/min
Entladedruck 4.00 MPa
Kompressorgröße (L × B × H) 1947 × 1900 × 2580 mm
Gewicht 3.97 T
Leistung 75 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. Ölfreies PTFE-Dichtungssystem für Ultrahochdruckanwendungen

Der ZW-5/40 verwendet eine proprietäre Technologie. selbstschmierende Kolbenring- und Führungsbandbaugruppe Die Ringe werden aus hochleistungsfähigen PTFE-Verbundwerkstoffen gefertigt, die speziell für den Einsatz bei 4,00 MPa entwickelt wurden. Sie sind mit hochfesten Glasfasern und Bronzepartikeln verstärkt, um einen Reibungskoeffizienten unter 0,05 ohne externe Kohlenwasserstoffschmierung zu erreichen. Bei einem Auslassdruck von 4,00 MPa wäre der Partialdruck von Öldampf etwa 40-mal höher als bei 0,10 MPa, was zu einer katastrophalen Ölverschmutzung führen und eine nachgelagerte Entfernung praktisch unmöglich machen würde. Die ölfreie Konstruktion des ZW-5/40 eliminiert dieses Risiko vollständig und bietet somit… ISO 8573-1 Klasse 0-Konformität ohne nachgeschaltete Filtration. Die PTFE-Formulierung ist für den Dauerbetrieb bei Temperaturen bis zu 200 °C ausgelegt und gewährleistet eine zuverlässige Dichtungsintegrität auch unter der extremen thermischen Belastung der Ultrahochdruckkompression.

2. Dreistufige thermodynamische Optimierung

Der zweistufige, dreireihige (二列三级) Komprimierungsarchitektur Die Verwendung des ZW-5/40 ist thermodynamisch notwendig, um den Zieldruck von 4,00 MPa am Auslass bei typischen Einlassbedingungen von 0,05–0,10 MPa zu erreichen. Das Gesamtdruckverhältnis von ca. 40:1 bis 80:1 verteilt sich auf drei Kompressionszylinder, wobei jede Stufe mit einem handhabbaren Druckverhältnis von 3:1 bis 4:1 arbeitet. Spezielle, hocheffiziente Rohrbündel-Ladeluftkühler Zwischen den einzelnen Stufen wird die erhebliche Kompressionswärme abgeführt, wodurch die Austrittstemperaturen unter 160 °C gehalten und eine thermische Zersetzung der PTFE-Dichtungselemente verhindert wird. Ohne dieses dreistufige Verfahren würde die Austrittstemperatur 250 °C überschreiten und damit die zulässige Betriebstemperaturgrenze aller ölfreien Dichtungsmaterialien weit überschreiten. Die mehrstufige Konstruktion verbessert zudem den volumetrischen Wirkungsgrad im Vergleich zu zweistufigen Alternativen bei gleichem Druckverhältnis um etwa 15%.

3. Verstärkte Hochdruckrahmenkonstruktion

Der Hauptrahmen ist gegossen aus GG25 Grauguss mit erheblich verstärkten Wandabschnitten im Hochdruckzylinderbereich, um den mechanischen Belastungen von Spitzendrücken von 4,00 MPa standzuhalten. Die Zylinderwände in der dritten (Hochdruck-)Stufe sind etwa 40% dicker als Standard-Niederdruckzylinder und verfügen über zusätzliche äußere Rippen, um Verformungen unter Druck zu verhindern. dreireihige Anordnung mit gegenüberliegenden Zylindern Die Kurbelwelle bietet eine hervorragende Kräftebalance, wobei die erste und dritte Stufe der zweiten Stufe entgegenwirken, um die resultierenden Trägheitskräfte zu minimieren. Die geschmiedete Stahlkurbelwelle ist dynamisch nach ISO 1940 G2.5 ausgewuchtet und verfügt über gehärtete Lagerzapfen, um den erhöhten Lagerbelastungen durch Hochdruckgase standzuhalten. Das gesamte Kurbelgehäuse ist für einen Mindestberstdruck von 6,00 MPa ausgelegt und bietet somit eine Sicherheitsreserve von 50% über dem maximalen Betriebsdruck.

4. Standard-Industriemotor 380 V mit hohem Drehmoment

Der ZW-5/40 wird angetrieben von einem 75 kW, 380 V, 50 Hz Drehstrom-Induktionsmotor Der Motor entspricht der Effizienzklasse IE3 gemäß IEC 60034-1. Er zeichnet sich durch ein hohes Drehmoment aus, das speziell für die hohen Drehmomentanforderungen der Ultrahochdruckkompression ausgelegt ist. Hierbei erzeugt die Gaslast auf die Kolben während des Kompressionshubs einen erheblichen Widerstand. Die standardmäßige 380-V-Konfiguration ermöglicht die direkte Integration in bestehende industrielle Verteilerkästen ohne Mittelspannungsinfrastruktur und macht das Gerät somit für eine Vielzahl von Anlagen geeignet. Die Verbindung zwischen Motor und Kompressor erfolgt über eine robuste, flexible Scheibenkupplung, die geringfügige Fluchtungsfehler ausgleicht und gleichzeitig das für den Betrieb bei 4,00 MPa erforderliche hohe Drehmoment überträgt.

ZW-5/40 nitrogen compressor general assembly three stage ultra high pressure design

Anwendungsszenarien

Kaskadenfüllung von Ultrahochdruck-Stickstoffzylindern

Die ZW-5/40 wurde speziell für folgende Zwecke entwickelt: Kaskadenfüllstationen für Stickstoffflaschen Das Gas muss für die Lagerung in Hochdruck-Rohrtankwagen oder Flaschenbänken auf 4,00 MPa komprimiert werden. Dieser Druck von 4,00 MPa ist der Standard-Lagerdruck für industrielle Stickstoff-Rohrtankwagen und ermöglicht den effizienten Transport großer Stickstoffmengen zu abgelegenen Einsatzorten, Baustellen und Notfalleinsätzen. Die Kapazität von 5 m³/min ermöglicht die schnelle Befüllung der Rohrtankwagen; ein typischer 3.000-Liter-Tankwagen ist in etwa 10 Stunden befüllt. Die ölfreie Konstruktion ist für die Flaschenbefüllung unerlässlich, da jegliche Ölverunreinigungen im Hochdruckspeichersystem eingeschlossen und an die Endverbraucher abgegeben würden, wodurch deren Prozesse potenziell kontaminiert und Reinheitsvorgaben verletzt würden.

ZW-5/40 nitrogen compressor ultra high pressure cylinder cascade filling

Petrochemische Ultrahochdruck-Stickstoffeinspritzung

Bei petrochemischen und Raffinerieanlagen, ZW-5/40 Stickstoffkompressor liefert Stickstoff unter ultrahohem Druck für Notdruckentlastung von Hochdruckreaktoren, Erhaltung des Katalysatorbetts während der Abschaltung und hydrostatische Prüfung von Prozessbehältern mit einem Auslegungsdruck von 3,20 MPaDer Auslassdruck von 4,00 MPa bietet eine Sicherheitsmarge von 25% über dem Prüfdruck typischer Prozessleitungen und -behälter der Klasse 300 und gewährleistet so sichere und effektive Druckprüfungen. Die ölfreie Ausführung ist zwingend erforderlich für petrochemische Anwendungen, bei denen Stickstoff mit Katalysatorbetten in Kontakt kommt oder in Prozessströme gelangt, die absolut kohlenwasserstofffrei bleiben müssen. Selbst Spuren von Ölverunreinigungen bei 4,00 MPa wären ausreichend konzentriert, um teure Katalysatoren zu deaktivieren und wertvolle Produktströme zu verunreinigen.

Stimulation und Sanierung von Öl- und Gasquellen

Im Upstream-Bereich der Öl- und Gasförderung liefert die ZW-5/40 Stickstoff unter hohem Druck für Stickstofflift-Operationen, Bohrlochstimulation und Workover-VerfahrenStickstoff wird unter hohem Druck in Ölquellen injiziert, um den hydrostatischen Druck der Fluidsäule zu reduzieren und so den Aufstieg der Lagerstättenfluide an die Oberfläche zu ermöglichen. Der Förderdruck von 4,00 MPa ist für die Stickstoffförderung in Bohrungen bis zu einer Tiefe von 2.000 Metern ausreichend, und die Fördermenge von 5 m³/min ermöglicht die kontinuierliche Stickstoffinjektion für umfangreiche Sanierungsmaßnahmen. Die ölfreie Konstruktion verhindert die Verunreinigung der Lagerstättenfluide und stellt sicher, dass der Stickstoff keine Kohlenwasserstoffe in die Lagerstätte einbringt, die die Benetzbarkeit verändern oder die Formation schädigen könnten.

ZW-5/40 nitrogen compressor oil gas well stimulation workover

Hochdruck-Stickstoffsysteme für Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigung

Anlagen zur Luft- und Raumfahrtindustrie sowie zur Verteidigungsindustrie benötigen Stickstoff unter ultrahohem Druck für Prüfung des Hydrauliksystems, Validierung des Treibstofftank-Inertisierungssystems und Bodenunterstützung für das RaumfahrzeugantriebssystemDer Auslassdruck der ZW-5/40 von 4,00 MPa eignet sich zum Testen von Flugzeughydrauliksystemen mit einem Betriebsdruck von 21 MPa (unter Verwendung von Stickstoff als sicherem Testmedium) sowie zum Befüllen von Bodengeräten zur Vorbereitung von Raumfahrzeugstarts. Die Ölfreiheitszertifizierung gewährleistet die Einhaltung der Luft- und Raumfahrt-Reinheitsstandards (MIL-PRF-27401 und gleichwertig), die jegliche Kohlenwasserstoffverunreinigung in Systemen, die im Vakuum des Weltraums betrieben werden, verbieten.

Material & Konstruktion

Der ZW-5/40 ist aus hochwertigen Materialien gefertigt, die aufgrund ihrer Eignung für ultrahohe Stickstoffdrücke, ihrer extremen Wärmebeständigkeit und ihrer langen Lebensdauer ausgewählt wurden:

Komponente Material Spezifikation
Zylinderblock (Niederdruckstufe) Grauguss GG25 / HT250, Standardwandstärke
Zylinderblock (Einspritzstufe) Grauguss GG25 / HT250, verstärkte Wand + Rippen
Zylinderblock (HP-Stufe) Grauguss GG25 / HT250, hochbelastbar verstärkt, 40% dickere Wände
Kurbelwelle Geschmiedeter legierter Stahl 42CrMo4, Q&T, gehärtete Lagerzapfen, ISO 1940 G2.5
Kolbenringe (Alle Stufen) PTFE-Glas-Bronze-Verbundwerkstoff Für Ultrahochdruck geeignet, selbstschmierend, max. 200 °C
Reiterbänder PTFE-Verbundwerkstoff Kolbenführung, Verschleißschutz, Verschleißrate <0,03 mm/1000 h
Ventilplatten (Alle Stufen) Edelstahl SS316, Hochdruck-Konzentrischer Ring, verstärkte Federn
Ladeluftkühler (2 Stück) Gehäuse aus Kohlenstoffstahl / Rohre aus Edelstahl 316 ASME VIII Div.1, 1,5-fache Druckprüfung, 30 min Haltezeit
Ladeluftkühler Gehäuse aus Kohlenstoffstahl / Rohre aus Edelstahl 316 Hochdruck-Rippenrohr, 32 °C Kühlwasser
Hochdruckleitungen Nahtloser Edelstahl Edelstahl 316, ANSI-Klasse 900 Flansche, 100% röntgengeprüft

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 und einer Röntgenprüfung nach 100% unterzogen, um absolute Dichtheit bei einem Betriebsdruck von 4,00 MPa zu gewährleisten.

ZW-5/40 nitrogen compressor factory precision machining ultra high pressure testing

Installations- und Wartungsrichtlinien

Fundament- und Strukturanforderungen

Die ZW-5/40 hat ein Trockengewicht von 3,97 Tonnen und einen Schwerpunkt, der etwa 850 mm über der Grundplatte liegt. Trotz der dreireihigen Bauweise, die für eine gute Kräfteverteilung sorgt, erzeugt der Hochdruckbetrieb erhebliche Gaskräfte, die eine Stahlbeton-Trägheitsblock von 8–10 TonnenDer Block muss auf hochbelastbaren, elastischen Schwingungsdämpfern (Eigenfrequenz 6–8 Hz) montiert werden, um die Übertragung von Schwingungen zu verhindern. 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 zur Vermeidung von schwingungsbedingter Materialermüdung bei 4,00 MPa mit Federaufhängungen oder starren Verankerungen separat abgestützt werden. Ein Druckbegrenzungsventil mit einem Nenndruck von 1101 TP3T des maximal zulässigen Betriebsdrucks (MAWP) und eine Berstscheibe mit einem Nenndruck von 1201 TP3T des MAWP müssen in der Druckleitung installiert sein.

Auslegung des Kühlwassersystems

Der Kühlwasserbedarf beträgt ungefähr 15 m³/h Die Einlasstemperatur darf 32 °C nicht überschreiten. Der Wasserkreislauf versorgt die Zylindermäntel und zwei Zwischenkühler parallel, wobei die Zwischenkühler Vorrang haben. Aufgrund des extremen Druckverhältnisses ist die Leistung der Zwischenkühler absolut entscheidend – sinkt der Wirkungsgrad unter 80%, überschreitet die Austrittstemperatur die zulässige Grenze für PTFE-Materialien. Wasserqualitätsvorgaben: pH-Wert 6,5–8,5, Gesamtfeststoffe < 500 mg/l, Chloridgehalt < 30 mg/l (strenger Grenzwert zur Korrosionsvermeidung von SS316-Rohren bei hohem Druck), Schwebstoffe < 20 mg/l und Gesamthärte < 250 mg/l als CaCO₃. Ein geschlossener Kühlkreislauf mit Vollstromfiltration und chemischer Aufbereitung ist für einen zuverlässigen Betrieb unerlässlich.

Wartungsplan

Intervall Serviceartikel Handlungsbedarf erforderlich
Täglich Betriebsprüfung Prüfen Sie Vibrationen, ungewöhnliche Geräusche, Kühlwasserdurchfluss sowie alle Austrittstemperaturen und -drücke der einzelnen Stufen.
200 Stunden Ventilplattenprüfung (Hochdruckstufe) Prüfen Sie die Hochdruckstufenventile auf Kohlenstoffablagerungen, Federermüdung, Risse und Sitzerosion.
500 Stunden Ventilplattenprüfung (Alle Stufen) Prüfen Sie alle Stufenventile, messen Sie die freie Federlänge und prüfen Sie die Platten auf Verformung.
1.000 Stunden Beurteilung des Kolbenringverschleißes Messen Sie alle Nutenspiele der Stufenringe; ersetzen Sie die HP-Stufenringe, wenn diese > 0,15 mm betragen.
2.500 Stunden Zwischenüberholung Ersetzen Sie in allen Stufen alle Kolbenringe, Kolbenringe und Ventilplatten.
5.000 Stunden Generalüberholung Kurbelwellenzapfen prüfen, alle Lagerspiele messen, Lager austauschen, wenn >0,06 mm

Die ölfreie Konstruktion des ZW-5/40 eliminiert sämtliche Wartungsarbeiten im Zusammenhang mit Öl. Der Betrieb unter extrem hohem Druck erfordert jedoch eine häufigere Überprüfung der Ventilplatten und Kolbenringe als Modelle mit niedrigerem Druck. Hochdruckstufen- (dritte Stufe) Ventilplatten Diese Bauteile sind am stärksten beansprucht und müssen während der ersten 1000 Betriebsstunden alle 200 Stunden überprüft werden, um die Verschleißmuster zu ermitteln. Sobald die Verschleißwerte ermittelt sind, kann das Inspektionsintervall anhand der tatsächlichen Zustandsdaten verlängert werden.

ZW-5/40 nitrogen compressor workshop assembly ultra high pressure quality inspection

Konformitäts- und Sicherheitszertifizierungen

Der Stickstoffkompressor ZW-5/40 wurde so konstruiert, gefertigt und geprüft, dass er die folgenden internationalen Normen und regulatorischen Rahmenbedingungen erfüllt oder übertrifft:

Druckgeräte
ASME BPVC Section VIII Div.1, GB 150-2011, PED 2014/68/EU Modul H (Vollständige Qualitätssicherung)
Elektrische und Maschinensicherheit
IEC 60034-1 (IE3-Effizienz), IEC 60204-1, ISO 12100 Maschinensicherheit
Ölfrei-Zertifizierung
ISO 8573-1 Klasse 0 (Ölgehalt), unabhängig geprüft vom TÜV Rheinland bei 4,00 MPa
Qualität & Umwelt
ISO 9001:2015, ISO 14001:2015, OHSAS 18001/ISO 45001
⚠️ Kritischer Sicherheitshinweis – Betrieb unter Ultrahochdruck

Stickstoff ist ein einfaches Erstickungsgas. Bei einem Austrittsdruck von 4,00 MPa sind die im komprimierten Gas gespeicherte potenzielle Energie und das Risiko einer katastrophalen Freisetzung extrem hoch. Alle ZW-5/40-Anlagen müssen Folgendes beinhalten: (1) Kontinuierliche Überwachung des Sauerstoffmangels im Kompressorraum und allen angrenzenden Bereichen; (2) Druckbegrenzungsventile mit einer Nennleistung von 110% MAWP an allen Druckbehältern und der Druckleitung; (3) Berstscheiben mit einer Nennleistung von 120% MAWP als sekundärer Schutz; (4) Notabsperrventile (5) Belüftung zur Aufrechterhaltung eines Umgebungs-Sauerstoffgehalts von über 19,51 TP3T gemäß OSHA 29 CFR 1910.146; (6) Notabschaltung bei 19,51 TP3T O₂ (Alarm) und 18,01 TP3T O₂ (harte Absperrung). Das Personal muss vor dem Betrieb oder der Wartung dieser Anlage eine Schulung zur Sicherheit im Umgang mit Hochdruckgasen absolvieren und die entsprechende persönliche Schutzausrüstung (PSA) tragen. Hochdruckleitungen müssen vor mechanischer Beschädigung geschützt und deutlich mit den Druckangaben gekennzeichnet sein.

ZW-5/40 nitrogen compressor ISO certification and compliance documentation

Leistungs- und Effizienzanalyse

Der ZW-5/40 erreicht eine spezifischer Stromverbrauch von ca. 15,00 kW pro m³/min Stickstoff wird bei einem Förderdruck von 4,00 MPa zugeführt. Diese spezifische Leistung spiegelt die erhebliche thermodynamische Arbeit wider, die für die Ultrahochdruckkompression erforderlich ist. Im Segment der ölfreien Ultrahochdruckkompressoren (Förderdruck > 3,00 MPa) ist dieser Wirkungsgrad äußerst wettbewerbsfähig. Zum Vergleich: Ölgeschmierte Kolbenkompressoren in ähnlichen Ultrahochdruckanwendungen verbrauchen typischerweise 16–18 kW/m³/min, während Membrankompressoren (die häufig für den ölfreien Ultrahochdruckbetrieb eingesetzt werden) bei deutlich geringerer Kapazität 20 kW/m³/min überschreiten können.

Über einen jährlichen Betriebszyklus von 8.000 Stunden ergibt sich durch den Effizienzvorteil des ZW-5/40 gegenüber weniger effizienten Alternativen ein Wert von etwa 40.000–120.000 kWh jährliche EnergieeinsparungBei $0,08/kWh entspricht dies einer direkten Stromkostenreduktion von $3.200–$9.600 pro Jahr. Die primäre wirtschaftliche Rechtfertigung für die ZW-5/40 ist jedoch typischerweise die Eliminierung von ölbezogenen Verbrauchsmaterialien und die Unmöglichkeit der nachgelagerten Ölentfernung bei 4,00 MPaUnter diesem Druck werden Ölfiltrationssysteme extrem teuer, wartungsintensiv und unzuverlässig. Gesamtbetriebskosten für die Ultrahochdruck-Stickstoffkompression wird um schätzungsweise 35–451 TP3T über eine 10-jährige Betriebsdauer reduziert, wenn ein ölfreier Betrieb mit geschmierten Systemen mit nachgelagerter Reinigung verglichen wird.

Die dreistufige Bauweise bietet auf diesem Druckniveau einen deutlichen Effizienzvorteil gegenüber zweistufigen Alternativen. Durch die Aufteilung des Gesamtdruckverhältnisses auf drei Stufen mit Zwischenkühlung erreicht der ZW-5/40 einen um ca. 121πT³T höheren isothermen Wirkungsgrad als ein vergleichbarer zweistufiger Kompressor. Dies führt zu niedrigeren Austrittstemperaturen, reduziertem Kühlwasserverbrauch und längerer Dichtungslebensdauer.

Anpassungs- und OEM-Fähigkeiten

Wir bieten spezielle Anpassungsmöglichkeiten, um den ZW-5/40 an die anspruchsvollen Anforderungen von Ultrahochdruckanwendungen anzupassen:

  • Auf Kufen montierte, schlüsselfertige Pakete: Vormontierter Kompressor, Motor, zwei Zwischenkühler, Nachkühler, Hochdruck-Druckleitung mit ANSI-Klasse-900-Flanschen, Instrumentierung und Schaltschrank auf einem Stahlrahmen. Alle Drucksysteme werden vor dem Versand werkseitig einer Druckprüfung mit 6,00 MPa unterzogen.
  • Konfigurationen von Gefahrenbereichen: ATEX-Zone-2- und IECEx-konforme Motor- und Elektrogehäuse mit eigensicherer Messtechnik. Integrierte Gasdetektion, automatische Belüftung und Notabschaltsysteme.
  • Fortschrittliche Sicherheits- und Kontrollsysteme: Siemens S7-1200 SPS mit redundanter Sicherheits-SPS für Notabschaltfunktionen, 10-Zoll-HMI-Touchscreen, Fernüberwachung über Modbus TCP/IP oder OPC-UA. Automatische Druckentlastungssequenzierung, Notabsperrventilsteuerung und Hochtemperatur-Abschaltverriegelungen in allen drei Stufen.
  • Umweltschutz: C5-M-Marinebeschichtungen für Küsteninstallationen; tropentaugliche elektrische Komponenten für 55°C Umgebungstemperatur; IP54-zertifizierte Schallschutzgehäuse mit explosionsgeschützten Paneelen für Hochdrucksicherheit.
  • OEM & Private Label: Kundenspezifische Lackfarben, Marken-Namensschilder und lokalisierte Dokumentationspakete für Gasanlagenvertreiber und Systemintegratoren, die die Öl- und Gasindustrie sowie die Luft- und Raumfahrt bedienen.

Kundenspezifische Konfigurationen sind erhältlich bei Mindestbestellmenge: 1 StückDie technische Prüfung und Angebotserstellung dauern aufgrund der Komplexität von Ultrahochdrucksystemen in der Regel 7–10 Werktage. Die Standardlieferzeit beträgt 14–16 Wochen; für qualifizierte Bestellungen ist eine Expresslieferung innerhalb von 12 Wochen möglich.

ZW-5/40 nitrogen compressor custom skid mounted ultra high pressure package

Fallstudie: Modernisierung einer Abfüllanlage für Industriegasflaschen

Kunde: Ein bedeutender Industriegasverteiler im Nahen Osten betreibt eine Abfüllstation für Stickstoffflaschen und -schläuche.

Herausforderung: Der Kunde betrieb einen in die Jahre gekommenen, ölgeschmierten Hochdruckkompressor (europäische Marke, 20 Jahre im Einsatz) zur Befüllung von Stickstoff-Tankwagen mit 4,00 MPa. Die Ölbelastung in den befüllten Tankwagen erreichte 2,8 mg/m³, was zu wiederholten Kundenreklamationen von Halbleiter- und Pharmaunternehmen führte, die Stickstoff der ISO 8573-1 Klasse 0 benötigten. Das Öl beeinträchtigte zudem das Hochdruckspeichersystem, sodass alle 18 Monate eine interne Reinigung und Neubeschichtung erforderlich war, was Kosten von $45.000 pro Reinigungszyklus verursachte. Aufgrund des hohen Druckverhältnisses kam es am Kompressor häufig zu Ventilausfällen, wodurch sich die ungeplanten Ausfallzeiten auf durchschnittlich 120 Stunden pro Jahr beliefen.

Lösung: Wir lieferten eine ZW-5/40 ölfreier Stickstoffkompressor Als primärer Füllkompressor ist er auf einem kundenspezifischen Rahmen mit integrierten Doppelzwischenkühlern, Nachkühler, Hochdruck-Druckleitungen mit ANSI-Klasse-900-Flanschen und einer Siemens S7-1200 SPS mit redundanter Sicherheits-SPS konfiguriert. Die dreistufige Bauweise reduziert das Druckverhältnis pro Stufe im Vergleich zum ersetzten zweistufigen Kompressor und verbessert so die Zuverlässigkeit. Dank der ölfreien Konstruktion entfällt die Notwendigkeit einer nachgelagerten Reinigung.

Quantifizierte Ergebnisse nach 24 Monaten:

  • Stickstoffgehalt im Öl in gefüllten Anhängern: Reduzierung von 2,8 mg/m³ auf <0,01 mg/m³, Erreichen der ISO 8573-1 Klasse 0
  • Reinigungszyklen des Lagersystems: Vollständig eliminiert, wodurch alle 18 Monate $45.000 eingespart werden.
  • Kundenbeschwerden: Null Seit der Inbetriebnahme wurden zwei neue Halbleiteraufträge im Wert von 1.400.320.000 USD/Jahr gewonnen.
  • Ungeplante Ausfallzeiten: Reduzierung von 120 Stunden/Jahr auf 8 Stunden/Jahr (Nur planmäßige Wartungsarbeiten)
  • Häufigkeit des Ventilwechsels: Reduziert um 60% aufgrund des niedrigeren Druckverhältnisses pro Stufe
  • Amortisationszeitraum: 2,3 Jahre einschließlich neuer Vertragseinnahmen

„Der ZW-5/40 hat unsere Hochdruckabfüllung grundlegend verändert. Wir können nun jedem Kunden Stickstoff der Klasse 0 garantieren, unser Wartungsteam verbringt weniger Zeit mit Notfallreparaturen, und wir haben Aufträge gewonnen, die aufgrund unserer Probleme mit Ölverunreinigungen zuvor unmöglich waren. Die dreistufige Konstruktion ist deutlich zuverlässiger als unser alter zweistufiger Kompressor.“ — Betriebsleiter, Industriegasvertrieb

ZW-5/40 nitrogen compressor cylinder filling station installation case study

Häufig gestellte Fragen & Auswahlhilfe

Welche Lebensdauer ist beim ZW-5/40 unter Ultrahochdruckbedingungen zu erwarten?

Der ZW-5/40 ist für einen Mindestnutzungsdauer von 10 Jahren (ca. 80.000 Betriebsstunden) im Betrieb mit sauberem Stickstoff bei 4,00 MPa. Der Gusseisenrahmen und die geschmiedete Stahlkurbelwelle sind für die volle Auslegungslebensdauer ausgelegt. Die PTFE-Kolbenringe und -Gleitringe sind die Hauptverschleißteile und müssen unter Ultrahochdruckbedingungen alle 2.500–4.000 Stunden ausgetauscht werden. Die Ventilplatten der Hochdruckstufe (dritte Stufe) müssen häufiger geprüft werden als die der Niederdruckstufen, typischerweise alle 200–500 Stunden während der Einlaufphase.

Kann die ZW-5/40 zur direkten Zylinderbefüllung mit 15–20 MPa verwendet werden?

Der maximale Auslassdruck des ZW-5/40 beträgt 4,00 MPaDies reicht für die direkte Zylinderfüllung mit 15–20 MPa nicht aus. Es dient jedoch als ausgezeichnete Primärverstärker In einem mehrstufigen Kompressionssystem reduziert der ZW-5/40 durch die Druckerhöhung von Stickstoff von 0,05–0,10 MPa auf 4,00 MPa das erforderliche Kompressionsverhältnis des nachgeschalteten Hochdruck-Füllkompressors (der den Druck anschließend von 4,00 MPa auf 15–20 MPa erhöht) erheblich. Dieses mehrstufige Verfahren verbessert den Gesamtwirkungsgrad des Systems um ca. 20% und verringert den Verschleiß der teuren Hochdruck-Füllstufe. Für die direkte Befüllung mit 15–20 MPa aus dem Atmosphärendruck ist ein Membrankompressor oder ein mehrstufiger Hochdruck-Kolbenkompressor erforderlich.

Ist der ZW-5/40 für die Außeninstallation geeignet?

Der Standard ZW-5/40 ist ausgelegt für Inneninstallation in einem belüfteten Maschinenraum mit ausreichendem baulichem Schutz. Für die Außeninstallation bieten wir optional eine IP54 wetterfestes Gehäuse Mit Raumheizung (für Klimazonen bis -20 °C), Sonnenschutz (für Umgebungstemperaturen bis 55 °C), Zwangslüftung mit Filterung und explosionsgeschützter Verkleidung. Aufgrund des Betriebsdrucks sind bei Außeninstallationen zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen wie Umzäunung, Warnschilder und Fernüberwachung erforderlich. Für Außeninstallationen wird die Option der Schallschutzhaube dringend empfohlen.

Wie verbessert die dreistufige Bauweise die Zuverlässigkeit im Vergleich zu zweistufigen Kompressoren bei 4,00 MPa?

Die dreistufige Bauweise des ZW-5/40 bietet bei 4,00 MPa drei entscheidende Zuverlässigkeitsvorteile gegenüber zweistufigen Alternativen: (1) Niedrigeres Druckverhältnis pro Stufe—jede Stufe arbeitet mit einem Übersetzungsverhältnis von 3:1 bis 4:1 anstatt 8:1 bis 10:1, wodurch die mechanische Belastung von Ventilen, Kolbenringen und Lagern um etwa 60% reduziert wird; (2) Niedrigere Entladungstemperaturen—Die Zwischenkühlung hält die Temperaturen unter 160°C anstatt über 220°C, wodurch eine thermische Zersetzung der PTFE-Dichtungen verhindert und das Risiko der Selbstentzündung verringert wird; (3) Verbesserte volumetrische EffizienzDas niedrigere Druckverhältnis pro Stufe reduziert die Wiederausdehnungsverluste und verbessert den Gesamtwirkungsgrad um ca. 121 TP³T. Diese Faktoren verlängern die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) im Vergleich zu zweistufigen Anlagen mit gleichem Druck um schätzungsweise 401 TP³T. Detaillierte Zuverlässigkeitsvergleiche finden Sie in unserer Studie. ROI-Analyse für Stickstoffkompressor.

Wann sollte ich die ZW-5/40 nicht auswählen?

Der ZW-5/40 wird NICHT empfohlen für: (1) Entladungsdrücke über 5,00 MPa—für höhere Druckanforderungen empfehlen wir unsere mehrstufige ZW-Serie mit vier oder mehr Stufen; (2) Kapazitätsanforderungen über 10 m³/min—Größere Modelle der Serien DW oder 4MW bieten eine bessere Skalierungseffizienz für Anwendungen mit hohem Durchfluss; (3) Anwendungen, bei denen der Auslassdruck unter 2,00 MPa liegt—Die dreistufige Konstruktion ist für moderate Drücke überdimensioniert, ein zweistufiges Modell wie das der ZW-2.1/8~25- oder DW-Serie wäre kostengünstiger; (4) Anwendungen mit stark verunreinigtem Einlassgas—Partikel- oder chemische Verunreinigungen würden die Hochdruckdichtungselemente schnell beschädigen; eine Einlassfiltration gemäß ISO 8573-1 Klasse 1 für Partikel ist zwingend erforderlich.

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Bereit für ein Upgrade Ihres Ultrahochdruck-Stickstoffsystems?

Unsere Anwendungstechniker stehen bereit, Ihre Anforderungen an den Stickstoffdurchfluss, die Einlassbedingungen, die Zielvorgaben für den Auslassdruck und die Integrationsbeschränkungen zu analysieren. Innerhalb von 48 Stunden nach Eingang Ihrer Anfrage erhalten Sie von uns kostenlose technische Angebote, Fundamentpläne, Rohrleitungs- und Instrumentierungsdiagramme (R&I-Fließbilder), Sicherheitssystemdesigns sowie detaillierte Gesamtbetriebskostenanalysen (TCO).

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