Compresseur d'azote 3ZW-6/30 – Surpresseur N2 sans huile à trois étages pour applications de process haute pression 3,00 MPa

Conçu pour fournir un débit de 6 m³/min à une pression de refoulement de 3,00 MPa, le 3ZW-6/30 est un compresseur d'azote à pistons sans huile, à trois étages et trois rangées, destiné à l'injection d'azote à ultra-haute pression, aux stations de remplissage de bouteilles de gaz et aux procédés de synthèse chimique exigeants. Il garantit l'absence de contamination par l'huile, une architecture multi-étages robuste et un fonctionnement optimisé en continu sous pression extrême.

Présentation du produit

Le Compresseur d'azote 3ZW-6/30 représente le summum de notre technologie de compresseurs à pistons sans huile, conçue spécifiquement pour les applications exigeant à la fois un débit important et une pression de refoulement ultra-élevée. Avec une capacité nominale de 6 m³/min et un exceptionnel Pression de refoulement de 3,00 MPaCe compresseur occupe le segment haute pression de notre gamme de compresseurs d'azote industriels, répondant aux exigences des applications de traitement les plus pointues dans les industries chimiques, pétrochimiques et de distribution de gaz.

La désignation « 3ZW » signifie en trois étapes, à trois rangées (三列三级) L'architecture est essentielle pour atteindre une pression de refoulement de 3,00 MPa tout en préservant la stabilité thermique et la fiabilité mécanique. Chacun des trois étages de compression fonctionne à un taux de compression modéré, des refroidisseurs intermédiaires dédiés évacuant la chaleur de compression. Cette approche multi-étages est indispensable car le taux de compression global, de l'entrée atmosphérique à 3,00 MPa, dépasse les limites de fonctionnement sûres des compresseurs mono- ou bi-étages, tant en termes de température de refoulement que de contraintes mécaniques sur les pistons et le vilebrequin.

Ce qui distingue le 3ZW-6/30 des alternatives conventionnelles, c'est son circuit de compression entièrement exempt d'huileLes segments de piston et les bagues de guidage sont usinés avec précision à partir de matériaux composites PTFE autolubrifiants de pointe, fonctionnant sans lubrifiant hydrocarboné. À une pression de refoulement de 3,00 MPa, le risque d'entraînement de vapeurs d'huile est exponentiellement plus élevé qu'à basse pression, ce qui rend la conception sans huile non seulement avantageuse, mais absolument indispensable pour toute application nécessitant de l'azote de haute pureté. L'unité atteint Certification ISO 8573-1 Classe 0 naturellement, sans équipement de filtration d'huile en aval.

Spécifications techniques – 3ZW-6/30

* Toutes les spécifications sont données dans des conditions de référence standard (ISO 1217, annexe C). Les performances réelles peuvent varier en fonction de l'altitude du site, de la température ambiante et des conditions d'entrée.

Principales caractéristiques et avantages techniques

1. Compression en trois étapes pour ultra-haute pression

Le architecture à trois niveaux et trois rangées Le moteur 3ZW-6/30 repose sur une conception technique qui permet d'atteindre une pression de refoulement de 3,00 MPa grâce à la technologie des pistons sans huile. Le rapport de pression global, d'environ 30:1 à 60:1 (à partir de la pression atmosphérique d'admission), est réparti entre trois cylindres de compression, chaque étage fonctionnant à un rapport de pression d'environ 3:1 à 4:1. Cette approche par étages est thermodynamiquement essentielle, car une compression mono-étage à 3,00 MPa engendrerait des températures de refoulement supérieures à 300 °C, bien au-delà de la limite de sécurité des joints en PTFE. Entre chaque étage, un refroidisseur intermédiaire tubulaire haute performance dédié évacue la chaleur de compression, maintenant ainsi les températures de refoulement en dessous de 155 °C à tous les étages. Cette gestion thermique préserve l'intégrité des segments en PTFE et prolonge la durée de vie des soupapes d'environ 50 % par rapport aux conceptions à deux étages visant des rapports de pression équivalents.

2. Système d'étanchéité avancé en PTFE sans huile haute pression

Le 3ZW-6/30 utilise une technologie propriétaire ensemble segment de piston et bande de guidage autolubrifiants Fabriqués à partir de composites PTFE ultra-performants spécialement formulés pour un service à 3,00 MPa, ces anneaux sont renforcés par des fibres de verre, des particules de bronze et du disulfure de molybdène afin d'atteindre un coefficient de frottement inférieur à 0,05 sans lubrification externe aux hydrocarbures. À une pression de refoulement de 3,00 MPa, la pression partielle des vapeurs d'huile serait environ 10 fois supérieure à celle à 0,30 MPa, ce qui rendrait la contamination par l'huile exponentiellement plus importante et plus difficile à éliminer en aval. La conception native sans huile du 3ZW-6/30 permet d'atteindre ce résultat. Certification ISO 8573-1 Classe 0 Sans aucun équipement de filtration, de coalescence ou d'adsorption en aval. La formulation en PTFE est conçue pour un fonctionnement continu à des températures allant jusqu'à 185 °C, avec une marge de sécurité permettant de compenser les variations de température transitoires lors du démarrage et des changements de charge.

3. Équilibrage des forces d'un embrayage à trois rangées de cylindres opposés

Le cadre principal est moulé à partir de fonte grise GG25 avec des sections de paroi renforcées et des passages d'eau de refroidissement intégrés. agencement à trois rangées de cylindres opposés Elle offre un équilibre des forces supérieur aux conceptions à une ou deux rangées, les forces d'inertie de premier et de second ordre s'annulant en grande partie d'elles-mêmes. Cet avantage mécanique est particulièrement crucial pour les compresseurs haute pression où les forces de gaz maximales exercées sur les pistons sont nettement supérieures à celles des applications basse pression. La configuration à trois rangées réduit les forces déséquilibrées transmises à la fondation de plus de 85% par rapport aux conceptions à une seule rangée, permettant une installation sur un bloc d'inertie en béton armé plus léger (minimum 5 tonnes) et réduisant le risque de fatigue induite par les vibrations dans les systèmes de tuyauterie connectés. Ses dimensions compactes…1845 × 1660 × 2360 mm—sont remarquables pour un compresseur à trois étages de cette classe de pression, grâce à une disposition verticale des cylindres qui minimise l'encombrement de la machine.

4. Variateur de fréquence standard pour moteur industriel 380 V

Le 3ZW-6/30 est entraîné par un Moteur à induction triphasé de 75 kW, 380 V, 50 Hz Conforme à la norme IEC 60034-1, classe d'efficacité IE3. La configuration basse tension standard s'intègre directement aux tableaux de distribution industriels 380 V existants, sans nécessiter d'appareillage moyenne tension ni de transformateurs abaisseurs. Cette simplicité électrique est particulièrement avantageuse pour le 3ZW-6/30, car sa puissance modérée (75 kW) ne justifie ni la complexité ni le coût d'une infrastructure moyenne tension. Le moteur est directement couplé au vilebrequin par un accouplement à disque flexible, ce qui élimine les contraintes de maintenance et les pertes d'efficacité liées aux transmissions par courroie ou par réducteur.

Scénarios d'application

Remplissage de bouteilles d'azote à ultra-haute pression

Le 3ZW-6/30 est le booster primaire idéal pour stations de remplissage de bouteilles d'azote Ce compresseur est destiné aux marchés des gaz industriels, médicaux et spéciaux. Bien que sa pression de refoulement de 3,00 MPa ne permette pas d'atteindre les 15 à 20 MPa nécessaires au remplissage direct des bouteilles, il constitue un étage intermédiaire très efficace qui réduit considérablement le taux de compression requis par les compresseurs de remplissage haute pression situés en aval. Dans une configuration typique de station de remplissage, le 3ZW-6/30 comprime l'azote de 0,05 à 0,10 MPa à 3,00 MPa, puis un compresseur compact à membrane ou à piston haute pression achève le remplissage à 20 MPa. Cette approche par étapes améliore l'efficacité globale du système de 25 à 35 % par rapport à une compression haute pression monobloc à partir de l'entrée atmosphérique. La conception sans huile est essentielle pour le remplissage des bouteilles, car toute contamination par de l'huile serait piégée dans les bouteilles remplies et livrée aux utilisateurs finaux, compromettant potentiellement leurs processus et exposant la station de remplissage à des poursuites judiciaires.

Synthèse chimique et inertage des réacteurs à haute pression

Dans les usines de traitement chimique, Compresseur d'azote 3ZW-6/30 fournit de l'azote à ultra-haute pression pour inertisation des réacteurs haute pression, préservation du lit catalytique et dépressurisation d'urgence de cuves de traitement. La pression de refoulement de 3,00 MPa est suffisante pour injecter de l'azote dans des réacteurs fonctionnant à des pressions allant jusqu'à 2,5 MPa, assurant ainsi une atmosphère inerte positive pendant toutes les phases de fonctionnement. La compression en trois étapes garantit la stabilité thermique de l'azote et son absence de contamination par l'huile, un point crucial en synthèse chimique où même des traces de contaminants peuvent empoisonner les catalyseurs, initier des réactions secondaires indésirables ou compromettre la pureté du produit. Le débit de 6 m³/min permet d'alimenter simultanément plusieurs réacteurs haute pression via un collecteur d'azote centralisé.

Maintenance de la pression pour la liquéfaction du gaz et le stockage cryogénique

Dans les usines de liquéfaction d'azote et les installations de stockage cryogénique, le 3ZW-6/30 sert de surpresseur haute pression Ce système comprime la vapeur d'azote provenant des réservoirs de stockage ou des recondenseurs à la pression requise pour la distribution ou les traitements ultérieurs. La pression de refoulement de 3,00 MPa est suffisante pour la circulation de l'azote dans les échangeurs de chaleur, les recondenseurs et les réseaux de distribution des petites et moyennes unités de liquéfaction. L'absence d'huile est essentielle, car toute contamination par de l'huile dans l'azote haute pression serait entraînée dans le système cryogénique, où elle gèlerait et obstruerait les passages des échangeurs de chaleur, provoquant des pannes et des coûts de maintenance élevés. La compression en trois étapes avec refroidissement intermédiaire garantit le maintien de l'azote à une température maîtrisable tout au long du processus de compression, évitant ainsi les dommages thermiques aux équipements cryogéniques situés en aval.

Injection d'azote dans les puits de pétrole et de gaz

Dans les opérations de production de pétrole et de gaz, de l'azote à haute pression est injecté dans les puits pour opérations de récupération assistée du pétrole (EOR), de stimulation des puits et d'injection de gazLa pression de refoulement de 3,00 MPa du 3ZW-6/30 est suffisante pour de nombreuses applications dans les puits de faible à moyenne profondeur, où l'azote est utilisé pour déplacer le pétrole, réduire la pression du réservoir ou remonter les fluides de production à la surface. Sa conception sans huile prévient la contamination du réservoir par les hydrocarbures, ce qui pourrait altérer la perméabilité de la formation et réduire l'efficacité de la récupération du pétrole. Son débit de 6 m³/min permet une injection continue d'azote pour les campagnes de stimulation de puits prolongées ou des opérations d'injection de gaz intermittentes pour plusieurs puits.

Matériaux et construction

Le 3ZW-6/30 est fabriqué à partir de matériaux haut de gamme sélectionnés pour leur compatibilité avec l'azote à ultra-haute pression, leur résistance thermique et leur durée de vie opérationnelle prolongée :

Tous les composants soumis à la pression sont conçus et fabriqués en stricte conformité avec ASME BPVC Section VIII Division 1 ou aux normes chinoises GB 150. Chaque joint soudé fait l'objet d'un contrôle radiographique 100% (RT) conformément à la section V, article 2 de l'ASME, et chaque récipient sous pression fini est soumis à un essai de pression hydrostatique à 1,5 fois la pression maximale admissible de service (PMA) pendant une durée minimale de 30 minutes. Les systèmes de tuyauterie haute pression sont fabriqués en acier inoxydable SS316 sans soudure avec des raccords à brides ANSI classe 900 afin de garantir une étanchéité parfaite à une pression de service de 3,00 MPa.

Instructions d'installation et d'entretien

Exigences en matière de fondations et de structure

Le compresseur 3ZW-6/30 pèse 3 tonnes à sec et son centre de gravité se situe à environ 800 mm au-dessus de la plaque de base. Grâce à sa conception à trois rangées de cylindres opposés, les forces de déséquilibre sont minimales malgré le fonctionnement à très haute pression, ce qui permet son installation sur un châssis. bloc d'inertie en béton armé de 5 à 6 tonnesLe bloc doit être monté sur des isolateurs de vibrations élastomères (fréquence naturelle de 7 à 10 Hz). Dégagement minimal requis : 1,2 m côté opposé à l’entraînement pour l’accès aux vannes, 1,0 m côté entraînement pour la maintenance du moteur et 1,5 m en hauteur pour l’accès à la grue. Une attention particulière doit être portée à la tuyauterie de refoulement haute pression, qui doit être correctement supportée par des suspensions à ressorts et ancrée afin de prévenir la fatigue due aux vibrations à 3,00 MPa. Tous les raccords haute pression doivent être contrôlés par ultrasons après installation.

Conception du système d'eau de refroidissement

La demande en eau de refroidissement est d'environ 15 m³/h L'eau est acheminée à une température d'entrée ne dépassant pas 32 °C. Le circuit de distribution alimente les chemises des cylindres et deux refroidisseurs intermédiaires en parallèle. Compte tenu de la compression à trois étages et du taux de compression élevé, les refroidisseurs intermédiaires sont essentiels à la gestion thermique et doivent être alimentés en eau de refroidissement de manière constante. Spécifications de qualité de l'eau : pH 6,5–8,5, matières solides dissoutes totales < 500 mg/L, teneur en chlorures < 50 mg/L (pour prévenir la corrosion des tubes en acier inoxydable 316), matières en suspension < 30 mg/L et dureté totale < 300 mg/L exprimée en CaCO₃. Une tour de refroidissement en circuit fermé avec filtration latérale et traitement chimique est fortement recommandée pour toutes les installations afin de garantir une qualité d'eau constante et d'éviter la formation de tartre dans les refroidisseurs intermédiaires.

Programme d'entretien préventif

La conception sans huile de la 3ZW-6/30 simplifie considérablement l'entretien par rapport aux alternatives lubrifiées. Aucun changement d'huile, aucune analyse d'huile, aucun remplacement de filtre ni de cartouche de séparateur ne sont nécessaires. Les principales pièces d'usure consommables sont : segments de piston et bagues de guidage en PTFECes détendeurs atteignent généralement une durée de vie de 2 500 à 4 000 heures en conditions d'azote pur et à très haute pression. Les plaques de soupapes haute pression (en particulier au troisième étage) peuvent nécessiter des inspections plus fréquentes que leurs équivalents basse pression en raison des contraintes mécaniques accrues, mais la charge de maintenance globale reste nettement inférieure à celle des systèmes lubrifiés à l'huile de capacité de pression équivalente.

Certifications de conformité et de sécurité

Le compresseur d'azote 3ZW-6/30 est conçu, fabriqué et testé pour respecter ou dépasser les normes internationales et les cadres réglementaires suivants :

Analyse des performances et de l'efficacité

Le 3ZW-6/30 atteint un consommation électrique spécifique d'environ 12,50 kW par m³/min La puissance spécifique de l'azote est fournie à une pression de refoulement de 3,00 MPa à partir de l'entrée atmosphérique. Cette valeur reflète la réalité thermodynamique de la compression à très haute pression, où le travail requis augmente considérablement avec le taux de compression. Dans le segment des compresseurs à piston sans huile à très haute pression (pression de refoulement > 2,50 MPa), ce rendement est compétitif et nettement supérieur à celui des compresseurs à membrane, qui constituent la principale alternative pour les applications à très haute pression sans huile. À titre de comparaison, les compresseurs alternatifs lubrifiés à l'huile, dans des applications similaires à très haute pression, consomment généralement de 13,0 à 15,0 kW/m³/min, tandis que les compresseurs à membrane peuvent dépasser 18 kW/m³/min.

Sur un cycle de fonctionnement annuel standard de 8 000 heures, le gain d'efficacité du 3ZW-6/30 par rapport aux alternatives moins efficaces se traduit par environ Économies d'énergie annuelles de 72 000 à 144 000 kWhÀ $0,08/kWh, cela représente une réduction des coûts directs d'électricité de $5 760 à $11 520 par an. Cependant, la principale justification économique du 3ZW-6/30 est généralement… élimination des consommables liés au pétrole et évitement des équipements de dégraissage en aval Cela serait obligatoire avec des alternatives lubrifiées à ce niveau de pression. coût total de possession pour la compression d'azote à ultra-haute pression est réduit d'environ 30 à 45% sur une durée de vie opérationnelle de 10 ans lorsque le fonctionnement sans huile est comparé aux systèmes lubrifiés avec purification complète en aval.

L'absence d'huile dans le circuit de compression est particulièrement précieuse à très haute pression, car la contamination par l'huile se concentre et devient plus difficile à éliminer de façon exponentielle avec l'augmentation de la pression. À 3,00 MPa, la pression partielle de vapeur d'huile serait environ 15 fois supérieure à celle à 0,30 MPa, rendant les systèmes de filtration d'huile en aval pratiquement inefficaces et excessivement coûteux. La conception native sans huile du 3ZW-6/30 élimine complètement ce problème, garantissant ainsi le maintien de la pureté de l'azote quelle que soit la pression de fonctionnement.

Capacités de personnalisation et de fabrication d'équipement d'origine (OEM)

Nous proposons des options de personnalisation complètes pour adapter le 3ZW-6/30 aux conditions spécifiques du site, aux exigences d'intégration et aux spécifications de l'utilisateur final :

• Ensembles clés en main montés sur patins : Compresseur, moteur, trois refroidisseurs intermédiaires, refroidisseur final, tuyauterie de refoulement haute pression, instrumentation et panneau de commande préassemblés sur un châssis en acier structurel avec anneaux de levage intégrés et gabarits de boulons d'ancrage. Les tests préalables en usine de tous les systèmes réduisent le temps de mise en service de 70%.
• Configurations des zones dangereuses : Coffrets moteurs et électriques conformes aux normes ATEX Zone 2 et IECEx pour installations pétrochimiques. Détection de gaz intégrée, verrouillages de ventilation automatiques et instrumentation antidéflagrante.
• Contrôle avancé des processus : Automate programmable Siemens S7-1200 ou Allen-Bradley CompactLogix (en option) avec écran tactile IHM de 10 pouces, surveillance à distance via Modbus TCP/IP ou OPC-UA et intégration transparente avec les systèmes DCS/SCADA. Systèmes de surveillance et d'alarme de pression automatiques par étage. Interverrouillages de sécurité haute pression incluant une décharge automatique en cas de surpression et des vannes d'isolement d'urgence sur tous les étages.
• Protection de l'environnement : Revêtements de qualité marine C5-M pour les installations côtières ; composants électriques tropicalisés pour une température ambiante de 55 °C ; enceintes acoustiques classées IP54 réduisant le bruit de 85 dB(A) à 72 dB(A) à 1 mètre.
• OEM et marques privées : Couleurs de peinture personnalisées, plaques signalétiques de marque et documentations localisées pour les distributeurs d'équipements gaziers et les intégrateurs de systèmes.

Des configurations personnalisées sont disponibles auprès de Quantité minimale de commande : 1 unitéL'étude technique et l'élaboration de la proposition nécessitent généralement 5 à 7 jours ouvrables. Le délai de livraison standard est de 12 à 14 semaines ; les commandes suivantes sont livrées sous 8 à 10 semaines à compter de la confirmation de commande.

Étude de cas : Modernisation du système d’injection d’azote d’une usine de synthèse chimique

Client: Un fabricant de produits chimiques de spécialité en Indonésie exploitant des réacteurs discontinus à haute pression pour la production de polymères

Défi: L'usine nécessitait de l'azote à ultra-haute pression (2,80–3,00 MPa) pour l'inertage du réacteur et la préservation du lit catalytique lors des cycles de polymérisation discontinue. Son compresseur lubrifié à l'huile (marque européenne importée, 12 ans de service) présentait un important entraînement d'huile dans le flux d'azote, avec des niveaux de contamination atteignant 5,2 mg/m³. Cette contamination par l'huile empoisonnait le catalyseur de polymérisation Ziegler-Natta, réduisant son efficacité de 30% et provoquant des lots de polymères non conformes. L'huile encrassait également les surfaces d'échange thermique du réacteur, nécessitant un nettoyage chimique trimestriel. Les coûts annuels de maintenance avaient grimpé à $65 000.

Solution: Nous avons fourni un Compresseur d'azote sans huile 3ZW-6/30 La source principale d'azote haute pression était installée sur un châssis sur mesure intégrant trois refroidisseurs intermédiaires, un refroidisseur final et un automate programmable Siemens S7-1200 avec surveillance de la pression par étage. La pression de refoulement de 3,00 MPa répondait aux exigences d'inertage du réacteur, avec une marge de sécurité. La conception sans huile éliminait l'empoisonnement du catalyseur et l'encrassement du réacteur. Un réservoir tampon de 2 m³ était installé en amont pour amortir les fluctuations de la demande liées au cycle du réacteur discontinu.

Résultats quantifiés après 18 mois :

• Teneur en huile azotée : Réduit de 5,2 mg/m³ à <0,01 mg/m³, atteignant la norme ISO 8573-1 Classe 0
• Efficacité du catalyseur : Restauré à 95% (à partir de 65%), réduisant la consommation de catalyseur de 32%
• Lots non conformes aux spécifications : Éliminé complètement, permettant d'économiser $45 000 par an en coûts de reprise
• Fréquence de nettoyage du réacteur : Réduit de trimestriel à annuel, permettant d'économiser $18 000/an
• Coût annuel d'entretien : Réduit de 48% ($65 000 à $33 800)
• Délai de récupération : 1,6 ans basé sur les économies de catalyseur, l'élimination des retouches et la réduction de la maintenance

« Le 3ZW-6/30 a transformé notre procédé de polymérisation. L'élimination de la contamination par l'huile a permis de rétablir les performances de notre catalyseur aux niveaux prévus et d'éliminer notre problème de lots non conformes. Notre équipe de maintenance se concentre désormais sur la prévention plutôt que sur les réparations d'urgence liées à l'huile. Le retour sur investissement a été plus rapide que prévu par notre service financier. » — Directeur de production, usine de produits chimiques spécialisés

FAQ et guide de sélection

Produits et solutions connexes

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