Compresseur d'azote 4MW-80/30 | Surpresseur N2 sans huile à quatre étages et ultra-haute capacité (80 m³/min) pour procédés industriels à 3,00 MPa

Compresseur d'azote 4MW-80/30 – Surpresseur N2 sans huile à quatre étages et à très haute capacité pour procédés industriels à 3,00 MPa

Conçu pour fournir un débit de 80 m³/min à une pression de refoulement de 3,00 MPa, le 4MW-80/30 est un compresseur d'azote à pistons sans huile, à quatre étages et quatre rangées, destiné aux applications industrielles les plus exigeantes. Il garantit une absence totale de contamination par l'huile, un débit important et est optimisé pour un fonctionnement continu à haute pression dans les industries pétrochimiques, sidérurgiques et de traitement du gaz.

Présentation du produit

Le Compresseur d'azote 4MW-80/30 représente le summum de notre ingénierie des compresseurs à piston sans huile, conçu pour les applications industrielles à grande échelle les plus exigeantes où une capacité de débit massive et une pression de refoulement élevée sont requises simultanément. Avec une impressionnante Capacité de 80 m³/min et un Pression de refoulement de 3,00 MPaCette unité occupe le segment ultra-performant de notre gamme de compresseurs d'azote industriels, desservant les plus grandes usines de séparation d'air cryogénique, les aciéries intégrées et les complexes pétrochimiques.

Ce qui distingue le 4MW-80/30 de tous les autres modèles de notre gamme, c'est son à quatre étages, à quatre rangées (四列四级) Architecture de compression. Cette conception multi-étages est essentielle pour gérer le rapport de pression extrême requis pour atteindre une pression de refoulement de 3,00 MPa, tout en maintenant la stabilité thermique et en préservant l'intégrité des joints d'étanchéité en PTFE sans huile. Chaque étage est équipé d'un refroidisseur intermédiaire indépendant, garantissant que les températures des gaz restent dans les plages de fonctionnement sûres, même lors d'un fonctionnement continu à pleine capacité. Le bâti massif en fonte et le vilebrequin en acier forgé haute résistance sont conçus pour une durée de vie minimale de 120 000 heures dans des conditions industrielles rigoureuses.

Le compresseur conserve notre signature circuit de compression entièrement exempt d'huile Utilisant des segments de piston et des bagues de guidage en composite PTFE autolubrifiant. 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. Le modèle 4MW-80/30 atteint Certification native ISO 8573-1 Classe 0 sans aucun équipement de filtration d'huile en aval, la pureté de l'azote est assurée et répond aux exigences les plus strictes des applications de transformation alimentaire, de fabrication pharmaceutique, de fabrication de semi-conducteurs et de procédés pétrochimiques.

Spécifications techniques – 4MW-80/30

* 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 quatre étapes pour des rapports de pression extrêmes

Le architecture à quatre étages et quatre rangées (四列四级) La conception du compresseur 4MW-80/30 est une exigence technique fondamentale pour atteindre une pression de refoulement de 3,00 MPa à partir de conditions d'entrée typiques de 0,05 à 0,10 MPa. Le rapport de pression global, d'environ 30:1 à 60:1, est réparti sur quatre cylindres de compression, chaque étage fonctionnant à un rapport de pression maîtrisable de 2,5:1 à 3,5:1. Entre chaque étage, un refroidisseur intermédiaire tubulaire haute performance dédié évacue la chaleur de compression, maintenant les températures de refoulement en dessous de 150 °C et empêchant la dégradation thermique des joints en PTFE. Sans cette architecture étagée, la température de refoulement dépasserait 250 °C, bien au-delà de la limite de fonctionnement sûre des matériaux sans huile. La configuration à quatre rangées assure également un excellent équilibre des forces, les forces d'inertie du premier et du second ordre s'annulant en grande partie entre les paires de cylindres opposés.

2. Système d'étanchéité PTFE haute performance sans huile

Le 4MW-80/30 utilise une technologie propriétaire ensemble segment de piston et bande de guidage autolubrifiants Fabriqués à partir de composites PTFE ultra-performants spécialement formulés pour une utilisation multi-étages à haute pression, 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 30 fois supérieure à celle mesurée à 0,30 MPa, rendant l'élimination de toute contamination par l'huile en aval pratiquement impossible. La conception native sans huile du 4MW-80/30 permet d'atteindre ce résultat. Certification ISO 8573-1 Classe 0 Sans aucun système de filtration, d'adsorption ou de surveillance en aval. La formulation en PTFE est conçue pour un fonctionnement continu à des températures allant jusqu'à 185 °C, et résiste aux contraintes thermiques cumulées de quatre étapes de compression.

3. Châssis massif et robuste avec répartition avancée des forces

Le cadre principal est moulé à partir de fonte grise GG30 (équivalent à la norme ASTM A48 classe 35B) avec des sections de paroi renforcées jusqu'à 80 mm d'épaisseur et des passages d'eau de refroidissement intégrés usinés directement dans la pièce moulée. agencement de quatre rangées de cylindres opposés Ce compresseur offre un équilibre des forces exceptionnel, grâce à l'annulation des forces d'inertie de premier ordre entre paires de cylindres adjacents et à la minimisation des forces de second ordre par le calage symétrique du vilebrequin. Cet équilibre mécanique avancé réduit de plus de 901 tonnes les forces déséquilibrées transmises aux fondations par rapport aux compresseurs à une seule rangée, malgré une capacité impressionnante de 80 m³/min. Son poids de 26 tonnes et sa longueur de 6,8 mètres témoignent de son envergure industrielle. Il est conçu pour être installé dans des salles de compresseurs dédiées, dotées de fondations robustes et accessibles par pont roulant.

4. Variateur de fréquence haute puissance moyenne tension pour l'intégration industrielle

Le 4MW-80/30 est alimenté par un moteur à induction moyenne tension de 900 kW Disponible en versions 6 kV ou 10 kV, conforme à la classe d'efficacité IE3 de la norme CEI 60034-1. À ce niveau de puissance, un variateur moyenne tension est indispensable pour une distribution électrique pratique : le courant moteur à 380 V dépasserait 1 600 A, ce qui nécessiterait des câbles et des appareillages de commutation surdimensionnés. Les versions 6 kV et 10 kV permettent une intégration directe dans les réseaux de distribution industriels moyenne tension avec des courants moteurs de 100 à 170 A, autorisant ainsi un dimensionnement standard des câbles et l'utilisation d'appareillages de commutation conventionnels. Le moteur est équipé d'une enveloppe de refroidissement liquide pour un fonctionnement en climat tropical et d'une isolation de classe F avec une élévation de température de classe B pour une marge thermique accrue.

Scénarios d'application

Usines de séparation d'air cryogénique à très grande échelle

Dans les plus grandes installations cryogéniques d'ASU au monde, produisant 5 000 à 15 000 Nm³/h d'azote gazeux, le 4MW-80/30 sert de surpresseur primaire à azote haute pression Entre le caisson froid et le réseau de distribution, son débit de 80 m³/min correspond à celui des plus grandes unités de séparation d'azote (ASU) à train unique. Sa pression de refoulement de 3,00 MPa assure une pression suffisante pour la distribution par pipeline sur de longues distances jusqu'aux consommateurs en aval, au sein de vastes complexes industriels. L'absence d'huile est absolument essentielle dans ces applications, car le réseau de distribution d'azote dessert de nombreux consommateurs aux exigences de pureté variables, allant de l'inertage en aciérie (tolérant de faibles impuretés) à la fabrication de semi-conducteurs (exigeant des niveaux de contamination inférieurs au ppb). Toute contamination par l'huile au niveau du surpresseur se propagerait à l'ensemble du système de distribution, affectant tous les consommateurs.

Systèmes intégrés d'azote haute pression pour aciéries

Les aciéries intégrées modernes, dotées de plusieurs hauts fourneaux, de convertisseurs à oxygène et de lignes de coulée continue, nécessitent volumes massifs d'azote à haute pression Pour l'inertage des répartiteurs, la métallurgie en poche, l'étanchéité des gaz de haut fourneau et la purge d'urgence des cuves. La capacité de 80 m³/min du modèle 4MW-80/30 permet d'alimenter simultanément plusieurs unités de production d'acier grâce à un collecteur d'azote centralisé à 3,00 MPa. La pression de refoulement élevée est essentielle pour compenser la contre-pression des systèmes de répartiteurs modernes (fonctionnant entre 1,5 et 2,0 MPa) et pour maintenir un débit de gaz d'étanchéité positif au niveau des tuyères du haut fourneau. compresseur d'azote haute pression 4MW-80/30 Elle a été déployée dans des aciéries à travers l'Asie, où sa fiabilité et son fonctionnement sans huile se sont avérés essentiels pour maintenir la qualité de la coulée et réduire le colmatage des buses de répartition.

Systèmes de traitement haute pression et d'urgence pour l'industrie pétrochimique

Dans les complexes pétrochimiques et les raffineries, le 4MW-80/30 fournit de l'azote à haute pression pour préservation du catalyseur de réacteur, inertage de l'hydrocraqueur, injection d'azote d'urgence dans les cuves haute pression et essais de pression des pipelinesLa pression de refoulement de 3,00 MPa est suffisante pour injecter de l'azote dans la quasi-totalité des cuves de traitement et des systèmes de réacteurs, assurant ainsi une couverture positive de gaz inerte lors des phases de démarrage, d'arrêt et en cas d'urgence. Son fonctionnement en continu garantit une disponibilité ininterrompue d'azote lors des arrêts techniques prolongés. La certification « sans huile » est obligatoire pour les applications pétrochimiques où l'azote entre en contact avec les lits catalytiques ou pénètre dans des flux de procédé qui doivent rester totalement exempts d'hydrocarbures afin de prévenir l'empoisonnement du catalyseur ou la contamination du produit.

Stations de liquéfaction de gaz et de surpression de pipelines

Les grandes usines de liquéfaction d'azote et les réseaux de gazoducs nécessitent des compresseurs haute capacité et haute pression pour acheminer l'azote sur de longues distances et à travers les équipements de traitement cryogénique. Le compresseur 4MW-80/30, avec son débit de 80 m³/min et sa pression de 3,00 MPa, est idéal pour… stations de surpression de pipeline Ces compresseurs assurent le maintien du débit et de la pression sur des centaines de kilomètres de canalisations de distribution. Dans les usines de liquéfaction, ils augmentent la pression de l'azote provenant du vaporisateur jusqu'à la pression requise pour le stockage et la distribution. Leur conception sans huile garantit l'absence de contaminants dans le système cryogénique, où ils pourraient geler et obstruer les échangeurs de chaleur.

Matériaux et construction

Le 4MW-80/30 est construit à partir de matériaux haut de gamme sélectionnés pour leur compatibilité avec l'azote à ultra-haute pression, leur résistance thermique et leur intégrité structurelle massive :

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 groupe électrogène 4MW-80/30 pèse 26 tonnes à sec et son centre de gravité se situe à environ 1 200 mm au-dessus de la plaque de base. Grâce à sa conception à quatre rangées de cylindres opposés, les forces de déséquilibre sont exceptionnellement bien maîtrisées malgré sa puissance considérable, ce qui permet son installation sur un grand nombre de surfaces. bloc d'inertie en béton armé de 40 à 50 tonnesLe bloc doit être monté sur des isolateurs de vibrations élastomères haute résistance (fréquence naturelle de 4 à 6 Hz) afin d'éviter la transmission des vibrations aux structures adjacentes. Dégagement minimal requis : 2,5 m côté opposé à l'entraînement pour l'accès aux vannes, 2,0 m côté entraînement pour la maintenance du moteur et 3,0 m en hauteur pour l'accès à la grue lors des révisions majeures. Les fondations doivent être conçues par un ingénieur structure qualifié et prendre en compte les charges dynamiques lors du démarrage, de l'arrêt et en cas d'urgence.

Conception du système d'eau de refroidissement

La demande en eau de refroidissement est d'environ 120 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, trois refroidisseurs intermédiaires et le refroidisseur final via des branches parallèles équipées de vannes de régulation de débit individuelles. Compte tenu de la compression à quatre étages, les refroidisseurs intermédiaires sont essentiels à la gestion thermique et doivent bénéficier d'un débit d'eau de refroidissement prioritaire. 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 dédiée, avec filtration latérale et traitement chimique automatique, est indispensable à un fonctionnement fiable.

Programme d'entretien préventif

La conception sans huile du 4MW-80/30 réduit considérablement la complexité de la maintenance par rapport aux alternatives lubrifiées de capacité équivalente. Il n'y a pas de vidanges d'huile (qui nécessiteraient plus de 500 litres par vidange), pas de contrats d'analyse d'huile en laboratoire, pas de stock d'éléments filtrants ni de remplacement de cartouches de séparateur. Les principaux consommables d'usure sont les segments de piston et bagues de guidage en PTFECes machines atteignent généralement une durée de vie de 3 000 à 5 000 heures en conditions d'azote pur. Leur conception à quatre étages répartit l'usure de manière plus uniforme, réduisant ainsi les contraintes maximales sur chaque composant.

Certifications de conformité et de sécurité

Le compresseur d'azote 4MW-80/30 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 4MW-80/30 atteint un consommation électrique spécifique d'environ 11,25 kW par m³/min La puissance spécifique de l'azote délivré à une pression de refoulement de 3,00 MPa reflète la réalité thermodynamique de la compression à ultra-haute pression en quatre étages. Dans le segment des compresseurs à piston sans huile à très haute capacité (débit > 60 m³/min, pression > 2,00 MPa), cette efficacité est compétitive et souvent supérieure aux autres technologies. À titre de comparaison, les compresseurs alternatifs lubrifiés à l'huile, dans des applications similaires, consomment généralement de 12,0 à 14,0 kW/m³/min, tandis que les tentatives d'obtenir des performances équivalentes avec plusieurs compresseurs à vis en série nécessiteraient un refroidissement inter-étages complexe et ne permettraient toujours pas d'obtenir la certification « sans huile ».

Sur un cycle de fonctionnement annuel standard de 8 000 heures, le gain d'efficacité du modèle 4MW-80/30 par rapport aux alternatives moins efficaces est d'environ Économies d'énergie annuelles de 480 000 à 960 000 kWhÀ $0,08/kWh, cela représente une réduction des coûts directs d'électricité de $38 400 à $76 800 par an. Cependant, le principal facteur économique motivant le choix d'une centrale 4MW-80/30 est généralement… élimination des consommables liés au pétrole et évitement des équipements de dégraissage en aval Cela serait obligatoire avec toute alternative lubrifiée. coût total de possession pour la compression d'azote à ultra-haute pression est réduit d'environ 20 à 30% sur une durée de vie opérationnelle de 10 ans lorsque le 4MW-80/30 sans huile est comparé aux systèmes lubrifiés avec purification complète en aval.

La conception à quatre étages offre un avantage supplémentaire en termes d'efficacité grâce à optimisation du refroidissement inter-étagesChaque refroidisseur intermédiaire est dimensionné pour que sa température se rapproche de celle de l'eau de refroidissement à 5 °C près, optimisant ainsi la densité du gaz entrant dans l'étage suivant et réduisant le volume de gaz à comprimer. Ce refroidissement par étapes améliore l'efficacité isotherme globale du processus de compression d'environ 151 T/min par rapport à une compression adiabatique sans refroidissement intermédiaire.

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

Nous proposons des options de personnalisation complètes pour adapter le 4MW-80/30 aux conditions spécifiques du site, aux exigences d'intégration et aux spécifications de l'utilisateur final :

• Installation clé en main : Le compresseur, le moteur, les quatre refroidisseurs intermédiaires, le refroidisseur final, la tuyauterie haute pression, l'instrumentation et les systèmes de contrôle sont préassemblés sur un châssis massif en acier structurel doté de poutres de levage intégrées et de gabarits pour boulons d'ancrage. Les essais préalables en usine de tous les systèmes réduisent le temps de mise en service et minimisent les risques sur site.
• Configurations des zones dangereuses : Armoires électriques et de moteurs conformes aux normes ATEX Zone 2 et IECEx pour installations pétrochimiques. L'architecture de contrôle intègre des systèmes de détection de gaz, de ventilation automatique et d'isolation d'urgence.
• Contrôle avancé des processus : Automate programmable Siemens S7-1500 ou Allen-Bradley ControlLogix avec écran tactile IHM de 15 pouces, surveillance à distance redondante via Modbus TCP/IP et OPC-UA, et intégration transparente avec les systèmes DCS/SCADA. Le partage automatique de charge, la compatibilité avec les variateurs de fréquence (VFD) et les algorithmes de maintenance prédictive optimisent la disponibilité et réduisent les temps d'arrêt non planifiés.
• Protection de l'environnement : Systèmes de revêtement de qualité marine C5-M pour les installations côtières ; composants électriques tropicalisés pour des températures ambiantes jusqu'à 55 °C ; et enceintes acoustiques sur mesure réduisant l'émission de bruit de 88 dB(A) à 75 dB(A) à 1 mètre pour les installations à proximité de bâtiments occupés.
• Pièces détachées et contrats de service : Des ensembles complets de pièces de rechange, incluant les pièces d'usure critiques pour 2 ans de fonctionnement ; des techniciens de maintenance formés en usine disponibles pour la mise en service, la maintenance et les interventions d'urgence ; et des contrats de service à long terme avec des engagements de disponibilité garantis.

Des configurations personnalisées sont disponibles auprès de Quantité minimale de commande : 1 unitéCompte tenu de la taille du générateur 4MW-80/30, l'étude technique et l'élaboration de la proposition nécessitent généralement 10 à 14 jours ouvrables. Le délai de livraison standard est de 16 à 20 semaines ; une livraison express sous 14 semaines est possible pour les commandes éligibles répondant à des spécifications techniques établies.

Étude de cas : Modernisation du système d'azote intégré d'une aciérie

Client: Un important producteur d'acier intégré d'Asie du Sud-Est, possédant trois hauts fourneaux, deux convertisseurs à oxygène et six lignes de coulée continue.

Défi: L'aciérie exploitait trois compresseurs lubrifiés à l'huile (capacité combinée de 75 m³/min, pression maximale de 2,00 MPa) pour alimenter l'ensemble de l'usine en azote. Le système fonctionnait à pleine capacité, sans aucune redondance pour la maintenance ou les pannes. La contamination par l'huile provoquait l'obstruction des buses de coulée sur 151 TP3T de pièces moulées, entraînant des pertes de qualité et des retouches d'une valeur de 1 TP4T2,5 millions de pièces par an. La pression de 2,00 MPa était insuffisante pour la nouvelle technologie d'inertage haute pression des buses de coulée mise en œuvre sur la ligne de coulée la plus récente. Le client avait besoin d'un compresseur unique capable de remplacer le parc vieillissant, d'assurer la redondance et de fournir une pression de 3,00 MPa pour le nouvel équipement.

Solution: Nous avons fourni un Compresseur d'azote sans huile 4MW-80/30 L'alimentation principale en azote était assurée par un système intégré clé en main comprenant quatre refroidisseurs intermédiaires, un refroidisseur final, la tuyauterie haute pression et un automate programmable Siemens S7-1500 avec intégration SCADA complète. La pression de refoulement de 3,00 MPa répondait aux nouvelles exigences du répartiteur tout en fournissant une hauteur manométrique suffisante pour l'ensemble du réseau de distribution de l'usine. La conception sans huile éliminait toute contamination des systèmes de fonderie. Un des compresseurs existants a été conservé comme compresseur de secours.

Résultats quantifiés après 30 mois :

• Teneur en huile azotée : Réduit de 3,8 mg/m³ à <0,01 mg/m³, atteignant la norme ISO 8573-1 Classe 0
• Obstruction de la buse du répartiteur : Éliminé, améliorant le rendement de coulée de 94,2% à 97,8%
• Pertes de qualité et coûts de reprise : Réduction de $2,1 millions/an
• Coûts de maintenance (trois vieux compresseurs contre un neuf) : Réduit de 38%
• Consommation d'énergie : Amélioré par 8,5% par rapport à la flotte remplacée, une économie de $42 000/an
• Temps d'arrêt non planifié : Aucun événement en 30 mois ; les anciens compresseurs ont connu en moyenne 12 jours/an d'arrêts non planifiés

« Le système 4MW-80/30 a transformé notre approvisionnement en azote, autrefois source constante de problèmes, en une ressource fiable dont nous n'avons plus à nous soucier. L'élimination de la contamination par les hydrocarbures a été largement rentabilisée grâce à l'amélioration de la qualité des pièces moulées. Nous prévoyons maintenant d'installer une deuxième unité dans notre autre usine. » — Vice-président des opérations, producteur d'acier intégré

FAQ et guide de sélection

Produits et solutions connexes

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