Compresseur d'azote 4MW-81/3,3~36 | Surpresseur N2 sans huile ultra-haute capacité 81 m³/min pour systèmes à très grande échelle 3,60 MPa

Compresseur d'azote 4MW-81/3,3~36 – Surpresseur N2 sans huile à très haute capacité pour systèmes de gaz industriels à très grande échelle

Avec un débit de 81 m³/min à une pression de refoulement de 3,60 MPa et une pression d'entrée admissible de 0,33 MPa, le compresseur d'azote à pistons sans huile 4MW-81/3.3~36 est conçu pour les plus grandes installations de séparation d'air cryogénique, les installations de liquéfaction d'azote à très grande échelle et les réseaux de distribution par pipeline à ultra-haute pression. Il garantit l'absence de contamination par lubrifiant, un fonctionnement continu et une fiabilité industrielle 24 h/24 et 7 j/7, même sous des pressions et des capacités extrêmes.

Présentation du produit

Le Compresseur d'azote 4MW-81/3,3~36 représente le summum de notre ingénierie des compresseurs à piston sans huile, conçu pour les applications de compression d'azote les plus exigeantes de l'industrie mondiale des gaz industriels. Avec une capacité extraordinaire de 81 m³/min et une pression de refoulement de 3,60 MPaCette unité occupe le segment ultra-performant de notre gamme de produits, au service d'usines de séparation d'air cryogéniques à grande échelle, de complexes sidérurgiques intégrés et de réseaux de pipelines d'azote à l'échelle continentale.

Ce qui distingue le 4MW-81/3.3~36, c'est son caractère unique capacité de pression d'entrée variable La plage de pression d'entrée, de 0,33 MPa à la pression de refoulement de 3,60 MPa, est large et indiquée par la désignation du modèle « 3.3~36 » (correspondant à 0,33 MPa à 3,6 MPa). Cette large plage permet au compresseur de recevoir de l'azote provenant de diverses sources en amont : chambres froides cryogéniques d'unités de séparation d'air (ASU), réservoirs de stockage moyenne pression ou flux de recyclage de procédés, sans nécessiter de réduction de pression énergivore. Cette flexibilité est essentielle pour les complexes de gaz industriels intégrés où l'azote provient de plusieurs unités de production à des pressions variables.

L'architecture du compresseur utilise un à quatre étages, à deux rangées (四列二级) La configuration est thermodynamiquement essentielle pour gérer le taux de compression extrême requis pour passer de 0,33 MPa à 3,60 MPa. En répartissant le taux de compression total sur quatre étages, chaque étage fonctionne à un taux de compression maîtrisable et à des températures de refoulement modérées. Trois refroidisseurs intermédiaires évacuent la chaleur de compression entre les étages, garantissant ainsi que les températures des gaz restent dans les plages de fonctionnement sûres et préservant l'intégrité des joints en PTFE. Le bâti massif en fonte et le vilebrequin robuste en acier forgé sont conçus pour une durée de vie minimale de 150 000 heures conformément aux protocoles de maintenance standard.

Spécifications techniques – 4MW-81/3,3~36

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. La capacité est spécifiée pour une pression d'entrée de 0,33 MPa ; la capacité réelle varie selon la pression d'entrée.

Principales caractéristiques et avantages techniques

1. Compression en quatre étapes pour des rapports de pression extrêmes

Le architecture de compression à quatre étapes La compression à quatre étages (4MW-81/3,3~36) est une nécessité thermodynamique pour atteindre une pression de refoulement de 3,60 MPa à partir d'une pression d'entrée de 0,33 MPa. Le rapport de pression global, d'environ 11:1, est réparti sur quatre cylindres de compression, chaque étage fonctionnant à un rapport de pression d'environ 1,8 à 2,0. Cette approche par étages limite la température de refoulement de chaque étage à moins de 150 °C, évitant ainsi la dégradation thermique des joints en PTFE et garantissant un fonctionnement fiable à long terme. Trois refroidisseurs intermédiaires à calandre et tubes haute performance, placés entre les étages, évacuent la chaleur importante de compression, maintenant les températures des gaz dans les limites de sécurité. Sans cette compression à quatre étages, la température de refoulement dépasserait 250 °C, bien au-delà de la limite de sécurité des joints sans huile.

2. Pression d'entrée variable sur toute la plage de fonctionnement

Le 4MW-81/3.3~36 est conçu pour accepter l'azote en entrée à travers un plage de pression exceptionnellement large, de 0,33 MPa à 3,60 MPaCette capacité d'admission variable est obtenue grâce à une conception sophistiquée des vannes, à l'optimisation du dimensionnement des cylindres et à une régulation automatique des jeux qui ajuste le taux de compression effectif en fonction des conditions d'admission disponibles. Alimenté par une unité de séparation d'air cryogénique basse pression (0,33 MPa), le compresseur fonctionne à pleine capacité (81 m³/min) avec ses quatre étages actifs. Alimenté par un réservoir de stockage moyenne pression (1,50–2,00 MPa), il peut contourner les premiers étages et fonctionner avec une consommation d'énergie réduite tout en maintenant la pression de refoulement cible de 3,60 MPa. Cette flexibilité opérationnelle élimine les régulateurs de pression énergivores et optimise le rendement du système sur toute la plage de modes de fonctionnement de l'installation.

3. Châssis ultra-robuste avec équilibrage 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, des passages d'eau de refroidissement intégrés et des nervures structurelles supplémentaires pour résister aux forces mécaniques massives associées à une capacité de 81 m³/min et à une pression de pointe de 3,60 MPa. agencement à deux rangées de cylindres opposés Il assure une annulation naturelle des forces de premier ordre, réduisant de plus de 801 tonnes les forces d'inertie déséquilibrées transmises à la fondation par rapport aux modèles à une seule rangée de capacité équivalente. Malgré son poids considérable de 30 tonnes, sa conception à deux rangées permet une installation sur un bloc d'inertie en béton armé de 50 à 60 tonnes— nettement plus léger que celui requis pour un compresseur à une seule rangée de cylindres de cette taille. Le châssis est conçu pour une durée de vie minimale de 150 000 heures en fonctionnement continu.

4. Variateur moyenne tension de 2000 kW pour l'alimentation électrique à l'échelle industrielle

Le 4MW-81/3,3~36 est alimenté par un Moteur à induction moyenne tension de 2000 kW Disponible en versions 6 kV ou 10 kV, conforme à la classe d'efficacité IE3 de la norme CEI 60034-1. À 2 000 kW, un variateur basse tension 380 V nécessiterait des câbles et des appareillages de commutation de dimensions excessives, faisant de la moyenne tension la seule option pratique pour ce niveau de puissance. Le moteur est directement couplé au vilebrequin du compresseur par un accouplement à disque flexible renforcé, éliminant ainsi les contraintes de maintenance et les pertes d'efficacité des transmissions par courroie ou engrenage. La configuration moyenne tension s'intègre parfaitement à l'infrastructure électrique des grands complexes industriels, des aciéries et des usines pétrochimiques où les réseaux électriques 6 kV et 10 kV sont la norme.

Scénarios d'application

Usines de séparation d'air cryogénique à grande échelle

Dans les plus grandes installations cryogéniques d'ASU au monde, produisant 10 000 à 30 000 Nm³/h d'azote gazeux, le 4MW-81/3,3~36 sert de surpresseur primaire à azote ultra-haute pression Situé entre le compartiment froid et le réseau de distribution continental, ce compresseur offre une capacité de 81 m³/min équivalente au débit des plus grandes unités de séparation d'azote (ASU) à train unique. Sa pression de refoulement de 3,60 MPa assure une hauteur manométrique suffisante pour la distribution par pipeline sur des distances supérieures à 50 km. La possibilité de variation de la pression d'entrée permet au compresseur de recevoir l'azote directement du compartiment froid de l'ASU à 0,33 MPa ou d'un stockage intermédiaire à des pressions plus élevées, s'adaptant ainsi au mode de fonctionnement de l'installation sans nécessiter de régulation de pression en amont. L'absence d'huile est essentielle pour ces applications, car l'azote peut être fourni à des usines de semi-conducteurs, des usines pharmaceutiques et des sites de production alimentaire où toute contamination par l'huile serait catastrophique.

Réseaux de pipelines d'azote à l'échelle continentale

fournisseurs de gaz industriels en activité réseaux continentaux de pipelines d'azote nécessitent des stations de surpression à intervalles réguliers pour maintenir la pression et le débit sur de longues distances. booster d'azote 4MW-81/3,3~36 Ce compresseur est idéal pour les stations de surpression de pipelines, où son débit de 81 m³/min permet d'alimenter plusieurs consommateurs en aval et sa pression de refoulement de 3,60 MPa compense les pertes de charge sur des distances de 50 à 100 km. La possibilité de faire varier la pression d'entrée est particulièrement précieuse pour les applications sur pipelines, car celle-ci varie en fonction de la demande en amont, du diamètre du pipeline et des variations d'altitude. Le compresseur s'adapte automatiquement à ces conditions variables, assurant un fonctionnement efficace sans intervention manuelle.

Azote à ultra-haute pression pour aciérie intégrée

Les plus grandes aciéries intégrées du monde nécessitent d'énormes volumes d'azote à ultra-haute pression pour Étanchéité des gaz de haut fourneau, procédés de réduction directe COREX/MIDREX et inertage des répartiteurs haute pressionLe générateur 4MW-81/3.3~36, d'une capacité de 81 m³/min, peut alimenter simultanément plusieurs hauts fourneaux, réacteurs de réduction directe et lignes de coulée continue grâce à un collecteur d'azote centralisé à 3,60 MPa. Cette pression de refoulement de 3,60 MPa est suffisante pour vaincre la contre-pression des systèmes de gaz des plus grands hauts fourneaux et maintenir un débit de gaz d'étanchéité positif, même à des profondeurs de tuyère supérieures à 40 mètres. Sa conception sans huile prévient toute contamination du gaz de haut fourneau par l'huile, contamination qui encrasserait les équipements d'épuration en aval et compromettrait la qualité du gaz récupéré pour la production d'électricité.

Systèmes de surpression pour la liquéfaction et le stockage de l'azote

Les grandes usines de liquéfaction d'azote nécessitent de l'azote à haute pression pour alimenter le cycle frigorifique et remplir les réservoirs de stockage cryogéniques. Le générateur 4MW-81/3,3~36 fournit cette alimentation. Alimentation en azote haute pression pour turbo-détendeurs et vannes Joule-Thomson Utilisé dans le procédé de liquéfaction, ce compresseur supporte une pression de 3,60 MPa suffisante pour une liquéfaction efficace à des températures proches de -196 °C, tandis que son débit de 81 m³/min permet des cadences de liquéfaction de 50 à 100 tonnes par jour. Sa capacité d'entrée variable lui permet d'accepter l'azote provenant du vaporisateur du liquéfacteur à sa pression de fonctionnement, d'un stockage intermédiaire ou directement de l'unité de séparation d'air (ASU), offrant ainsi une grande flexibilité opérationnelle lors des phases de démarrage, d'arrêt et de suivi de charge de l'installation.

Matériaux et construction

Le 4MW-81/3.3~36 est fabriqué à partir de matériaux haut de gamme sélectionnés pour leur compatibilité avec l'azote à très haute pression, leur résistance thermique et leur intégrité mécanique à toute épreuve :

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 réservoir sous pression 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 3,60 MPa. L'ensemble compresseur est testé en usine pendant au moins 72 heures avant expédition afin de vérifier son intégrité mécanique, ses performances thermiques et sa certification sans huile.

Instructions d'installation et d'entretien

Exigences en matière de fondations et de structure

Le groupe électrogène 4MW-81/3.3~36 pèse 30 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 deux rangées de cylindres opposés, les forces de déséquilibre sont considérablement réduites malgré sa puissance importante, ce qui permet son installation sur un sol de grande capacité. bloc d'inertie en béton armé de 50 à 60 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 et instruments adjacents. Dégagement minimal requis : 2,0 m côté opposé à l'entraînement pour l'accès aux vannes, 1,5 m côté entraînement pour la maintenance du moteur et 2,5 m en hauteur pour l'accès à la grue lors des révisions majeures. Les fondations doivent être conçues par un ingénieur structure qualifié pour supporter le poids statique et les forces dynamiques lors du démarrage et de l'arrêt d'urgence.

Conception du système d'eau de refroidissement

La demande en eau de refroidissement est d'environ 120 m³/h La température d'entrée ne doit pas dépasser 32 °C. Le circuit de distribution d'eau alimente les chemises de cylindre et trois refroidisseurs intermédiaires en parallèle, le refroidisseur final étant alimenté par une branche séparée. Compte tenu de la compression à quatre étages et du taux de compression extrême, les refroidisseurs intermédiaires sont essentiels à la gestion thermique et doivent bénéficier d'un débit d'eau de refroidissement prioritaire en permanence. 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 < 20 mg/L et dureté totale < 250 mg/L exprimée en CaCO₃. Une tour de refroidissement en circuit fermé dédiée, avec filtration intégrale et traitement chimique automatisé, est indispensable pour ce compresseur en raison de la charge de refroidissement importante et des performances critiques des refroidisseurs intermédiaires.

Programme d'entretien préventif

La conception sans huile du 4MW-81/3.3~36 réduit considérablement la complexité de la maintenance par rapport aux modèles lubrifiés de même envergure. Il n'y a pas de vidange d'huile (qui nécessiterait plus de 500 litres par vidange), pas de programmes d'analyse d'huile, pas de remplacement d'éléments filtrants ni de changement de cartouches de séparation. Les principaux consommables d'usure sont les suivants : segments de piston et bagues de guidage en PTFECes compresseurs 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 uniformément, les étages haute pression nécessitant généralement une maintenance plus fréquente que les étages basse pression.

Certifications de conformité et de sécurité

Le compresseur d'azote 4MW-81/3.3~36 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-81/3,3~36 atteint un consommation électrique spécifique d'environ 24,69 kW par m³/min La puissance spécifique de l'azote est fournie à une pression de refoulement de 3,60 MPa à partir d'une pression d'entrée de 0,33 MPa. Cette valeur reflète la réalité thermodynamique de la compression à ultra-haute pression avec un taux de compression extrême. Dans le segment des compresseurs à piston sans huile à ultra-haute pression (pression de refoulement > 3,00 MPa, débit > 50 m³/min), ce rendement est compétitif et généralement supérieur à celui des systèmes multi-compresseurs de plus petite taille, qui souffrent d'inefficacités cumulatives et de pertes parasites plus importantes.

Sur un cycle de fonctionnement annuel standard de 8 000 heures, le gain d'efficacité du modèle 4MW-81/3.3~36 par rapport aux alternatives moins efficaces ou aux systèmes multi-unités est d'environ Économies d'énergie annuelles de 400 000 à 800 000 kWhÀ $0,08/kWh, cela représente une réduction des coûts directs d'électricité de $32 000 à $64 000 par an. Cependant, le principal facteur économique motivant le choix du modèle 4MW-81/3,3~36 est généralement… élimination de plusieurs petits compresseurs et de leur maintenance, de leur stock de pièces de rechange et de leur complexité opérationnelle associéesUn seul compresseur 4MW-81/3.3~36 remplace 3 à 4 compresseurs plus petits, réduisant ainsi le nombre de personnes chargées de la maintenance, la valeur des stocks de pièces de rechange et l'empreinte de l'usine de 60 à 70%.

Le coût total de possession pour la compression d'azote à très grande échelle La consommation est encore réduite par l'élimination des consommables liés à l'huile. Un système de compresseur lubrifié de capacité équivalente consommerait 1 000 à 2 000 litres d'huile de lubrification par an, sans compter les éléments filtrants, les cartouches de séparation et le traitement des huiles usagées. À cette échelle, les seuls consommables liés à l'huile peuvent dépasser 1 000 à 50 000 litres par an. La conception sans huile du compresseur 4MW-81/3.3~36 élimine totalement ces dépenses tout en garantissant une pureté de l'azote conforme aux exigences les plus strictes des clients, sans purification en aval.

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

Nous proposons des options de personnalisation complètes pour adapter le 4MW-81/3.3~36 aux exigences spécifiques des mégaprojets :

• Solutions EPC clés en main : Station de compression complète incluant compresseur, moteur, refroidisseurs, tuyauterie haute pression, instrumentation, système de contrôle, tour de refroidissement et appareillage électrique, livrée sous la responsabilité d'un seul entrepreneur. Simplifie la gestion de projet et garantit une intégration système optimale.
• Configurations de disques redondants : Configurations à deux moteurs avec commutation automatique d'embrayage pour les applications nécessitant une disponibilité de 100%. Chaque moteur est conçu pour une charge maximale de 60%, permettant un fonctionnement continu à capacité réduite pendant la maintenance.
• Intégration DCS avancée : Automate programmable Siemens S7-1500 ou Allen-Bradley ControlLogix avec processeurs redondants, écran tactile IHM de 15 pouces, surveillance à distance via OPC-UA et Ethernet/IP, et intégration complète avec le système de contrôle-commande (DCS/SCADA) de l'usine. Gestion automatique de la charge, prévision de la demande et algorithmes de maintenance prédictive.
• Systèmes environnementaux et acoustiques : Des enceintes acoustiques conçues sur mesure réduisant le bruit de 88 dB(A) à 72 dB(A) à 1 mètre ; des revêtements de qualité marine C5-M pour les installations côtières ; des composants électriques tropicalisés pour une température ambiante de 55 °C ; et une filtration d'air intégrée pour les environnements poussiéreux.
• Programmes OEM et de marques privées : Fabrication complète en marque blanche avec personnalisation par le client, schémas de peinture sur mesure et documentations localisées pour les entreprises mondiales de gaz industriels et les entrepreneurs EPC.

Des configurations personnalisées sont disponibles auprès de Quantité minimale de commande : 1 unitéL'étude technique et l'élaboration des propositions nécessitent généralement 10 à 14 jours ouvrables en raison de la complexité des projets de grande envergure. Le délai de livraison standard est de 20 à 24 semaines ; une livraison express en 16 semaines est possible pour les commandes éligibles bénéficiant d'un engagement préalable sur les matériaux.

Étude de cas : Modernisation de l'infrastructure d'azote d'un complexe sidérurgique intégré

Client: Un important producteur d'acier intégré en Inde, exploitant trois hauts fourneaux, deux unités de réduction directe COREX et six lignes de coulée continue.

Défi: L'alimentation en azote du client était assurée par cinq compresseurs à huile vieillissants (capacité combinée de 75 m³/min) alimentant un collecteur de distribution à 2,00 MPa. Le système fonctionnait à une capacité de 951 TP3T sans redondance, et la pression de 2,00 MPa était insuffisante pour répondre aux nouvelles exigences d'inertage haute pression des répartiteurs et d'étanchéité au gaz COREX. La contamination par l'huile des compresseurs lubrifiés entraînait l'encrassement des buses des répartiteurs et une dégradation de la qualité des gaz de haut fourneau. Les coûts de maintenance atteignaient 1 TP4T220 000 €/an pour les cinq unités, et la disponibilité des pièces détachées devenait problématique pour ces machines âgées de 20 ans.

Solution: Nous avons fourni un seul Compresseur d'azote sans huile 4MW-81/3,3~36 Ce nouveau compresseur remplace l'ensemble du parc existant et est monté sur un châssis clé en main intégrant un système de refroidissement intermédiaire à quatre étages, un système de post-refroidissement, un automate programmable redondant Siemens S7-1500 et une intégration SCADA complète. La pression de refoulement de 3,60 MPa répond à toutes les exigences actuelles et futures en matière de haute pression. La capacité d'entrée variable permet au compresseur d'accepter de l'azote provenant de l'unité de séparation d'air (ASU) existante à 0,33 MPa ou d'un stockage intermédiaire à des pressions plus élevées. Un réservoir tampon de 10 m³ a été installé en amont pour amortir les fluctuations de la demande des unités COREX fonctionnant par lots.

Résultats quantifiés après 36 mois :

• Teneur en huile azotée : Réduit de 5,8 mg/m³ à <0,01 mg/m³, atteignant la norme ISO 8573-1 Classe 0
• Obstruction de la buse du répartiteur : Éliminé complètement, améliorant le rendement de coulée de 2,11 TP3T
• Coût annuel d'entretien : Réduit de 58% ($220 000 à $92 400) malgré la machine plus grande
• Inventaire des pièces de rechange : Réduit de 75% (une seule machine contre cinq unités)
• Effectifs de maintenance : Réduction de 4 ETP à 1,5 ETP
• Consommation d'énergie : Amélioré par 12.3% par rapport à la configuration à cinq unités, une économie de $48 000/an
• Temps d'arrêt non planifié : Aucun événement en 36 mois, avec une disponibilité de 99,2%
• Délai de récupération : 3,2 ans basé sur la combinaison des économies de coûts et de l'amélioration du rendement

« Le remplacement de cinq vieux compresseurs par un seul 4MW-81/3.3~36 a été notre meilleur investissement de ces dix dernières années. Notre équipe de maintenance a été réduite des deux tiers, la qualité de notre azote est désormais certifiée Classe 0 et notre rendement de fonderie a augmenté de plus de 21 tonnes 3 tonnes. La machine est d'une fiabilité à toute épreuve. » — Vice-président des opérations, Complexe sidérurgique intégré

FAQ et guide de sélection

Produits et solutions connexes

Pour un aperçu complet de nos compresseur d'azote industriel Pour en savoir plus sur notre gamme de produits, notamment les compresseurs d'oxygène sans huile, les compresseurs d'hydrogène, les compresseurs de dioxyde de carbone et les solutions de gaz spéciaux conçues sur mesure, veuillez contacter notre équipe d'ingénierie d'application ou consulter notre catalogue de produits en ligne.

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Notre équipe d'ingénierie d'application est spécialisée dans les projets de compression d'azote à très grande échelle. Nous proposons des études de faisabilité complètes, la modélisation thermodynamique, l'assistance à la conception des fondations, les études de coordination électrique et des analyses détaillées du coût total de possession (CTP). Pour les projets de cette envergure, nous offrons des consultations d'ingénierie sur site et des programmes de tests en usine avec présence d'un témoin.

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