Compresseur d'azote 3ZW-9.5/30 – Surpresseur d'azote sans huile à trois étages pour applications de process haute pression 3,00 MPa

Conçu pour fournir un débit de 9,5 m³/min à une pression de refoulement de 3,00 MPa, le 3ZW-9.5/30 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 applications exigeantes dans les procédés chimiques. Il garantit l'absence de contamination par l'huile, une optimisation thermodynamique multi-étages et est conçu pour un fonctionnement continu sous pression extrême.

Présentation du produit

Le compresseur d'azote 3ZW-9.5/30 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 9,5 m³/min et un exceptionnel Pression de refoulement de 3,00 MPaCette unité occupe le segment haute pression de notre gamme de compresseurs d'azote industriels, répondant aux exigences de processus les plus strictes en matière de synthèse chimique, de remplissage de bouteilles de gaz et d'opérations d'inertage haute pression.

Ce qui distingue le 3ZW-9.5/30 des alternatives conventionnelles, c'est son architecture de compression à trois étapes Associé à un circuit de compression entièrement exempt d'huile, ce système utilise des segments de piston et des bagues de guidage usinés avec précision à partir de matériaux composites PTFE autolubrifiants de pointe, fonctionnant sans lubrifiants hydrocarbonés. Cette absence intrinsèque d'huile garantit la pureté totale du flux d'azote, permettant ainsi d'atteindre des performances optimales. Certification ISO 8573-1 Classe 0 Pour les opérateurs des secteurs de la fabrication pharmaceutique, de la fabrication électronique et de la production de gaz de qualité alimentaire, cela élimine les dépenses d'investissement et les charges d'entretien continues liées aux systèmes de filtration en aval pour l'élimination de l'huile, qui seraient obligatoires avec les alternatives lubrifiées.

Le compresseur utilise un en trois étapes, à trois rangées (三列三级) La configuration est thermodynamiquement essentielle pour atteindre une pression de refoulement de 3,00 MPa dans des conditions d'admission typiques. Le taux de compression global, d'environ 30:1 à 60:1, est réparti sur trois cylindres de compression, chaque étage fonctionnant à un taux de compression maîtrisable. Des refroidisseurs intermédiaires indépendants entre les étages évacuent la chaleur importante de compression, maintenant les températures de refoulement dans des limites de fonctionnement sûres et préservant l'intégrité des joints en PTFE. Le bâti robuste en fonte et le vilebrequin en acier forgé à équilibrage dynamique sont conçus pour une durée de vie minimale de 120 000 heures conformément aux protocoles de maintenance standard.

Spécifications techniques – 3ZW-9.5/30

* 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 3ZW-9.5/30 utilise un architecture de compression à trois étapes Ceci est thermodynamiquement essentiel pour atteindre une pression de refoulement de 3,00 MPa à partir de conditions d'entrée atmosphériques ou à basse pression. Le taux de compression global est réparti entre trois cylindres de compression – basse pression, moyenne pression et haute pression – chacun fonctionnant à un taux de compression d'environ 3:1 à 4:1. Cette conception étagée limite la température de refoulement de chaque étage à moins de 155 °C, évitant ainsi la dégradation thermique des joints en PTFE et prolongeant la durée de vie des soupapes d'environ 501 TP3T par rapport aux conceptions à deux étages visant des taux de compression équivalents. Deux refroidisseurs intermédiaires indépendants, situés entre les étages, évacuent la chaleur de compression, maintenant ainsi une efficacité thermodynamique optimale tout au long du circuit de compression.

2. Joint d'étanchéité PTFE sans huile de pointe pour service haute pression

Les trois étages de compression utilisent un système exclusif ensemble segment de piston et bande de guidage autolubrifiants Fabriqué à partir de composites PTFE haute densité renforcés de fibres de verre et de particules de bronze, ce matériau atteint un coefficient de frottement inférieur à 0,06 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 mesurée à 0,30 MPa, ce qui rendrait la contamination par l'huile exponentiellement plus problématique. La conception sans huile permet d'obtenir… Certification native ISO 8573-1 Classe 0Ce procédé élimine le besoin de filtres coalescents en aval, d'adsorbeurs à charbon actif et d'instruments de surveillance de l'huile, indispensables avec les solutions lubrifiées. La formulation en PTFE est spécialement conçue pour un fonctionnement continu à des températures allant jusqu'à 185 °C, garantissant une étanchéité fiable même sous les contraintes thermiques extrêmes de la compression à ultra-haute pression.

3. Conception de cadre à trois rangées à forces équilibrées

Le cadre principal est moulé à partir de fonte grise GG25 (équivalent à la norme ASTM A48 classe 30B) avec des sections de paroi renforcées et des passages d'eau de refroidissement intégrés. agencement à trois rangées de cylindres opposés Ce système assure une annulation progressive des forces sur le vilebrequin, les premier et troisième cylindres s'opposant au deuxième pour obtenir un équilibre des forces quasi parfait du premier ordre. Cette conception mécanique sophistiquée réduit de plus de 851 TP3T les forces d'inertie déséquilibrées transmises à la fondation par rapport aux compresseurs à une seule rangée de capacité équivalente. Il en résulte un compresseur haute pression d'un fonctionnement remarquablement régulier, capable de fonctionner sur une dalle en béton armé standard sans les imposants blocs d'inertie généralement nécessaires aux machines alternatives haute pression.

4. Variateur standard 380 V à haut rendement

Le 3ZW-9.5/30 est entraîné par un moteur à induction triphasé de 110 kW, 380 V, 50 Hz Conforme à la norme IEC 60034-1, classe d'efficacité IE3. Malgré sa consommation électrique importante liée à la compression triphasée, la configuration basse tension standard s'intègre directement aux tableaux de distribution industriels 380 V existants, sans nécessiter d'appareillage moyenne tension. Cette accessibilité électrique rend le 3ZW-9.5/30 accessible à une large gamme d'installations industrielles, des petites stations-service aux usines chimiques de taille moyenne, sans nécessiter de modifications de l'infrastructure électrique.

Scénarios d'application

Stations de remplissage de bouteilles d'azote haute pression

Le 3ZW-9.5/30 est conçu spécifiquement pour opérations de remplissage des bouteilles d'azote Le gaz doit être comprimé à la pression de 15 à 20 MPa requise pour les bouteilles de gaz industrielles standard. Bien que la pression de refoulement de 3,00 MPa du compresseur n'atteigne pas directement la pression de remplissage finale de la bouteille, il sert de surpresseur primaire très efficace, réduisant considérablement le taux de compression nécessaire aux compresseurs de remplissage haute pression situés en aval. La conception à trois étages est particulièrement avantageuse pour le remplissage des bouteilles car elle fournit une pression intermédiaire stable et basse, améliorant ainsi l'efficacité et la durée de vie de l'étage haute pression final. La certification « sans huile » est obligatoire pour le remplissage des bouteilles, car toute contamination par de l'huile serait piégée dans les bouteilles et livrée aux utilisateurs finaux, compromettant potentiellement les processus critiques dans les secteurs de la santé, de l'électronique et de l'agroalimentaire.

Synthèse chimique et inertage des réacteurs à haute pression

Dans les usines de traitement chimique, compresseur d'azote 3ZW-9.5/30 fournit de l'azote à ultra-haute pression pour procédés d'inertage des réacteurs à haute pression, de préservation du lit catalytique et d'extraction par fluide supercritiqueLa pression de refoulement de 3,00 MPa est suffisante pour maintenir une atmosphère inerte dans les réacteurs fonctionnant à des pressions allant jusqu'à 2,5 MPa, garantissant ainsi un flux d'azote positif dans la cuve, même lors de variations de pression. La conception à trois étages assure une excellente stabilité de la pression, un point crucial pour les procédés chimiques où les fluctuations de pression d'azote pourraient affecter la cinétique de réaction ou la qualité du produit. L'absence d'huile prévient l'empoisonnement du catalyseur et la contamination du produit, phénomènes qui se produiraient même en présence de traces d'huile.

Essais de pression des oléoducs et gazoducs

Dans l'industrie pétrolière et gazière, l'azote est le milieu privilégié pour essais de pression hydrostatique et pneumatique des pipelines, des réservoirs sous pression et des équipements de tête de puits Grâce à son inertie, ce dispositif évite les risques de corrosion et de contamination liés aux essais à l'eau. La pression de refoulement de 3,00 MPa du 3ZW-9.5/30 convient aux essais de canalisations et d'équipements jusqu'à la classe API 600 (pression de service de 2,5 MPa). Sa conception sans huile est essentielle, car toute contamination par de l'huile dans l'azote utilisé pour les essais pourrait être confondue avec des produits de corrosion des canalisations ou des hydrocarbures résiduels, entraînant des résultats erronés et des essais supplémentaires coûteux. Son débit de 9,5 m³/min permet une pressurisation rapide des canalisations de grand diamètre, réduisant ainsi la durée des cycles d'essais et améliorant la productivité des projets.

Alimentation en azote ultra-pur pour l'électronique

Les installations de fabrication de semi-conducteurs nécessitent de l'azote à haute pression pour pressurisation du système de transport des plaquettes, purge de la chambre de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et séchage haute pression de l'équipement de photolithographieLa pression de refoulement de 3,00 MPa du 3ZW-9.5/30 génère des jets d'azote à haute vitesse utilisés pour le nettoyage de précision et l'élimination de particules. Sa conception sans huile est absolument indispensable dans la fabrication de semi-conducteurs, où même une contamination huileuse inférieure au ppb peut provoquer des défauts catastrophiques dans les circuits intégrés à l'échelle nanométrique. La compression à trois étages assure une pression de refoulement d'une stabilité exceptionnelle, essentielle au maintien de conditions de processus constantes dans les équipements de dépôt et de gravure.

Matériaux et construction

Le 3ZW-9.5/30 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-9.5/30 a un poids à sec de 3,50 tonnes et un centre de gravité situé à environ 850 mm au-dessus de la plaque de base. Malgré son fonctionnement à haute pression en trois étages, sa conception à trois rangées de cylindres opposés assure un excellent équilibre des forces, permettant son installation sur un châssis. bloc d'inertie en béton armé de 6 à 8 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. La tuyauterie de refoulement haute pression (3,00 MPa) nécessite une attention particulière au support et à l’ancrage afin de prévenir la fatigue due aux vibrations et d’assurer la sécurité du personnel.

Conception du système d'eau de refroidissement

La demande en eau de refroidissement est d'environ 22 m³/h La température d'entrée ne doit pas dépasser 32 °C. Le circuit de distribution d'eau alimente trois chemises de cylindre et deux refroidisseurs intermédiaires, montés en parallèle/série pour une gestion thermique optimale. Compte tenu du rapport de pression extrême, les deux refroidisseurs intermédiaires sont essentiels au maintien de l'intégrité de l'anneau en PTFE et doivent être alimentés en eau de refroidissement 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 < 30 mg/L et dureté totale < 300 mg/L (exprimée en CaCO₃). L'utilisation d'une tour de refroidissement en circuit fermé avec filtration latérale est fortement recommandée.

Programme d'entretien préventif

La conception sans huile de la 3ZW-9.5/30 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 systèmes atteignent généralement une durée de vie de 3 000 à 5 000 heures en conditions d'azote pur. Les plaques de soupapes haute pression du troisième étage peuvent nécessiter une inspection plus fréquente (toutes les 2 000 heures) en raison des contraintes mécaniques extrêmes à 3,00 MPa, mais la charge de maintenance globale reste nettement inférieure à celle des systèmes lubrifiés à l'huile.

Certifications de conformité et de sécurité

Le compresseur d'azote 3ZW-9.5/30 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-9.5/30 atteint un consommation électrique spécifique d'environ 11,58 kW par m³/min La puissance spécifique de l'azote est fournie à une pression de refoulement de 3,00 MPa. Cette valeur reflète la réalité thermodynamique de la compression à très haute pression en trois étages. Dans le segment des compresseurs haute pression sans huile (pression de refoulement > 2,50 MPa), ce rendement est compétitif et nettement supérieur à celui des compresseurs à membrane, principale alternative pour les applications à très haute pression sans huile. À titre de comparaison, un compresseur à membrane offrant une capacité et une pression équivalentes consommerait généralement entre 16 et 20 kW/m³/min et son coût d'investissement serait 4 à 6 fois plus élevé.

Sur un cycle de fonctionnement annuel de 8 000 heures, l’avantage en termes d’efficacité du 3ZW-9.5/30 par rapport aux alternatives à membrane se traduit par environ Économies d'énergie annuelles de 340 000 à 530 000 kWhÀ $0,08/kWh, cela représente une réduction des coûts directs d'électricité de $27 200 à $42 400 par an. Cependant, le principal facteur économique motivant le choix du modèle 3ZW-9,5/30 est généralement… combinaison d'une capacité élevée, d'un coût d'investissement modéré et d'un fonctionnement sans pétrole. cela est impossible à atteindre avec d'autres technologies de compresseurs à ce niveau de pression. coût total de possession pour la compression d'azote à ultra-haute pression est réduit d'environ 40 à 50% sur une durée de vie opérationnelle de 10 ans lorsque la conception à piston à trois étages est comparée aux systèmes multi-diaphragmes.

La conception à trois étages offre une stabilité de pression supérieure à celle des compresseurs haute pression mono-étagés, un atout essentiel pour les applications industrielles où les fluctuations de pression peuvent affecter la qualité du produit ou la sécurité du procédé. Le refroidissement inter-étages garantit un rendement thermodynamique optimal pour chaque étage, minimisant ainsi la consommation d'énergie globale nécessaire à l'élévation de pression requise.

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

Nous proposons des options de personnalisation complètes pour adapter le 3ZW-9.5/30 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, 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 60%.
• Configurations des zones dangereuses : Coffrets moteurs et électriques conformes aux normes ATEX Zone 2 et IECEx pour installations pétrochimiques. Détection de gaz intégrée et verrouillages de ventilation automatique avec vannes d'isolement d'urgence.
• 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. Séquençage automatique des étapes et interverrouillages de sécurité haute pression, incluant une purge d'urgence.
• 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 documentation localisée pour les distributeurs d'équipements à gaz et les intégrateurs de systèmes.

Des configurations personnalisées sont disponibles auprès de Quantité minimale de commande : 1 unitéLes propositions d'ingénierie sont généralement livrées sous 5 à 7 jours ouvrables. Le délai de livraison standard est de 12 à 14 semaines ; les commandes répétées sont livrées sous 8 à 10 semaines à compter de la confirmation de commande.

Étude de cas : Modernisation d’une station de remplissage de bouteilles de gaz industrielles

Client: Un important distributeur de gaz industriels en Indonésie, desservant les secteurs de la fabrication, de la santé et de l'électronique.

Défi: La station de remplissage de bouteilles existante du client utilisait un compresseur bi-étagé lubrifié à l'huile alimentant un compresseur à membrane. La contamination par l'huile provenant du compresseur principal se propageait dans le système, obligeant à remplacer les lits de purification finaux du compresseur à membrane tous les 4 mois au lieu des 18 mois prévus. Le taux d'huile dans les bouteilles remplies atteignait 2,0 mg/m³, dépassant la spécification de 0,1 mg/m³ pour l'azote de qualité médicale et électronique. Le compresseur à membrane fonctionnait également à rendement réduit en raison de l'encrassement des échangeurs de chaleur par l'huile.

Solution: Nous avons fourni un Compresseur d'azote sans huile 3ZW-9.5/30 En tant que surpresseur principal, il remplaçait l'unité lubrifiée à l'huile. Sa conception à trois étages assurait une pression intermédiaire stable de 3,00 MPa, améliorant ainsi le rendement du compresseur à membrane en aval de 151 TP3T. L'absence d'huile permettait de supprimer totalement le besoin de lits de purification au charbon actif. L'unité était installée sur un châssis sur mesure avec refroidisseurs intégrés et un automate programmable Siemens S7-1200 avec surveillance à distance.

Résultats quantifiés après 18 mois :

• Teneur en huile azotée dans les cylindres remplis : Réduit de 2,0 mg/m³ à <0,01 mg/m³, atteignant la norme ISO 8573-1 Classe 0
• Remplacement du lit de charbon actif : Éliminé complètement, permettant d'économiser $18 000/an en consommables
• Rendement du compresseur à membrane : Amélioré par 15%, réduisant ainsi sa consommation d'énergie de 22 kW
• Réclamations et retours clients : Zéro depuis la mise en service, avec des contrats renouvelés pour 3 années supplémentaires
• Délai de récupération : 2,3 ans basé sur les économies de coûts et les renouvellements de contrats

« Le compresseur 3ZW-9.5/30 a complètement transformé notre station de remplissage. Sa conception sans huile a éliminé nos problèmes de contrôle qualité du jour au lendemain, et la compression à trois étages a permis à nos équipements en aval de fonctionner avec une efficacité sans précédent. Nos clients du secteur des gaz médicaux ont immédiatement constaté la différence. » — Directeur des opérations, distributeur de gaz industriels

FAQ et guide de sélection

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