Description
Compresseur d'azote LW-40/4 – Surpresseur d'azote sans huile pour la distribution de gaz industriels à moyenne pression
Conçu pour fournir un débit de 40 m³/min à une pression de refoulement de 0,40 MPa, le LW-40/4 est un compresseur d'azote à pistons sans huile, à deux étages et deux rangées, spécialement conçu pour la séparation cryogénique d'air de secours, le surpression d'azote VPSA et les réseaux de distribution par pipeline moyenne pression. Il garantit l'absence de contamination par l'huile, un fonctionnement continu et est optimisé pour une utilisation industrielle 24 h/24 et 7 j/7.
Présentation du produit
Le Compresseur d'azote LW-40/4 occupe une place essentielle dans notre gamme de compresseurs à piston sans huile, comblant le fossé entre la production d'azote à basse pression et les besoins de distribution à moyenne pression. Avec une capacité nominale de 40 m³/min et une pression de refoulement de 0,40 MPa, cette unité est le pilier des usines de séparation d'air cryogénique de moyenne taille, des stations de surpression d'azote VPSA et des réseaux de gazoducs industriels.
Ce qui distingue le LW-40/4 des alternatives lubrifiées classiques, c'est son circuit de compression entièrement exempt d'huileLes segments de piston et les bagues de guidage sont fabriqués en matériaux composites PTFE autolubrifiants fonctionnant sans lubrifiants hydrocarbonés, garantissant ainsi un flux d'azote totalement exempt de contamination par l'huile. Cette caractéristique est indispensable pour les applications exigeant la certification ISO 8573-1 Classe 0, notamment l'azote pour l'emballage alimentaire, l'inertage pharmaceutique et l'alimentation en gaz de process pour semi-conducteurs.
L'architecture du compresseur suit une à deux étages, à deux rangées (二列二级) Ce système répartit la pression totale entre deux cylindres de compression. Cette architecture étagée réduit la température de refoulement à chaque étage, améliore le rendement volumétrique et prolonge la durée de vie des soupapes et des segments de piston. Chaque étage de compression est équipé d'un refroidisseur intermédiaire indépendant, garantissant ainsi le maintien de la température des gaz dans les plages de fonctionnement sûres, même sous charge maximale prolongée.
Spécifications techniques – LW-40/4
| Paramètre | Valeur | Unité |
|---|---|---|
| Modèle | LW-40/4 | – |
| Modèle | À deux étages, à deux rangées (二列二级) | – |
| Capacité | 40 | m³/min |
| Pression de refoulement | 0.40 | MPa |
| Dimensions du compresseur (L × l × H) | 3260 × 1655 × 2548 | mm |
| Poids | 4.50 | t |
| Pouvoir | 160 | kW |
| Tension | 380 | V |
| Gaz moyen | Azote (N₂) | – |
| Lubrification | Sans huile | – |
* 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. Technologie des segments de piston en PTFE sans huile
Le LW-40/4 utilise une technologie exclusive ensemble segment de piston et bande de guidage autolubrifiants Fabriqué à partir de composites PTFE haute densité renforcés par des fibres de verre et des particules de bronze, ce matériau permet d'atteindre un coefficient de frottement inférieur à 0,08 sans lubrification externe, éliminant ainsi tout risque d'entraînement de vapeurs d'huile dans le flux d'azote produit. Pour les acheteurs opérant dans des secteurs réglementés, cela se traduit directement par : Conformité à la norme ISO 8573-1, classe 0 sans les coûts d'investissement et d'exploitation des systèmes de filtration d'huile en aval.
2. Compression étagée avec refroidissement intermédiaire
Le architecture de compression à deux étapes Le compresseur LW-40/4 est optimisé thermodynamiquement pour atteindre une pression de refoulement cible de 0,40 MPa. En répartissant le rapport de pression entre un cylindre basse pression et un cylindre haute pression, le compresseur atteint une température moyenne effective plus basse par étage. Un refroidisseur intermédiaire tubulaire dédié, placé entre les étages, évacue la chaleur de compression, maintenant ainsi les températures de refoulement en dessous de 155 °C et prévenant la dégradation thermique des joints en PTFE. Cette stratégie de gestion thermique prolonge la durée de vie des plaques de soupape d'environ 351 cycles par rapport aux compresseurs mono-étagés fonctionnant à des rapports de pression équivalents.
3. Châssis robuste en fonte avec équilibrage des forces
Le cadre principal est moulé à partir de fonte grise GG25 (Équivalent à la norme ASTM A48 Classe 30B) avec passages d'eau de refroidissement intégrés. La configuration à deux rangées de cylindres opposés assure une annulation naturelle des forces de premier ordre, réduisant de plus de 801 T/min les forces d'inertie déséquilibrées transmises aux fondations par rapport aux conceptions à une seule rangée. Cet avantage mécanique permet au compresseur LW-40/4 de fonctionner sur un bloc de fondation plus léger (minimum 6 tonnes contre plus de 10 tonnes pour les modèles à une seule rangée), réduisant ainsi les coûts de génie civil et simplifiant les installations de modernisation dans les locaux compresseurs existants.
4. Variateur de fréquence standard pour moteur industriel 380 V
Le LW-40/4 est entraîné par un moteur à induction triphasé de 160 kW, 380 V, 50 Hz Conforme à la norme IEC 60034-1, classe d'efficacité IE3. La configuration standard 380 V élimine le besoin d'appareillages de commutation moyenne tension ou de transformateurs abaisseurs, ce qui rend ce modèle particulièrement intéressant pour les installations disposant d'une infrastructure de distribution basse tension existante. Pour les sites équipés de systèmes de barres 6 kV ou 10 kV, un moteur optionnel avec transformateur abaisseur intégré peut être fourni sur un châssis commun.
Scénarios d'application
Séparation cryogénique de l'air, sauvegarde et écrêtement des pics de consommation
Dans les opérations cryogéniques d'unités de séparation d'air (ASU), le LW-40/4 sert de un système de secours fiable pour l'amplification de l'azote ou compresseur d'écrêtement des pointes. En cas de défaillance de la boîte froide ou de maintenance de l'unité de séparation d'air principale (ASU), le LW-40/4 assure l'approvisionnement en azote des consommateurs critiques en aval à partir des vaporisateurs de stockage d'azote liquide. Sa pression de refoulement de 0,40 MPa est suffisante pour alimenter les collecteurs de distribution moyenne pression desservant les systèmes d'inertage des aciéries, de couverture des réacteurs chimiques et de purge des gaz des usines de GNL. Sa conception sans huile est particulièrement cruciale dans les scénarios de secours où la pureté de l'azote ne doit en aucun cas être compromise lors des arrêts du système principal.
Stations de surpression d'azote VPSA
Les générateurs d'azote à adsorption modulée en pression sous vide (VPSA) produisent de l'azote gazeux à une pression proche de la pression atmosphérique (0,05–0,10 MPa). Booster d'azote LW-40/4 Ce produit basse pression est comprimé à 0,40 MPa pour sa distribution aux points d'utilisation. L'absence d'huile dans le circuit de compression est essentielle au fonctionnement du VPSA, car toute contamination par des hydrocarbures empoisonnerait l'adsorbant à tamis moléculaire de carbone, dégradant ainsi définitivement l'efficacité de séparation du générateur d'azote et nécessitant un remplacement coûteux de l'adsorbant.
Injection d'azote dans les pipelines pétrochimiques
Dans les industries pétrochimiques et de raffinage, l'azote est injecté dans les canalisations et les réservoirs de stockage afin de maintenir une atmosphère inerte lors des opérations de démarrage, d'arrêt et de changement de produit. La pression de refoulement de 0,40 MPa du LW-40/4 assure une hauteur manométrique suffisante pour compenser les pertes de charge dues au frottement dans les canalisations sur des distances allant jusqu'à 2 km, ce qui le rend idéal pour l'alimentation centralisée en azote de plusieurs unités de traitement. Son fonctionnement en continu garantit une disponibilité ininterrompue d'azote lors de campagnes de maintenance prolongées pouvant durer plusieurs semaines.
Emballage sous atmosphère modifiée pour les aliments et les boissons
Les installations d'emballage alimentaire à grande échelle nécessitent un débit d'azote élevé pour emballage sous atmosphère modifiée (MAP) et un stockage sous atmosphère contrôlée. Le compresseur LW-40/4, d'une capacité de 40 m³/min, peut alimenter simultanément plusieurs lignes de conditionnement à grande vitesse, tandis que sa certification sans huile garantit la conformité aux normes FDA 21 CFR 173.310 (azote de qualité alimentaire) et au règlement européen 231/2012. L'absence de contamination par l'huile élimine les risques de défauts de goût, de rancissement ou de décoloration du produit, risques liés à l'utilisation de compresseurs lubrifiés dans les applications en contact avec les aliments.
Matériaux et construction
Chaque composant du LW-40/4 est sélectionné pour sa compatibilité avec le service à l'azote, sa résistance à la corrosion et son intégrité mécanique à long terme :
| Composant | Matériel | Spécification |
|---|---|---|
| Bloc-cylindres | Fonte grise | GG25 / HT250, chemises d'eau intégrées |
| vilebrequin | Acier allié forgé | Acier 42CrMo4, trempé et revenu, équilibré ISO 1940 G2.5 |
| segments de piston | Composite PTFE-verre-bronze | Autolubrifiant, taux d'usure < 0,05 mm/1000 h |
| Bandes de cavalier | Composite PTFE | Guider le piston, empêcher le contact avec le cylindre |
| Plaques de soupape | Acier inoxydable | Acier inoxydable SS316, conception à anneau concentrique à ressort |
| Bielles | Acier forgé avec paliers en métal antifriction | Tête de bielle usinée avec précision et lubrifiée à l'huile |
| refroidisseur intermédiaire | Coque en acier au carbone / Tubes en acier inoxydable 304 | ASME VIII Div.1, essai hydrostatique 1,5× |
| Refroidisseur intermédiaire | Coque en acier au carbone / Tubes en acier inoxydable 304 | Conception à tubes ailetés, eau de refroidissement à 32 °C |
Tous les récipients sous pression sont conçus et fabriqués conformément aux normes en vigueur. ASME BPVC Section VIII Division 1 ou les normes chinoises GB 150. Chaque joint soudé subit un test radiographique 100% (RT) conformément à la section V, article 2 de l'ASME, et chaque récipient terminé est soumis à un test de pression hydrostatique à 1,5 fois la pression de service maximale admissible (MAWP) pendant un temps de maintien minimum de 30 minutes.
Instructions d'installation et d'entretien
Fondation et montage
Le LW-40/4 a un poids à sec de 4,50 tonnes et un centre de gravité situé à environ 850 mm au-dessus de la plaque de base. Grâce à sa conception à deux rangées de cylindres opposés, les forces de déséquilibre sont minimales, ce qui permet son installation sur une grande surface. bloc d'inertie en béton armé de 6 à 8 tonnesLe bloc doit être monté sur des supports antivibratoires (fréquence naturelle de 6 à 8 Hz) afin d'éviter la transmission des vibrations aux structures adjacentes. Dégagement minimal requis : 1,5 m côté opposé à l'entraînement pour l'accès aux vannes, 1,2 m côté entraînement pour la maintenance du moteur et 2,0 m en hauteur pour l'accès à la grue lors des révisions majeures.
Besoins en eau de refroidissement
Le LW-40/4 nécessite environ 38 m³/h d'eau de refroidissement La température d'entrée ne doit pas dépasser 32 °C. Le système d'eau de refroidissement doit alimenter les chemises de cylindre, le refroidisseur intermédiaire et le refroidisseur final en circuits parallèles. 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 304) et matières en suspension < 30 mg/L. Pour les sites où la qualité de l'eau est limite, une tour de refroidissement en circuit fermé avec filtration latérale et traitement chimique est fortement recommandée.
Programme d'entretien préventif
| Intervalle | Article de service | Action requise |
|---|---|---|
| Tous les jours | Inspection opérationnelle | Vérifier les niveaux de vibration, les bruits anormaux, le débit d'eau de refroidissement et la température de refoulement. |
| 250 heures | Inspection des vannes | Démonter et inspecter les plaques des soupapes d'aspiration/de refoulement afin de détecter tout dépôt de carbone ou fissure. |
| 1 000 heures | Mesure des segments de piston | Mesurer le jeu de la gorge du segment ; remplacer les segments si le jeu dépasse 0,25 mm |
| 4 000 heures | Révision intermédiaire | Remplacez tous les segments de piston, les bandes de guidage et les ensembles de plaques de soupapes. |
| 8 000 heures | Révision majeure | Inspecter les tourillons du vilebrequin, mesurer le jeu des paliers, remplacer les paliers principaux si > 0,08 mm |
Un avantage économique clé du LW-40/4 est le absence d'huile lubrifiante Dans le circuit de compression, contrairement aux compresseurs lubrifiés à l'huile qui nécessitent des vidanges trimestrielles, des analyses d'huile mensuelles et un remplacement annuel de l'élément séparateur, le LW-40/4 élimine totalement ces consommables. Les seules pièces d'usure récurrentes sont les segments de piston et les bagues de guidage en PTFE, dont la durée de vie est généralement de 4 000 à 6 000 heures sous atmosphère d'azote propre.
Certifications de conformité et de sécurité
Le compresseur d'azote LW-40/4 est conçu, fabriqué et testé pour répondre aux normes internationales et aux cadres réglementaires suivants :
ASME BPVC Section VIII Div.1, GB 150-2011, PED 2014/68/EU Module A
IEC 60034-1 (efficacité IE3), IEC 60204-1, ISO 12100 (sécurité des machines)
ISO 8573-1 Classe 0 (Teneur en huile), testé indépendamment par TÜV Rheinland
ISO 9001:2015 (Management de la qualité), ISO 14001:2015 (Management environnemental)
L'azote est classé comme gaz asphyxiant simple. Toutes les installations LW-40/4 doivent intégrer une surveillance continue du déficit en oxygène dans la salle des compresseurs et les zones adjacentes. Les systèmes de ventilation doivent être conçus pour maintenir les concentrations ambiantes d'oxygène au-dessus de 19,51 TP3T (volume) conformément à la norme OSHA 29 CFR 1910.146 (Espaces confinés nécessitant un permis). Les dispositifs de sécurité d'arrêt d'urgence doivent s'activer à 19,51 TP3T O₂ (alarme) et déclencher l'isolement automatique du compresseur à 18,01 TP3T O₂ (arrêt complet). Les procédures d'entrée du personnel doivent inclure l'utilisation de détecteurs d'oxygène portables et le respect des protocoles de travail en binôme.
Analyse des performances et de l'efficacité
Le LW-40/4 atteint un consommation électrique spécifique d'environ 4,00 kW par m³/min avec un débit d'azote de 0,40 MPa, ce compresseur se positionne parmi les compresseurs à piston sans huile les plus performants de la gamme de débits de 30 à 50 m³/min. À titre de comparaison, les compresseurs à vis lubrifiés à l'huile classiques, fonctionnant à des taux de compression équivalents, consomment entre 4,4 et 4,9 kW/m³/min, tandis que les compresseurs à piston mono-étagés traditionnels peuvent dépasser 5,2 kW/m³/min.
Sur un cycle de fonctionnement annuel standard de 8 000 heures, le gain d'efficacité du LW-40/4 se traduit par environ Économies d'énergie annuelles de 128 000 à 288 000 kWh par rapport à des solutions moins performantes. Avec un tarif d'électricité industriel moyen de $0,08/kWh, cela représente une réduction des coûts d'exploitation directs de $10 240 à $23 040 par an. Si l'on ajoute à cela la suppression des consommables liés au pétrole (huile de lubrification, éléments filtrants, cartouches de séparation, traitement des huiles usées), coût total de possession pour la compression d'azote est réduit d'environ 25 à 35% sur une durée de vie opérationnelle de 10 ans.
L'absence d'huile dans le circuit de compression élimine également la consommation d'énergie liée aux équipements de déshuilage en aval. Un compresseur lubrifié à l'huile classique de cette taille nécessite des filtres coalescents, des adsorbeurs à charbon actif et des instruments de surveillance qui consomment collectivement 3 à 5 Tp de la puissance du compresseur. La conception sans huile du LW-40/4 supprime totalement cette consommation parasite.
Capacités de personnalisation et de fabrication d'équipement d'origine (OEM)
Nous proposons des options de personnalisation complètes pour adapter le LW-40/4 aux conditions spécifiques du site, aux exigences d'intégration et aux spécifications de l'utilisateur final :
- Ensembles clés en main montés sur patins : Le compresseur, le moteur, l'échangeur de chaleur, le refroidisseur final, l'instrumentation et le panneau de commande sont préassemblés sur un châssis en acier structurel doté d'anneaux de levage intégrés et de gabarits pour boulons d'ancrage. Cette approche réduit le temps d'installation sur site d'environ 60% et minimise les risques liés à la mise en service.
- Configurations des zones dangereuses : Des armoires électriques et de moteurs conformes aux normes ATEX Zone 2 et IECEx sont disponibles pour les installations dans les sites pétrochimiques où des atmosphères explosives peuvent être occasionnellement présentes. La détection de gaz et les dispositifs de verrouillage automatique de la ventilation peuvent être intégrés au système de contrôle.
- 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. La gestion automatique du chargement/déchargement et la compatibilité avec les variateurs de vitesse optimisent le rendement à charge partielle.
- Protection de l'environnement : Systèmes de revêtement de qualité marine C5-M pour les installations côtières ou offshore ; composants électriques tropicalisés pour des températures ambiantes jusqu'à 55 °C ; et enceintes acoustiques classées IP54 qui réduisent l'émission de bruit de 85 dB(A) à 72 dB(A) à 1 mètre.
- OEM et marques privées : Des couleurs de peinture personnalisées, des plaques signalétiques personnalisées et des dossiers de documentation sont disponibles pour les intégrateurs de systèmes et les distributeurs d'équipements gaziers. Les manuels techniques, les listes de pièces détachées et les procédures de maintenance peuvent être fournis dans les langues locales.
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 des prototypes 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'amplification d'azote VPSA en Asie du Sud-Est
Client: Un important fournisseur de gaz industriels exploitant une installation de production d'azote VPSA au Vietnam
Défi: Le surpresseur d'azote lubrifié à l'huile du client (marque européenne, 15 ans de service) présentait une contamination progressive de l'azote produit. Le taux de contamination atteignait 2,8 mg/m³, dépassant la limite de 0,1 mg/m³ spécifiée par leurs clients du secteur de l'emballage alimentaire. L'huile dégradait également le lit de polissage final au charbon actif, nécessitant son remplacement tous les 8 mois au lieu des 24 mois prévus.
Solution: Nous avons fourni un Compresseur d'azote sans huile LW-40/4 En remplacement direct, l'unité est montée sur un châssis sur mesure intégrant un refroidisseur intermédiaire, un refroidisseur final et un panneau de commande automate Siemens S7-1200. L'encombrement du châssis a été optimisé pour s'adapter aux fondations existantes, évitant ainsi des travaux de génie civil. Un réservoir tampon de 2 m³ a été ajouté en amont afin d'amortir les pulsations de pression dues au cycle d'adsorption VPSA.
Résultats quantifiés après 24 mois :
- Teneur en huile azotée : Réduit de 2,8 mg/m³ à <0,01 mg/m³, obtenant la certification ISO 8573-1 Classe 0
- Intervalle de remplacement du lit de charbon actif : Prolongé de 8 mois à 30 mois, permettant d'économiser $12 000/an en consommables
- Dépenses totales d'entretien : Diminué de 38% grâce à la suppression des vidanges d'huile, des remplacements de filtres et des révisions de séparateurs
- Consommation d'énergie : Amélioré par 7.2% par rapport à l'unité remplacée, cela équivaut à une économie de $15 600 ₹/an aux tarifs d'électricité locaux
- Temps d'arrêt non planifié : Aucun événement en 24 mois de fonctionnement continu
« Le LW-40/4 a complètement éliminé notre problème de contamination par l'huile. Nos clients du secteur de l'emballage alimentaire ne signalent plus de problèmes de qualité, et notre équipe de maintenance a réduit de près de moitié son temps d'intervention. Le retour sur investissement a été inférieur à 18 mois. » — Directeur des opérations des installations
FAQ et guide de sélection
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