Description
Compresseur d'azote LW-42/10 – Surpresseur d'azote haute pression sans huile pour applications industrielles à 1,00 MPa
Conçu pour fournir un débit de 42 m³/min à une pression de refoulement de 1,00 MPa, le LW-42/10 est un compresseur d'azote à pistons sans huile, à deux étages et deux rangées, spécialement conçu pour la séparation cryogénique de l'air à haute pression, la surpression d'azote VPSA exigeante et la distribution critique dans les pipelines pétrochimiques. Il garantit l'absence de contamination par lubrifiant, est conçu pour un fonctionnement continu et optimisé pour un fonctionnement 24 h/24 et 7 j/7 à haute pression.
Présentation du produit
Le Compresseur d'azote LW-42/10 représente une solution haute pression spécialisée au sein de notre gamme de compresseurs à piston sans huile, conçue pour les applications industrielles où un débit important et une pression de refoulement élevée sont des exigences incontournables. Avec une capacité nominale de 42 m³/min et un exceptionnel Pression de refoulement de 1,00 MPaCette unité occupe une position unique à l'intersection de la compression d'azote à haut débit et à haute pression.
Ce qui distingue le LW-42/10 des alternatives conventionnelles, c'est son circuit de compression entièrement exempt d'huile L'utilisation de segments de piston et de bagues de guidage en composite PTFE autolubrifiants permet, grâce à ces éléments d'étanchéité de pointe, de garantir que le flux d'azote produit reste totalement exempt de contamination par l'huile. Cette caractéristique intrinsèque sans huile offre Certification ISO 8573-1 Classe 0 de manière native, éliminant ainsi le besoin de systèmes de filtration en aval pour l'élimination de l'huile qui seraient autrement obligatoires dans les applications de transformation alimentaire, de fabrication pharmaceutique, de fabrication de semi-conducteurs et de pétrochimie.
L'architecture du compresseur suit une à deux étages, à deux rangées (二列二级) Cette configuration est essentielle pour gérer les contraintes thermodynamiques d'une pression de refoulement de 1,00 MPa. En divisant le rapport de pression entre un cylindre basse pression et un cylindre haute pression, le compresseur LW-42/10 permet de contrôler les températures de refoulement par étage, préservant ainsi l'intégrité des joints en PTFE. Chaque étage intègre un refroidisseur intermédiaire indépendant à haut rendement, garantissant le maintien des températures des gaz dans les plages de fonctionnement sûres, même en fonctionnement continu à pleine capacité. 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 – LW-42/10
| Paramètre | Valeur | Unité |
|---|---|---|
| Modèle | LW-42/10 | – |
| Modèle | À deux étages, à deux rangées (二列二级) | – |
| Capacité | 42 | m³/min |
| Pression de refoulement | 1.00 | MPa |
| Dimensions du compresseur (L × l × H) | 2380 × 1600 × 2560 | mm |
| Poids | 6.00 | t |
| Pouvoir | 315 | kW |
| Tension | 380 / 6k ou 10k | 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 d'étanchéité composite PTFE haute température
Le LW-42/10 utilise un système propriétaire ensemble segment de piston et bande de guidage autolubrifiants Fabriqué à partir de composites PTFE haute performance renforcés par des fibres de verre, des fibres de carbone et des particules de bronze, ce matériau de pointe atteint un coefficient de frottement inférieur à 0,06 sans lubrification externe aux hydrocarbures, éliminant ainsi tout entraînement de vapeurs d'huile dans le flux d'azote produit. De plus, le composite PTFE est spécialement conçu pour les températures de refoulement élevées associées à un fonctionnement à 1,00 MPa, garantissant une stabilité dimensionnelle et une étanchéité optimales jusqu'à 200 °C. Pour les opérateurs de gaz industriels, ce produit offre des avantages considérables. Conformité native à la norme ISO 8573-1 Classe 0 sans coûts d'investissement ni pénalités énergétiques liés à la filtration en aval.
2. Optimisation thermodynamique en deux étapes à haute pression
Le architecture de compression à deux étapes Le compresseur LW-42/10 est optimisé thermodynamiquement pour répondre à la pression de refoulement cible de 1,00 MPa. En répartissant le taux de compression global entre un cylindre basse pression et un cylindre haute pression, il atteint une température moyenne effective par étage nettement inférieure à celle des compresseurs mono-étagés. Un refroidisseur intermédiaire tubulaire haute performance dédié, placé entre les étages, dissipe la chaleur de compression, maintenant ainsi la température de refoulement en dessous de 160 °C, même à charge continue maximale. Cette gestion thermique est essentielle pour préserver l'intégrité des segments en PTFE à taux de compression élevés et prolonge la durée de vie des plaques de soupape d'environ 451 TP3T par rapport aux compresseurs mono-étagés fonctionnant à des taux de compression équivalents.
3. Châssis en fonte renforcée pour service haute pression
Le cadre principal est moulé à partir de fonte grise GG25 (équivalent à la norme ASTM A48 classe 30B) avec des parois plus épaisses et des passages d'eau de refroidissement intégrés, spécialement conçus pour les contraintes mécaniques d'une pression de refoulement de 1,00 MPa. agencement à deux rangées de cylindres opposés Il assure une annulation naturelle des forces de premier ordre, réduisant ainsi les forces d'inertie déséquilibrées transmises à la fondation de plus de 80% par rapport aux conceptions à une seule rangée. Cet avantage mécanique permet l'installation sur un bloc d'inertie en béton armé de 10 à 12 tonnes, réduisant considérablement les coûts de génie civil par rapport aux fondations de plus de 18 tonnes requises pour des compresseurs haute pression à une seule rangée équivalents.
4. Configuration de tension flexible pour l'intégration industrielle
Le LW-42/10 est entraîné par un Moteur à induction de 315 kW Disponibles en configurations 380 V, 6 kV ou 10 kV, conformes à la norme IEC 60034-1, classe d'efficacité IE3, ces équipements offrent une grande flexibilité de tension et permettent une intégration directe dans diverses infrastructures électriques industrielles. La configuration 380 V convient aux installations disposant d'un réseau de distribution basse tension existant, tandis que les options 6 kV et 10 kV éliminent le besoin de transformateurs abaisseurs dans les usines équipées de systèmes de barres moyenne tension. Cette adaptabilité électrique réduit les coûts d'infrastructure, minimise les pertes de transmission et simplifie la mise en service.
Scénarios d'application
Distribution de séparation d'air cryogénique haute pression
Dans les grandes installations cryogéniques d'unités de séparation d'air (ASU) produisant de l'azote gazeux de haute pureté, le LW-42/10 sert de surpresseur primaire à azote haute pression Pour les réseaux de distribution nécessitant une pression de collecteur de 1,00 MPa. Son débit de 42 m³/min correspond à celui des unités de séparation d'azote (ASU) de moyenne et grande taille, tandis que la pression de refoulement élevée compense les pertes de charge importantes dues aux frottements dans les canalisations sur de longues distances. Ceci est particulièrement avantageux dans les complexes industriels intégrés où l'azote doit être transporté sur 3 à 5 km depuis l'ASU jusqu'aux consommateurs en aval, tels que les aciéries, les usines chimiques et les terminaux méthaniers. Sa conception sans huile garantit la pureté de l'azote tout au long de la chaîne de distribution.
Stations de surpression d'azote VPSA haute pression
Pour les grands générateurs d'azote VPSA produisant de l'azote d'une pureté de 99,5 à 99,9% à une pression proche de la pression atmosphérique, Booster d'azote LW-42/10 Le produit basse pression est comprimé à 1,00 MPa pour une distribution haute pression. Cette pression de refoulement élevée est essentielle pour les installations VPSA desservant de nombreux consommateurs via de vastes réseaux de distribution où les pertes de charge sont importantes. L'absence d'huile dans le circuit de compression est absolument cruciale pour le fonctionnement des systèmes VPSA, car une contamination par des hydrocarbures empoisonnerait irrémédiablement l'adsorbant à tamis moléculaire de carbone, dégradant ainsi l'efficacité de séparation et nécessitant un remplacement coûteux de l'adsorbant, pouvant dépasser 1 000 000 tonnes pour une grande unité VPSA.
Inertisation des réacteurs pétrochimiques à haute pression
Dans les opérations pétrochimiques et de raffinage, le LW-42/10 fournit de l'azote à haute pression pour inertisation du réacteur lors du changement de catalyseur, purge d'urgence de la cuve et déplacement de la canalisation haute pressionLa pression de refoulement de 1,00 MPa est suffisante pour dépasser les pressions nominales des cuves de traitement et des réacteurs haute pression classiques, permettant ainsi l'injection directe d'azote sans surpression intermédiaire. Cette capacité est particulièrement précieuse lors des procédures d'arrêt d'urgence où une inertie rapide à l'azote est nécessaire pour prévenir la formation d'atmosphères explosives dans les équipements fonctionnant à haute pression.
Conditionnement alimentaire haute pression et traitement aseptique
Installations de restauration à grande échelle utilisant traitement aseptique à haute pression, prétraitement HPP (traitement à haute pression) par pressurisation à l'azote et conditionnement sous atmosphère modifiée à grande vitesse L'injecteur LW-42/10 nécessite de l'azote sous haute pression. Sa pression de refoulement de 1,00 MPa permet l'injection d'azote haute pression dans les lignes de remplissage aseptique et les cuves HPP, tandis que sa certification sans huile garantit la conformité aux normes FDA 21 CFR 173.310 et au règlement européen 231/2012. Son débit de 42 m³/min permet d'alimenter simultanément plusieurs lignes de conditionnement à grande vitesse et stations de traitement aseptique.
Matériaux et construction
Le LW-42/10 est fabriqué à partir de matériaux de première qualité sélectionnés pour leur compatibilité avec l'azote haute pression, leur résistance à la corrosion et leur durée de vie opérationnelle prolongée :
| Composant | Matériel | Spécification |
|---|---|---|
| Bloc-cylindres | Fonte grise | GG25 / HT250, sections de paroi renforcées, chemises de refroidissement intégrées |
| vilebrequin | Acier allié forgé | Acier 42CrMo4, trempé et revenu, équilibré dynamiquement selon la norme ISO 1940 G2.5 |
| segments de piston | Composite PTFE-verre-carbone-bronze | Autolubrifiant, résistant aux hautes températures jusqu'à 200 °C |
| Bandes de cavalier | Composite PTFE | Guidage du piston, protection anti-grippage, taux d'usure < 0,04 mm/1000 h |
| Plaques de soupape | Acier inoxydable | Acier inoxydable 316, anneau concentrique à ressort, haute pression |
| Bielles | Acier forgé avec paliers en métal antifriction | Tête de bielle usinée avec précision et lubrifiée à l'huile, conçue pour des charges élevées |
| refroidisseur intermédiaire | Coque en acier au carbone / Tubes en acier inoxydable 316 | ASME VIII Div.1, essai hydrostatique 1,5×, maintien de 30 min |
| Refroidisseur intermédiaire | Coque en acier au carbone / Tubes en acier inoxydable 316 | Tube à ailettes haute efficacité, eau de refroidissement nominale à 32 °C |
| Cadre de base | Acier de construction | Fabrication soudée robuste, montage amortissant les vibrations |
Tous les composants soumis à la pression sont conçus et fabriqués en stricte conformité avec ASME BPVC Section VIII Division 1 ou les normes chinoises GB 150. Chaque joint soudé subit une inspection radiographique 100% (RT) conformément à la section V, article 2 de l'ASME, et chaque récipient sous pression terminé est soumis à un essai de pression hydrostatique à 1,5 fois la pression de service maximale admissible (MAWP) pendant une période de maintien minimale de 30 minutes.
Instructions d'installation et d'entretien
Exigences en matière de fondations et de structure
Le LW-42/10 a un poids à sec de 6,00 tonnes et un centre de gravité situé à environ 950 mm au-dessus de la plaque de base. Grâce à sa conception à deux rangées de cylindres opposés, les forces de déséquilibre sont minimales malgré le fonctionnement à haute pression, ce qui permet son installation sur un bloc d'inertie en béton armé de 10 à 12 tonnesLe bloc doit être monté sur des isolateurs de vibrations élastomères (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 au-dessus du pont roulant pour l'accès à la grue lors des révisions majeures.
Conception du système d'eau de refroidissement
La demande en eau de refroidissement est d'environ 48 m³/h La température d'entrée ne doit pas dépasser 32 °C. Le circuit de distribution d'eau alimente les chemises de cylindre, le refroidisseur intermédiaire et le refroidisseur final par des branches 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 316), matières en suspension < 30 mg/L et dureté totale < 300 mg/L exprimée en CaCO₃. Pour les sites présentant une qualité d'eau limite, l'utilisation d'une tour de refroidissement en circuit fermé avec filtration latérale et traitement chimique est fortement recommandée afin de prévenir la formation de tartre et la corrosion dans les circuits de refroidissement haute pression.
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, la température et la pression de refoulement. |
| 250 heures | Inspection de la plaque de soupape | Démonter et inspecter les soupapes d'aspiration/de refoulement afin de détecter tout dépôt de carbone, toute fatigue des ressorts ou toute fissure. |
| 1 000 heures | Évaluation de l'usure des segments de piston | Mesurer le jeu de la gorge du segment ; remplacer les segments si le jeu dépasse 0,20 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 principaux, remplacer les paliers si > 0,08 mm |
La conception sans huile du LW-42/10 simplifie considérablement la maintenance par rapport aux modèles lubrifiés. Aucun changement d'huile n'est à prévoir, aucun échantillon d'huile de lubrification à analyser, aucun filtre à huile à remplacer ni cartouche de séparateur d'huile à surveiller. Les principales pièces d'usure consommables sont : segments de piston et bagues de guidage en PTFECes équipements atteignent généralement une durée de vie de 4 000 à 6 000 heures en conditions d'azote pur et à haute pression. Cette simplification de la maintenance se traduit par une réduction des coûts de main-d'œuvre, une diminution des stocks de pièces détachées et une disponibilité accrue des équipements.
Certifications de conformité et de sécurité
Le compresseur d'azote LW-42/10 est conçu, fabriqué et testé pour respecter ou dépasser les normes internationales et les cadres réglementaires suivants :
ASME BPVC Section VIII Div.1, GB 150-2011, PED 2014/68/EU Module A
Normes IEC 60034-1 (efficacité IE3), IEC 60204-1 et 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-42/10 doivent intégrer une surveillance continue du déficit en oxygène dans la salle des compresseurs et toutes les zones adjacentes où des fuites d'azote pourraient s'accumuler. 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 dans les salles des compresseurs fermées doivent inclure des détecteurs d'oxygène portables et un protocole de binôme. Une prudence accrue est requise en raison de la pression de refoulement élevée (1,00 MPa) ; toutes les tuyauteries et cuves en aval doivent être dimensionnées pour la pression de service maximale avec les marges de sécurité appropriées.
Analyse des performances et de l'efficacité
Le LW-42/10 atteint un consommation électrique spécifique d'environ 7,50 kW par m³/min Le débit d'azote est de 1,00 MPa. Ce rendement est remarquable pour un compresseur à piston sans huile fonctionnant à un taux de compression élevé, ce qui le positionne avantageusement dans la catégorie des compresseurs haute pression de 30 à 50 m³/min. À titre de comparaison, les compresseurs à vis lubrifiés à l'huile, utilisés dans des applications haute pression similaires, consomment généralement entre 7,8 et 8,8 kW/m³/min, tandis que les compresseurs à membrane (souvent choisis pour les applications haute pression sans huile) peuvent dépasser 12 kW/m³/min.
Sur un cycle de fonctionnement annuel standard de 8 000 heures, le gain d'efficacité du LW-42/10 génère environ Économies d'énergie annuelles de 96 000 à 240 000 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 $7 680 à $19 200 par an. Si l'on ajoute à cela l'élimination complète des consommables liés au pétrole (huile de lubrification, éléments filtrants, cartouches de séparation, élimination des huiles usées et analyse d'huile), coût total de possession pour la compression d'azote est réduit d'environ 20 à 28% 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 et de cette pression nominale nécessite des filtres coalescents, des adsorbeurs à charbon actif et un système de surveillance continue de l'huile, dont la consommation totale représente 3 à 5 Tp de la puissance du compresseur. La conception sans huile du LW-42/10 supprime entièrement cette consommation parasite, améliorant ainsi le rendement du système.
Capacités de personnalisation et de fabrication d'équipement d'origine (OEM)
Nous proposons des options de personnalisation complètes pour adapter le LW-42/10 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 pré-assemblés 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 de mise en service grâce à des tests préalables en usine de tous les systèmes.
- 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. Des dispositifs intégrés de détection de gaz et 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 de l'usine. La régulation automatique de charge/décharge et la compatibilité avec les variateurs de fréquence optimisent le rendement à charge partielle et réduisent l'usure mécanique au démarrage.
- Systèmes de 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 IP54 qui réduisent l'émission de bruit de 87 dB(A) à 73 dB(A) à 1 mètre, adaptées aux installations intérieures sans local compresseur dédié.
- Programmes OEM et de marques privées : Des couleurs de peinture personnalisées, des plaques signalétiques personnalisées et des documentations localisées sont disponibles pour les distributeurs d'équipements gaziers et les intégrateurs de systèmes. Les manuels techniques, les listes de pièces détachées et les procédures de maintenance peuvent être fournis en plusieurs langues.
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 d'une installation de traitement aseptique des aliments à haute pression
Client: Un important fabricant de produits laitiers en Asie du Sud-Est, doté de plusieurs lignes de remplissage aseptique.
Défi: L'alimentation en azote du client était assurée par deux compresseurs lubrifiés à l'huile (marque japonaise, 12 ans de service) alimentant un collecteur de distribution de 0,60 MPa. L'installation était en cours de modernisation pour adopter une technologie de remplissage aseptique haute pression nécessitant une pression d'azote de 0,90 à 1,00 MPa pour la pré-stérilisation et la protection contre les surpressions. Les compresseurs existants ne pouvaient atteindre la pression requise et la contamination par l'huile des compresseurs lubrifiés avait entraîné plusieurs arrêts de la ligne aseptique en raison de dépôts d'huile sur le film d'emballage.
Solution: Nous avons fourni un Compresseur d'azote sans huile LW-42/10 La source principale d'azote haute pression était installée sur un châssis sur mesure intégrant un refroidisseur intermédiaire, un refroidisseur final et un automate programmable Siemens S7-1200 avec intégration SCADA. La pression de refoulement de 1,00 MPa répondait aux nouvelles exigences de remplissage aseptique, tandis que sa conception sans huile éliminait toute contamination des matériaux d'emballage. Un réservoir tampon de 3 m³ était installé en amont pour amortir les fluctuations de la demande dues au fonctionnement intermittent de la ligne aseptique.
Résultats quantifiés après 18 mois :
- Teneur en huile azotée : Réduit de 3,5 mg/m³ à <0,01 mg/m³, obtenant la certification ISO 8573-1 Classe 0
- Arrêts de lignes aseptiques dus à une contamination par l'huile : Éliminé complètement, améliorant la disponibilité de la ligne de 3,5%
- Coût annuel d'entretien : Réduit de 40% grâce à l'élimination des réparations liées à l'huile et des remplacements de filtres
- Capacité de remplissage aseptique haute pression : Mise en service réussie, permettant l'expansion de nouvelles gammes de produits
- Temps d'arrêt non planifié : Aucun événement en 18 mois de fonctionnement continu
« Le compresseur LW-42/10 nous a permis de moderniser notre système de remplissage aseptique haute pression tout en éliminant la contamination par l'huile qui affectait nos compresseurs précédents. La qualité de nos emballages s'est considérablement améliorée et nous n'avons connu aucun arrêt de production lié à l'azote depuis son installation. » — Directeur de production, fabricant de produits laitiers
FAQ et guide de sélection
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