Compresseur d'azote DW-54/30 – Surpresseur N2 sans huile à ultra-haute pression pour applications de process exigeantes jusqu'à 3,00 MPa

Conçu pour fournir un débit de 50 m³/min à une pression de refoulement de 3,00 MPa, le DW-54/30 est un compresseur d'azote à pistons sans huile, à deux étages et quatre rangées, destiné aux applications industrielles de gaz haute pression les plus exigeantes. Compression à quatre étages, capacité de débit exceptionnelle et absence totale de contamination par l'huile pour les opérations critiques de pétrochimie, de liquéfaction de gaz et d'injection dans les pipelines.

Présentation du produit

Le Compresseur d'azote DW-54/30 Il représente le fleuron de notre gamme de compresseurs à pistons sans huile, fruit d'une ingénierie de pointe pour les applications industrielles de gaz à ultra-haute pression. Doté d'une capacité impressionnante de 50 m³/min et un exceptionnel Pression de refoulement de 3,00 MPaCette unité répond aux exigences les plus strictes en matière de compression d'azote rencontrées dans les opérations pétrochimiques à grande échelle, les usines de liquéfaction de gaz et les systèmes d'injection de gazoducs à haute pression.

Ce qui distingue le DW-54/30 de tous les autres modèles de notre gamme, c'est son à quatre étages, à deux rangées (二列四级) Architecture de compression. Cette conception multi-étages est indispensable pour atteindre une pression de refoulement de 3,00 MPa tout en préservant l'efficacité thermodynamique et l'intégrité du système d'étanchéité en PTFE sans huile. Chacun des quatre étages de compression est équipé d'un refroidisseur intermédiaire indépendant, créant ainsi une cascade de cylindres à pression progressivement plus élevée qui divise le rapport de pression global, très élevé, en segments gérables. Sans cette approche par étages, les températures de refoulement dépasseraient les limites de fonctionnement admissibles des matériaux d'étanchéité sans huile, faisant de la compression à quatre étages une exigence d'ingénierie fondamentale et non une option.

Le compresseur respecte notre engagement envers compression entièrement sans huile Grâce à des segments de piston et des bagues de guidage en composite PTFE de pointe fonctionnant sans lubrifiants hydrocarbonés, le risque de contamination par l'huile est exponentiellement accru à 3,00 MPa par rapport aux applications basse pression, car toute vapeur d'huile présente serait concentrée à des niveaux dangereux. La conception native sans huile du DW-54/30 permet d'atteindre ce résultat. Certification ISO 8573-1 Classe 0 sans aucun équipement de purification en aval, ce qui en fait le seul choix viable pour les applications à ultra-haute pression où la pureté de l'azote est non négociable.

Spécifications techniques – DW-54/30

* Toutes les spécifications sont données dans des conditions de référence standard (ISO 1217, annexe C). Les performances réelles peuvent varier en fonction de l'altitude du site, de la température ambiante et des conditions d'entrée.

Principales caractéristiques et avantages techniques

1. Compression en quatre étapes pour ultra-haute pression

Le DW-54/30 utilise un architecture de compression à quatre étages et deux rangées Ce procédé est unique dans notre gamme de produits et essentiel pour atteindre une pression de refoulement de 3,00 MPa. Le rapport de pression global, d'environ 30:1 à 60:1 (selon les conditions d'entrée), est réparti sur quatre cylindres de compression disposés en série, avec un refroidissement inter-étages après chaque étage. Cette approche en cascade limite le rapport de pression par étage à environ 2,5:1 à 3,5:1, maintenant ainsi les températures de refoulement en dessous de 160 °C et préservant la stabilité dimensionnelle des joints en PTFE. Sans compression à quatre étages, la température de refoulement dépasserait 250 °C, bien au-delà de la limite de sécurité des matériaux sans huile. Chaque étage présente des alésages de cylindre progressivement plus petits afin de compenser la réduction du volume de gaz aux pressions plus élevées, optimisant ainsi le rendement volumétrique sur toute la plage de pression.

2. Système d'étanchéité PTFE haute pression sans huile

Le DW-54/30 utilise un système avancé système de segment de piston et de bande de guidage autolubrifiants Fabriqués à partir de composites PTFE ultra-performants spécialement formulés pour une pression de service de 3,00 MPa, ces anneaux sont renforcés par des fibres de verre à rapport d'aspect élevé, des particules de bronze et des additifs exclusifs qui améliorent la résistance au fluage et la stabilité dimensionnelle sous pression extrême. Le matériau atteint un coefficient de frottement inférieur à 0,05 sans lubrification aux hydrocarbures, garantissant ainsi un flux d'azote totalement exempt de contamination par l'huile. À 3,00 MPa, même des traces de contamination par l'huile seraient concentrées à des niveaux rendant l'azote inutilisable pour la plupart des applications industrielles, faisant de l'absence d'huile une nécessité absolue.

3. Châssis renforcé ultra-résistant pour charges mécaniques extrêmes

Le cadre principal est moulé à partir de fonte grise GG30 (équivalent à la norme ASTM A48 classe 35B) avec des sections de paroi considérablement renforcées, des nervures supplémentaires et des passages d'eau de refroidissement intégrés. La configuration à quatre cylindres génère des forces de gaz maximales importantes à 3,00 MPa, nécessitant une rigidité du châssis bien supérieure à celle des modèles à basse pression. disposition à deux rangées de cylindres opposés assure une annulation partielle des forces, mais l'ampleur même des charges de gaz à ultra-haute pression nécessite une masse de fondation de minimum 20 tonnes Pour garantir un fonctionnement stable, le vilebrequin est forgé en acier allié 34CrNiMo6 (de qualité supérieure à l'acier standard 42CrMo4) et subit une rectification de précision et un équilibrage dynamique selon la norme ISO 1940 G1.0 afin de minimiser les vibrations sous fortes charges de fonctionnement.

4. Entraînement de moteur moyenne tension pour fonctionnement à haute puissance

La DW-54/30 est entraînée par un moteur à induction moyenne tension de 630 kW Disponible en versions 6 kV ou 10 kV, conforme à la classe d'efficacité IE3 de la norme CEI 60034-1. À 630 kW, un fonctionnement en basse tension (380 V) nécessiterait des câbles et des appareillages de commutation de section excessive, rendant indispensable un entraînement en moyenne tension. Le moteur est directement couplé au vilebrequin du compresseur par un accouplement à disque flexible renforcé, dimensionné pour supporter le couple et les tolérances de désalignement inhérents aux applications à haute pression. L'intégration directe en moyenne tension réduit les pertes électriques, minimise l'infrastructure de câblage et garantit la compatibilité avec les réseaux de distribution électrique industriels standard des grandes installations de traitement.

Scénarios d'application

Injection d'azote dans un pipeline à ultra-haute pression

Dans les systèmes de canalisations d'azote longue distance et les réseaux de distribution de gaz à haute pression, le DW-54/30 sert de station de surpression primaireSa pression de refoulement de 3,00 MPa est suffisante pour compenser les pertes de charge dues aux frottements dans les canalisations sur des distances supérieures à 50 km et pour maintenir une pression adéquate chez les consommateurs les plus éloignés. Son débit de 50 m³/min permet d'alimenter simultanément plusieurs points de prélèvement haute pression, ce qui la rend idéale pour la fourniture centralisée d'azote aux grands complexes industriels. L'absence d'huile est essentielle pour les applications par canalisation, car toute contamination se propagerait dans l'ensemble du réseau de distribution, affectant tous les consommateurs en aval.

Surpresseur haute pression d'une usine de liquéfaction de gaz

Dans les installations de liquéfaction d'azote, Booster d'azote DW-54/30 Ce dispositif comprime l'azote provenant de la sortie froide du liquéfacteur ou du vaporisateur de stockage à la haute pression requise pour l'efficacité du cycle de liquéfaction. La pression de refoulement de 3,00 MPa est typique des liquéfacteurs à cycle de Claude et autres procédés de liquéfaction d'azote à haute pression où une pression élevée est essentielle pour atteindre des températures cryogéniques par détente. Son débit important de 50 m³/min correspond à celui des installations de liquéfaction de moyenne à grande échelle produisant 50 à 100 tonnes d'azote liquide par jour. Sa conception sans huile prévient la contamination des échangeurs de chaleur du liquéfacteur, ce qui dégraderait fortement ses performances thermiques et nécessiterait des opérations de dégivrage et de nettoyage coûteuses.

Injection et purge d'azote d'urgence dans le secteur pétrochimique

Dans les opérations pétrochimiques et de raffinage, le DW-54/30 fournit de l'azote à ultra-haute pression pour Inertisation du réacteur d'urgence, préservation du lit catalytique, purge de la cuve haute pression et alimentation en azote du système de sécuritéLa pression de refoulement de 3,00 MPa est suffisante pour injecter de l'azote dans pratiquement tous les systèmes de traitement ou de réacteur, y compris ceux fonctionnant à haute pression. Son fonctionnement en continu garantit une disponibilité immédiate d'azote en cas d'urgence, sans les délais de préchauffage liés au démarrage des compresseurs de secours. La certification sans huile est obligatoire pour les applications pétrochimiques où l'azote entre en contact avec des lits catalytiques, est intégré aux flux de procédé ou est utilisé pour des opérations critiques pour la qualité du produit.

Stockage souterrain de gaz et étanchéité des cavernes

Les installations de stockage souterrain de gaz, notamment les cavernes de sel et les réservoirs épuisés, nécessitent de l'azote à haute pression pour Injection de gaz de coussin, scellement de la caverne et maintien de la pression Lors des cycles de soutirage de gaz, la pression de refoulement de 3,00 MPa du DW-54/30 est suffisante pour injecter de l'azote dans des cavernes de stockage fonctionnant à des pressions allant jusqu'à 2,50 MPa, préservant ainsi l'intégrité structurelle des parois et empêchant les infiltrations d'eau souterraine. Son débit de 50 m³/min permet un remplissage rapide de grands volumes de stockage, réduisant ainsi le temps nécessaire à la mise en service et à la maintenance des cavernes. Sa conception sans huile prévient toute contamination du gaz stocké, un point crucial lors du soutirage ultérieur d'azote pour des applications de haute pureté.

Matériaux et construction

Le DW-54/30 est construit à partir de matériaux haut de gamme sélectionnés pour leur compatibilité avec l'azote à ultra-haute pression, leur résistance aux charges mécaniques extrêmes 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 DW-54/30 a un poids à sec de 13,00 tonnes et un centre de gravité situé à environ 1 000 mm au-dessus de la plaque de base. La configuration à quatre cylindres génère des pressions de gaz maximales importantes de 3,00 MPa, nécessitant un bloc d'inertie en béton armé d'au moins 20 tonnesLe bloc doit être monté sur des isolateurs de vibrations élastomères haute résistance (fréquence naturelle de 5 à 7 Hz) ou sur des isolateurs à ressorts afin d'éviter la transmission des vibrations aux structures adjacentes. Les fondations doivent être conçues par un ingénieur structure qualifié pour supporter les charges dynamiques, incluant les forces d'inertie du mouvement alternatif et les pulsations de pression du gaz. Dégagements minimaux 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.

Conception du système d'eau de refroidissement

La demande en eau de refroidissement est d'environ 80 m³/h L'eau est alimentée à une température d'entrée ne dépassant pas 32 °C. Le circuit de distribution d'eau alimente les chemises des cylindres et trois refroidisseurs intermédiaires en parallèle, le refroidisseur final étant alimenté par un circuit séparé. Compte tenu de la compression à quatre étages et du taux de compression élevé, les refroidisseurs intermédiaires sont essentiels à la gestion thermique et doivent bénéficier d'un débit d'eau de refroidissement prioritaire. Spécifications de qualité de l'eau : pH 6,5–8,5, matières solides dissoutes totales < 400 mg/L, teneur en chlorures < 30 mg/L (afin de prévenir la corrosion des tubes en acier inoxydable 316 dans les refroidisseurs haute pression), matières en suspension < 20 mg/L et dureté totale < 250 mg/L exprimée en CaCO₃. Une tour de refroidissement en circuit fermé avec filtration latérale et traitement chimique automatisé est indispensable à un fonctionnement fiable.

Programme d'entretien préventif

La conception sans huile du DW-54/30 élimine les exigences d'entretien importantes des modèles lubrifiés. Aucun changement d'huile, aucune analyse d'huile, aucun remplacement de filtre ni de cartouche de séparateur ne sont nécessaires. Les principaux consommables d'usure sont : 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. Cependant, les plaques de soupapes haute pression (en particulier les étages 3 et 4) peuvent nécessiter des inspections plus fréquentes en raison des contraintes mécaniques extrêmes à 3,00 MPa. La conception à quatre étages prolonge la durée de vie des composants individuels en réduisant les contraintes par étage par rapport à une conception à deux étages fonctionnant au même rapport de pression global.

Certifications de conformité et de sécurité

Le compresseur d'azote DW-54/30 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 DW-54/30 atteint un consommation électrique spécifique d'environ 12,60 kW par m³/min La puissance spécifique fournie est de [insérer la valeur] kW/m³/min d'azote à une pression de refoulement de 3,00 MPa. Cette valeur reflète la réalité thermodynamique de la compression à très haute pression, où le travail requis augmente considérablement avec le taux de compression. Cependant, la conception à quatre étages avec refroidissement inter-étages permet de maintenir cette valeur dans une plage compétitive pour les compresseurs sans huile du segment très haute pression. À titre de comparaison, les compresseurs alternatifs lubrifiés à l'huile, dans des applications similaires, consomment généralement de 13,5 à 15,0 kW/m³/min, tandis que les compresseurs à membrane (souvent choisis pour les applications sans huile à très haute pression) peuvent dépasser 18 kW/m³/min et ne fournissent qu'une fraction de la capacité.

Sur un cycle de fonctionnement annuel de 8 000 heures, l’avantage d’efficacité à quatre niveaux du DW-54/30 par rapport aux alternatives moins efficaces se traduit par environ Économies d'énergie annuelles de 360 000 à 720 000 kWhÀ $0,08/kWh, cela représente une réduction des coûts directs d'électricité de $28 800 à $57 600 par an. Cependant, la principale justification économique du DW-54/30 est généralement… élimination des consommables liés au pétrole et suppression des équipements de purification en aval Cela serait obligatoire avec des alternatives lubrifiées. coût total de possession pour la compression d'azote à ultra-haute pression est réduit d'environ 25 à 35% sur une durée de vie opérationnelle de 10 ans lorsque le fonctionnement sans huile est comparé aux systèmes lubrifiés avec purification complète en aval.

À 3,00 MPa, l'effet de concentration des contaminants huileux est considérable. Un compresseur lubrifié produisant de l'azote avec une teneur en huile de 1,0 mg/m³ à pression atmosphérique fournirait de l'azote avec une teneur en huile d'environ 30 mg/m³ à 3,00 MPa, en raison des effets de compression et de condensation. Un tel niveau de contamination serait catastrophique pour la quasi-totalité des applications industrielles, rendant la conception sans huile du DW-54/30 non seulement préférable, mais absolument indispensable pour les applications à très haute pression.

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

Nous proposons des options de personnalisation complètes pour adapter le DW-54/30 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, les quatre refroidisseurs intermédiaires, le refroidisseur final, la tuyauterie de refoulement haute pression, l'instrumentation et le panneau de commande sont préassemblés sur un châssis robuste en acier structurel, équipé d'anneaux de levage et de gabarits de boulons d'ancrage intégrés. Les tests préalables en usine de tous les systèmes réduisent le temps et les risques liés à la mise en service.
• Configurations des zones dangereuses : Coffrets moteurs et électriques conformes aux normes ATEX Zone 2 et IECEx pour installations pétrochimiques. Le système de contrôle peut intégrer la détection de gaz, des dispositifs de verrouillage automatique de la ventilation et une instrumentation antidéflagrante.
• Contrôle avancé des processus : Automate programmable Siemens S7-1500 ou Allen-Bradley ControlLogix avec écran tactile IHM de 15 pouces, surveillance à distance via Modbus TCP/IP ou OPC-UA et intégration transparente avec les systèmes DCS/SCADA. Le séquencement automatique des étapes, la commande de charge/décharge et la compatibilité avec les variateurs de fréquence optimisent l'efficacité et réduisent l'usure mécanique.
• Protection de l'environnement : Systèmes de revêtement de qualité marine C5-M pour les installations côtières ; composants électriques tropicalisés pour une température ambiante de 55 °C ; et enceintes acoustiques classées IP54 avec atténuation spéciale du bruit haute pression réduisant l'émission de 88 dB(A) à 75 dB(A) à 1 mètre.
• OEM et marques privées : Couleurs de peinture personnalisées, plaques signalétiques de marque et documentations localisées pour les distributeurs d'équipements gaziers et les intégrateurs de systèmes desservant les marchés mondiaux.

Des configurations personnalisées sont disponibles auprès de Quantité minimale de commande : 1 unitéL'étude technique et l'élaboration de la proposition nécessitent généralement 7 à 10 jours ouvrables en raison de la complexité du système en quatre étapes. Le délai de livraison standard est de 16 à 20 semaines ; les commandes répétées sont livrées sous 12 à 14 semaines à compter de la confirmation de commande.

Étude de cas : Surpresseur de liquéfaction d’azote d’une usine de GNL

Client: Une usine de liquéfaction de GNL de taille moyenne en Malaisie, produisant 500 000 tonnes par an

Défi: L'unité de liquéfaction d'azote de l'installation utilisait deux compresseurs lubrifiés à l'huile en série pour atteindre la pression de 2,80 MPa requise pour le liquéfacteur à cycle de Claude. La contamination par l'huile des compresseurs encrassait progressivement les échangeurs de chaleur à plaques et ailettes en aluminium du liquéfacteur, réduisant ainsi le rendement thermique de 151 TP3 TP en 18 mois et nécessitant des cycles de dégivrage et de nettoyage coûteux tous les 6 mois. La fiabilité de cette configuration à deux compresseurs était également faible, les arrêts imprévus entraînant des pertes de production de GNL de 1 TP4 TP50 000 tonnes par jour.

Solution: Nous avons fourni un Compresseur d'azote sans huile DW-54/30 Ce compresseur, installé sur un châssis sur mesure, remplace les deux compresseurs existants. Il intègre quatre refroidisseurs intermédiaires, un refroidisseur final et un automate programmable Siemens S7-1500 avec intégration SCADA complète. La pression de refoulement de 3,00 MPa dépasse les exigences du liquéfacteur, offrant une marge de pression qui améliore le rendement du cycle. Sa conception sans huile élimine tout encrassement de l'échangeur de chaleur. Un réservoir tampon de 10 m³ a été installé en amont pour amortir les fluctuations de la demande du liquéfacteur.

Résultats quantifiés après 36 mois :

• Encrassement des échangeurs de chaleur : Éliminé complètement, rétablissant l'efficacité thermique aux niveaux prévus
• Cycles de dégivrage : Éliminé, permettant d'économiser $120 000/an en maintenance et en temps d'arrêt de production
• Pannes imprévues : Aucun événement en 36 mois contre 8 événements avec le système précédent à deux compresseurs
• Pertes de production de GNL évitées : $400,000 plus de 36 mois
• Consommation d'énergie : Amélioré par 8.2% par rapport au système remplacé, une économie de $32 000/an
• Délai de récupération : 2,5 ans y compris les pertes de production évitées et les économies de maintenance

« Le DW-54/30 représente la modernisation d'équipement la plus importante de l'histoire de notre usine. L'élimination de la contamination par l'huile a permis de rétablir les performances de notre liquéfacteur et l'amélioration de la fiabilité est remarquable. Nous n'avons subi aucun arrêt imprévu depuis trois ans. » — Directeur des opérations, usine de GNL

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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