Compresseur d'azote LW-13/30 – Surpresseur N2 sans huile de capacité moyenne pour applications de process haute pression 3,00 MPa

Conçu pour fournir un débit de 13 m³/min à une pression de refoulement de 3,00 MPa, le LW-13/30 est un compresseur d'azote à pistons sans huile, à deux étages et trois rangées, destiné à l'injection d'azote haute pression, à la surpression dans les procédés de liquéfaction de gaz et aux applications pétrochimiques exigeantes. Il garantit une absence totale de contamination par l'huile, un fonctionnement continu et une fiabilité industrielle 24 h/24 et 7 j/7 sous haute pression.

Présentation du produit

Le Compresseur d'azote LW-13/30 occupe une place essentielle au sein de notre gamme de compresseurs à pistons sans huile, comblant le fossé entre les surpresseurs de moyenne capacité et les compresseurs de process haute pression. Avec une capacité nominale de 13 m³/min et un exceptionnel Pression de refoulement de 3,00 MPa, cet appareil est spécialement conçu pour les applications où un débit important et une pression élevée sont des exigences non négociables.

Ce qui distingue le LW-13/30 des alternatives conventionnelles, c'est son circuit de compression entièrement exempt d'huileLes segments de piston et les bagues de guidage sont usinés avec précision à partir de matériaux composites PTFE autolubrifiants de pointe, fonctionnant sans lubrifiant hydrocarboné, ce qui garantit la pureté absolue du flux d'azote. Cette caractéristique intrinsèque sans huile permet d'obtenir Certification ISO 8573-1 Classe 0 de manière naturelle, éliminant les dépenses d'investissement et les charges d'entretien continu des systèmes de filtration d'élimination d'huile en aval qui seraient obligatoires avec les alternatives lubrifiées.

L'architecture du compresseur utilise un à deux étages, à trois rangées (二列三级) La configuration – un agencement unique qui répartit le taux de compression total entre trois cylindres de compression disposés sur deux rangées – est essentielle pour gérer les contraintes thermiques extrêmes liées à une pression de refoulement de 3,00 MPa, tout en préservant l'intégrité des joints d'étanchéité en PTFE. Chaque étage est doté d'un refroidisseur intermédiaire indépendant, garantissant ainsi 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-13/30

* 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 des rapports de pression extrêmes

Le LW-13/30 utilise un système unique à deux étages, à trois rangées (二列三级) L'architecture du compresseur LW-13/30 répartit le taux de compression extrême requis pour un refoulement de 3,00 MPa sur trois cylindres de compression. Cette approche multi-étages est essentielle d'un point de vue thermodynamique, car un compresseur mono-étage, voire bi-étage, générerait des températures de refoulement supérieures à la limite de fonctionnement admissible des joints en PTFE (environ 180 °C). En répartissant le travail de compression sur trois étages avec deux refroidisseurs intermédiaires, le LW-13/30 maintient les températures de refoulement de chaque étage en dessous de 155 °C, préservant ainsi l'intégrité des joints en PTFE et prolongeant la durée de vie des soupapes d'environ 501 TP3T par rapport aux compresseurs bi-étages visant des taux de compression équivalents. La configuration à trois rangées offre également un meilleur équilibre des forces par rapport aux configurations à une seule rangée, réduisant ainsi les exigences en matière de fondation.

2. Joint composite PTFE haute pression sans huile

Le LW-13/30 utilise un système propriétaire ensemble segment de piston et bande de guidage autolubrifiants Fabriquées à partir de composites PTFE haute densité spécialement formulés pour les applications haute pression et haute température, ces bagues sont renforcées par des fibres de verre et des particules de bronze afin d'atteindre un coefficient de frottement inférieur à 0,05 sans lubrification externe aux hydrocarbures. À une pression de refoulement de 3,00 MPa, la pression partielle des vapeurs d'huile serait extrêmement élevée dans un compresseur lubrifié, rendant l'élimination de l'huile en aval pratiquement impossible. La conception sans huile permet d'obtenir… Conformité native à la norme ISO 8573-1 Classe 0, éliminant ainsi le besoin de filtres coalescents, d'adsorbeurs à charbon actif et d'instruments de surveillance de l'huile qui ajouteraient des coûts d'investissement et d'exploitation importants à un système lubrifié.

3. Cadre renforcé pour charges mécaniques haute pression

Le cadre principal est moulé à partir de fonte grise GG25 Doté de parois considérablement renforcées, de nervures supplémentaires et de passages d'eau de refroidissement intégrés, le moteur haute pression présente des parois plus épaisses et un support structurel amélioré pour résister aux contraintes maximales des gaz associées à un fonctionnement à 3,00 MPa. La disposition à trois rangées répartit les charges mécaniques sur plusieurs manetons du vilebrequin, réduisant ainsi les charges maximales sur les paliers par cylindre et améliorant la durée de vie globale du vilebrequin. Le bâti est analysé dynamiquement par modélisation par éléments finis afin de garantir que les concentrations de contraintes restent dans des limites de sécurité dans toutes les conditions de fonctionnement, y compris lors des arrêts d'urgence.

4. Variateur standard 380 V avec moteur à couple élevé

Le LW-13/30 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, ce moteur est spécialement conçu pour son couple de démarrage élevé, permettant de compenser la résistance initiale importante du train de compression à trois rangées. Sa configuration standard 380 V s'intègre directement aux tableaux de distribution industriels basse tension existants, sans nécessiter d'infrastructure moyenne tension, rendant ainsi ce compresseur haute pression accessible à une large gamme d'installations industrielles. Pour les sites équipés de réseaux de 6 kV ou 10 kV, un moteur avec transformateur abaisseur intégré est disponible en option.

Scénarios d'application

Injection d'azote à haute pression pour une récupération assistée du pétrole

Dans la production de pétrole et de gaz, le LW-13/30 sert de compresseur d'injection d'azote haute pression Conçu pour la récupération assistée du pétrole (RAP) et les opérations d'injection de gaz miscible, ce dispositif offre une pression de refoulement de 3,00 MPa suffisante pour injecter de l'azote dans des réservoirs jusqu'à 2 000 mètres de profondeur, où la pression de formation exige des pressions d'injection élevées pour un déplacement efficace. Son débit de 13 m³/min permet d'alimenter simultanément plusieurs puits d'injection grâce à un collecteur de distribution haute pression centralisé. L'absence d'huile est essentielle pour les applications de RAP, car toute contamination par du pétrole dans l'azote injecté endommagerait la formation du réservoir, réduirait sa perméabilité et compromettrait l'efficacité de la récupération du pétrole.

Surpresseur de liquéfaction de gaz et de processus cryogénique

Dans les usines de liquéfaction d'azote et les installations de traitement cryogénique, Booster d'azote LW-13/30 Cet appareil comprime l'azote provenant de la sortie froide du liquéfacteur ou du vaporisateur de stockage à la pression requise pour sa distribution ou son traitement ultérieur. La pression de refoulement de 3,00 MPa est suffisante pour alimenter en azote haute pression les systèmes de stockage cryogénique, pour faire circuler l'azote dans les échangeurs de chaleur multipasses et pour fournir de l'azote haute pression aux procédés d'extraction par fluide supercritique. Sa conception sans huile prévient toute contamination des équipements cryogéniques, où même des traces d'huile pourraient geler et obstruer les passages des échangeurs de chaleur, entraînant des arrêts coûteux et des dommages matériels.

Inertisation des réacteurs pétrochimiques à haute pression

Dans les opérations de synthèse pétrochimique et chimique, le LW-13/30 fournit de l'azote à haute pression pour inertisation du réacteur, préservation du lit catalytique et dépressurisation d'urgenceLa pression de refoulement de 3,00 MPa est suffisante pour maintenir une atmosphère inerte positive dans les réacteurs haute pression fonctionnant entre 2,00 et 2,50 MPa, empêchant ainsi la formation de vapeurs explosives et protégeant les lits catalytiques de l'oxydation lors des phases de démarrage et d'arrêt. Le débit de 13 m³/min permet d'alimenter plusieurs réacteurs ou unités de traitement via un collecteur d'azote haute pression centralisé. La certification « sans huile » est obligatoire, car toute contamination par l'huile empoisonnerait les catalyseurs, dégraderait la qualité du produit et engendrerait des risques pour la sécurité dans les procédés sensibles à l'oxygène.

Essais et mise en service de pipelines haute pression

Les gazoducs, les canalisations des procédés pétrochimiques et les systèmes de réservoirs à haute pression nécessitent de l'azote pour essais hydrostatiques, essais pneumatiques et opérations de purge de mise en serviceLa pression de refoulement de 3,00 MPa du LW-13/30 convient aux systèmes d'essais de pression d'une pression nominale maximale de 2,50 MPa (avec les marges de sécurité appropriées selon la norme ASME B31.3). Son débit de 13 m³/min permet une pressurisation rapide des canalisations et cuves de grand diamètre, réduisant ainsi le temps de mise en service. Sa conception sans huile garantit que l'azote utilisé pour les essais n'introduise pas de contaminants qui nécessiteraient un nettoyage après essai ou compromettraient l'intégrité des systèmes de process sensibles.

Matériaux et construction

Le LW-13/30 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 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 LW-13/30 a un poids à sec de 6,60 tonnes et un centre de gravité situé à environ 850 mm au-dessus de la plaque de base. Malgré sa conception à trois rangées, la disposition des cylindres opposés assure un équilibre des forces satisfaisant, permettant son installation sur un châssis. 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). 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. La tuyauterie de refoulement haute pression doit être correctement supportée par des suspensions à ressorts ou des supports flexibles afin de prévenir les contraintes de dilatation thermique et la fatigue induite par les vibrations à 3,00 MPa.

Conception du système d'eau de refroidissement

La demande en eau de refroidissement est d'environ 25 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 deux refroidisseurs intermédiaires en parallèle. Compte tenu du rapport de pression extrême, les deux 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 < 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. Une tour de refroidissement en circuit fermé avec filtration latérale et traitement chimique est fortement recommandée pour toutes les installations.

Programme d'entretien préventif

La conception sans huile du LW-13/30 simplifie considérablement la maintenance par rapport aux 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 et à haute pression. Leur conception à trois étages répartit l'usure plus uniformément que les configurations à deux étages, réduisant ainsi la fréquence des révisions majeures.

Certifications de conformité et de sécurité

Le compresseur d'azote LW-13/30 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 LW-13/30 atteint un consommation électrique spécifique d'environ 12,31 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, où le travail requis augmente considérablement avec le taux de compression. Dans le segment des compresseurs à piston haute pression sans huile (pression de refoulement > 2,50 MPa), ce rendement est très compétitif et nettement supérieur à celui des compresseurs à membrane, principale alternative pour les applications haute pression sans huile. À titre de comparaison, les compresseurs alternatifs lubrifiés à l'huile, utilisés dans des applications similaires à très haute pression, consomment généralement entre 13,0 et 15,0 kW/m³/min, tandis que les compresseurs à membrane peuvent dépasser 18 kW/m³/min.

Sur un cycle de fonctionnement annuel de 8 000 heures, l’avantage en termes d’efficacité du LW-13/30 par rapport aux alternatives moins efficaces se traduit par environ Économies d'énergie annuelles de 52 000 à 104 000 kWhÀ $0,08/kWh, cela représente une réduction des coûts directs d'électricité de $4 160 à $8 320 par an. Cependant, la principale justification économique du LW-13/30 est généralement… élimination des consommables liés au pétrole et évitement des équipements de dégraissage 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.

L'absence d'huile dans le circuit de compression est particulièrement précieuse à 3,00 MPa, car la contamination par l'huile se concentre et devient plus difficile à éliminer à mesure que la pression augmente. À ce niveau de pression, même les filtres coalescents et les systèmes à charbon actif les plus performants peinent à atteindre une teneur en huile inférieure à 1 ppm, et la consommation d'énergie liée à leur fonctionnement devient considérable. La conception native sans huile du LW-13/30 élimine complètement ce problème.

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

Nous proposons de nombreuses options de personnalisation pour adapter le LW-13/30 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, refroidisseurs intermédiaires, refroidisseur final, tuyauterie de refoulement haute pression, instrumentation et panneau de commande préassemblés sur un châssis en acier. 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 verrouillage automatique de la ventilation.
• Contrôle avancé des processus : Automate programmable Siemens S7-1200 ou Allen-Bradley CompactLogix avec écran tactile IHM de 10 pouces, surveillance à distance via Modbus TCP/IP ou OPC-UA et intégration DCS/SCADA. Interverrouillages de sécurité haute pression incluant la décharge automatique en cas de surpression et des vannes d'isolement 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).
• 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.

Étude de cas : Système de purge à l’azote et d’inertage d’une usine de GNL

Client: Un terminal de regazéification de GNL en Asie du Sud-Est

Défi: Le terminal nécessitait un approvisionnement fiable en azote haute pression pour purge des pipelines, inertisation des réservoirs de stockage et injection d'azote d'urgence dans le système de vaporisation du GNL. Le compresseur existant, lubrifié à l'huile, présentait des traces d'huile dans le flux d'azote, contaminant les échangeurs de chaleur cryogéniques et nécessitant des arrêts pour nettoyage trimestriels. La pression de refoulement de 2,50 MPa était également insuffisante pour répondre aux exigences de purge du nouveau pipeline haute pression. Les coûts de maintenance atteignaient 1 400 950 000 £ par an et des arrêts non planifiés survenaient tous les 3 à 4 mois.

Solution: Nous avons fourni un Compresseur d'azote sans huile LW-13/30 L'alimentation principale en haute pression est constituée d'un système sur châssis sur mesure intégrant deux refroidisseurs intermédiaires, un refroidisseur final et un automate programmable Siemens S7-1200 avec intégration SCADA. La pression de refoulement de 3,00 MPa répond à toutes les exigences de purge des canalisations et d'inertage des réservoirs. La conception sans huile élimine toute contamination de l'échangeur de chaleur. Un réservoir tampon de 3 m³ a été installé en amont pour amortir les fluctuations de la demande dues aux opérations de purge intermittentes.

Résultats quantifiés après 24 mois :

• Teneur en huile azotée : Réduit de 2,8 mg/m³ à <0,01 mg/m³, atteignant la norme ISO 8573-1 Classe 0
• Fréquence de nettoyage des échangeurs de chaleur cryogéniques : Réduit de trimestriel à annuel, permettant d'économiser $45 000/an
• Arrêts imprévus : Aucun événement en 24 mois contre 6 événements au cours des 24 mois précédents
• Coût annuel d'entretien : Réduit de 48% ($95 000 à $49 400)
• Capacité de purge des pipelines : Augmentation de 2,50 MPa à 3,00 MPa, en respectant les nouvelles exigences réglementaires

« Le LW-13/30 s'est avéré l'équipement le plus fiable de notre système d'azote. L'élimination de la contamination par l'huile a résolu notre problème d'encrassement de l'échangeur de chaleur, et la pression de 3,00 MPa nous assure la capacité de purge nécessaire au respect des réglementations. Notre équipe d'exploitation a enfin confiance dans l'approvisionnement en azote. » — Responsable des opérations, terminal GNL

FAQ et guide de sélection

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