Description
Compresseur d'azote LW-20/8 – Surpresseur N2 sans huile de capacité moyenne pour opérations industrielles continues
Débitant de 20 m³/min à une pression de refoulement de 0,80 MPa, le LW-20/8 est un compresseur d'azote à pistons sans huile, à deux étages et deux rangées, conçu pour la séparation cryogénique de l'air à moyenne échelle, les stations de surpression d'azote VPSA et la distribution par pipeline industriel. Il garantit l'absence de contamination par lubrifiant, un fonctionnement continu 24 h/24 et 7 j/7 et est conçu pour les environnements industriels exigeants.
Présentation du produit
Le Compresseur d'azote LW-20/8 occupe une place stratégique dans notre gamme de compresseurs à piston sans huile, comblant le fossé entre les unités compactes d'entrée de gamme et les surpresseurs industriels de grande capacité. Avec une capacité nominale de 20 m³/min et une pression de refoulement de 0,80 MPaCe modèle sert de base aux systèmes de distribution d'azote à moyenne échelle utilisés dans les industries de séparation cryogénique de l'air, d'inertage pétrochimique et de transformation alimentaire.
Ce qui distingue le LW-20/8 des alternatives classiques, 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 fonctionnant sans lubrifiants hydrocarbonés, garantissant ainsi un flux d'azote totalement exempt de contamination par l'huile. Cette caractéristique intrinsèquement sans huile est essentielle pour les applications exigeant la certification ISO 8573-1 Classe 0, notamment le confinement à l'azote de qualité alimentaire, l'inertage dans les procédés pharmaceutiques et le contrôle de l'atmosphère dans la fabrication de produits électroniques.
Le compresseur utilise un à deux étages, à deux rangées (二列二级) Une architecture qui optimise thermodynamiquement le rapport de pression entre les deux cylindres. Chaque étage est refroidi indépendamment par un refroidisseur intermédiaire dédié, maintenant les températures de refoulement dans les limites de fonctionnement sûres, même en fonctionnement continu 24h/24 et 7j/7. Le bâti robuste en fonte et le vilebrequin en acier forgé à équilibrage dynamique sont conçus pour une utilisation optimale. durée de vie minimale de 15 ans conformément aux protocoles de maintenance standard.
Spécifications techniques – LW-20/8
| Paramètre | Valeur | Unité |
|---|---|---|
| Modèle | LW-20/8 | – |
| Modèle | À deux étages, à deux rangées (二列二级) | – |
| Capacité | 20 | m³/min |
| Pression de refoulement | 0.80 | MPa |
| Dimensions du compresseur (L × l × H) | 2732 × 1550 × 2432 | mm |
| Poids | 3.00 | t |
| Pouvoir | 132 | 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. Système d'étanchéité composite PTFE sans huile
Le LW-20/8 utilise une technologie avancée 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 système de matériaux atteint un coefficient de frottement inférieur à 0,08 sans lubrification externe aux hydrocarbures, éliminant ainsi tout risque d'entraînement de vapeurs d'huile dans le flux d'azote produit. Pour les industries réglementées, cela offre Conformité à la norme ISO 8573-1, classe 0 de manière native, sans les dépenses d'investissement, les charges d'entretien ni la pénalité énergétique des systèmes de filtration en aval pour l'élimination des hydrocarbures.
2. Optimisation thermodynamique en deux étapes
Le dispositif de compression à deux étages Ce système répartit le rapport de pression global entre un cylindre basse pression et un cylindre haute pression, réduisant ainsi la température moyenne effective par étage et améliorant le rendement volumétrique. Un refroidisseur intermédiaire intégré à calandre et tubes évacue la chaleur de compression entre les étages, maintenant les températures de refoulement en dessous de 155 °C, même à charge continue maximale. Cette stratégie de gestion thermique prolonge la durée de vie des plaques de soupape d'environ 351 TP3T par rapport aux conceptions mono-étage fonctionnant à des rapports de pression équivalents, tout en prévenant la dégradation thermique des joints en PTFE.
3. Châssis robuste avec équilibre des forces inhérent
Le bloc compresseur 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 ainsi les forces d'inertie déséquilibrées transmises aux fondations de plus de 80% par rapport aux conceptions à une seule rangée. Cet avantage mécanique permet une installation sur un bloc d'inertie en béton plus léger (minimum 5 tonnes contre plus de 8 tonnes pour les équivalents à une seule rangée), réduisant les coûts de génie civil et simplifiant les installations de modernisation dans les locaux de compresseurs ou les salles des machines existants.
4. Variateur de fréquence standard pour moteur industriel 380 V
Le LW-20/8 est entraîné par un Moteur à induction triphasé de 132 kW, 380 V, 50 Hz Conforme à la norme IEC 60034-1, classe d'efficacité IE3, le LW-20/8, en configuration basse tension standard, s'intègre directement aux tableaux de distribution industriels 380 V existants sans nécessiter d'appareillage moyenne tension, de transformateurs abaisseurs ni d'infrastructure électrique spécialisée. Cette simplification des investissements et des délais de mise en service fait du LW-20/8 une solution de modernisation avantageuse pour les installations passant d'un système d'azote en bouteille ou de générateurs à membrane à une alimentation en azote comprimé sur site.
Scénarios d'application
Installations de séparation d'air cryogénique de moyenne échelle
Dans les installations cryogéniques ASU produisant 500 à 1 500 Nm³/h d’azote gazeux, le LW-20/8 sert de premier booster d'azote Entre le compartiment froid et le collecteur de distribution, son débit de 20 m³/min correspond à celui des unités de séparation d'azote (ASU) de moyenne capacité. La pression de refoulement de 0,80 MPa est optimisée pour la distribution par pipeline vers les consommateurs en aval, tels que les réacteurs chimiques, les systèmes d'inertage des poches d'aciérie et les réseaux de purge des installations de GNL. La conception sans huile est particulièrement cruciale dans les scénarios de secours des ASU, où la pureté de l'azote ne doit en aucun cas être compromise lors de la maintenance du système principal ou en cas de dysfonctionnement du compartiment froid.
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-20/8 Ce produit basse pression est comprimé à 0,80 MPa pour être distribué aux points d'utilisation. L'absence d'huile dans le circuit de compression est essentielle au fonctionnement des systèmes VPSA, car toute contamination par des hydrocarbures empoisonnerait l'adsorbant à tamis moléculaire de carbone, dégradant ainsi définitivement l'efficacité de séparation du générateur et nécessitant un remplacement coûteux de l'adsorbant. Le débit de 20 m³/min permet de prendre en charge les installations VPSA de moyenne capacité desservant plusieurs clients industriels via un collecteur d'azote centralisé.
Couverture et inertage des parcs de stockage pétrochimiques
Les parcs de stockage des raffineries et les installations de stockage pétrochimiques nécessitent des volumes importants d'azote pour couverture, inertage et calage au gaz des réservoirs Pour prévenir la formation de vapeurs explosives et préserver la qualité du produit, le compresseur LW-20/8, grâce à sa capacité de fonctionnement continu et sa pression de refoulement de 0,80 MPa, peut alimenter simultanément plusieurs réservoirs de stockage via un collecteur de distribution d'azote centralisé. La pression est suffisante pour compenser les réglages des soupapes de décharge des réservoirs et maintenir une pression positive lors des cycles de soutirage, même dans les installations présentant des réservoirs en hauteur ou de longues canalisations de distribution.
Transformation des aliments et conditionnement sous atmosphère modifiée
Les installations de transformation alimentaire à grande échelle utilisent l'azote pour conditionnement sous atmosphère modifiée (CAM), stockage sous atmosphère contrôlée et injection d'azote Pour prolonger la durée de conservation des produits et préserver leur fraîcheur, le compresseur LW-20/8, d'une capacité de 20 m³/min, peut alimenter simultanément plusieurs lignes de conditionnement à grande vitesse, des tunnels de purge à l'azote et des chambres de stockage. Sa certification sans huile garantit la conformité aux normes FDA 21 CFR 173.310 et au règlement européen 231/2012 relatif à l'azote en contact avec les denrées alimentaires, éliminant ainsi les risques de défauts de goût, de rancissement ou de décoloration des produits pouvant survenir avec les compresseurs lubrifiés.
Matériaux et construction
Chaque composant du LW-20/8 est sélectionné pour sa compatibilité avec le service à l'azote, sa résistance à la corrosion et sa durabilité mécanique à long terme :
| Composant | Matériel | Spécification |
|---|---|---|
| Bloc-cylindres | Fonte grise | GG25 / HT250, chemises de refroidissement 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 | Guidage du piston, empêche le contact avec la paroi du cylindre |
| Plaques de soupape | Acier inoxydable | Acier inoxydable SS316, conception à ressort à anneau concentrique |
| 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 nominale à 32 °C |
Tous les composants soumis à la pression sont conçus et fabriqués conformément aux normes en vigueur. ASME BPVC Section VIII Division 1 ou les normes chinoises GB 150. Les joints soudés subissent 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 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
Exigences en matière de fondation et de montage
Le LW-20/8 a un poids à sec de 3,00 tonnes et un centre de gravité situé à environ 820 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 un châssis. bloc d'inertie en béton armé de 5 à 6 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 : 1,2 m côté opposé à l'entraînement pour l'accès aux vannes, 1,0 m côté entraînement pour la maintenance du moteur et 1,8 m en hauteur pour l'accès à la grue lors des révisions majeures.
Spécifications du système d'eau de refroidissement
Le débit d'eau de refroidissement requis est d'environ 22 m³/h La température d'entrée ne doit pas dépasser 32 °C. Le circuit de distribution d'eau alimente en parallèle les chemises des cylindres, le refroidisseur intermédiaire et le refroidisseur final. 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, 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 l'encrassement des tubes.
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 de la plaque de soupape | Démonter et inspecter les 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 |
La conception sans huile du LW-20/8 simplifie considérablement la maintenance par rapport aux modèles lubrifiés. Aucun changement d'huile à prévoir, aucun échantillon d'huile à analyser, aucun élément filtrant à remplacer et aucune cartouche de séparateur d'huile à surveiller. Les seules pièces d'usure récurrentes sont : segments de piston et bagues de guidage en PTFE, qui atteignent généralement une durée de vie de 4 000 à 6 000 heures dans des conditions d'azote propre.
Certifications de conformité et de sécurité
Le compresseur d'azote LW-20/8 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-20/8 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. 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'accès du personnel doivent inclure l'utilisation de détecteurs d'oxygène portables et le respect des protocoles de binôme.
Analyse des performances et de l'efficacité
Le LW-20/8 atteint un consommation électrique spécifique d'environ 6,60 kW par m³/min Le débit d'azote est de 0,80 MPa. Ce rendement positionne l'unité de manière compétitive sur le segment des compresseurs à piston sans huile de 15 à 30 m³/min. À titre de comparaison, les compresseurs à vis lubrifiés à l'huile fonctionnant à des taux de compression équivalents consomment généralement entre 7,0 et 7,8 kW/m³/min, tandis que les anciens compresseurs à piston mono-étagés peuvent dépasser 8,5 kW/m³/min.
Sur un cycle de fonctionnement annuel standard de 8 000 heures, le gain d'efficacité du LW-20/8 se traduit par environ Économies d'énergie annuelles de 64 000 à 160 000 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 $5 120 à $12 800 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 20 à 30% 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 de l'huile qui consomment collectivement 3 à 5 Tp de la puissance du compresseur. La conception sans huile du LW-20/8 supprime entièrement cette consommation parasite, améliorant ainsi le rendement global du système.
Capacités de personnalisation et de fabrication d'équipement d'origine (OEM)
Nous proposons des options de personnalisation complètes pour adapter le LW-20/8 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 : Amélioration de l’approvisionnement en azote pour les emballages alimentaires
Client: Un important fabricant de produits de grignotage en Thaïlande
Défi: Le fabricant utilisait la vaporisation d'azote liquide pour ses lignes de conditionnement sous atmosphère modifiée (CAM). La hausse des prix de l'azote liquide, les problèmes de planification des livraisons et les difficultés de maintenance des vaporisateurs entraînaient des retards de production. De plus, le système de surpression d'azote lubrifié existant (d'une marque concurrente) introduisait des traces d'huile, provoquant des défauts de goût dans les gammes de produits sensibles et entraînant des réclamations clients et des rappels de produits.
Solution: Nous avons fourni un Compresseur d'azote sans huile LW-20/8 Associé à un générateur d'azote VPSA de moyenne capacité (pureté 99,9%, débit de 25 m³/min) monté sur un châssis commun, le LW-20/8 augmente la pression du produit VPSA de 0,08 MPa à 0,80 MPa pour sa distribution vers six lignes de conditionnement à grande vitesse. Le châssis a été conçu pour s'intégrer dans le local technique existant, évitant ainsi tout agrandissement du bâtiment.
Résultats quantifiés après 24 mois :
- Coût de l'approvisionnement en azote : Réduit de 48% par rapport à l'achat et à la livraison d'azote liquide
- Contamination par les hydrocarbures dans l'azote : Éliminé complètement (Niveau 0 de la norme ISO 8573-1 atteint)
- Incidents de rappel de produits : Zéro depuis sa mise en service (auparavant 2 à 3 par an)
- Dépenses d'entretien : Diminué de 35% grâce à la suppression des vidanges d'huile, des remplacements de filtres et des révisions de séparateurs
- Temps d'arrêt de production : Réduit de 60% (Fini les conflits d'horaires de livraison d'azote liquide)
- Délai de récupération : 2,1 ans basé sur les économies réalisées sur le coût du carburant et les coûts de rappel évités
« Le compresseur LW-20/8 a complètement transformé notre approvisionnement en azote. Nous ne nous soucions plus des livraisons d'azote liquide, nos problèmes de qualité de produit ont disparu et notre équipe de maintenance consacre beaucoup moins de temps à l'entretien du compresseur. L'investissement a été rentabilisé en un peu plus de deux ans. » — Responsable de l'ingénierie de l'usine
FAQ et guide de sélection
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