Compresseur d'azote LW-30/8 – Surpresseur d'azote sans huile à haut débit pour la distribution par pipeline à moyenne pression

Débitant de 30 m³/min à une pression de refoulement de 0,80 MPa, le LW-30/8 est un compresseur d'azote à pistons sans huile, à deux étages et deux rangées de pistons, conçu pour la séparation cryogénique de l'air à moyenne échelle, les stations de surpression d'azote VPSA et les réseaux de canalisations industrielles nécessitant une pression élevée. Il garantit l'absence de contamination par lubrifiant, un fonctionnement continu et une fiabilité opérationnelle 24 h/24 et 7 j/7.

Présentation du produit

Le Compresseur d'azote LW-30/8 occupe une place stratégique dans notre gamme de compresseurs à piston sans huile, assurant la liaison entre la production d'azote à débit moyen et les exigences de distribution à haute pression. Avec une capacité nominale de 30 m³/min et une pression de refoulement de 0,80 MPaCette unité constitue l'épine dorsale des usines de séparation d'air cryogénique de moyenne taille, des installations de surpression VPSA industrielles et des réseaux de canalisations d'azote où une pression plus élevée est nécessaire pour compenser les pertes par frottement de distribution.

Ce qui distingue le LW-30/8 des compresseurs lubrifiés classiques, c'est son circuit de compression entièrement exempt d'huileLes segments de piston et les bagues de guidage sont fabriqués avec précision à partir de matériaux composites en PTFE autolubrifiants fonctionnant sans lubrifiants hydrocarbonés, garantissant ainsi un flux d'azote totalement exempt de contamination par l'huile. Cette caractéristique intrinsèque d'absence d'huile est indispensable pour les applications exigeant la certification ISO 8573-1 Classe 0, notamment l'azote pour l'emballage alimentaire, l'inertage des réacteurs pharmaceutiques, les gaz de procédé pour l'électronique et les matières premières pour la synthèse chimique.

L'architecture du compresseur respecte une à deux étages, à deux rangées (二列二级) Configuration répartissant le taux de compression total entre deux cylindres de compression. Cette approche étagée réduit la température de refoulement à chaque étage, améliore le rendement volumétrique et prolonge la durée de vie des soupapes et des joints d'étanchéité. Chaque étage de compression est équipé d'un refroidisseur intermédiaire indépendant, maintenant la température des gaz dans une plage de fonctionnement thermiquement sûre, même en fonctionnement continu à charge maximale. Le bâti robuste en fonte et le vilebrequin en acier forgé à équilibrage dynamique sont conçus pour une résistance à… Durée de vie minimale de 120 000 heures conformément aux protocoles de maintenance préventive standard.

Spécifications techniques – LW-30/8

* 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-30/8 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 atteint un coefficient de frottement dynamique 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 opérateurs des industries réglementées, cela se traduit directement par : Conformité à la norme ISO 8573-1, classe 0 sans les investissements en capital, les coûts d'exploitation et les charges d'entretien des trains de filtration d'huile en aval.

2. Optimisation thermodynamique en deux étapes avec refroidissement intermédiaire

Le architecture de compression à deux étapes Le compresseur LW-30/8 est optimisé thermodynamiquement pour atteindre une pression de refoulement cible de 0,80 MPa. La répartition du taux de compression entre un cylindre basse pression et un cylindre haute pression permet d'abaisser la température moyenne effective par étage. Un refroidisseur intermédiaire tubulaire dédié, placé entre les étages, dissipe la chaleur de compression, maintenant ainsi la température 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 soupapes d'environ 351 cycles par rapport aux compresseurs mono-étagés fonctionnant à des taux de compression globaux équivalents, et prévient la dégradation thermique des joints en PTFE qui pourrait survenir à haute température.

3. Châssis robuste en fonte avec équilibrage des forces inhérent

Le bloc compresseur principal est moulé à partir de fonte grise GG25 (Équivalent à la norme ASTM A48 Classe 30B) avec passages d'eau de refroidissement intégrés usinés dans les chemises des cylindres. 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 modèles à une seule rangée de capacité équivalente. Cet avantage mécanique permet au compresseur LW-30/8 de fonctionner sur un socle relativement modeste (7 tonnes minimum contre plus de 12 tonnes pour les modèles à une seule rangée), réduisant ainsi les coûts de génie civil et simplifiant les installations de modernisation dans les locaux de compresseurs ou les salles des machines existants.

4. Configuration de tension flexible pour l'intégration industrielle

Le moteur d'entraînement de 200 kW est disponible en 380 V, 6 kV ou 10 kV Ces configurations permettent une intégration aisée dans diverses architectures de distribution électrique industrielle. L'option standard 380 V est idéale pour les installations disposant d'une infrastructure basse tension existante, tandis que les variantes 6 kV et 10 kV éliminent le besoin de transformateurs abaisseurs dans les grandes usines de séparation d'air où les systèmes de barres moyenne tension sont la norme. Cette flexibilité de tension réduit les coûts d'infrastructure électrique, améliore l'efficacité énergétique globale en minimisant les pertes des transformateurs et simplifie la mise en service.

Scénarios d'application

Installations de séparation d'air cryogénique de moyenne échelle

Dans les installations cryogéniques ASU produisant 600 à 1 500 Nm³/h d’azote gazeux, le LW-30/8 sert de premier booster d'azote Entre la boîte froide et le collecteur de distribution moyenne pression, son débit de 30 m³/min correspond précisément à celui des unités de séparation d'air (ASU) de moyenne capacité. La pression de refoulement de 0,80 MPa assure une hauteur manométrique suffisante pour la distribution par pipeline sur des distances allant jusqu'à 3 km vers des consommateurs en aval, tels que les stations d'inertage des aciéries, les systèmes de couverture des réacteurs chimiques et les réseaux de gaz de purge des usines de GNL. L'absence d'huile est essentielle pour les ASU, car toute contamination par des hydrocarbures dégraderait l'efficacité de la séparation cryogénique et pourrait endommager les sécheurs à tamis moléculaire situés en aval.

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-30/8 Ce produit basse pression est comprimé à 0,80 MPa pour sa distribution 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 d'azote et nécessitant un remplacement coûteux de l'adsorbant. La pression de refoulement de 0,80 MPa est particulièrement avantageuse pour les installations VPSA desservant plusieurs consommateurs via un réseau de distribution ramifié où les pertes de charge sont importantes.

Injection d'azote dans les pipelines pétrochimiques et de raffinage

Les parcs de stockage des raffineries, les installations de stockage pétrochimiques et les usines de traitement nécessitent de grands volumes d'azote pour inertage des réservoirs et purge des canalisations Pour prévenir la formation de vapeurs explosives et préserver la qualité du produit, la pompe LW-30/8, avec sa pression de refoulement de 0,80 MPa, offre une hauteur manométrique suffisante pour compenser les pertes de charge dans les canalisations sur des distances allant jusqu'à 3 km. Elle est ainsi idéale pour l'alimentation centralisée en azote de plusieurs réservoirs de stockage, cuves de traitement et systèmes de torchage via un collecteur unique. Son fonctionnement en continu garantit une disponibilité ininterrompue d'azote lors des arrêts techniques prolongés pouvant durer plusieurs semaines.

Transformation des aliments et conditionnement sous atmosphère modifiée

Les installations d'emballage et de transformation alimentaire à grande échelle nécessitent un débit d'azote élevé pour emballage sous atmosphère modifiée (MAP)Le compresseur LW-30/8 assure le stockage sous atmosphère contrôlée et le rinçage des équipements de production sous gaz inerte. Sa capacité de 30 m³/min permet d'alimenter simultanément plusieurs lignes de conditionnement à grande vitesse, fours industriels et silos de stockage. Certifié sans huile, il est conforme 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 des produits, problèmes rencontrés avec les compresseurs lubrifiés en contact avec les aliments. Il préserve ainsi la réputation de la marque et évite les rappels de produits coûteux.

Matériaux et construction

Chaque composant du LW-30/8 est sélectionné pour sa compatibilité avec l'azote, sa résistance à la corrosion et son intégrité mécanique à long terme en fonctionnement continu :

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. 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 un temps de maintien minimum de 30 minutes avant sa sortie d'usine.

Instructions d'installation et d'entretien

Exigences de base

Le LW-30/8 a un poids à sec de 4,12 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, permettant son installation sur un terrain accidenté. bloc d'inertie en béton armé de 7 à 9 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 et instruments adjacents. Dégagement minimal requis : 1,5 m côté opposé à l'entraînement pour l'accès et la maintenance des vannes, 1,2 m côté entraînement pour l'entretien du moteur et 2,0 m en hauteur pour l'accès à la grue lors des révisions majeures.

Système d'eau de refroidissement

Le LW-30/8 nécessite environ 28 m³/h d'eau de refroidissement La température d'entrée ne doit pas dépasser 32 °C. Le circuit de distribution d'eau de refroidissement alimente en parallèle les chemises de cylindre, 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 (afin de prévenir la corrosion des tubes en acier inoxydable 304 des refroidisseurs), matières en suspension < 30 mg/L et dureté totale < 300 mg/L exprimée en CaCO₃. Pour les sites présentant une qualité d'eau marginale ou des températures ambiantes élevées, 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.

Programme d'entretien préventif

La conception sans huile du LW-30/8 simplifie considérablement la maintenance par rapport aux modèles lubrifiés. Plus besoin de planifier les vidanges d'huile, d'envoyer des échantillons d'huile en laboratoire, de stocker et de remplacer des éléments filtrants, ni de surveiller les cartouches de séparateur d'huile. Seuls les éléments d'usure récurrents 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. Cette simplification de la maintenance se traduit directement 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-30/8 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-30/8 atteint un consommation électrique spécifique d'environ 6,67 kW par m³/min Le compresseur fournit un débit d'azote de 0,80 MPa à une pression de refoulement de 0,80 MPa. Ce rendement le positionne avantageusement sur le segment des compresseurs à piston sans huile de 20 à 40 m³/min, notamment grâce à sa pression de refoulement élevée par rapport aux modèles basse pression. À titre de comparaison, les compresseurs à vis lubrifiés à l'huile consomment généralement entre 7,0 et 7,8 kW/m³/min dans des applications similaires, tandis que les compresseurs à piston mono-étagés classiques peuvent dépasser 8,5 kW/m³/min à des taux de compression équivalents.

Sur un cycle de fonctionnement annuel standard de 8 000 heures, le gain d'efficacité du LW-30/8 se traduit par environ Économies d'énergie annuelles de 80 000 à 200 000 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 $6 400 à $16 000 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 usagées), 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 qui consomment collectivement 3 à 5 Tp de la puissance du compresseur. La conception sans huile du LW-30/8 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-30/8 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 intermédiaire, 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 en usine de toutes les interfaces avant expédition.
• 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 présentes occasionnellement. Des dispositifs de détection de gaz et de verrouillage de ventilation automatique peuvent être intégrés au système de commande afin de garantir un fonctionnement sûr en zones classées.
• 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 régulation automatique du chargement/déchargement et la compatibilité avec les variateurs de vitesse optimisent le rendement à charge partielle pour les applications à demande d'azote variable.
• 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 85 dB(A) à 72 dB(A) à 1 mètre, adaptées aux installations intérieures sans local compresseur dédié.
• OEM et marques privées : Des couleurs de peinture personnalisées, des plaques signalétiques de marque et des documentations localisées sont disponibles pour les intégrateurs de systèmes et les distributeurs d'équipements gaziers. Des manuels techniques, des listes de pièces détachées et des procédures de maintenance peuvent être fournis dans les langues locales afin d'accompagner les réseaux de distribution internationaux.

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 de production en série sont livrées sous 8 à 10 semaines à compter de la confirmation de commande.

Étude de cas : Amélioration du système d’inertage à l’azote VPSA pour l’inertage en aciérie

Client: Un important producteur d'acier exploitant un haut fourneau et une installation de coulée continue en Thaïlande

Défi: Le surpresseur d'azote lubrifié à l'huile du client (marque japonaise, 18 ans de service) présentait une contamination progressive par l'huile dans le flux d'azote produit. Le niveau de contamination atteignait 3,5 mg/m³, dépassant la limite de 0,1 mg/m³ spécifiée par ses clients du secteur de l'emballage alimentaire. L'huile dégradait également le lit de polissage final au charbon actif et entraînait des arrêts imprévus et fréquents pour la maintenance du séparateur, ce qui se traduisait par une perte de production d'environ 120 heures par an.

Solution: Nous avons fourni un Compresseur d'azote sans huile LW-30/8 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 avec fonction de surveillance à distance. L'encombrement du châssis a été optimisé pour s'adapter aux fondations existantes, évitant ainsi des travaux de génie civil. Un réservoir tampon de 3 m³ a été ajouté en amont afin d'amortir les pulsations de pression du cycle d'adsorption VPSA et de fournir une capacité tampon lors des transitions de cycle.

Résultats quantifiés après 24 mois :

• Teneur en huile azotée : Réduit de 3,5 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 6 mois à 36 mois, permettant d'économiser $18 000/an en consommables
• Temps d'arrêt non planifié : Réduction de 120 heures/an à zéro, permettant de récupérer environ 1 TP4 240 000 de valeur de production perdue
• Dépenses totales d'entretien : Diminué de 40% grâce à la suppression des vidanges d'huile, des remplacements de filtres et des révisions de séparateurs
• Consommation d'énergie : Amélioré par 6,8% par rapport à l'unité remplacée, cela équivaut à une économie de $12 800 £/an aux tarifs d'électricité locaux

« Le système LW-30/8 a complètement éliminé nos problèmes de pureté de l'azote et les arrêts de production imprévus. Nos clients du secteur de l'emballage alimentaire sont satisfaits, notre équipe de maintenance a considérablement réduit sa charge de travail et les économies d'énergie constituent un avantage appréciable. Le retour sur investissement a été réalisé en moins de 20 mois. » — Responsable de l'ingénierie de l'usine

FAQ et guide de sélection

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