Compresseur d'azote LW-6/30 – Surpresseur d'azote haute pression sans huile pour applications de process à 3,00 MPa

Conçu pour fournir un débit de 6 m³/min à une pression de refoulement de 3,00 MPa, le LW-6/30 est un compresseur d'azote à pistons sans huile, à deux étages et deux rangées, spécialement conçu pour l'injection d'azote haute pression, les stations de remplissage de bouteilles de gaz et les applications exigeantes dans les procédés chimiques. Il garantit l'absence de contamination par l'huile, une construction robuste et est optimisé pour un fonctionnement continu sous pression extrême.

Présentation du produit

Le Compresseur d'azote LW-6/30 Il occupe une place prépondérante au sein de notre gamme de compresseurs à pistons sans huile, conçus pour les applications exigeant une pression de refoulement extrême. Avec une capacité nominale de 6 m³/min et un exceptionnel Pression de refoulement de 3,00 MPaCette unité répond aux exigences les plus strictes en matière de surpression d'azote à haute pression dans les infrastructures de gaz industriels, le traitement chimique et la distribution de gaz spéciaux.

Ce qui distingue le LW-6/30 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 est essentielle. À une pression de refoulement de 3,00 MPa, le risque d'entraînement de vapeurs d'huile est considérablement accru par rapport aux applications basse pression. De ce fait, la conception sans huile est non seulement avantageuse, mais absolument indispensable pour les applications exigeant la certification ISO 8573-1 Classe 0. L'absence de lubrifiants hydrocarbonés élimine le besoin de systèmes de filtration d'huile en aval, dont la mise en œuvre efficace à ce niveau de pression serait à la fois coûteuse et complexe sur le plan technique.

L'architecture du compresseur utilise un à deux étages, à deux rangées (二列二级) La configuration est thermodynamiquement essentielle pour gérer le rapport de pression extrême requis pour atteindre 3,00 MPa dans des conditions d'entrée typiques. Chaque étage est refroidi indépendamment par un refroidisseur intermédiaire à haut rendement, garantissant ainsi le maintien des températures des gaz dans des plages de fonctionnement sûres et préservant la stabilité dimensionnelle des joints en PTFE. Le bâti en fonte renforcée 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-6/30

* 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. Système d'étanchéité en PTFE sans huile pour conditions extrêmes de pression

Le LW-6/30 utilise un système propriétaire ensemble segment de piston et bande de guidage autolubrifiants Fabriqués à partir de composites PTFE haute densité spécialement formulés pour les applications à pression extrême, ces anneaux sont renforcés par des fibres de verre et des particules de bronze afin d'atteindre un coefficient de frottement inférieur à 0,06 sans lubrification externe aux hydrocarbures. À une pression de refoulement de 3,00 MPa, la pression partielle de vapeur d'huile serait environ 30 fois supérieure à celle mesurée à 0,30 MPa, rendant les conceptions classiques lubrifiées à l'huile totalement inadaptées aux applications de haute pureté. La formulation du composite PTFE est conçue pour un fonctionnement continu à des températures allant jusqu'à 185 °C, garantissant une étanchéité fiable sous la contrainte thermique intense d'une compression de 3,00 MPa. Pour les opérateurs des secteurs pharmaceutique, des semi-conducteurs et de la production d'azote de qualité alimentaire, cette conception native sans huile offre des performances optimales. Conformité à la norme ISO 8573-1, classe 0 sans aucun équipement de purification en aval.

2. Compression à deux étages pour des rapports de pression extrêmes

Le architecture de compression à deux étapes L'utilisation d'un compresseur LW-6/30 est thermodynamiquement indispensable pour atteindre la pression de refoulement cible de 3,00 MPa à partir de pressions d'entrée typiques de 0,05 à 0,10 MPa. Le rapport de pression global, d'environ 30:1 à 60:1, est réparti entre un cylindre basse pression et un cylindre haute pression, chaque étage fonctionnant à un rapport de pression maîtrisable. Un refroidisseur intermédiaire à calandre et tubes haute efficacité, placé entre les étages, évacue la chaleur importante de compression, maintenant ainsi les températures de refoulement en dessous de 160 °C et prévenant la dégradation thermique des joints en PTFE. Sans compression étagée, la température de refoulement dépasserait 250 °C, bien au-delà de la limite de fonctionnement admissible de tout matériau d'étanchéité sans huile. La conception à deux étages améliore également le rendement volumétrique en réduisant les pertes par détente qui se produiraient dans un compresseur mono-étagé fonctionnant à de tels rapports de pression extrêmes.

3. Cadre renforcé pour charges mécaniques haute pression

Le cadre principal est moulé à partir de fonte grise GG25 avec des sections de paroi renforcées, des nervures supplémentaires et des passages d'eau de refroidissement intégrés. Le cylindre haute pression présente des parois nettement plus épaisses et un support structurel amélioré pour résister aux forces de gaz maximales associées à un fonctionnement à 3,00 MPa. agencement à deux rangées de cylindres opposés Ce système assure une annulation naturelle des forces de premier ordre, particulièrement cruciale pour les compresseurs haute pression où les forces maximales exercées sur les pistons peuvent être trois à quatre fois supérieures à celles des compresseurs basse pression. Cet avantage mécanique réduit la transmission des vibrations à la structure et prolonge la durée de vie des paliers, des bielles et des tourillons de vilebrequin.

4. Variateur de fréquence standard pour moteur industriel 380 V

Le LW-6/30 est entraîné par un Moteur à induction triphasé de 65 kW, 380 V, 50 Hz Conforme à la norme IEC 60034-1, classe d'efficacité IE3. Sa configuration basse tension standard s'intègre directement aux tableaux de distribution industriels 380 V existants, sans nécessiter d'appareillage moyenne tension ni de transformateurs abaisseurs. Cette simplicité électrique réduit les coûts d'investissement et la complexité de la mise en service, rendant l'unité accessible à une large gamme d'installations industrielles. Sa puissance de 65 kW est optimisée pour un débit de 6 m³/min à 3,00 MPa, offrant une consommation spécifique compétitive sur le segment des compresseurs haute pression sans huile.

Scénarios d'application

Stations de remplissage de bouteilles d'azote haute pression

Le LW-6/30 est parfaitement adapté à opérations de remplissage des bouteilles d'azote Ce système est conçu pour comprimer du gaz haute pression dans des bouteilles industrielles standard à une pression de remplissage de 15 à 20 MPa. Bien que sa pression de refoulement de 3,00 MPa n'atteigne pas directement la pression de remplissage des bouteilles, le compresseur agit comme un surpresseur intermédiaire très efficace, réduisant considérablement le taux de compression requis par les compresseurs de remplissage haute pression situés en aval. Cette approche par étapes améliore l'efficacité globale du système de 15 à 251 MPa et réduit l'usure des coûteux équipements de remplissage haute pression. Son débit de 6 m³/min permet de remplir 80 à 120 bouteilles par heure, ce qui le rend idéal pour les stations de remplissage de gaz commerciales desservant les clients des secteurs industriel, médical et des gaz spéciaux. La conception sans huile est essentielle pour le remplissage des bouteilles, car toute contamination par l'huile serait piégée dans les bouteilles et distribuée aux utilisateurs finaux.

Injection d'azote à haute pression par procédé chimique

Dans les usines de traitement chimique, compresseur d'azote haute pression LW-6/30 fournit de l'azote pour inertage des réacteurs haute pression, préservation du lit catalytique et injection d'azote d'urgence dans les cuves de traitement fonctionnant à des pressions élevéesLa pression de refoulement de 3,00 MPa est suffisante pour injecter de l'azote dans les cuves de traitement fonctionnant à des pressions allant jusqu'à 2,4 MPa, assurant ainsi une couverture positive de gaz inerte lors des phases de démarrage, d'arrêt et en cas de dysfonctionnement. La certification « sans huile » est essentielle pour les applications chimiques où l'azote entre en contact avec des lits catalytiques ou pénètre dans des flux de procédé qui doivent être totalement exempts de contamination par des hydrocarbures. Même des traces de contamination par l'huile peuvent empoisonner les catalyseurs à base de métaux précieux, dégrader les réactions de polymérisation ou entraîner la non-conformité des lots de produits.

Liquéfaction du gaz et surpression du stockage cryogénique

Dans les usines de liquéfaction d'azote et les installations de stockage cryogénique, le LW-6/30 comprime l'azote à la haute pression requise pour alimentation du cycle de liquéfaction, pressurisation des réservoirs de stockage cryogéniques et pompage de transfert d'azote liquideLa pression de refoulement de 3,00 MPa est adaptée à la circulation de l'azote dans les échangeurs de chaleur et les turbines de détente des petites et moyennes installations de liquéfaction. Sa conception sans huile prévient toute contamination des équipements cryogéniques par l'huile ; même des résidus d'huile microscopiques peuvent geler et obstruer les passages étroits des échangeurs de chaleur et des vannes de détente, provoquant ainsi des dysfonctionnements catastrophiques.

Essais de pression et essais hydrostatiques des pipelines

L'industrie pétrolière et gazière, les usines chimiques et les centrales électriques ont besoin d'azote à haute pression pour essais de pression des pipelines, essais hydrostatiques des réservoirs sous pression et essais pneumatiques des équipements de traitementLa pression de refoulement de 3,00 MPa du LW-6/30 convient aux essais de canalisations et de réservoirs dont la pression nominale maximale est de 2,4 MPa (conformément à la norme ASME B31.3, pression d'essai = 1,5 × pression nominale). L'azote est préférable à l'eau pour les essais en climat froid (afin d'éviter le gel), dans les systèmes qui doivent rester secs (équipements électriques, gazoducs) et dans les applications où l'élimination de toute contamination par l'eau serait difficile. Sa conception sans huile garantit que le fluide d'essai lui-même n'introduise aucune contamination dans le système testé.

Matériaux et construction

Le LW-6/30 est fabriqué à partir de matériaux haut de gamme sélectionnés pour leur compatibilité avec l'azote à pression extrême, 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-6/30 a un poids à sec de 2,70 tonnes et un centre de gravité situé à environ 800 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 sous pression extrême, ce qui permet son installation sur un bloc d'inertie en béton armé de 5 à 6 tonnesLe bloc doit être monté sur des isolateurs de vibrations élastomères (fréquence naturelle de 7 à 10 Hz). Dégagements minimaux 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 1,5 m en hauteur pour l’accès à la grue. Une attention particulière doit être portée à la tuyauterie de refoulement haute pression, qui doit être correctement supportée, ancrée et détendue afin de prévenir la fatigue induite par les vibrations à 3,00 MPa. Toute la tuyauterie haute pression doit être conçue conformément à la norme ASME B31.3 relative aux tuyauteries de procédé.

Conception du système d'eau de refroidissement

La demande en eau de refroidissement est d'environ 15 m³/h La température d'entrée ne doit pas dépasser 32 °C. Le circuit de distribution d'eau alimente en parallèle les chemises de cylindre et l'échangeur de chaleur. Compte tenu du rapport de pression extrême, l'échangeur de chaleur est absolument essentiel à la gestion thermique et doit être alimenté en priorité en eau de refroidissement. 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 afin de prévenir la formation de tartre et la corrosion dans les échangeurs de chaleur haute pression.

Programme d'entretien préventif

La conception sans huile du LW-6/30 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 soupapes, qui atteignent généralement une durée de vie de 3 000 à 5 000 heures sous atmosphère d'azote propre et à haute pression, peuvent nécessiter des inspections plus fréquentes que leurs équivalents basse pression en raison des contraintes mécaniques nettement supérieures. Toutefois, la charge de maintenance globale reste significativement inférieure à celle des systèmes lubrifiés à l'huile.

Certifications de conformité et de sécurité

Le compresseur d'azote LW-6/30 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-6/30 atteint un consommation électrique spécifique d'environ 10,83 kW par m³/min La puissance spécifique de l'azote délivré à une pression de refoulement de 3,00 MPa 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 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, dans des applications similaires à très haute pression, consomment généralement entre 11,5 et 13,0 kW/m³/min, tandis que les compresseurs à membrane peuvent dépasser 18 kW/m³/min.

Sur un cycle de fonctionnement annuel standard de 8 000 heures, le gain d'efficacité du LW-6/30 par rapport aux alternatives moins efficaces se traduit par environ Économies d'énergie annuelles de 48 000 à 96 000 kWhÀ $0,08/kWh, cela représente une réduction des coûts directs d'électricité de $3 840 à $7 680 par an. Cependant, le principal facteur économique motivant le choix du LW-6/30 est généralement… élimination des consommables liés au pétrole et évitement des équipements de dégraissage en aval Cela serait obligatoire avec des alternatives lubrifiées. À 3,00 MPa, la pression partielle de la vapeur d'huile est environ 30 fois supérieure à celle à 0,30 MPa, ce qui rend les systèmes de filtration d'huile en aval à la fois moins efficaces et plus coûteux. coût total de possession pour la compression d'azote à très haute pression est réduit d'environ 30 à 45% 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 critique à 3,00 MPa, car la contamination par l'huile devient progressivement plus concentrée et plus difficile à éliminer à mesure que la pression augmente. À ce niveau de pression, même une contamination par l'huile inférieure à la ppm peut engendrer des problèmes importants dans les équipements de traitement en aval, les lits catalytiques et les systèmes cryogéniques. La conception native sans huile du LW-6/30 élimine complètement ce problème, garantissant une production constante d'azote de classe 0 ISO 8573-1 quelle que soit la pression de fonctionnement.

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

Nous proposons des options de personnalisation complètes pour adapter le LW-6/30 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, refroidisseur intermédiaire, refroidisseur final, tuyauterie de refoulement haute pression, instrumentation et panneau de commande préassemblés sur un châssis en acier structurel avec anneaux de levage intégrés et gabarits de boulons d'ancrage. Les tests préalables en usine de tous les systèmes réduisent le temps et les risques liés à la mise en service sur site.
• Configurations des zones dangereuses : Coffrets moteurs et électriques conformes aux normes ATEX Zone 2 et IECEx pour installations pétrochimiques. Détection de gaz intégrée et verrouillages de ventilation automatique 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. Dispositifs de sécurité haute pression incluant la décharge automatique en cas de surpression, des vannes d'isolement d'urgence et une surveillance de pression redondante.
• Protection de l'environnement : Systèmes de revêtement de qualité marine C5-M pour les installations côtières ; composants électriques tropicalisés pour des températures ambiantes jusqu'à 55 °C ; et enceintes acoustiques classées IP54 réduisant l'émission de bruit de 85 dB(A) à 72 dB(A) à 1 mètre.
• OEM et marques privées : Peintures personnalisées, plaques signalétiques de marque et documentations localisées pour les distributeurs d'équipements gaziers et les intégrateurs de systèmes. Manuels techniques, listes de pièces détachées et procédures de maintenance 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 du système d'azote haute pression d'une usine chimique

Client: Un fabricant de produits chimiques de spécialité en Malaisie exploitant des réacteurs de polymérisation à haute pression

Défi: L'usine utilisait un compresseur haute pression lubrifié à l'huile pour fournir de l'azote à 2,50 MPa, nécessaire à l'inertage du réacteur et à la préservation du lit catalytique. La contamination de l'azote par l'huile atteignait 2,2 mg/m³, provoquant de fréquents incidents d'empoisonnement du catalyseur. Ces incidents nécessitaient l'arrêt du réacteur et le remplacement du catalyseur, pour un coût de 1 TP4 000 45 000 £ par incident. L'huile se déposait également sur les parois internes du réacteur, réduisant l'efficacité du transfert de chaleur et augmentant les temps d'arrêt pour nettoyage. L'usine enregistrait en moyenne quatre incidents d'empoisonnement du catalyseur par an, pour des pertes totales dépassant 1 TP4 000 180 000 £ annuellement.

Solution: Nous avons fourni un Compresseur d'azote sans huile LW-6/30 Utilisé comme surpresseur principal haute pression, il est monté sur un châssis sur mesure intégrant un refroidisseur intermédiaire, un refroidisseur final et un panneau de commande automate Siemens S7-1200 avec surveillance redondante de la pression et coupure d'urgence automatique. La pression de refoulement de 3,00 MPa offre une marge de sécurité supérieure à la pression requise par le procédé (2,50 MPa), garantissant ainsi une alimentation en azote fiable même lors des pics de consommation. Sa conception sans huile élimine la cause principale de l'empoisonnement du catalyseur.

Résultats quantifiés après 24 mois :

• Teneur en huile azotée : Réduit de 2,2 mg/m³ à <0,01 mg/m³, atteignant la norme ISO 8573-1 Classe 0
• Incidents d'empoisonnement par catalyseur : Zéro en 24 mois, contre 8 incidents au cours des 24 mois précédents
• Coûts de remplacement du catalyseur : Éliminé, permettant d'économiser $180 000/an
• Temps d'arrêt pour nettoyage du réacteur : Réduit de 60% grâce à l'élimination des dépôts d'huile sur les pièces internes
• Disponibilité globale des plantes : Augmenté de 4,2%, soit l'équivalent de $320 000 unités de production supplémentaire par an
• Délai de récupération : 1,2 ans en se basant uniquement sur les coûts de remplacement du catalyseur évités

« Le système LW-6/30 représente la modernisation d'équipement la plus importante de l'histoire de notre usine. L'élimination de l'empoisonnement du catalyseur nous a permis d'économiser 1 400 180 000 £ par an en coûts directs et d'augmenter notre capacité de production de plus de 41 300 000 £. L'investissement a été rentabilisé en un peu plus d'un an. Nous regrettons de ne pas avoir effectué ce changement il y a dix ans. » — Directeur d'usine, Fabrication de produits chimiques de spécialité

FAQ et guide de sélection

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