Compresseur d'azote ZW-3.3/70 | Surpresseur N2 sans huile de 3,3 m³/min pour applications industrielles à ultra-haute pression (7,00 MPa)

Compresseur d'azote ZW-3.3/70 – Surpresseur N2 sans huile à ultra-haute pression pour applications exigeantes jusqu'à 7,00 MPa

Conçu pour fournir un débit de 3,3 m³/min à une pression de refoulement de 7,00 MPa, le ZW-3.3/70 est un compresseur d'azote à pistons sans huile, à deux étages et deux rangées de pistons, destiné à l'injection d'azote à ultra-haute pression, au remplissage de bouteilles de gaz et aux applications critiques des procédés pétrochimiques. Il garantit l'absence de contamination par l'huile, bénéficie d'une construction robuste et est optimisé pour un fonctionnement continu sous pression extrême.

Présentation du produit

Le Compresseur d'azote ZW-3.3/70 représente le summum de notre ingénierie des compresseurs à piston sans huile, conçu spécifiquement pour les applications où une pression de refoulement ultra-élevée est absolument indispensable. Avec une capacité nominale de 3,3 m³/min et un exceptionnel Pression de refoulement de 7,00 MPaCette unité occupe une niche spécialisée dans le paysage de la compression des gaz industriels, répondant aux exigences les plus strictes en matière de suralimentation en azote dans l'industrie lourde.

Ce qui distingue le ZW-3.3/70 de toutes les autres alternatives, c'est son circuit de compression entièrement exempt d'huile Associée à une résistance aux pressions extrêmes, cette conception repose sur des segments de piston et des bagues de guidage fabriqués à partir de matériaux composites PTFE autolubrifiants de pointe, spécialement formulés pour les applications à très haute pression. Cette conception garantit un flux d'azote totalement exempt d'hydrocarbures, même à 7,00 MPa, pression à laquelle la contamination par l'huile serait la plus concentrée et la plus difficile à éliminer. Pour les opérateurs des secteurs pétrolier et gazier, aérospatial et de la fabrication de produits critiques, cette certification native sans huile élimine le besoin de systèmes de purification en aval complexes et coûteux.

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 7,00 MPa dans des conditions d'entrée typiques. Chaque étage est refroidi indépendamment par des refroidisseurs intermédiaires à haut rendement, garantissant ainsi que les températures des gaz restent dans des plages de fonctionnement sûres et préservant l'intégrité des joints en PTFE même sous les contraintes thermiques les plus sévères. La structure renforcée du châssis et le vilebrequin robuste sont conçus pour une durée de vie minimale de 100 000 heures conformément aux protocoles de maintenance standard.

Spécifications techniques – ZW-3.3/70

* 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. Technologie d'étanchéité PTFE sans huile à ultra-haute pression

Le ZW-3.3/70 utilise une technologie propriétaire ensemble segment de piston et bande de guidage autolubrifiants Fabriqués à partir de composites PTFE ultra-performants spécialement conçus pour un service à 7,00 MPa, ces anneaux sont renforcés par des fibres de verre haute densité 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 7,00 MPa, la pression partielle des vapeurs d'huile serait environ 23 fois supérieure à celle à 0,30 MPa, rendant la contamination par l'huile catastrophique et pratiquement impossible à éliminer en aval. La conception native sans huile du ZW-3.3/70 offre Conformité à la norme ISO 8573-1, classe 0 Sans filtration en aval, une prouesse techniquement impossible pour les compresseurs lubrifiés à ce niveau de pression, la formulation en PTFE est conçue pour un fonctionnement continu jusqu'à 200 °C, garantissant ainsi l'étanchéité malgré les contraintes thermiques extrêmes de la compression à très haute pression.

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

Le architecture de compression à deux étapes L'utilisation du compresseur ZW-3.3/70 est non seulement préférable, mais absolument indispensable pour atteindre une pression de 7,00 MPa à partir de pressions d'entrée typiques de 0,05 à 0,10 MPa. Le rapport de pression global, d'environ 70:1 à 140:1, est réparti entre un cylindre basse pression et un cylindre haute pression, chaque étage fonctionnant à un rapport de pression thermodynamiquement gérable. Un refroidisseur intermédiaire à calandre et tubes de grande capacité, placé entre les étages, évacue la chaleur importante de compression, maintenant les températures de refoulement en dessous de 170 °C et empêchant la dégradation thermique des joints en PTFE. Sans compression étagée, la température de refoulement théorique dépasserait 350 °C, bien au-delà de la limite de fonctionnement admissible de tout matériau d'étanchéité connu. La conception à deux étages améliore également le rendement volumétrique en réduisant les pertes par détente qui affecteraient une machine à un seul étage à de tels rapports de pression extrêmes.

3. Cadre renforcé ultra-résistant pour charges à très haute pression

Le cadre principal est moulé à partir de fonte grise GG25 avec des parois considérablement renforcées, des nervures supplémentaires et des passages d'eau de refroidissement intégrés. Le cylindre haute pression présente des épaisseurs de paroi environ 40% supérieures à celles des cylindres standard, et bénéficie d'un traitement thermique de relaxation des contraintes après usinage. agencement à deux rangées de cylindres opposés Ce système assure une annulation naturelle des forces de premier ordre, essentielle pour les compresseurs à très haute pression où les forces de pointe exercées par les gaz sur les pistons peuvent dépasser 50 tonnes par cylindre. Cet avantage mécanique réduit les forces d'inertie déséquilibrées transmises à la fondation de plus de 80%, permettant ainsi une installation sur un bloc d'inertie en béton armé de 6 à 8 tonnes au lieu des plus de 12 tonnes nécessaires pour une conception à une seule rangée de capacité de pression équivalente.

4. Variateur de fréquence standard 380 V pour moteurs industriels à couple élevé

Le ZW-3.3/70 est entraîné par un Moteur à induction triphasé de 75 kW, 380 V, 50 Hz Conforme à la norme IEC 60034-1, classe d'efficacité IE3, ce compresseur à pistons ultra-haute pression bénéficie d'une conception à couple élevé optimisée pour les démarrages. Sa configuration basse tension standard s'intègre directement aux tableaux de distribution industriels 380 V existants, sans nécessiter d'infrastructure moyenne tension. Le moteur est surdimensionné par rapport à la puissance requise en fonctionnement afin de fournir le couple de démarrage élevé nécessaire pour vaincre la résistance à la compression initiale lors d'un démarrage à une pression de refoulement de 7,00 MPa. Cette simplicité électrique rend le ZW-3.3/70 accessible à une large gamme d'installations industrielles, quelle que soit la taille de leur infrastructure électrique.

Scénarios d'application

Remplissage de bouteilles d'azote à ultra-haute pression

Le ZW-3.3/70 est conçu spécifiquement pour Remplissage de bouteilles d'azote industrielles et médicales à 15–20 MPa Grâce à un système de compression étagée, le compresseur ZW-3.3/70, bien que sa pression de refoulement de 7,00 MPa n'atteigne pas directement la pression de remplissage des bouteilles, agit comme un premier étage de surpression très efficace. Ce surpresseur réduit considérablement le taux de compression requis par le compresseur de remplissage haute pression situé en aval. En augmentant la pression de l'azote de 0,05–0,10 MPa à 7,00 MPa, le ZW-3.3/70 réduit le taux de compression requis par le compresseur de remplissage d'environ 60%, améliorant ainsi l'efficacité globale du système et prolongeant la durée de vie du coûteux étage haute pression. L'absence d'huile est indispensable au remplissage des bouteilles, car toute contamination par de l'huile serait piégée dans les bouteilles et distribuée aux utilisateurs finaux, risquant de contaminer leurs procédés et de ne pas respecter les normes de qualité du gaz.

Injection d'azote dans les puits de pétrole et de gaz

Dans les opérations pétrolières et gazières en amont, Booster d'azote ZW-3.3/70 fournit de l'azote à haute pression pour opérations de récupération assistée du pétrole (EOR), de stimulation des puits et d'injection de gazLa pression de refoulement de 7,00 MPa est suffisante pour injecter de l'azote dans les formations réservoirs jusqu'à 2 000 mètres de profondeur, où la pression se situe généralement entre 5 et 15 MPa. L'absence d'huile dans l'azote est essentielle pour les applications pétrolières, car toute contamination par l'huile altérerait la mouillabilité de la roche réservoir, réduisant ainsi l'efficacité de la récupération du pétrole et pouvant endommager la formation. Son format compact et son poids de 3,97 tonnes permettent de monter l'unité sur des châssis mobiles pour son déploiement sur des sites de forage isolés.

Essais de pression et validation des composants dans le secteur aérospatial

Les fabricants aérospatiaux et les installations d'essais ont besoin d'azote à ultra-haute pression pour essais de pression des composants d'aéronefs, validation du système hydraulique et essais du système d'inertage des réservoirs de carburantLa pression de refoulement de 7,00 MPa du ZW-3.3/70 est suffisante pour les essais hydrostatiques et pneumatiques des sections de fuselage, des composants du train d'atterrissage et des éléments du système d'alimentation en carburant. La certification « sans huile » garantit que l'azote utilisé pour les essais répond aux exigences de propreté rigoureuses des normes aérospatiales (AS9100, NADCAP), où même des traces de contamination par l'huile pourraient perturber les essais non destructifs ou laisser des résidus affectant les performances des composants.

Synthèse chimique à haute pression et inertage des procédés

Dans les industries de procédés chimiques, le ZW-3.3/70 fournit de l'azote à ultra-haute pression pour procédés d'inertage des réacteurs à haute pression, de préservation du lit catalytique et d'extraction par fluide supercritiqueLa pression de refoulement de 7,00 MPa est suffisante pour maintenir une atmosphère inerte dans les réacteurs haute pression fonctionnant à 5–6 MPa, assurant ainsi une marge de sécurité par rapport à la pression de procédé. L'absence d'huile est indispensable à la synthèse chimique, car toute contamination par l'huile risquerait d'empoisonner les catalyseurs, de contaminer les produits de réaction et de créer des conditions potentiellement dangereuses lors de réactions sensibles à l'oxygène. Le débit de 3,3 m³/min permet d'alimenter plusieurs réacteurs haute pression fonctionnant en parallèle au sein d'une même unité de traitement.

Matériaux et construction

Le ZW-3.3/70 est construit à partir de matériaux haut de gamme sélectionnés pour leur compatibilité avec l'azote à ultra-haute pression, leur résistance thermique extrême et leur intégrité structurelle maximale :

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% (conformément à la section V, article 2 de l'ASME), et chaque récipient sous pression 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 et sont contrôlés par rayons X 100% afin de garantir leur étanchéité à une pression de service de 7,00 MPa.

Instructions d'installation et d'entretien

Exigences en matière de fondations et de structure

Le ZW-3.3/70 a un poids à sec de 3,97 tonnes et un centre de gravité situé à environ 800 mm au-dessus de la plaque de base. bloc d'inertie en béton armé de 6 à 8 tonnes Pour un fonctionnement stable, l'appareil doit être monté sur des isolateurs de vibrations élastomères haute résistance (fréquence naturelle de 6 à 8 Hz). La conception à deux rangées de cylindres opposés annule les forces d'inertie du premier ordre, mais les charges de gaz à très haute pression génèrent des contraintes importantes sur la structure, nécessitant des fondations robustes. 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 1,8 m en hauteur pour l'accès à la grue. La tuyauterie de refoulement haute pression doit être correctement supportée par des suspensions à ressorts et des joints de dilatation afin de compenser la dilatation thermique et d'éviter la fatigue induite par les vibrations à 7,00 MPa.

Conception du système d'eau de refroidissement

La demande en eau de refroidissement est d'environ 15 m³/h L'eau doit être à une température d'entrée ne dépassant pas 32 °C. Le circuit de distribution alimente en parallèle les chemises de cylindre et l'échangeur de chaleur, ce dernier bénéficiant d'un débit prioritaire en raison de son rôle crucial dans la gestion thermique. Compte tenu du rapport de pression extrême, l'échangeur de chaleur doit évacuer une quantité importante de chaleur entre les étages afin de prévenir tout dommage thermique aux joints en PTFE du cylindre haute pression. Spécifications de qualité de l'eau : pH 6,5–8,5, matières solides dissoutes totales < 500 mg/L, teneur en chlorures < 30 mg/L (limite stricte pour la protection anticorrosion de l'acier inoxydable 316 à haute pression), matières en suspension < 20 mg/L et dureté totale < 250 mg/L (exprimée en CaCO₃). L'utilisation d'une tour de refroidissement en circuit fermé avec filtration latérale et traitement chimique est fortement recommandée.

Programme d'entretien préventif

La conception sans huile du ZW-3.3/70 simplifie considérablement la maintenance par rapport aux modèles lubrifiés, bien que son fonctionnement à ultra-haute pression exige une inspection plus fréquente que les modèles à basse pression. 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 atteignent généralement une durée de vie de 2 500 à 4 000 heures en conditions d'azote pur à 7,00 MPa. Les plaques de soupape haute pression nécessitent une inspection plus fréquente en raison des contraintes mécaniques extrêmes, avec des intervalles de remplacement de 2 000 à 3 000 heures.

Certifications de conformité et de sécurité

Le compresseur d'azote ZW-3.3/70 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 ZW-3.3/70 atteint un consommation électrique spécifique d'environ 22,73 kW par m³/min La puissance spécifique de l'azote est fournie à une pression de refoulement de 7,00 MPa. Cette valeur reflète le travail thermodynamique important requis pour la compression à très haute pression à partir de la pression atmosphérique. Dans le segment des compresseurs sans huile à très haute pression (pression de refoulement > 5,00 MPa), ce rendement est très compétitif. À titre de comparaison, les compresseurs à membrane – principale alternative pour les applications sans huile à très haute pression – consomment généralement de 25 à 35 kW/m³/min à des pressions équivalentes, tandis que les compresseurs alternatifs lubrifiés à l'huile consomment de 20 à 25 kW/m³/min, mais introduisent une contamination par l'huile inacceptable.

Sur un cycle de fonctionnement annuel de 8 000 heures, le gain d'efficacité du ZW-3.3/70 par rapport aux compresseurs à membrane est d'environ Économies d'énergie annuelles de 60 000 à 120 000 kWhÀ $0,08/kWh, cela représente une réduction des coûts directs d'électricité de $4 800 à $9 600 par an. Cependant, le principal facteur économique motivant le choix du ZW-3.3/70 est généralement… combinaison de la certification sans huile, d'une capacité plus élevée et d'un coût d'investissement plus faible Comparativement aux compresseurs à membrane, un compresseur à membrane certifié sans huile et d'une capacité de 3,3 m³/min coûterait 4 à 6 fois plus cher que le ZW-3.3/70 et occuperait un espace nettement supérieur.

Le coût total de possession pour la compression d'azote à ultra-haute pression Le coût d'acquisition, la main-d'œuvre pour la maintenance et la disponibilité des équipements sont les principaux facteurs déterminants, plutôt que de faibles différences énergétiques. La conception à piston du ZW-3.3/70 offre une maintenance simplifiée par rapport aux compresseurs à membrane, avec des temps de révision plus courts et des coûts de pièces détachées réduits. L'absence d'huile élimine le besoin de systèmes de filtration d'huile haute pression onéreux, indispensables avec les compresseurs lubrifiés à 7,00 MPa.

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

Nous proposons des options de personnalisation complètes pour adapter le ZW-3.3/70 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 haute pression, instrumentation, panneau de commande et systèmes de sécurité préassemblés sur un châssis en acier avec anneaux de levage intégrés. Tests en usine de tous les systèmes haute pression avant expédition.
• Unités mobiles remorquées : Le ZW-3.3/70 peut être monté sur une remorque homologuée pour la route avec générateur diesel intégré, système de refroidissement en boucle fermée et stockage d'azote haute pression, créant une unité d'approvisionnement en azote ultra-haute pression entièrement mobile pour les services pétroliers, la maintenance des pipelines et les interventions d'urgence.
• Configurations des zones dangereuses : Coffrets moteurs et électriques conformes aux normes ATEX Zone 2 et IECEx pour installations pétrolières et gazières. Détection de gaz intégrée, ventilation automatique et interverrouillages d'isolement d'urgence.
• Contrôle avancé des processus : Automate programmable Siemens S7-1200 en option avec écran tactile IHM, interverrouillages de sécurité haute pression incluant une décharge automatique en cas de surpression, vannes d'isolement d'urgence et surveillance à distance via Modbus TCP/IP ou OPC-UA.
• Protection de l'environnement : Revêtements de qualité marine C5-M pour les installations offshore ; 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) à 1 mètre.
• OEM et marques privées : Schémas de peinture personnalisés, 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 ; une livraison express en 10 semaines est possible pour les commandes éligibles.

Étude de cas : Injection d'azote dans les champs pétrolifères pour une récupération améliorée

Client: Opérateur pétrolier et gazier indépendant au Moyen-Orient, possédant des gisements pétroliers matures nécessitant une récupération assistée.

Défi: L'exploitant devait injecter de l'azote dans les formations réservoirs à une pression de 6 à 8 MPa afin de maintenir la pression et d'améliorer la récupération du pétrole dans un gisement mature où la pression naturelle avait diminué. La solution existante consistait à acheter de l'azote liquide, à le vaporiser sur place et à le comprimer à l'aide de compresseurs loués – une approche complexe sur le plan logistique, engendrant un coût annuel de 1 400 000 à 2,5 millions de dollars et un approvisionnement aléatoire lors des pics de demande. L'exploitant recherchait une solution de compression d'azote permanente et sans huile, capable de fonctionner en continu dans un environnement désertique où les températures ambiantes peuvent atteindre 50 °C.

Solution: Nous avons fourni un Compresseur d'azote sans huile ZW-3.3/70 Associé à un petit générateur d'azote VPSA (pureté 99,5%, débit de 5 m³/min) monté sur un même châssis, le système ZW-3.3/70 a permis de surpresser le produit VPSA de 0,08 MPa à 7,00 MPa pour son injection directe dans le réservoir via les raccords de tête de puits existants. Le châssis était équipé de composants électriques tropicalisés, de revêtements C5-M de qualité marine et d'une tour de refroidissement en circuit fermé avec filtration sur sable, adaptée à l'environnement désertique. Un automate programmable Siemens S7-1200 assurait la surveillance à distance et la régulation automatique de la pression en tête de puits.

Résultats quantifiés après 36 mois :

• Coût de l'approvisionnement en azote : Réduit de 68% par rapport à l'achat et à la location de compresseurs à azote liquide ($2,5M à $800K/an)
• Amélioration de la récupération du pétrole : récupération incrémentale +12% grâce à une pression et une pureté d'injection d'azote constantes
• Fiabilité de l'approvisionnement : Temps de fonctionnement 99,2% Sur une période de 36 mois, aucune interruption de production due à une pénurie d'azote n'a été constatée.
• Contamination par l'huile de l'azote injecté : <0,01 mg/m³, en veillant à ne pas endommager la formation
• Délai de récupération : 2,8 ans en se basant uniquement sur les économies réalisées sur le coût de l'azote ; revenus supplémentaires provenant de l'augmentation de la récupération du pétrole

« Le ZW-3.3/70 a transformé notre programme d'injection d'azote, autrefois un véritable casse-tête logistique, en un outil de production fiable. Sa conception sans huile nous assure de ne pas endommager notre réservoir, et les économies réalisées ont dépassé nos prévisions. Nous avons déjà commandé deux unités supplémentaires pour nos autres gisements. » — Responsable de l'ingénierie des réservoirs, exploitant pétrolier et gazier

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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Nos ingénieurs d'application sont à votre disposition pour évaluer vos besoins en débit d'azote, les conditions d'aspiration, les pressions de refoulement cibles et les contraintes d'intégration. Nous vous fournissons gratuitement, sous 48 heures après réception de votre demande, des propositions techniques, des plans d'implantation, des schémas de tuyauterie et d'instrumentation (P&ID) ainsi qu'une analyse détaillée du coût total de possession (CTP).

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