Compressore di azoto 3ZW-9.5/30 – Booster di N2 a tre stadi senza olio per applicazioni di processo ad alta pressione (3,00 MPa).

Progettato per erogare 9,5 m³/min a una pressione di scarico di 3,00 MPa, il 3ZW-9.5/30 è un compressore di azoto a pistoni oil-free a tre stadi e tre file, ideale per l'iniezione di azoto ad altissima pressione, le stazioni di riempimento di bombole di gas e le applicazioni più esigenti nei processi chimici. Caratterizzato da zero contaminazione da olio, ottimizzazione termodinamica multistadio e funzionamento continuo a pressioni estreme, il 3ZW-9.5/30 è costruito per operare ininterrottamente.

Panoramica del prodotto

IL Compressore di azoto 3ZW-9.5/30 rappresenta l'apice della nostra tecnologia di compressori a pistoni senza olio, progettata specificamente per applicazioni che richiedono sia una notevole capacità di flusso che una pressione di scarico ultra elevata. Con una capacità nominale di 9,5 m³/min e un eccezionale Pressione di scarico di 3,00 MPaQuesta unità occupa il segmento ad alta pressione del nostro portafoglio di compressori di azoto industriali, rispondendo ai requisiti di processo più esigenti nella sintesi chimica, nel riempimento di bombole di gas e nelle operazioni di inertizzazione ad alta pressione.

Ciò che distingue il 3ZW-9.5/30 dalle alternative convenzionali è il suo architettura di compressione a tre stadi combinato con un percorso di compressione completamente privo di olio. Gli anelli del pistone e le fasce di scorrimento in tutti e tre gli stadi sono lavorati con precisione da materiali compositi PTFE autolubrificanti avanzati che funzionano senza lubrificanti a base di idrocarburi. Questa caratteristica intrinseca priva di olio garantisce che il flusso di azoto rimanga completamente incontaminato, ottenendo Certificazione ISO 8573-1 Classe 0 in modo nativo. Per gli operatori nel settore della produzione farmaceutica, della fabbricazione di componenti elettronici e della produzione di gas per uso alimentare, ciò elimina le spese in conto capitale e gli oneri di manutenzione continua dei sistemi di filtrazione per la rimozione dell'olio a valle, che sarebbero obbligatori con le alternative lubrificate.

Il compressore utilizza un tre stadi, tre file (三列三级) configurazione termodinamicamente essenziale per raggiungere la pressione di scarico di 3,00 MPa dalle tipiche condizioni di ingresso. Il rapporto di pressione complessivo di circa 30:1 a 60:1 è distribuito su tre cilindri di compressione, con ogni stadio che opera a un rapporto di pressione gestibile. Intercooler indipendenti tra gli stadi rimuovono il notevole calore di compressione, mantenendo le temperature di scarico entro limiti operativi sicuri e preservando l'integrità degli elementi di tenuta in PTFE. Il robusto telaio in ghisa e l'albero motore in acciaio forgiato bilanciato dinamicamente sono progettati per una durata minima di servizio di 120.000 ore secondo i protocolli di manutenzione standard.

Specifiche tecniche – 3ZW-9.5/30

* Tutte le specifiche sono valutate in condizioni di riferimento standard (ISO 1217, Allegato C). Le prestazioni effettive possono variare in base all'altitudine del sito, alla temperatura ambiente e alle condizioni di ingresso.

Caratteristiche principali e vantaggi ingegneristici

1. Compressione a tre stadi per pressioni ultra elevate

Il 3ZW-9.5/30 impiega un architettura di compressione a tre stadi Questo è termodinamicamente essenziale per raggiungere una pressione di scarico di 3,00 MPa partendo da condizioni di ingresso atmosferiche o a bassa pressione. Il rapporto di pressione complessivo è distribuito su tre cilindri di compressione: a bassa pressione, a media pressione e ad alta pressione, ciascuno dei quali opera con un rapporto di pressione compreso tra circa 3:1 e 4:1. Questo approccio a stadi limita la temperatura di scarico di ogni stadio al di sotto di 155 °C, prevenendo la degradazione termica degli elementi di tenuta in PTFE e prolungando la durata della piastra della valvola di circa 50% rispetto ai progetti a due stadi che tentano di ottenere rapporti di pressione equivalenti. Due intercooler indipendenti tra gli stadi rimuovono il calore di compressione, mantenendo un'efficienza termodinamica ottimale lungo tutto il percorso di compressione.

2. Guarnizione in PTFE avanzata senza olio per applicazioni ad alta pressione

Tutte e tre le fasi di compressione utilizzano un sistema proprietario Gruppo di fasce elastiche e anelli di scorrimento autolubrificanti Realizzato con compositi di PTFE ad alta densità rinforzati con fibra di vetro e particelle di bronzo. Questo materiale raggiunge un coefficiente di attrito inferiore a 0,06 senza alcuna lubrificazione esterna a base di idrocarburi. A una pressione di scarico di 3,00 MPa, la pressione parziale del vapore d'olio sarebbe circa 10 volte superiore rispetto a 0,30 MPa, rendendo la contaminazione da olio esponenzialmente più problematica. Il design senza olio raggiunge Certificazione nativa ISO 8573-1 Classe 0Ciò elimina la necessità di filtri coalescenti a valle, adsorbitori a carbone attivo e strumentazione per il monitoraggio dell'olio, che sarebbero invece obbligatori con le alternative lubrificate. La formulazione in PTFE è specificamente progettata per il funzionamento continuo a temperature fino a 185 °C, garantendo un'integrità di tenuta affidabile anche in condizioni di stress termico estremo dovute alla compressione ad altissima pressione.

3. Design del telaio a tre file con bilanciamento della forza

La struttura principale è realizzata in fusione Ghisa grigia GG25 (equivalente alla classe ASTM A48 30B) con sezioni di parete rinforzate e passaggi dell'acqua di raffreddamento integrati. disposizione a tre file di cilindri contrapposti Il sistema garantisce una compensazione progressiva della forza lungo l'albero motore, con il primo e il terzo cilindro che si oppongono al secondo, raggiungendo un bilanciamento della forza di primo ordine pressoché completo. Questa sofisticazione meccanica riduce le forze di inerzia sbilanciate trasmesse alle fondamenta di oltre 85% rispetto ai modelli a fila singola di pari capacità. Il risultato è un compressore ad alta pressione straordinariamente fluido, in grado di operare su una base standard in cemento armato senza la necessità dei massicci blocchi di inerzia tipicamente richiesti per le macchine alternative ad alta pressione.

4. Azionamento standard da 380 V ad alta efficienza

Il 3ZW-9.5/30 è azionato da un Motore a induzione trifase da 110 kW, 380 V, 50 Hz Conforme alla classe di efficienza IE3 della norma IEC 60034-1. Nonostante il notevole fabbisogno energetico per la compressione a tre stadi, la configurazione standard a bassa tensione si integra direttamente nei quadri di distribuzione industriali a 380 V esistenti, senza necessità di apparecchiature di media tensione. Questa accessibilità elettrica rende il 3ZW-9.5/30 utilizzabile in un'ampia gamma di impianti industriali, dalle piccole stazioni di rifornimento di gas agli impianti chimici di medie dimensioni, senza necessità di aggiornamenti all'infrastruttura elettrica.

Scenari applicativi

Stazioni di riempimento per bombole di azoto ad alta pressione

Il 3ZW-9.5/30 è costruito appositamente per operazioni di riempimento di bombole di azoto dove il gas deve essere compresso alla pressione di 15-20 MPa richiesta per le bombole di gas industriali standard. Sebbene la pressione di scarico del compressore di 3,00 MPa non raggiunga direttamente la pressione di riempimento finale della bombola, funge da booster primario altamente efficiente che riduce drasticamente il rapporto di compressione richiesto dai compressori di riempimento ad alta pressione a valle. Il design a tre stadi è particolarmente vantaggioso per il riempimento delle bombole perché fornisce una pressione intermedia stabile e fredda che migliora l'efficienza e la durata dello stadio finale ad alta pressione. La certificazione oil-free è obbligatoria per il riempimento delle bombole perché qualsiasi contaminazione da olio rimarrebbe intrappolata nelle bombole e verrebbe consegnata agli utenti finali, compromettendo potenzialmente processi critici in applicazioni sanitarie, elettroniche e alimentari.

Sintesi chimica e inertizzazione del reattore ad alta pressione

Negli impianti di processo chimico, Compressore di azoto 3ZW-9.5/30 fornisce azoto ad altissima pressione per processi di inertizzazione di reattori ad alta pressione, conservazione del letto catalitico ed estrazione con fluidi supercriticiLa pressione di scarico di 3,00 MPa è sufficiente a mantenere atmosfere inerti nei reattori che operano a pressioni fino a 2,5 MPa, garantendo un flusso di azoto positivo nel recipiente anche durante i transitori di pressione. Il design a tre stadi offre un'eccellente stabilità di pressione, fondamentale per i processi chimici in cui le fluttuazioni della pressione dell'azoto potrebbero influenzare la cinetica di reazione o la qualità del prodotto. Il design senza olio previene l'avvelenamento del catalizzatore e la contaminazione del prodotto che si verificherebbero anche con tracce di olio.

Test di pressione delle condotte di petrolio e gas

Nell'industria petrolifera e del gas, l'azoto è il mezzo preferito per Prove di pressione idrostatica e pneumatica di condotte, recipienti a pressione e attrezzature per teste pozzo. perché è inerte ed evita i rischi di corrosione e contaminazione associati ai test con acqua. La pressione di scarico di 3,00 MPa del 3ZW-9.5/30 è adatta per testare condotte e apparecchiature con classificazione fino a API Classe 600 (pressione di esercizio di 2,5 MPa). Il design senza olio è essenziale perché qualsiasi contaminazione da olio nell'azoto di prova potrebbe essere scambiata per prodotti di corrosione della condotta o idrocarburi residui, portando a risultati di prova falsi e costose ripetizioni dei test. La capacità di 9,5 m³/min consente una rapida pressurizzazione di condotte di grande diametro, riducendo i tempi del ciclo di prova e migliorando la produttività del progetto.

Fornitura di azoto ad altissima purezza per applicazioni elettroniche

Gli impianti di fabbricazione di semiconduttori richiedono azoto ad alta pressione per pressurizzazione del sistema di trasporto dei wafer, spurgo della camera di deposizione chimica da fase vapore (CVD) e asciugatura ad alta pressione delle apparecchiature di fotolitografiaLa pressione di scarico di 3,00 MPa del modello 3ZW-9.5/30 aziona getti di azoto ad alta velocità utilizzati in applicazioni di pulizia di precisione e rimozione di particelle. Il design senza olio è assolutamente imprescindibile nella produzione di semiconduttori, dove anche una contaminazione da olio inferiore al ppb può causare difetti catastrofici nei circuiti integrati su scala nanometrica. La compressione a tre stadi garantisce una pressione di scarico eccezionalmente stabile, fondamentale per mantenere condizioni di processo costanti nelle apparecchiature di deposizione e incisione.

Materiali e costruzione

Il modello 3ZW-9.5/30 è realizzato con materiali di prima qualità selezionati per la loro compatibilità con l'azoto ad altissima pressione, la resistenza termica e la lunga durata operativa:

Tutti i componenti portanti sono progettati e fabbricati in stretta conformità con ASME BPVC Sezione VIII Divisione 1 o secondo gli standard cinesi GB 150. Ogni giunto saldato viene sottoposto a ispezione radiografica 100% (RT) secondo la sezione V, articolo 2 dell'ASME, e ogni recipiente a pressione completato viene sottoposto a una prova di pressione idrostatica a 1,5 volte la pressione massima di esercizio consentita (MAWP) per un periodo di mantenimento minimo di 30 minuti. I sistemi di tubazioni ad alta pressione sono realizzati in acciaio inox senza saldatura SS316 con connessioni flangiate ANSI Classe 900 per garantire la tenuta stagna a una pressione di esercizio di 3,00 MPa.

Linee guida per l'installazione e la manutenzione

Requisiti strutturali e di fondazione

Il 3ZW-9.5/30 ha un peso a secco di 3,50 tonnellate e un centro di gravità a circa 850 mm sopra la piastra di base. Nonostante il funzionamento ad alta pressione a tre stadi, il design a tre file di cilindri contrapposti raggiunge un eccellente bilanciamento delle forze, consentendo l'installazione su un blocco inerziale in cemento armato da 6-8 tonnellateIl blocco deve essere montato su isolatori di vibrazioni elastomerici (frequenza naturale 7–10 Hz). Requisiti minimi di spazio libero: 1,2 m sul lato non azionato per l'accesso alla valvola, 1,0 m sul lato azionato per la manutenzione del motore e 1,5 m in altezza per l'accesso con gru. La tubazione di scarico ad alta pressione (3,00 MPa) richiede particolare attenzione al supporto e all'ancoraggio per prevenire l'affaticamento indotto dalle vibrazioni e garantire la sicurezza del personale.

Progettazione del sistema di raffreddamento ad acqua

La richiesta di acqua di raffreddamento è approssimativamente 22 m³/h con una temperatura di ingresso non superiore a 32 °C. Il circuito di distribuzione dell'acqua alimenta tre circuiti di camicia del cilindro e due intercooler in una configurazione ibrida parallelo/serie ottimizzata per la gestione termica. Dato l'estremo rapporto di pressione, entrambi gli intercooler sono fondamentali per preservare l'integrità dell'anello in PTFE e devono ricevere un flusso di acqua di raffreddamento adeguato in ogni momento. Specifiche di qualità dell'acqua: pH 6,5–8,5, solidi disciolti totali < 500 mg/L, contenuto di cloruri < 50 mg/L (per prevenire la corrosione dei tubi in acciaio inox 316), solidi sospesi < 30 mg/L e durezza totale < 300 mg/L come CaCO₃. Si raccomanda vivamente una torre di raffreddamento a circuito chiuso con filtrazione a flusso laterale.

Programma di manutenzione preventiva

Il design senza olio del 3ZW-9.5/30 semplifica notevolmente la manutenzione rispetto alle alternative lubrificate. Non sono necessari cambi d'olio, analisi dell'olio, sostituzione dei filtri o sostituzione della cartuccia del separatore. I principali elementi di usura consumabili sono: Fasce elastiche e anelli di scorrimento in PTFEche in genere raggiungono una durata di servizio di 3.000-5.000 ore in condizioni di azoto pulito. Le piastre delle valvole ad alta pressione nel terzo stadio potrebbero richiedere ispezioni più frequenti (ogni 2.000 ore) a causa dell'estrema sollecitazione meccanica a 3,00 MPa, ma l'onere complessivo di manutenzione rimane significativamente inferiore rispetto ai sistemi lubrificati a olio.

Certificazioni di conformità e sicurezza

Il compressore di azoto 3ZW-9.5/30 è progettato, fabbricato e testato per soddisfare o superare i seguenti standard e quadri normativi internazionali:

Analisi delle prestazioni e dell'efficienza

Il 3ZW-9.5/30 raggiunge un consumo energetico specifico di circa 11,58 kW per m³/min di azoto erogato a una pressione di scarico di 3,00 MPa. Questo valore specifico di potenza riflette la realtà termodinamica della compressione ad altissima pressione attraverso tre stadi. Nel segmento dei compressori oil-free ad alta pressione (pressione di scarico >2,50 MPa), questa efficienza è competitiva e significativamente superiore a quella dei compressori a membrana, che rappresentano la principale alternativa per il servizio oil-free ad altissima pressione. Per confronto, un compressore a membrana con capacità e pressione equivalenti consumerebbe in genere 16-20 kW/m³/min e avrebbe un costo di investimento iniziale 4-6 volte superiore.

Su un programma operativo annuale di oltre 8.000 ore, il vantaggio di efficienza del 3ZW-9.5/30 rispetto alle alternative a diaframma produce circa Risparmio energetico annuo compreso tra 340.000 e 530.000 kWh. A $0,08/kWh, ciò rappresenta una riduzione dei costi diretti dell'elettricità pari a $27.200–$42.400 all'anno. Tuttavia, il principale fattore economico determinante per la selezione di 3ZW-9.5/30 è in genere il combinazione di elevata capacità, costi di capitale moderati e funzionamento senza utilizzo di petrolio. che è irraggiungibile con altre tecnologie di compressione a questo livello di pressione. costo totale di proprietà per la compressione di azoto ad altissima pressione Il valore si riduce di circa 40–50% nell'arco di una vita operativa di 10 anni, confrontando il design a pistone a tre stadi con i sistemi a diaframma multiplo.

Il design a tre stadi offre inoltre una stabilità di pressione superiore rispetto ai compressori ad alta pressione monostadio, aspetto fondamentale per le applicazioni di processo in cui le fluttuazioni di pressione potrebbero compromettere la qualità del prodotto o la sicurezza del processo. Il raffreddamento interstadio garantisce che ogni stadio operi con un'efficienza termodinamica ottimale, minimizzando il consumo energetico complessivo per l'aumento di pressione richiesto.

Capacità di personalizzazione e produzione OEM

Offriamo opzioni di personalizzazione complete per adattare il 3ZW-9.5/30 alle specifiche condizioni del sito, ai requisiti di integrazione e alle esigenze dell'utente finale:

• Pacchetti chiavi in ​​mano con montaggio su skid: Compressore, motore, tre scambiatori di calore, strumentazione e pannello di controllo preassemblati su una base in acciaio strutturale con occhielli di sollevamento integrati e dime per bulloni di ancoraggio. Il pre-test in fabbrica di tutti i sistemi riduce i tempi di messa in servizio di 60%.
• Configurazioni delle aree pericolose: Involucri per motori e apparecchiature elettriche conformi alle normative ATEX Zona 2 e IECEx per impianti petrolchimici. Interblocchi integrati per rilevamento gas e ventilazione automatica con valvole di isolamento di emergenza.
• Controllo avanzato dei processi: PLC Siemens S7-1200 o Allen-Bradley CompactLogix opzionale con touchscreen HMI da 10 pollici, monitoraggio remoto tramite Modbus TCP/IP o OPC-UA e perfetta integrazione con DCS/SCADA. Sequenziamento automatico delle fasi e interblocchi di sicurezza ad alta pressione, incluso lo scarico di emergenza.
• Protezione ambientale: Rivestimenti C5-M di grado marino per installazioni costiere; componenti elettrici tropicalizzati per temperature ambiente di 55 °C; involucri acustici con grado di protezione IP54 che riducono il rumore da 85 dB(A) a 72 dB(A) a 1 metro.
• OEM e Private Label: Colori di vernice personalizzati, targhette con il marchio e documentazione localizzata per distributori di apparecchiature a gas e integratori di sistemi.

Le configurazioni personalizzate sono disponibili da Quantità minima d'ordine: 1 unitàLe proposte di ingegneria vengono generalmente consegnate entro 5-7 giorni lavorativi. I tempi di consegna standard sono di 12-14 settimane; gli ordini successivi vengono consegnati in 8-10 settimane dalla conferma dell'ordine.

Caso di studio: Ammodernamento di una stazione di riempimento di bombole di gas industriale

Cliente: Un importante distributore di gas industriali in Indonesia, al servizio dei settori manifatturiero, sanitario ed elettronico.

Sfida: La stazione di riempimento bombole esistente del cliente utilizzava un compressore a due stadi lubrificato ad olio che alimentava un compressore a membrana. La contaminazione da olio proveniente dal compressore primario si stava diffondendo nel sistema, rendendo necessaria la sostituzione dei letti di purificazione finali del compressore a membrana ogni 4 mesi anziché ogni 18 mesi come previsto. I livelli di olio nelle bombole riempite raggiungevano 2,0 mg/m³, superando la specifica di 0,1 mg/m³ per l'azoto di grado medicale ed elettronico. Il compressore a membrana operava inoltre a un'efficienza ridotta a causa degli scambiatori di calore incrostati di olio.

Soluzione: Abbiamo fornito un Compressore di azoto senza olio 3ZW-9.5/30 come booster primario, in sostituzione dell'unità lubrificata a olio. Il design a tre stadi ha fornito una pressione intermedia stabile di 3,00 MPa che ha migliorato l'efficienza del compressore a membrana a valle del 15%. Il design senza olio ha eliminato completamente la necessità di letti di purificazione a carbone attivo. L'unità è stata configurata su uno skid personalizzato con refrigeratori integrati e un PLC Siemens S7-1200 con monitoraggio remoto.

Risultati quantificabili dopo 18 mesi:

• Contenuto di azoto nell'olio contenuto nelle bombole riempite: Ridotto da 2,0 mg/m³ a <0,01 mg/m³, raggiungendo la classe 0 della norma ISO 8573-1
• Sostituzione del letto di carbone attivo: Eliminato completamente, risparmiando $18.000/anno in materiali di consumo
• Efficienza del compressore a membrana: Migliorato da 15%riducendo il suo consumo energetico di 22 kW
• Reclami e resi dei clienti: Zero dalla messa in servizio, con contratti rinnovati per ulteriori 3 anni
• Periodo di recupero dell'investimento: 2,3 anni sulla base dei risparmi sui costi e dei rinnovi contrattuali

“Il modello 3ZW-9.5/30 ha completamente trasformato la nostra stazione di riempimento. Il design senza olio ha eliminato da un giorno all'altro i nostri problemi di controllo qualità e la compressione a tre stadi ha reso le nostre apparecchiature a valle più efficienti che mai. I nostri clienti del settore dei gas medicali hanno notato la differenza immediatamente.” — Direttore operativo, distributore di gas industriali

Domande frequenti e guida alla selezione

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