Descrizione
Compressore di azoto LW-10/20 – Booster di N2 ad alta pressione senza olio per applicazioni industriali a 2,00 MPa
Progettato per erogare 10 m³/min a una pressione di scarico di 2,00 MPa, il LW-10/20 è un compressore di azoto a pistoni oil-free a due stadi e due file, specificamente costruito per l'iniezione di azoto ad alta pressione, il riempimento di bombole di gas e le applicazioni di processo petrolchimiche più esigenti. Si caratterizza per l'assenza di contaminazione da olio, la robustezza della costruzione e l'ottimizzazione per il funzionamento continuo ad alta pressione.
Panoramica del prodotto
IL Compressore di azoto LW-10/20 occupa una posizione specializzata all'interno del nostro portafoglio di compressori a pistoni senza olio, progettato per applicazioni in cui l'elevata pressione di scarico è il requisito principale piuttosto che un'enorme capacità di flusso. Con una capacità nominale di 10 m³/min e un eccezionale Pressione di scarico di 2,00 MPaQuesta unità colma il divario tra la distribuzione di azoto a media pressione e le applicazioni di processo ad alta pressione che richiedono una pressione del gas notevolmente elevata.
Ciò che distingue l'LW-10/20 dalle alternative convenzionali è il suo meccanismo di compressione completamente senza olio Grazie all'utilizzo di fasce elastiche e anelli di guida in composito PTFE autolubrificante, questa filosofia progettuale elimina qualsiasi possibilità di contaminazione da idrocarburi nel flusso di azoto, rendendo l'unità immediatamente idonea al riempimento di bombole di azoto ad alta purezza, alla fornitura di gas per processi farmaceutici e ad applicazioni con azoto di grado elettronico, senza la necessità di ulteriori apparecchiature di purificazione a valle. La certificazione "senza olio" è particolarmente importante per le applicazioni ad alta pressione, dove la contaminazione da olio sarebbe concentrata e più difficile da rimuovere.
Il compressore utilizza un due stadi, due file (二列二级) configurazione essenziale per gestire il sostanziale rapporto di pressione richiesto per raggiungere una pressione di scarico di 2,00 MPa dalle tipiche condizioni di ingresso. Ogni stadio è raffreddato indipendentemente tramite un intercooler dedicato, garantendo che le temperature del gas rimangano entro limiti operativi sicuri e preservando la stabilità dimensionale degli elementi di tenuta in PTFE. La robusta struttura del telaio e il gruppo albero motore lavorato con precisione sono progettati per una durata minima di servizio di 120.000 ore secondo i protocolli di manutenzione standard.
Specifiche tecniche – LW-10/20
| Parametro | Valore | Unità |
|---|---|---|
| Modello | LW-10/20 | – |
| Modello | Due stadi, due file (二列二级) | – |
| Capacità | 10 | m³/min |
| Pressione di scarico | 2.00 | MPa |
| Dimensioni del compressore (L × P × A) | 2632 × 1550 × 2332 | mm |
| Peso | 3.00 | T |
| Energia | 110 | kW |
| Voltaggio | 380 / 6k o 10k | V |
| Gas medio | Azoto (N₂) | – |
| Lubrificazione | Senza olio | – |
* 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. Tecnologia di tenuta in PTFE ad alta pressione senza olio
L'LW-10/20 utilizza un sistema proprietario Gruppo di fasce elastiche e anelli di scorrimento autolubrificanti Realizzati con compositi di PTFE ad alte prestazioni, specificamente formulati per applicazioni ad alta pressione, questi anelli sono rinforzati con fibra di vetro e particelle di bronzo per ottenere un coefficiente di attrito inferiore a 0,06 senza necessità di lubrificazione esterna a base di idrocarburi. A una pressione di scarico di 2,00 MPa, il rischio di trascinamento di vapori d'olio è maggiore rispetto alle applicazioni a pressione inferiore, rendendo la progettazione senza olio non solo vantaggiosa, ma assolutamente essenziale. La formulazione del composito di PTFE è progettata per un funzionamento continuo a temperature fino a 185 °C, garantendo un'integrità di tenuta affidabile anche sotto lo stress termico della compressione ad alta pressione.
2. Compressione a due stadi per rapporti di pressione estremi
IL architettura di compressione a due stadi La compressione a due stadi del compressore LW-10/20 è termodinamicamente essenziale per raggiungere la pressione di scarico target di 2,00 MPa a partire da pressioni di ingresso tipiche di 0,05-0,10 MPa. Il rapporto di compressione complessivo, compreso tra circa 20:1 e 40:1, è suddiviso tra un cilindro a bassa pressione e un cilindro ad alta pressione, con ogni stadio operante a un rapporto di pressione gestibile. Un intercooler a fascio tubiero ad alta efficienza tra gli stadi rimuove il notevole calore generato dalla compressione, mantenendo le temperature di scarico al di sotto di 165 °C e prevenendo la degradazione termica degli elementi di tenuta in PTFE. Senza la compressione a due stadi, la temperatura di scarico supererebbe il limite di sicurezza per i materiali in PTFE, rendendo la configurazione a due stadi un requisito fondamentale per questo livello di pressione.
3. Struttura del telaio robusta per carichi ad alta pressione
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. Il cilindro ad alta pressione presenta fusioni a parete più spessa e nervature aggiuntive per resistere alle sollecitazioni meccaniche associate a pressioni di picco di 2,00 MPa. disposizione a due file di cilindri contrapposti Fornisce una cancellazione naturale della forza di primo ordine, riducendo le forze di inerzia sbilanciate trasmesse alla base di oltre 80% rispetto ai design a fila singola. Questo vantaggio meccanico è particolarmente prezioso per i compressori ad alta pressione, dove le forze di picco del gas sui pistoni sono sostanzialmente superiori rispetto alle applicazioni a bassa pressione.
4. Configurazione flessibile della tensione per installazioni diversificate
L'LW-10/20 è azionato da un motore a induzione da 110 kW disponibile in 380 V, 6 kV o 10 kV configurazioni conformi alla classe di efficienza IE3 della norma IEC 60034-1. La configurazione standard a 380 V è adatta per impianti con infrastrutture di distribuzione a bassa tensione esistenti, mentre le opzioni a 6 kV e 10 kV consentono l'integrazione diretta nelle reti industriali di media tensione senza trasformatori di riduzione. Questa flessibilità elettrica rende l'LW-10/20 adattabile a un'ampia gamma di ambienti di installazione, dai piccoli impianti industriali ai grandi impianti integrati con sistemi bus di media tensione.
Scenari applicativi
Stazioni di riempimento per bombole di azoto ad alta pressione
Il modello LW-10/20 è ideale per operazioni di riempimento di bombole di azoto dove il gas ad alta pressione deve essere compresso in bombole industriali standard a una pressione di riempimento di 15-20 MPa. Sebbene la pressione di scarico del compressore di 2,00 MPa non raggiunga direttamente la pressione di riempimento della bombola, funge da efficiente booster intermedio che riduce significativamente il rapporto di compressione richiesto dai compressori di riempimento ad alta pressione a valle. Questo approccio a fasi migliora l'efficienza complessiva del sistema e riduce l'usura delle costose apparecchiature di riempimento ad alta pressione. La progettazione senza olio è obbligatoria per il riempimento delle bombole perché qualsiasi contaminazione da olio rimarrebbe intrappolata nelle bombole e verrebbe consegnata agli utenti finali, compromettendo i loro processi.
Azoto di processo ad alta pressione petrolchimica
Nelle operazioni petrolchimiche e di raffinazione, l'LW-10/20 fornisce azoto ad alta pressione per preservazione del catalizzatore del reattore, iniezione di azoto di emergenza in recipienti ad alta pressione e test di pressione delle condotte.La pressione di scarico di 2,00 MPa è sufficiente per iniettare azoto nei recipienti di processo che operano a pressioni fino a 1,6 MPa, mantenendo coperte di gas inerte positive durante l'avvio, l'arresto e le condizioni anomale. Booster di azoto ad alta pressione LW-10/20 Viene inoltre utilizzato per le prove idrostatiche di tubazioni di processo e recipienti a pressione, dove l'azoto viene impiegato come mezzo di prova per evitare la contaminazione da acqua in sistemi che devono rimanere asciutti.
Fornitura di gas per processi farmaceutici
Gli impianti di produzione farmaceutica richiedono azoto ad alta purezza ad alta pressione per filtrazione sterile, liofilizzazione (essiccazione a freddo) e operazioni di riempimento asetticoLa certificazione oil-free del modello LW-10/20 garantisce la conformità con la normativa FDA 21 CFR 211.72 (requisiti di costruzione delle apparecchiature) e con l'Allegato 1 delle GMP UE (produzione di medicinali sterili). La pressione di mandata di 2,00 MPa fornisce una prevalenza adeguata per far passare l'azoto attraverso sistemi di filtrazione sterile, essiccatori a spruzzo e processori a letto fluido che operano ad alte pressioni. La capacità di 10 m³/min consente di alimentare simultaneamente più unità di processo farmaceutico all'interno di un singolo impianto di produzione.
Spurgo con azoto ad alta pressione per componenti elettronici
Gli impianti di fabbricazione di semiconduttori e gli impianti di assemblaggio di componenti elettronici richiedono azoto ad alta pressione per Pulizia del sistema di movimentazione dei wafer, pulizia della camera di deposizione chimica da fase vapore (CVD) e asciugatura ad alta pressione dei componenti di precisione.La pressione di scarico di 2,00 MPa dell'LW-10/20 è sufficiente per alimentare getti di azoto ad alta velocità utilizzati nelle applicazioni di pulizia di precisione e per mantenere una pressione positiva nei sistemi di trasporto dei wafer. Il design senza olio è assolutamente fondamentale nelle applicazioni per semiconduttori, dove anche una contaminazione da olio inferiore a ppm può causare difetti catastrofici nella produzione di circuiti integrati.
Materiali e costruzione
Il modello LW-10/20 è realizzato con materiali di prima qualità selezionati per la loro compatibilità con l'azoto ad alta pressione, la resistenza termica e la lunga durata operativa:
| Componente | Materiale | Specifiche |
|---|---|---|
| Blocco cilindri (LP) | Ghisa grigia | GG25 / HT250, spessore standard della parete |
| Blocco cilindri (HP) | Ghisa grigia | GG25 / HT250, parete rinforzata + nervature |
| Albero motore | acciaio legato forgiato | 42CrMo4, Q&T, ISO 1940 G2.5 bilanciato |
| Fasce elastiche del pistone | Composito PTFE-vetro-bronzo | Adatto ad alta pressione, autolubrificante, temperatura massima 180 °C. |
| Fasce dei cavalieri | Composito in PTFE | Guida del pistone, anti-abrasione, tasso di usura <0,04 mm/1000h |
| Piastre delle valvole | acciaio inossidabile | Acciaio inossidabile SS316, design ad anelli concentrici ad alta pressione |
| Intercooler | Guscio in acciaio al carbonio / Tubi in acciaio inox SS316 | ASME VIII Div.1, prova idrostatica 1,5×, mantenimento per 30 minuti |
| Postrefrigeratore | Guscio in acciaio al carbonio / Tubi in acciaio inox SS316 | Tubo alettato ad alta pressione, acqua di raffreddamento a 32 °C |
| Tubazioni ad alta pressione | acciaio inossidabile senza saldatura | Flange in acciaio inox SS316, classe ANSI 600 |
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 600 per garantire la tenuta stagna a una pressione di esercizio di 2,00 MPa.
Linee guida per l'installazione e la manutenzione
Requisiti strutturali e di fondazione
L'LW-10/20 ha un peso a secco di 3,00 tonnellate e un centro di gravità a circa 800 mm sopra la piastra di base. Grazie al design a due file di cilindri contrapposti, le forze di squilibrio sono minime nonostante il funzionamento ad alta pressione, consentendo l'installazione su un blocco inerziale in cemento armato da 5–6 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 durante le revisioni principali. Particolare attenzione deve essere prestata alla tubazione di scarico ad alta pressione, che deve essere adeguatamente supportata e ancorata per prevenire l'affaticamento indotto dalle vibrazioni.
Progettazione del sistema di raffreddamento ad acqua
La richiesta di acqua di raffreddamento è approssimativamente 18 m³/h con una temperatura di ingresso non superiore a 32 °C. Il circuito di distribuzione dell'acqua alimenta le camicie dei cilindri, l'intercooler e il post-refrigeratore tramite rami in parallelo. Dato l'elevato rapporto di compressione, l'intercooler è particolarmente critico per la gestione termica e deve 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. Per siti con qualità dell'acqua marginale si raccomanda una torre di raffreddamento a circuito chiuso con filtrazione laterale.
Programma di manutenzione preventiva
| Intervallo | Articolo di servizio | Azione richiesta |
|---|---|---|
| Quotidiano | Ispezione operativa | Verificare vibrazioni, rumori anomali, flusso dell'acqua di raffreddamento, temperatura di scarico, pressione |
| 250 ore | Ispezione della piastra delle valvole | Rimuovere e ispezionare le valvole di aspirazione/scarico per verificare la presenza di depositi di carbonio, affaticamento delle molle e crepe. |
| 1.000 ore | Valutazione dell'usura delle fasce elastiche del pistone | Misurare il gioco della scanalatura delle fasce elastiche; sostituire le fasce se il gioco supera 0,20 mm. |
| 3.000 ore | Revisione intermedia | Sostituire tutte le fasce elastiche del pistone, le fasce di scorrimento e i gruppi della piastra delle valvole. |
| 6.000 ore | Revisione completa | Ispezionare i perni dell'albero motore, misurare il gioco dei cuscinetti principali, sostituire i cuscinetti se >0,08 mm |
Il design senza olio dell'LW-10/20 semplifica notevolmente la manutenzione rispetto alle alternative lubrificate. Non sono necessari cambi d'olio, analisi dell'olio, sostituzione dei filtri o sostituzione delle cartucce 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 ad alta pressione. Le piastre delle valvole ad alta pressione possono richiedere ispezioni più frequenti rispetto alle equivalenti a bassa pressione a causa del maggiore stress meccanico, ma l'onere complessivo di manutenzione rimane significativamente inferiore rispetto ai sistemi lubrificati a olio.
Certificazioni di conformità e sicurezza
Il compressore di azoto LW-10/20 è progettato, fabbricato e testato per soddisfare o superare i seguenti standard e quadri normativi internazionali:
ASME BPVC Sezione VIII Div.1, GB 150-2011, PED 2014/68/UE Modulo A
IEC 60034-1 (efficienza IE3), IEC 60204-1, sicurezza macchinari ISO 12100
ISO 8573-1 Classe 0 (Contenuto di olio), testato in modo indipendente da TÜV Rheinland
ISO 9001:2015 (Gestione della Qualità), ISO 14001:2015 (Gestione Ambientale)
L'azoto è classificato come un semplice gas asfissiante. A una pressione di scarico di 2,00 MPa, il rischio di rilascio rapido del gas e di spostamento dell'ossigeno è significativamente elevato. Tutti gli impianti LW-10/20 devono prevedere un monitoraggio continuo della carenza di ossigeno nella sala compressori e in tutte le aree adiacenti. Le tubazioni di scarico ad alta pressione devono essere dotate di valvole di sicurezza con una pressione nominale di 110% di MAWP e di dischi di rottura come protezione secondaria. I sistemi di ventilazione devono essere progettati per mantenere concentrazioni di ossigeno ambientale superiori a 19,5% volume secondo la norma OSHA 29 CFR 1910.146. I dispositivi di interblocco per l'arresto di emergenza devono attivarsi a 19,5% O₂ (allarme) e innescare l'isolamento automatico del compressore a 18,0% O₂ (arresto completo). Il personale deve essere formato sui protocolli di sicurezza per i gas ad alta pressione prima di utilizzare o effettuare la manutenzione di questa apparecchiatura.
Analisi delle prestazioni e dell'efficienza
L'LW-10/20 raggiunge un consumo energetico specifico di circa 11,00 kW per m³/min di azoto erogato a una pressione di scarico di 2,00 MPa. Questo valore di potenza specifico riflette la realtà termodinamica della compressione ad alta pressione, dove il lavoro richiesto aumenta sostanzialmente con il rapporto di pressione. Nel segmento dei compressori a pistoni oil-free ad alta pressione (pressione di scarico >1,50 MPa), questa efficienza è competitiva e spesso superiore a quella dei compressori a membrana, che rappresentano la principale alternativa per il servizio ad alta pressione senza olio. Per confronto, i compressori alternativi lubrificati ad olio in applicazioni ad alta pressione simili consumano in genere 11,5-13,0 kW/m³/min, mentre i compressori a membrana possono superare i 15 kW/m³/min.
Su un programma operativo annuale standard di 8.000 ore, il vantaggio in termini di efficienza dell'LW-10/20 rispetto ad alternative meno efficienti si traduce in circa Risparmio energetico annuo compreso tra 40.000 e 80.000 kWh. A $0,08/kWh, ciò rappresenta una riduzione dei costi diretti dell'elettricità pari a $3.200–$6.400 all'anno. Tuttavia, la principale giustificazione economica per l'LW-10/20 è in genere la eliminazione dei materiali di consumo legati al petrolio ed evitazione di apparecchiature per la rimozione del petrolio a valle che sarebbe obbligatorio con alternative lubrificate. costo totale di proprietà per la compressione di azoto ad alta pressione Il consumo si riduce di circa 25-35% nell'arco di una vita operativa di 10 anni, confrontando il funzionamento senza olio con i sistemi lubrificati dotati di purificazione completa a valle.
L'assenza di olio nel percorso di compressione è particolarmente preziosa ad alta pressione, poiché la contaminazione da olio si concentra maggiormente e diventa più difficile da rimuovere all'aumentare della pressione. A 2,00 MPa, la pressione parziale del vapore d'olio è significativamente più elevata rispetto a 0,30 MPa, rendendo i sistemi di filtrazione dell'olio a valle meno efficaci e più costosi. Il design nativo senza olio della LW-10/20 elimina completamente questo problema.
Capacità di personalizzazione e produzione OEM
Offriamo opzioni di personalizzazione complete per adattare il modello LW-10/20 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, intercooler, post-refrigeratore, tubazioni di scarico ad alta pressione, strumentazione e pannello di controllo preassemblati su un basamento in acciaio strutturale con occhielli di sollevamento integrati e dime per bulloni di ancoraggio. Riduce l'installazione in loco al solo collegamento elettrico e al collegamento dell'acqua di raffreddamento.
- Configurazioni delle aree pericolose: Involucri per motori e apparecchiature elettriche conformi alle normative ATEX Zona 2 e IECEx per impianti petrolchimici. È possibile integrare nel sistema di controllo dispositivi di interblocco per il rilevamento di gas e la ventilazione automatica.
- 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. Interblocchi di sicurezza ad alta pressione, tra cui scarico automatico in caso di sovrapressione e valvole di isolamento 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 3-5 giorni lavorativi. I tempi di consegna standard sono di 10-12 settimane; per ordini che soddisfano determinati requisiti è disponibile la consegna rapida entro 8 settimane.
Caso di studio: Stazione di riempimento di bombole di azoto farmaceutico
Cliente: Fornitore di gas farmaceutici in India, al servizio di ospedali e produttori farmaceutici.
Sfida: Il cliente utilizzava un compressore ad alta pressione lubrificato a olio per il riempimento di bombole di azoto medicale. I livelli di contaminazione da olio nelle bombole riempite raggiungevano 1,5 mg/m³, superando la specifica di 0,1 mg/m³ richiesta dai clienti del settore farmaceutico e dagli standard per i gas ospedalieri. L'olio stava inoltre deteriorando i filtri a carbone attivo del collettore di riempimento delle bombole, rendendone necessaria la sostituzione ogni 6 mesi. I reclami dei clienti e i controlli normativi erano in aumento.
Soluzione: Abbiamo fornito un Compressore di azoto senza olio LW-10/20 Il booster primario, configurato su uno skid personalizzato con intercooler e post-refrigeratore integrati e un pannello di controllo PLC Siemens S7-1200, alimentava un compressore di riempimento ad alta pressione a valle, riducendo il rapporto di compressione complessivo richiesto nella fase di riempimento e migliorando l'efficienza del sistema. Il design senza olio eliminava completamente la necessità di letti di purificazione a carbone attivo.
Risultati quantificabili dopo 18 mesi:
- Contenuto di azoto nell'olio contenuto nelle bombole riempite: Ridotto da 1,5 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 $8,000/anno in materiali di consumo
- Reclami dei clienti: Zero dall'entrata in funzione, con tre nuovi contratti farmaceutici vinti
- Manutenzione del compressore di riempimento: Ridotto di 30% a causa del rapporto di pressione in ingresso inferiore
- Periodo di recupero dell'investimento: 2,1 anni sulla base dei risparmi sui costi e dei nuovi ricavi contrattuali
“L'LW-10/20 ha rappresentato una svolta per la nostra attività nel settore dei gas medicali. Ora garantiamo azoto di classe 0 ISO 8573-1 a tutti i nostri clienti e ci siamo aggiudicati contratti per i quali prima non potevamo competere. Il design senza olio ha eliminato il nostro principale problema di qualità.” — Amministratore delegato, fornitore di gas farmaceutici
Domande frequenti e guida alla selezione
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