Compressore di azoto ZW-13/30 – Booster di N2 senza olio a media capacità per applicazioni di processo ad alta pressione (3,00 MPa).

Progettato per erogare 13 m³/min a una pressione di scarico di 3,00 MPa, il ZW-13/30 è un compressore di azoto a pistoni oil-free a due stadi e tre file, ideale per applicazioni esigenti come l'iniezione di azoto ad alta pressione, le stazioni di riempimento di bombole di gas e i processi petrolchimici critici. Offre zero contaminazione da olio, un robusto bilanciamento delle forze a tre file ed è ottimizzato per il funzionamento continuo ad alta pressione.

Panoramica del prodotto

IL Compressore di azoto ZW-13/30 rappresenta una potente soluzione di fascia media all'interno della nostra famiglia di compressori a pistoni senza olio, progettata per applicazioni in cui sono richieste contemporaneamente una portata elevata e un'alta pressione di scarico. Con una capacità nominale di 13 m³/min e una pressione di scarico di 3,00 MPaQuesta unità occupa una posizione cruciale nel mercato dei compressori di azoto ad alta pressione, colmando il divario tra le piccole unità da laboratorio e i grandi compressori industriali.

Ciò che distingue lo ZW-13/30 dalle alternative convenzionali è il suo percorso di compressione completamente privo di olio utilizzando anelli del pistone e fasce di scorrimento in composito PTFE autolubrificante. Questa filosofia progettuale elimina qualsiasi possibilità di contaminazione da idrocarburi nel flusso di prodotto azotato, ottenendo Certificazione ISO 8573-1 Classe 0 nativamente. A una pressione di scarico di 3,00 MPa, il rischio di trascinamento di vapori d'olio è notevolmente amplificato rispetto alle applicazioni a bassa pressione, rendendo il design senza olio non solo vantaggioso ma assolutamente obbligatorio per l'utilizzo con azoto di grado alimentare, farmaceutico ed elettronico.

L'architettura del compressore impiega un due stadi, tre file (二列三级) configurazione essenziale per gestire l'estremo rapporto di pressione richiesto per raggiungere 3,00 MPa dalle tipiche condizioni di ingresso. La disposizione a tre file di cilindri contrapposti offre un bilanciamento delle forze superiore rispetto ai progetti a due file, riducendo la trasmissione delle vibrazioni e consentendo l'installazione su fondazioni più leggere. Ogni stadio di compressione è dotato di un intercooler indipendente ad alta efficienza, che garantisce che le temperature del gas rimangano entro limiti operativi sicuri anche durante il funzionamento prolungato a pieno carico. Il robusto telaio in ghisa e l'albero motore in acciaio forgiato bilanciato dinamicamente hanno una durata minima di servizio di 120.000 ore secondo i protocolli di manutenzione standard.

Specifiche tecniche – ZW-13/30

* 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. Bilanciamento delle forze a tre file di cilindri contrapposti

Lo ZW-13/30 impiega un sistema unico disposizione a tre file di cilindri contrapposti (二列三级) che garantisce un'eccezionale cancellazione delle forze di primo e secondo ordine. Distribuendo il lavoro di compressione su tre cilindri disposti in configurazione contrapposta, il compressore raggiunge un bilanciamento delle forze inerziali pressoché perfetto, riducendo la trasmissione delle vibrazioni alle fondamenta di oltre 90% rispetto ai modelli a fila singola. Questo vantaggio meccanico è particolarmente critico per i compressori ad alta pressione, dove le forze di picco del gas sui pistoni sono sostanzialmente superiori rispetto alle applicazioni a bassa pressione. Il design a tre file consente l'installazione su un blocco inerziale in cemento armato più leggero (minimo 10 tonnellate contro oltre 15 tonnellate per unità equivalenti a fila singola), riducendo significativamente i costi di ingegneria civile e semplificando le installazioni di retrofit negli impianti di processo esistenti.

2. Guarnizione composita in PTFE senza olio ad alta pressione

Lo ZW-13/30 utilizza un sistema proprietario Gruppo di fasce elastiche e anelli di scorrimento autolubrificanti Realizzato con compositi in PTFE ad alta densità specificamente formulati per il servizio ad alta pressione. Questi anelli sono rinforzati con fibra di vetro e particelle di bronzo per ottenere un coefficiente di attrito inferiore a 0,05 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 molto più concentrata e difficile da rimuovere. Il design nativo senza olio dello ZW-13/30 raggiunge Certificazione ISO 8573-1 Classe 0 Senza necessità di filtrazione a valle, si eliminano sia i costi di investimento che il consumo energetico associati alle apparecchiature di rimozione dell'olio. La formulazione in PTFE è progettata per il funzionamento continuo a temperature fino a 185 °C, garantendo un'integrità di tenuta affidabile anche in condizioni di stress termico estreme dovute alla compressione ad alta pressione.

3. Ottimizzazione termodinamica a due stadi per rapporti di pressione estremi

IL architettura di compressione a due stadi Il sistema di compressione a stadi del compressore ZW-13/30 è termodinamicamente essenziale per raggiungere la pressione di scarico target di 3,00 MPa a partire da pressioni di ingresso tipiche di 0,05-0,10 MPa. Il rapporto di compressione complessivo, compreso tra circa 30:1 e 60:1, è suddiviso tra un gruppo di cilindri a bassa pressione e un gruppo di cilindri 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 160 °C e prevenendo la degradazione termica degli elementi di tenuta in PTFE. Senza la compressione a stadi, la temperatura di scarico supererebbe i 250 °C, ben oltre il limite di sicurezza di qualsiasi materiale di tenuta senza olio. Il raffreddamento interstadio non rappresenta quindi solo un miglioramento dell'efficienza, ma un requisito fondamentale per un funzionamento affidabile ad alta pressione senza olio.

4. Azionamento motore industriale standard da 380 V ad alta efficienza

Lo ZW-13/30 è azionato da un Motore a induzione trifase da 160 kW, 380 V, 50 Hz Conforme alla classe di efficienza IE3 della norma IEC 60034-1. 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 o trasformatori di riduzione. Questa semplicità elettrica riduce sia i costi di investimento che la complessità di messa in servizio, rendendo l'unità accessibile a un'ampia gamma di impianti industriali. Per i siti con sistemi bus a 6 kV o 10 kV, è possibile fornire un motore opzionale con trasformatore di riduzione integrato su un unico skid, garantendo una perfetta integrazione in qualsiasi infrastruttura elettrica.

Scenari applicativi

Stazioni di riempimento per bombole di azoto ad alta pressione

Lo ZW-13/30 è ideale per operazioni industriali 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 3,00 MPa non raggiunga direttamente la pressione di riempimento della bombola, funge da booster intermedio altamente efficiente che riduce drasticamente il rapporto di compressione richiesto dai compressori di riempimento ad alta pressione a valle. La capacità di 13 m³/min può alimentare simultaneamente più collettori di riempimento, rendendo lo ZW-13/30 adatto alle stazioni di riempimento di gas commerciali che servono i mercati dei gas industriali, medicali e speciali. Il design senza olio è obbligatorio per il riempimento delle bombole perché qualsiasi contaminazione da olio rimarrebbe intrappolata nelle bombole e verrebbe consegnata agli utenti finali, compromettendo potenzialmente i loro processi e creando rischi di responsabilità.

Azoto di processo ad alta pressione petrolchimica

Nelle operazioni petrolchimiche e di raffinazione, Compressore di azoto ad alta pressione ZW-13/30 Fornisce azoto per la conservazione dei catalizzatori dei reattori, l'iniezione di emergenza in recipienti ad alta pressione, il collaudo a pressione delle condotte e il collaudo idrostatico delle apparecchiature di processo. La pressione di scarico di 3,00 MPa è sufficiente per iniettare azoto in recipienti di processo operanti a pressioni fino a 2,5 MPa, mantenendo una copertura di gas inerte positiva durante l'avvio, l'arresto e le condizioni anomale. La classificazione per servizio continuo garantisce una disponibilità ininterrotta di azoto durante le campagne di fermo impianto prolungate. La certificazione oil-free è obbligatoria per le applicazioni petrolchimiche in cui l'azoto entra in contatto con letti catalitici o entra in flussi di processo che devono rimanere completamente privi di idrocarburi.

Booster per liquefazione del gas e stoccaggio criogenico

Negli impianti di liquefazione dell'azoto e nei depositi criogenici, il compressore ZW-13/30 comprime l'azoto proveniente dal vaporizzatore del liquefattore o dal serbatoio di stoccaggio fino alla pressione richiesta per la distribuzione o l'ulteriore lavorazione. La pressione di scarico di 3,00 MPa è sufficiente per alimentare con azoto ad alta pressione i sistemi di stoccaggio criogenico, per far circolare l'azoto attraverso gli scambiatori di calore e per alimentare le utenze ad alta pressione nell'impianto di processo. La portata di 13 m³/min corrisponde alla produzione degli impianti di liquefazione di piccole e medie dimensioni, rendendo lo ZW-13/30 un compressore integrato ideale per i sistemi di liquefazione dell'azoto in loco. Il design senza olio previene la contaminazione delle apparecchiature criogeniche e garantisce la purezza dell'azoto liquido prodotto.

Azoto ad alta pressione per uso farmaceutico e alimentare

La produzione farmaceutica e gli impianti di trasformazione alimentare su larga scala richiedono azoto ad alta purezza ad alta pressione per Applicazioni di filtrazione sterile, essiccazione a spruzzo, riempimento asettico e confezionamento ad alta pressione.La certificazione oil-free del modello ZW-13/30 garantisce la conformità con la normativa FDA 21 CFR 211.72 e con l'allegato 1 delle norme GMP dell'UE. La pressione di mandata di 3,00 MPa fornisce una prevalenza adeguata per convogliare l'azoto attraverso sistemi di filtrazione sterile, essiccatori a spruzzo e apparecchiature di confezionamento ad alta pressione. La portata di 13 m³/min consente di alimentare simultaneamente più linee di processo farmaceutiche o stazioni di confezionamento alimentare all'interno di un singolo impianto di produzione, rendendo il modello ZW-13/30 una soluzione versatile per la fornitura centralizzata di azoto.

Materiali e costruzione

Il modello ZW-13/30 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:

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

Lo ZW-13/30 ha un peso a secco di 6,00 tonnellate e un centro di gravità a circa 900 mm sopra la piastra di base. Grazie al design a tre 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 10–12 tonnellateIl blocco deve essere montato su isolatori di vibrazioni elastomerici (frequenza naturale 6–8 Hz). Requisiti minimi di spazio libero: 1,5 m sul lato non azionato per l'accesso alla valvola, 1,2 m sul lato azionato per la manutenzione del motore e 2,0 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, ancorata e distesa per prevenire la fatica indotta dalle vibrazioni a 3,00 MPa.

Progettazione del sistema di raffreddamento ad acqua

La richiesta di acqua di raffreddamento è approssimativamente 28 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 paralleli. Dato l'elevato rapporto di compressione, l'intercooler è assolutamente fondamentale per la gestione termica e deve ricevere in ogni momento un flusso di acqua di raffreddamento prioritario. 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 garantire una qualità dell'acqua costante, si raccomanda vivamente una torre di raffreddamento a circuito chiuso con filtrazione laterale e trattamento chimico per tutti gli impianti.

Programma di manutenzione preventiva

Il design senza olio dello ZW-13/30 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 ad alta pressione. Le piastre delle valvole ad alta pressione possono richiedere ispezioni più frequenti rispetto alle equivalenti a bassa pressione a causa dell'aumento dello stress meccanico 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 ZW-13/30 è progettato, fabbricato e testato per soddisfare o superare i seguenti standard e quadri normativi internazionali:

Analisi delle prestazioni e dell'efficienza

Lo ZW-13/30 raggiunge un consumo energetico specifico di circa 12,31 kW per m³/min di azoto erogato a una pressione di scarico di 3,00 MPa. Questo valore di potenza specifico riflette la realtà termodinamica della compressione ad altissima 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 >2,50 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 altissima pressione simili consumano in genere 13,0–15,0 kW/m³/min, mentre i compressori a membrana possono superare i 18 kW/m³/min.

Su un programma operativo annuale standard di 8.000 ore, il vantaggio di efficienza dello ZW-13/30 rispetto ad alternative meno efficienti si traduce in circa Risparmio energetico annuo compreso tra 60.000 e 140.000 kWh. A $0,08/kWh, ciò rappresenta una riduzione dei costi diretti dell'elettricità pari a $4.800–$11.200 all'anno. Tuttavia, il principale fattore economico determinante per la selezione di ZW-13/30 è in genere il eliminazione dei materiali di consumo legati al petrolio ed evitazione di apparecchiature per la rimozione del petrolio a valle ciò sarebbe obbligatorio con le alternative lubrificate. A 3,00 MPa, la pressione parziale del vapore d'olio è circa 15 volte superiore a quella a 0,30 MPa, rendendo i sistemi di filtrazione dell'olio a valle esponenzialmente più costosi e meno efficaci. costo totale di proprietà per la compressione di azoto ad altissima 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 critica a 3,00 MPa, poiché la contaminazione da olio diventa altamente concentrata e praticamente impossibile da rimuovere ai livelli richiesti dalle applicazioni alimentari, farmaceutiche e dei semiconduttori. Il design nativo senza olio della ZW-13/30 elimina completamente questo problema, garantendo la purezza del prodotto senza la complessità e i costi dei sistemi di purificazione a valle.

Capacità di personalizzazione e produzione OEM

Offriamo opzioni di personalizzazione complete per adattare lo ZW-13/30 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, intercooler, post-refrigeratore, tubazioni di scarico ad alta pressione, 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 e i rischi di messa in servizio.
• Configurazioni delle aree pericolose: Involucri per motori e apparecchiature elettriche conformi alle normative ATEX Zona 2 e IECEx per impianti petrolchimici. Sistemi integrati di rilevamento gas e interblocco automatico della ventilazione incorporati nel sistema di controllo.
• Controllo avanzato dei processi: PLC Siemens S7-1200 o Allen-Bradley CompactLogix opzionali con touchscreen HMI da 10 pollici, monitoraggio remoto tramite Modbus TCP/IP o OPC-UA e integrazione perfetta con DCS/SCADA. Interblocchi di sicurezza per alta pressione, tra cui scarico automatico in caso di sovrapressione, valvole di isolamento di emergenza e monitoraggio ridondante della pressione.
• Protezione ambientale: Sistemi di rivestimento C5-M di grado marino per installazioni costiere; componenti elettrici tropicalizzati per temperature ambiente fino a 55 °C; e cabine acustiche con grado di protezione IP54 che riducono l'emissione sonora da 85 dB(A) a 72 dB(A) a 1 metro.
• OEM e Private Label: Verniciature personalizzate, targhette con il marchio aziendale e pacchetti di documentazione localizzati per distributori di apparecchiature a gas e integratori di sistemi. Manuali tecnici e procedure di manutenzione disponibili in diverse lingue.

Le configurazioni personalizzate sono disponibili da Quantità minima d'ordine: 1 unitàLa revisione tecnica e la generazione della proposta richiedono in genere 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 rifornimento di gas industriale

Cliente: Un importante fornitore di gas industriali in Malesia, che gestisce una stazione di riempimento di bombole di azoto al servizio di clienti nei settori manifatturiero, medico e della trasformazione alimentare.

Sfida: Il compressore ad alta pressione lubrificato ad olio del cliente (di marca europea, in servizio da 14 anni) presentava un progressivo trascinamento di olio nel flusso di azoto. I livelli di contaminazione da olio avevano raggiunto i 2,2 mg/m³, superando di gran lunga la specifica di 0,1 mg/m³ richiesta dai clienti del settore farmaceutico e alimentare. L'olio stava inoltre deteriorando i letti di purificazione a carbone attivo nel collettore di riempimento, rendendo necessaria la loro sostituzione ogni 5 mesi anziché ogni 18 mesi come previsto. I reclami dei clienti erano in aumento e le ispezioni normative si facevano più frequenti e rigorose.

Soluzione: Abbiamo fornito un Compressore di azoto senza olio ZW-13/30 Come booster intermedio primario, configurato su uno skid personalizzato con intercooler integrato, post-refrigeratore e un pannello di controllo PLC Siemens S7-1200. La pressione di scarico di 3,00 MPa alimentava un compressore di riempimento ad alta pressione a valle, riducendo il rapporto di compressione complessivo richiesto dalla fase di riempimento. Il design senza olio ha eliminato completamente la necessità di letti di purificazione a carbone attivo. Un serbatoio di accumulo da 3 m³ è stato installato a monte per ammortizzare le fluttuazioni della domanda dal collettore di riempimento.

Risultati quantificabili dopo 24 mesi:

• Contenuto di azoto nell'olio: Ridotto da 2,2 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 $12.000/anno in materiali di consumo
• Reclami dei clienti: Zero dall'entrata in funzione, con cinque nuovi contratti farmaceutici vinti
• Manutenzione del compressore di riempimento: Ridotto di 35% a causa del rapporto di pressione in ingresso inferiore
• Risultati delle ispezioni di regolamentazione: Superato senza alcuna irregolarità. in due audit consecutivi
• Periodo di recupero dell'investimento: 2,3 anni sulla base dei risparmi sui costi e dei nuovi ricavi contrattuali

“Il sistema ZW-13/30 ha trasformato la nostra stazione di rifornimento da un rischio per la qualità a un vantaggio competitivo. Ora garantiamo azoto di classe 0 conforme alla norma ISO 8573-1 a ogni cliente e ci siamo aggiudicati contratti per i quali prima non potevamo nemmeno presentare un'offerta. Il design senza olio ha eliminato il nostro principale problema operativo e i nostri clienti hanno notato la differenza immediatamente.” — Direttore operativo, fornitore di gas industriali

Domande frequenti e guida alla selezione

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