Compressore di azoto ZW-5/40 | Booster di N2 senza olio da 5 m³/min per applicazioni industriali ad altissima pressione (4,00 MPa)

Compressore di azoto ZW-5/40 – Booster di N2 senza olio ad altissima pressione per applicazioni di processo critiche a 4,00 MPa

Progettato per erogare 5 m³/min a una pressione di scarico di 4,00 MPa, il ZW-5/40 è un compressore di azoto a pistoni oil-free a due stadi e tre file, ideale per l'iniezione di azoto ad altissima pressione, il riempimento a cascata di bombole di gas e applicazioni esigenti nei processi petrolchimici. Caratterizzato da zero contaminazione da olio, ottimizzazione termodinamica a tre stadi e funzionamento continuo a pressioni estreme, il ZW-5/40 è costruito per resistere a tali condizioni.

Panoramica del prodotto

IL Compressore di azoto ZW-5/40 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 5 m³/min e un eccezionale Pressione di scarico di 4,00 MPaQuesta unità occupa il segmento ad altissima pressione del nostro portafoglio di compressori per azoto industriale, servendo le applicazioni di processo più esigenti nel mercato globale dei gas industriali.

Ciò che distingue lo ZW-5/40 da tutte le alternative convenzionali è il suo Percorso di compressione completamente privo di olio combinato con ottimizzazione termodinamica a tre stadi. Le fasce elastiche del pistone e le fasce di scorrimento sono realizzate con materiali compositi PTFE autolubrificanti avanzati, specificamente formulati per il servizio ad altissima pressione, operando senza lubrificanti a base di idrocarburi. Questa caratteristica intrinseca senza olio garantisce che il flusso di azoto rimanga completamente incontaminato, ottenendo Certificazione ISO 8573-1 Classe 0 nativo anche a 4,00 MPa dove la contaminazione da olio sarebbe più concentrata e più difficile da rimuovere.

Il compressore utilizza un due stadi, tre file (二列三级) configurazione termodinamicamente essenziale per gestire l'estremo rapporto di pressione richiesto per raggiungere una pressione di scarico di 4,00 MPa. La disposizione a tre file divide il lavoro di compressione su tre cilindri, con intercooler dedicati tra ogni stadio che mantengono le temperature del gas entro limiti operativi sicuri. Il robusto telaio in ghisa con sezioni del cilindro ad alta pressione rinforzate e l'albero motore in acciaio forgiato lavorato con precisione sono progettati per una durata minima di servizio di 100.000 ore secondo i protocolli di manutenzione standard in servizio ad altissima pressione.

Specifiche tecniche – ZW-5/40

* 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. Sistema di tenuta in PTFE senza olio ad altissima pressione

Lo ZW-5/40 utilizza un sistema proprietario Gruppo di fasce elastiche e anelli di scorrimento autolubrificanti Realizzato con compositi in PTFE ad altissime prestazioni, specificamente sviluppati per un servizio a 4,00 MPa. Questi anelli sono rinforzati con fibra di vetro ad alta resistenza 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 4,00 MPa, la pressione parziale del vapore d'olio sarebbe circa 40 volte superiore rispetto a 0,10 MPa, rendendo la contaminazione da olio catastrofica e praticamente impossibile da rimuovere a valle. Il design nativo senza olio dello ZW-5/40 elimina completamente questo rischio, fornendo Conformità alla norma ISO 8573-1 Classe 0 senza necessità di filtrazione a valle. La formulazione in PTFE è progettata per un funzionamento continuo a temperature fino a 200 °C, garantendo un'integrità di tenuta affidabile anche in condizioni di stress termico estremo dovute a compressioni ad altissima pressione.

2. Ottimizzazione termodinamica a tre stadi

IL architettura di compressione a due stadi e tre righe (二列三级). Il comportamento del compressore ZW-5/40 è termodinamicamente indispensabile per raggiungere la pressione di scarico target di 4,00 MPa a partire da condizioni di ingresso tipiche di 0,05-0,10 MPa. Il rapporto di compressione complessivo, compreso tra circa 40:1 e 80:1, è distribuito su tre cilindri di compressione, con ogni stadio operante a un rapporto di compressione gestibile compreso tra 3:1 e 4:1. Intercooler dedicati ad alta efficienza a fascio tubiero Tra ogni stadio, il calore considerevole generato dalla compressione viene dissipato, mantenendo le temperature di scarico al di sotto dei 160 °C e prevenendo la degradazione termica degli elementi di tenuta in PTFE. Senza questo approccio a tre stadi, la temperatura di scarico supererebbe i 250 °C, ben oltre il limite di sicurezza di qualsiasi materiale di tenuta senza olio. La configurazione a stadi migliora inoltre l'efficienza volumetrica di circa 151 T/3 T rispetto alle alternative a due stadi a parità di rapporto di pressione.

3. Struttura del telaio rinforzata ad alta pressione

La struttura principale è realizzata in fusione Ghisa grigia GG25 con sezioni di parete sostanzialmente rinforzate nell'area del cilindro ad alta pressione per resistere alle sollecitazioni meccaniche di pressioni di picco di 4,00 MPa. Le pareti del cilindro nel terzo stadio (alta pressione) sono circa 40% più spesse dei cilindri standard a bassa pressione, con nervature esterne aggiuntive per prevenire la deformazione sotto pressione. disposizione a tre file di cilindri contrapposti Garantisce un eccellente bilanciamento delle forze, con il primo e il terzo stadio in opposizione al secondo per minimizzare le forze inerziali nette. L'albero motore in acciaio forgiato è bilanciato dinamicamente secondo gli standard ISO 1940 G2.5 e presenta perni di cuscinetto temprati per resistere ai maggiori carichi sui cuscinetti associati alle forze del gas ad alta pressione. L'intero gruppo del basamento è progettato per una pressione di scoppio minima di 6,00 MPa, fornendo un margine di sicurezza di 50% al di sopra della pressione operativa massima.

4. Motore industriale standard da 380 V con design ad alta coppia

Lo ZW-5/40 è azionato da un Motore a induzione trifase da 75 kW, 380 V, 50 Hz Conforme alla classe di efficienza IE3 della norma IEC 60034-1, il motore presenta un design ad alta coppia specificamente selezionato per gestire i picchi di coppia richiesti nella compressione ad altissima pressione, dove il carico di gas sui pistoni crea una resistenza significativa durante la fase di compressione. La configurazione standard a 380 V si integra direttamente nei quadri di distribuzione industriali esistenti senza richiedere infrastrutture di media tensione, rendendo l'unità accessibile a un'ampia gamma di impianti. Il motore è accoppiato al compressore tramite un giunto a disco flessibile per impieghi gravosi che compensa piccoli disallineamenti trasmettendo al contempo l'elevata coppia richiesta per il funzionamento a 4,00 MPa.

Scenari applicativi

Riempimento a cascata di bombole di azoto ad altissima pressione

Lo ZW-5/40 è costruito appositamente per stazioni di riempimento a cascata di bombole di azoto dove il gas deve essere compresso a 4,00 MPa per lo stoccaggio in rimorchi tubolari ad alta pressione o batterie di bombole. La pressione di scarico di 4,00 MPa è la pressione di stoccaggio standard per i rimorchi tubolari industriali per azoto, consentendo il trasporto efficiente di grandi volumi di azoto verso cantieri remoti, progetti di costruzione e luoghi di intervento di emergenza. La capacità di 5 m³/min consente un riempimento rapido dei rimorchi tubolari, con un tipico rimorchio tubolare da 3.000 litri che si riempie in circa 10 ore. Il design senza olio è assolutamente fondamentale per il riempimento delle bombole, poiché qualsiasi contaminazione da olio rimarrebbe intrappolata nel sistema di stoccaggio ad alta pressione e verrebbe consegnata agli utenti finali, contaminando potenzialmente i loro processi e violando le specifiche di purezza.

Iniezione di azoto ad altissima pressione nel settore petrolchimico

Nelle operazioni petrolchimiche e di raffinazione, Compressore di azoto ZW-5/40 fornisce azoto ad altissima pressione per Depressurizzazione di emergenza dei reattori ad alta pressione, preservazione del letto catalitico durante l'arresto e test idrostatici dei recipienti di processo con pressione di progetto di 3,20 MPa.La pressione di scarico di 4,00 MPa fornisce un margine di 25% al di sopra della pressione di prova tipica delle tubazioni e dei recipienti di processo di Classe 300, garantendo test di pressione sicuri ed efficaci. La progettazione senza olio è obbligatoria per le applicazioni petrolchimiche in cui l'azoto entra in contatto con i letti catalitici o entra nei flussi di processo che devono rimanere completamente privi di idrocarburi. Anche una contaminazione da tracce di olio a 4,00 MPa sarebbe sufficientemente concentrata da disattivare costosi catalizzatori e contaminare flussi di prodotto di alto valore.

Stimolazione e manutenzione di pozzi petroliferi e di gas

Nelle operazioni di estrazione di petrolio e gas, lo ZW-5/40 fornisce azoto ad alta pressione per Operazioni di sollevamento con azoto, stimolazione dei pozzi e procedure di intervento.L'azoto viene iniettato nei pozzi petroliferi ad alta pressione per ridurre la pressione idrostatica della colonna di fluido, consentendo ai fluidi del giacimento di risalire in superficie. La pressione di scarico di 4,00 MPa è sufficiente per il sollevamento con azoto in pozzi con profondità fino a 2.000 metri, e la portata di 5 m³/min può supportare l'iniezione continua di azoto per campagne di intervento prolungate. Il design senza olio previene la contaminazione dei fluidi di formazione e garantisce che l'azoto non introduca idrocarburi nel giacimento che potrebbero alterarne la bagnabilità o danneggiare la formazione.

Sistemi di azoto ad alta pressione per il settore aerospaziale e della difesa

Gli impianti di produzione aerospaziale e di difesa richiedono azoto ad altissima pressione per Test del sistema idraulico, convalida del sistema di inertizzazione del serbatoio del carburante e supporto a terra per il sistema di propulsione del veicolo spaziale.La pressione di scarico di 4,00 MPa dello ZW-5/40 è adatta per testare i sistemi idraulici degli aeromobili con una pressione di esercizio nominale di 21 MPa (utilizzando azoto come mezzo di prova sicuro) e per riempire le apparecchiature di supporto a terra utilizzate nella preparazione al lancio di veicoli spaziali. La certificazione senza olio garantisce la conformità agli standard di pulizia aerospaziale (MIL-PRF-27401 e equivalenti) che vietano qualsiasi contaminazione da idrocarburi nei sistemi che opereranno nel vuoto dello spazio.

Materiali e costruzione

Il modello ZW-5/40 è realizzato con materiali di prima qualità selezionati per la loro compatibilità con l'azoto ad altissima pressione, l'estrema 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 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 e test a raggi X 100% per garantire l'assoluta tenuta stagna a una pressione di esercizio di 4,00 MPa.

Linee guida per l'installazione e la manutenzione

Requisiti strutturali e di fondazione

Lo ZW-5/40 ha un peso a secco di 3,97 tonnellate e un centro di gravità circa 850 mm sopra la piastra di base. Nonostante il design a tre file fornisca un buon bilanciamento delle forze, il funzionamento ad alta pressione genera forze del gas sostanziali che richiedono un blocco inerziale in cemento armato da 8–10 tonnellateIl blocco deve essere montato su isolatori di vibrazioni elastomerici per impieghi gravosi (frequenza naturale 6-8 Hz) per impedire la trasmissione delle vibrazioni. 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. La tubazione di scarico ad alta pressione deve essere supportata indipendentemente con ganci a molla o ancoraggi rigidi per prevenire la fatica indotta dalle vibrazioni a 4,00 MPa. Sulla linea di scarico devono essere installate una valvola di sicurezza con una pressione nominale di 110% di MAWP e un disco di rottura con una pressione nominale di 120% di MAWP.

Progettazione del sistema di raffreddamento ad acqua

La richiesta di acqua di raffreddamento è approssimativamente 15 m³/h con una temperatura di ingresso non superiore a 32 °C. Il circuito di distribuzione dell'acqua alimenta in parallelo le camicie dei cilindri e due intercooler, con flusso prioritario verso gli intercooler. Dato l'estremo rapporto di compressione, le prestazioni degli intercooler sono assolutamente critiche: se l'efficacia degli intercooler scende al di sotto di 80%, la temperatura di scarico supererà il limite di sicurezza dei materiali in PTFE. Specifiche di qualità dell'acqua: pH 6,5–8,5, solidi disciolti totali < 500 mg/L, contenuto di cloruri < 30 mg/L (limite rigoroso per la prevenzione della corrosione dei tubi in acciaio inox 316 ad alta pressione), solidi sospesi < 20 mg/L e durezza totale < 250 mg/L come CaCO₃. Per un funzionamento affidabile è indispensabile una torre di raffreddamento a circuito chiuso con filtrazione a flusso continuo e trattamento chimico.

Programma di manutenzione preventiva

Il design senza olio dello ZW-5/40 elimina l'intera categoria di operazioni di manutenzione legate all'olio. Tuttavia, il funzionamento ad altissima pressione richiede un'attenzione più frequente alle piastre delle valvole e alle fasce elastiche rispetto ai modelli a pressione inferiore. piastre della valvola dello stadio ad alta pressione (terzo stadio) Sono i componenti più sollecitati e richiedono un'ispezione ogni 200 ore durante le prime 1.000 ore di funzionamento per stabilire i modelli di usura di riferimento. Una volta stabiliti i tassi di usura di riferimento, l'intervallo di ispezione può essere esteso in base ai dati di monitoraggio delle condizioni effettive.

Certificazioni di conformità e sicurezza

Il compressore di azoto ZW-5/40 è progettato, fabbricato e testato per soddisfare o superare i seguenti standard e quadri normativi internazionali:

Analisi delle prestazioni e dell'efficienza

Lo ZW-5/40 raggiunge un consumo energetico specifico di circa 15,00 kW per m³/min di azoto erogato a una pressione di scarico di 4,00 MPa. Questo valore di potenza specifico riflette il notevole lavoro termodinamico richiesto per la compressione ad altissima pressione. Nel segmento dei compressori oil-free ad altissima pressione (pressione di scarico >3,00 MPa), questa efficienza è altamente competitiva. Per confronto, i compressori alternativi lubrificati ad olio in applicazioni ad altissima pressione simili consumano in genere 16-18 kW/m³/min, mentre i compressori a membrana (spesso scelti per il servizio oil-free ad altissima pressione) possono superare i 20 kW/m³/min con una capacità significativamente inferiore.

Su un ciclo operativo annuale di 8.000 ore, il vantaggio in termini di efficienza dello ZW-5/40 rispetto ad alternative meno efficienti si traduce in circa Risparmio energetico annuo compreso tra 40.000 e 120.000 kWh. A $0,08/kWh, ciò rappresenta una riduzione dei costi diretti dell'elettricità pari a $3.200–$9.600 all'anno. Tuttavia, la principale giustificazione economica per lo ZW-5/40 è in genere la eliminazione dei materiali di consumo legati al petrolio e impossibilità di rimozione del petrolio a valle a 4,00 MPaA questa pressione, i sistemi di filtrazione dell'olio diventano proibitivamente costosi, richiedono molta manutenzione e sono inaffidabili. costo totale di proprietà per la compressione di azoto ad altissima pressione si riduce di circa 35–45% su una vita operativa di 10 anni quando si confronta il funzionamento senza olio con i sistemi lubrificati con tentativi di purificazione a valle.

Il design a tre stadi offre anche un significativo vantaggio in termini di efficienza rispetto alle alternative a due stadi a questo livello di pressione. Suddividendo il rapporto di pressione complessivo su tre stadi con raffreddamento intermedio, lo ZW-5/40 raggiunge un'efficienza isotermica superiore di circa il 121% rispetto a un compressore a due stadi equivalente, il che si traduce in temperature di scarico inferiori, minore consumo di acqua di raffreddamento e maggiore durata delle guarnizioni.

Capacità di personalizzazione e produzione OEM

Offriamo opzioni di personalizzazione specializzate per adattare lo ZW-5/40 alle esigenze specifiche delle applicazioni ad altissima pressione:

• Pacchetti chiavi in ​​mano con montaggio su skid: Compressore, motore, doppio intercooler, post-refrigeratore, tubazioni di scarico ad alta pressione con flange ANSI Classe 900, strumentazione e pannello di controllo preassemblati su un basamento in acciaio strutturale. Tutti i sistemi a pressione vengono sottoposti a test idrostatico in fabbrica a 6,00 MPa prima della spedizione.
• Configurazioni delle aree pericolose: Involucri per motori e apparecchiature elettriche conformi alle normative ATEX Zona 2 e IECEx, con strumentazione a sicurezza intrinseca. Sistemi integrati di rilevamento gas, ventilazione automatica e isolamento di emergenza.
• Sistemi di sicurezza e controllo avanzati: PLC Siemens S7-1200 con PLC di sicurezza ridondante per funzioni di arresto di emergenza, touchscreen HMI da 10 pollici, monitoraggio remoto tramite Modbus TCP/IP o OPC-UA. Sequenziamento automatico di scarico della pressione, controllo della valvola di isolamento di emergenza e interblocchi di arresto per alta temperatura su tutti e tre gli stadi.
• Protezione ambientale: Rivestimenti C5-M di grado marino per installazioni costiere; componenti elettrici tropicalizzati per temperature ambiente fino a 55 °C; cabine acustiche con grado di protezione IP54 e pannelli resistenti alle esplosioni per la massima sicurezza in ambienti ad alta pressione.
• OEM e Private Label: Colori di vernice personalizzati, targhette con il marchio e pacchetti di documentazione localizzati per distributori di apparecchiature a gas e integratori di sistemi che operano nei settori petrolifero, del gas e aerospaziale.

Le configurazioni personalizzate sono disponibili da Quantità minima d'ordine: 1 unitàLa revisione tecnica e la generazione della proposta richiedono in genere 7-10 giorni lavorativi a causa della complessità della progettazione di sistemi ad altissima pressione. I tempi di consegna standard sono di 14-16 settimane; per ordini che soddisfano determinati requisiti è disponibile la consegna rapida entro 12 settimane.

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

Cliente: Un importante distributore di gas industriali in Medio Oriente che gestisce una stazione di riempimento per rimorchi con bombole e tubi di azoto.

Sfida: Il cliente utilizzava un compressore ad alta pressione lubrificato ad olio, ormai datato (di marca europea e con 20 anni di servizio), per il riempimento di rimorchi cisterna contenenti azoto a 4,00 MPa. La contaminazione da olio nei rimorchi riempiti raggiungeva i 2,8 mg/m³, causando ripetuti reclami da parte di clienti del settore dei semiconduttori e farmaceutico, che richiedevano azoto di classe 0 secondo la norma ISO 8573-1. L'olio stava inoltre deteriorando il sistema di stoccaggio ad alta pressione, rendendo necessaria la pulizia e la riverniciatura interna ogni 18 mesi, con un costo di 1.000.000 euro per ciclo di pulizia. Il compressore presentava frequenti guasti alle valvole a causa dell'elevato rapporto di compressione, con fermi macchina non pianificati in media di 120 ore all'anno.

Soluzione: Abbiamo fornito un Compressore di azoto senza olio ZW-5/40 Il compressore di riempimento primario è configurato su uno skid personalizzato con doppi intercooler integrati, post-refrigeratore, tubazioni di scarico ad alta pressione con flange ANSI Classe 900 e un PLC Siemens S7-1200 con PLC di sicurezza ridondante. Il design a tre stadi ha ridotto il rapporto di pressione per stadio rispetto al compressore a due stadi sostituito, migliorando l'affidabilità. Il design senza olio ha eliminato la necessità di qualsiasi purificazione a valle.

Risultati quantificabili dopo 24 mesi:

• Contenuto di azoto nell'olio nei rimorchi pieni: Ridotto da 2,8 mg/m³ a <0,01 mg/m³, raggiungendo la classe 0 della norma ISO 8573-1
• Cicli di pulizia del sistema di stoccaggio: Eliminato completamenterisparmiando $45.000 ogni 18 mesi
• Reclami dei clienti: Zero dall'entrata in funzione; ha vinto due nuovi contratti nel settore dei semiconduttori per un valore di 1.000.400.320.000/anno
• Interruzioni non pianificate: Riduzione da 120 ore/anno a 8 ore/anno (solo manutenzione programmata)
• Frequenza di sostituzione della valvola: Ridotto di 60% a causa del rapporto di pressione per stadio inferiore
• Periodo di recupero dell'investimento: 2,3 anni compresi i ricavi derivanti dai nuovi contratti

“Lo ZW-5/40 ha completamente trasformato le nostre operazioni di riempimento ad alta pressione. Ora possiamo garantire azoto di Classe 0 a ogni cliente, il nostro team di manutenzione dedica meno tempo alle riparazioni di emergenza e abbiamo ottenuto contratti che prima erano impossibili a causa dei problemi di contaminazione dell'olio. Il design a tre stadi è notevolmente più affidabile del nostro vecchio compressore a due stadi.” — Direttore operativo, distributore di gas industriali

Domande frequenti e guida alla selezione

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