4MW-81/3.3~36 질소 압축기 | 3.60 MPa 메가 스케일 시스템용 81 m³/min 초고용량 무오일 N2 부스터

4MW-81/3.3~36 질소 압축기 – 초대형 산업용 가스 시스템을 위한 초고용량 무오일 N2 부스터

4MW-81/3.3~36은 3.60 MPa의 토출 압력과 0.33 MPa의 입구 압력에서 81 m³/min의 유량을 제공하는 4단 2열 오일 프리 피스톤 질소 압축기로, 최대 규모의 극저온 공기 분리 설비, 초대형 질소 액화 시설 및 초고압 파이프라인 유통망을 위해 설계되었습니다. 윤활유 오염이 전혀 없고, 연속 운전이 가능하며, 극한의 압력과 용량 조건에서 24시간 365일 산업 현장의 높은 신뢰성을 보장하도록 제작되었습니다.

제품 개요

그만큼 4MW-81/3.3~36 질소 압축기 이 제품은 당사의 무오일 피스톤 압축기 엔지니어링 기술의 정점을 나타내며, 전 세계 산업용 가스 산업에서 가장 까다로운 질소 압축 용도에 맞게 설계되었습니다. 탁월한 용량을 자랑합니다. 81 m³/min 그리고 토출 압력 3.60 MPa이 장치는 당사 제품 포트폴리오에서 초고성능 등급을 차지하며, 초대형 극저온 공기 분리 플랜트, 통합 제철소 단지 및 대륙 규모의 질소 파이프라인 네트워크에 사용됩니다.

4MW-81/3.3~36을 차별화하는 것은 바로 그 독특한 특징입니다. 가변 입구 압력 기능 0.33 MPa에서 최대 3.60 MPa의 토출 압력까지 넓은 흡입 압력 범위를 제공합니다. 모델명 "3.3~36"(0.33 MPa ~ 3.6 MPa를 나타냄)에서 알 수 있듯이, 이 넓은 흡입 압력 범위 덕분에 압축기는 극저온 ASU 콜드 박스, 중압 저장 용기 또는 공정 재순환 스트림과 같은 다양한 상류 공급원에서 질소를 공급받을 수 있으며, 에너지 낭비를 초래하는 압력 감소가 필요하지 않습니다. 이러한 유연성은 다양한 압력의 여러 생산 설비에서 질소를 공급받는 통합 산업 가스 단지에 필수적입니다.

압축기 아키텍처는 다음을 사용합니다. 4단 2열(4列이级) 이 구성은 0.33 MPa에서 3.60 MPa까지 압력을 높이는 데 필요한 극단적인 압력비를 제어하는 ​​데 열역학적으로 필수적입니다. 전체 압력비를 4개의 압축 단계로 나누어 각 단계가 적절한 압력비와 적당한 토출 온도로 작동하도록 합니다. 3개의 중간 냉각기가 단계 사이의 압축열을 제거하여 가스 온도가 안전한 작동 범위 내에 유지되도록 하고 PTFE 밀봉 요소의 무결성을 보호합니다. 견고한 주철 프레임과 고강도 단조강 크랭크축은 최소 사용 수명을 보장합니다. 15만 시간 표준 유지보수 절차에 따라.

기술 사양 – 4MW-81/3.3~36

* 모든 사양은 표준 참조 조건(ISO 1217, 부록 C)에서 측정되었습니다. 실제 성능은 현장 고도, 주변 온도 및 입구 조건에 따라 달라질 수 있습니다. 용량은 0.33 MPa의 입구 압력에서 명시되었으며, 실제 용량은 입구 압력에 따라 달라집니다.

주요 특징 및 엔지니어링 장점

1. 극한 압력비에 대한 4단계 압축

그만큼 4단계 압축 아키텍처 4MW-81/3.3~36의 4단 압축은 0.33MPa의 입구 압력에서 3.60MPa의 토출 압력을 달성하기 위한 열역학적 필수 조건입니다. 전체 압력비는 약 11:1이며, 4개의 압축 실린더에 분산되어 각 단은 약 1.8~2.0의 압력비로 작동합니다. 이러한 다단 압축 방식은 각 단의 토출 온도를 150°C 미만으로 유지하여 PTFE 밀봉 요소의 열화를 방지하고 장기간 안정적인 작동을 보장합니다. 각 단 사이에 설치된 3개의 고효율 쉘앤튜브형 중간 냉각기는 상당한 압축열을 제거하여 가스 온도를 안전 작동 범위 내로 유지합니다. 4단 압축이 없다면 토출 온도는 250°C를 초과하여 오일이 없는 밀봉 재료의 안전 작동 한계를 훨씬 벗어나게 됩니다.

2. 전체 작동 범위에 걸쳐 가변적인 입구 압력

4MW-81/3.3~36은 입구 질소를 수용하도록 설계되었습니다. 0.33MPa에서 3.60MPa에 이르는 매우 넓은 압력 범위이러한 가변 흡입구 기능은 정교한 밸브 설계, 실린더 크기 최적화 및 자동 간극 포켓 제어를 통해 구현되며, 이를 통해 사용 가능한 흡입구 조건에 맞춰 유효 압축비를 조정합니다. 0.33 MPa의 저압 극저온 공기 공급 장치(ASU)에서 공급받을 경우, 압축기는 4단 모두를 가동하여 최대 용량(81 m³/min)으로 작동합니다. 1.50~2.00 MPa의 중압 저장 용기에서 공급받을 경우, 압축기는 이전 단계를 우회하여 3.60 MPa의 토출 목표를 유지하면서 전력 소비를 줄여 작동할 수 있습니다. 이러한 작동 유연성은 에너지 낭비를 초래하는 압력 조절기를 제거하고 플랜트 작동 모드 전체 범위에서 시스템 효율을 극대화합니다.

3. 힘 균형 기능을 갖춘 초강력 프레임

본체는 다음 재료로 주조됩니다. GG30 회주철 (ASTM A48 Class 35B에 해당) 강화된 벽면, 일체형 냉각수 통로, 그리고 81 m³/min의 유량과 3.60 MPa의 최대 압력과 관련된 막대한 기계적 힘을 견딜 수 있도록 추가 구조 보강재를 갖추고 있습니다. 2열 대향 실린더 배열 자연적인 1차 힘 상쇄를 제공하여 동일 용량의 단일 열 설계에 비해 기초에 전달되는 불균형 관성력을 80% 이상 감소시킵니다. 30.00톤에 달하는 엄청난 무게에도 불구하고, 이중 열 설계는 다양한 지형에 설치할 수 있도록 합니다. 50~60톤급 철근 콘크리트 관성 블록이 프레임은 이 규모의 단일 열 압축기에 필요한 것보다 훨씬 가볍습니다. 또한 연속 작동 시 최소 15만 시간의 수명을 보장하도록 설계되었습니다.

4. 산업 규모 전력용 2000kW 중전압 드라이브

4MW-81/3.3~36은 다음으로 구동됩니다. 2000kW 중전압 유도 전동기 6kV 또는 10kV 구성으로 제공되며, IEC 60034-1 효율 등급 IE3을 준수합니다. 2000kW 출력에서 ​​저전압 380V 구동 방식은 비현실적인 케이블 크기와 개폐 장치 정격을 요구하므로, 이 출력 수준에서는 중전압 방식이 유일하게 실용적인 선택입니다. 모터는 고하중 플렉시블 디스크 커플링을 통해 압축기 크랭크축에 직접 연결되어 벨트 또는 기어 구동 방식의 유지보수 부담과 효율 손실을 없애줍니다. 중전압 구성은 6kV 및 10kV 버스 시스템이 표준으로 사용되는 대규모 산업 단지, 제철소, 석유화학 공장 등의 전기 인프라에 원활하게 통합됩니다.

응용 시나리오

초대형 극저온 공기 분리 설비

시간당 10,000~30,000 Nm³의 질소 가스를 생산하는 세계 최대 규모의 극저온 ASU 시설에서 4MW-81/3.3~36은 다음과 같은 역할을 합니다. 1차 초고압 질소 부스터 콜드박스와 대륙 간 유통망 사이에 질소를 공급하는 데 사용되는 이 압축기는 81m³/min의 용량으로 최대 규모의 단일 트레인 공기분쇄장치(ASU)와 동일한 출력을 제공하며, 3.60MPa의 토출 압력은 50km 이상의 파이프라인 배송에 충분한 압력을 제공합니다. 가변 입구 기능을 통해 압축기는 ASU 콜드박스에서 0.33MPa의 저압으로 직접 질소를 공급받거나, 더 높은 압력의 중간 저장소에서 질소를 공급받을 수 있어, 상류 압력 조절 없이도 공장의 운영 모드에 맞춰 조정할 수 있습니다. 오일 프리 설계는 반도체 제조 시설, 제약 공장, 식품 가공 시설 등에서 오일 오염이 발생할 경우 치명적인 결과를 초래할 수 있는 환경에 매우 중요합니다.

대륙 규모 질소 파이프라인 네트워크

산업용 가스 공급업체 운영 대륙 질소 파이프라인 네트워크 장거리에서도 압력과 유량을 유지하려면 일정한 간격으로 부스터 스테이션이 필요합니다. 4MW-81/3.3~36 질소 부스터 이 압축기는 파이프라인 가압 스테이션에 이상적입니다. 81m³/min의 용량으로 여러 하류 사용자에게 공급할 수 있으며, 3.60MPa의 토출 압력으로 50~100km에 달하는 파이프라인 구간에서 발생하는 마찰 손실을 극복할 수 있습니다. 특히 파이프라인 환경에서는 입구 압력이 상류 수요, 파이프라인 직경, 고도 변화에 따라 달라지기 때문에 가변 입구 압력 조절 기능이 매우 유용합니다. 이 압축기는 이러한 변화하는 조건에 자동으로 적응하여 수동 조작 없이 효율적인 작동을 유지합니다.

일관제철소 초고압 질소

세계 최대 규모의 일관제철소는 막대한 양의 초고압 질소를 필요로 합니다. 고로 가스 밀봉, COREX/MIDREX 직접 환원 공정 및 고압 턴디시 불활성화4MW-81/3.3~36 모델은 81m³/min의 유량으로 중앙 집중식 3.60MPa 질소 헤더를 통해 여러 개의 고로, 직접 환원 반응기 및 연속 주조 라인에 동시에 질소를 공급할 수 있습니다. 3.60MPa의 토출 압력은 최대 규모의 고로 가스 시스템의 배압을 극복하고 40m가 넘는 송풍구 깊이에서도 안정적인 밀봉 가스 흐름을 유지하기에 충분합니다. 오일 프리 설계로 고로 가스의 오일 오염을 방지하여 하류 가스 정화 장비의 오염 및 발전용 회수 가스 품질 저하를 예방합니다.

질소 액화 및 저장 부스터 시스템

대규모 질소 액화 플랜트는 냉동 사이클을 구동하고 극저온 저장 탱크를 채우기 위해 고압 질소를 필요로 합니다. 4MW-81/3.3~36은 이러한 고압 질소를 제공합니다. 터보팽창기 및 줄-톰슨 밸브용 고압 질소 공급 액화 공정에 사용되는 이 압축기는 3.60 MPa의 압력으로 -196°C에 가까운 저온에서도 효율적인 액화를 가능하게 하며, 81 m³/min의 유량으로 하루 50~100톤의 액화 속도를 지원합니다. 가변 유입구 기능을 통해 압축기는 액화기 기화기에서 작동 압력으로, 중간 저장 탱크에서, 또는 공기 분리 장치(ASU)에서 직접 질소를 공급받을 수 있어 플랜트 시동, 정지 및 부하 추종 모드에서 운영 유연성을 제공합니다.

자재 및 시공

4MW-81/3.3~36은 초고압 질소 호환성, 내열성 및 극한 조건에서의 기계적 강도를 위해 엄선된 고급 소재로 제작되었습니다.

모든 압력 지지 부품은 다음 사항에 따라 엄격하게 설계 및 제작됩니다. ASME BPVC 섹션 VIII 부문 1 또는 중국 GB 150 표준을 준수합니다. 모든 용접부는 ASME 섹션 V, 2항에 따라 100% 방사선 투과 검사(RT)를 거치며, 완성된 압력 용기는 최대 허용 작동 압력(MAWP)의 1.5배에 해당하는 압력으로 최소 30분 동안 수압 시험을 실시합니다. 고압 배관 시스템은 3.60 MPa의 작동 압력에서 누출 방지를 위해 ANSI Class 900 플랜지 연결부를 사용하는 이음매 없는 SS316 재질로 제작됩니다. 전체 압축기 조립체는 출하 전 최소 72시간 동안 공장 가동 시험을 거쳐 기계적 건전성, 열 성능 및 오일 프리 인증을 검증합니다.

설치 및 유지 관리 지침

기초 및 구조 요구사항

4MW-81/3.3~36은 건조 중량이 30톤이며, 무게중심은 베이스플레이트 위 약 1,200mm에 위치합니다. 2열 대향 실린더 설계 덕분에 막대한 용량에도 불구하고 불균형력이 크게 감소하여, 다양한 지형에 설치할 수 있습니다. 50~60톤급 철근 콘크리트 관성 블록진동이 인접 구조물 및 계측 장비로 전달되는 것을 방지하기 위해 블록은 고강도 탄성 진동 차단 장치(고유 진동수 4~6Hz) 위에 설치해야 합니다. 최소 여유 공간 요구 사항은 밸브 접근을 위해 비구동측에 2.0m, 모터 유지 보수를 위해 구동측에 1.5m, 주요 정비 시 크레인 접근을 위해 상부에 2.5m입니다. 기초는 자격을 갖춘 구조 엔지니어가 정적 하중과 시동 및 비상 정지 시 발생하는 동적 하중을 견딜 수 있도록 설계해야 합니다.

냉각수 시스템 설계

냉각수 수요는 대략 다음과 같습니다. 120 m³/h 입구 온도는 32°C를 초과하지 않아야 합니다. 냉각수 분배 회로는 실린더 재킷과 3개의 인터쿨러에 병렬로 냉각수를 공급하며, 애프터쿨러는 별도의 분기 회로에 연결됩니다. 4단 압축과 극단적인 압력비로 인해 인터쿨러는 열 관리 측면에서 매우 중요하며 항상 우선적으로 냉각수 흐름을 받아야 합니다. 수질 기준은 pH 6.5~8.5, 총 용존 고형물 < 500mg/L, 염화물 함량 < 50mg/L(SS316 튜브 부식 방지), 부유 고형물 < 20mg/L, 총 경도 < 250mg/L(CaCO₃ 기준)입니다. 이 압축기는 냉각 부하가 매우 크고 인터쿨러 성능이 매우 중요하기 때문에 전 유량 여과 및 자동 화학 처리 기능을 갖춘 전용 폐쇄형 냉각탑이 필수적입니다.

예방 정비 일정

4MW-81/3.3~36의 오일 프리 설계는 동일 규모의 윤활식 모델에 비해 유지보수 복잡성을 획기적으로 줄여줍니다. 오일 교환(교환 시 500리터 이상 필요), 오일 분석 프로그램, 필터 엘리먼트 교체, 분리 카트리지 교체가 필요 없습니다. 주요 소모성 마모 부품은 다음과 같습니다. PTFE 피스톤 링 및 라이더 밴드이 제품은 일반적으로 청정 질소 환경에서 3,000~5,000시간의 수명을 제공합니다. 4단계 설계는 마모를 각 단계에 고르게 분산시키며, 고압 단계는 일반적으로 저압 단계보다 더 자주 점검이 필요합니다.

규정 준수 및 안전 인증

4MW-81/3.3~36 질소 압축기는 다음과 같은 국제 표준 및 규제 체계를 충족하거나 능가하도록 설계, 제조 및 테스트되었습니다.

성과 및 효율성 분석

4MW-81/3.3~36은 다음을 달성합니다. 약 24.69kW/m³/min의 비전력 소비량 0.33 MPa의 입구 압력에서 3.60 MPa의 토출 압력으로 질소를 공급했습니다. 이 비출력 수치는 극단적인 압력비에서 초고압 압축의 열역학적 현실을 반영합니다. 초고압 무오일 피스톤 압축기 부문(토출 압력 >3.00 MPa, 용량 >50 m³/min) 내에서 이 효율은 경쟁력이 있으며, 일반적으로 누적 비효율과 더 높은 기생 손실이 발생하는 여러 대의 소형 압축기로 구성된 다중 장치 배열보다 우수합니다.

표준 연간 8,000시간 운전 일정 기준으로, 4MW-81/3.3~36 모델은 효율이 낮은 다른 모델이나 다중 유닛 구성 대비 약 0.1%의 효율 우위를 보입니다. 연간 40만~80만 kWh의 에너지 절감 효과$0.08/kWh 기준으로, 이는 연간 $32,000~$64,000의 직접적인 전기료 절감 효과를 의미합니다. 그러나 4MW-81/3.3~36 모델을 선택하는 주된 경제적 요인은 일반적으로 다음과 같습니다. 다수의 소형 압축기와 그에 따른 유지보수, 예비 부품 재고 관리 및 운영 복잡성을 제거합니다.4MW-81/3.3~36 단일 모델은 3~4개의 소형 압축기를 대체하여 유지보수 인력, 예비 부품 재고 가치 및 공장 규모를 60~70%만큼 줄입니다.

그만큼 초대형 질소 압축 설비의 총 소유 비용 오일 관련 소모품을 제거함으로써 비용이 더욱 절감됩니다. 동일 용량의 윤활식 압축기 시스템은 연간 1,000~2,000리터의 윤활유를 소비하며, 여기에 필터 엘리먼트, 분리 카트리지, 폐유 처리 비용까지 더해집니다. 이 정도 규모에서는 오일 관련 소모품 비용만 해도 연간 1,400만 리터를 초과할 수 있습니다. 4MW-81/3.3~36은 오일 프리 설계로 이러한 비용을 완전히 없애는 동시에, 후처리 정제 없이도 고객의 가장 엄격한 요구 사항을 충족하는 질소 순도를 보장합니다.

맞춤 제작 및 OEM 역량

당사는 4MW-81/3.3~36을 특정 메가 프로젝트 요구 사항에 맞게 조정할 수 있는 포괄적인 맞춤화 옵션을 제공합니다.

• 턴키 EPC 패키지: 압축기, 모터, 모든 냉각기, 고압 배관, 계측기, 제어 시스템, 냉각탑 및 전기 스위치 기어를 포함한 완벽한 압축기 스테이션을 단일 계약업체가 책임지고 제공합니다. 이를 통해 프로젝트 관리의 복잡성을 줄이고 시스템 통합을 원활하게 보장합니다.
• 이중화 드라이브 구성: 100%의 가용성이 요구되는 용도를 위한 자동 클러치 전환 기능이 있는 이중 모터 구성입니다. 각 모터는 최대 부하 시 60%의 정격 용량을 갖추고 있어 모터 유지 보수 중에도 용량을 줄여 계속 작동할 수 있습니다.
• 고급 DCS 통합: 지멘스 S7-1500 또는 앨런-브래들리 컨트롤로직스 PLC는 이중화된 프로세서, 15인치 HMI 터치스크린, OPC-UA 및 이더넷/IP를 통한 원격 모니터링, 그리고 공장 DCS/SCADA와의 완벽한 통합을 제공합니다. 자동 부하 분산, 수요 예측 및 예측 유지보수 알고리즘도 포함되어 있습니다.
• 환경 및 음향 시스템: 맞춤형으로 설계된 방음 인클로저는 1미터 거리에서 소음을 88dB(A)에서 72dB(A)로 줄여줍니다. 해안 설치를 위한 C5-M 해양 등급 코팅, 55°C 주변 온도에 적합한 열대 지역용 전기 부품, 그리고 먼지가 많은 환경을 위한 통합 공기 필터가 적용되었습니다.
• OEM 및 자체 브랜드 프로그램: 글로벌 산업용 가스 회사 및 EPC 계약업체를 위한 고객 브랜딩, 맞춤형 도색, 현지화된 문서 패키지를 포함한 완벽한 화이트 라벨 제조 서비스를 제공합니다.

사용자 지정 구성은 다음에서 이용 가능합니다. 최소 주문 수량 1개대규모 프로젝트의 복잡성으로 인해 엔지니어링 검토 및 제안서 작성에는 일반적으로 10~14 영업일이 소요됩니다. 표준 납기일은 20~24주이며, 선불 자재 계약이 있는 특정 주문의 경우 16주 이내의 신속 납기가 가능합니다.

사례 연구: 통합 제철소 질소 공급 시스템 개선

고객: 인도의 주요 일관제철 업체로, 3개의 고로, 2개의 코렉스 직접환원 장치 및 6개의 연속 주조 라인을 운영하고 있습니다.

도전: 고객사의 질소 공급은 노후화된 오일 윤활식 압축기 5대(총 용량 75m³/min)를 통해 2.00MPa 분배 헤더로 공급되고 있었습니다. 이 시스템은 예비 장치 없이 95% 용량으로 가동 중이었으며, 2.00MPa의 압력으로는 새로운 고압 턴디시 불활성 가스 주입 및 COREX 가스 밀봉 요구 사항을 충족하기에 부족했습니다. 윤활식 압축기에서 발생하는 오일 오염으로 인해 턴디시 노즐이 막히고 고로 가스 품질이 저하되고 있었습니다. 5대 장비에 대한 유지보수 비용은 연간 $220,000에 달했으며, 20년 된 장비의 경우 예비 부품 수급에도 어려움이 있었습니다.

해결책: 우리는 하나를 공급했습니다. 4MW-81/3.3~36 오일프리 질소 압축기 기존 압축기 설비 전체를 대체하기 위해, 4단 중간 냉각, 후냉각, 지멘스 S7-1500 이중화 PLC 제어 시스템 및 완벽한 SCADA 통합을 갖춘 턴키 스키드 형태로 구성되었습니다. 3.60 MPa의 토출 압력은 현재 및 향후 모든 고압 요구 사항을 충족합니다. 가변 입구 기능 덕분에 압축기는 기존 공기 공급 장치(ASU)에서 0.33 MPa의 질소를, 또는 중간 저장 장치에서 더 높은 압력의 질소를 공급받을 수 있습니다. 배치 운전 방식의 COREX 장치에서 발생하는 수요 변동을 완충하기 위해 상류에 10 m³ 용량의 서지 탱크가 설치되었습니다.

36개월 후 정량화된 결과:

• 질소 오일 함량: 5.8 mg/m³에서 <0.01 mg/m³로 감소ISO 8573-1 클래스 0을 달성했습니다.
• 턴디시 노즐 막힘: 완전히 제거됨주조 수율을 2.1% 향상시킵니다.
• 연간 유지 관리 비용: 58%만큼 감소 ($220,000에서 $92,400까지) 더 큰 기계에도 불구하고
• 예비 부품 재고 목록: 75%만큼 감소 (기계 한 대 vs. 다섯 대)
• 유지보수 인력: 4 FTE에서 1.5 FTE로 감소
• 에너지 소비량: 12.3%만큼 개선됨 5개 유닛 구성 대비 연간 $48,000 절약
• 예기치 않은 다운타임: 이벤트 없음 36개월 내에 99.2%의 가용성을 확보했습니다.
• 투자회수기간: 3.2년 비용 절감과 생산량 향상을 합산한 결과 기준

"오래된 압축기 5대를 4MW-81/3.3~36 모델 1대로 교체한 것은 지난 10년 동안 우리가 내린 최고의 투자 결정이었습니다. 유지보수팀 인력이 3분의 2로 줄었고, 질소 품질은 이제 Class 0 인증을 받았으며, 주조 생산량은 2% 이상 증가했습니다. 이 장비는 정말 믿을 수 없을 정도로 견고합니다." — 통합 철강 단지 운영 담당 부사장

자주 묻는 질문 및 선택 가이드

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저희에 대한 포괄적인 개요를 보시려면 산업용 질소 압축기 오일프리 산소 압축기, 수소 압축기, 이산화탄소 압축기 및 맞춤형 특수 가스 솔루션을 포함한 당사 제품 포트폴리오에 대한 자세한 내용은 애플리케이션 엔지니어링 팀에 문의하거나 온라인 제품 카탈로그를 참조하십시오.

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저희 응용 엔지니어링 팀은 초대형 질소 압축 프로젝트를 전문으로 합니다. 종합적인 타당성 조사, 열역학 모델링, 기초 설계 지원, 전기 배선 협조 연구, 그리고 상세한 총 소유 비용(TCO) 분석을 제공합니다. 이러한 규모의 프로젝트를 위해 현장 엔지니어링 컨설팅 및 공장 입회 시험 프로그램도 제공합니다.

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