ZW-5/40 stikstofcompressor | 5 m³/min olievrije N2-booster voor ultra-hogedruk industriële toepassingen van 4,00 MPa

ZW-5/40 stikstofcompressor – ultra-hogedruk olievrije N2-booster voor kritische procesapplicaties van 4,00 MPa

De ZW-5/40 is een tweetraps, drierijige olievrije zuigercompressor voor stikstof, ontworpen om 5 m³/min te leveren bij een persdruk van 4,00 MPa. Hij is geschikt voor stikstofinjectie onder ultrahoge druk, het cascaderen van gasflessen en veeleisende petrochemische procesapplicaties. De compressor is olievrij, heeft een drietraps thermodynamische optimalisatie en is gebouwd voor continu gebruik onder extreme druk.

Productoverzicht

De ZW-5/40 stikstofcompressor Dit vertegenwoordigt het summum van onze olievrije zuigercompressortechnologie, speciaal ontworpen voor toepassingen die zowel een aanzienlijke doorvoercapaciteit als een ultrahoge persdruk vereisen. Met een nominaal vermogen van 5 m³/min en een uitzonderlijke 4,00 MPa uitlaatdrukDeze unit vertegenwoordigt het ultrahogedruksegment van ons portfolio industriële stikstofcompressoren en is geschikt voor de meest veeleisende procesapplicaties op de wereldwijde markt voor industriële gassen.

Wat de ZW-5/40 onderscheidt van alle conventionele alternatieven is zijn volledig olievrij compressieproces gecombineerd met drietraps thermodynamische optimalisatieDe zuigerveren en geleidebanden zijn vervaardigd uit geavanceerde, zelfsmurende PTFE-composietmaterialen die specifiek zijn ontwikkeld voor toepassingen onder ultrahoge druk, en werken zonder koolwaterstofsmeermiddelen. Deze intrinsieke olievrije eigenschap zorgt ervoor dat de stikstofstroom volledig onverontreinigd blijft, waardoor een optimale werking wordt bereikt. ISO 8573-1 Klasse 0-certificering zelfs bij een druk van 4,00 MPa, waar de olieverontreiniging het meest geconcentreerd en het moeilijkst te verwijderen zou zijn.

De compressor maakt gebruik van een tweetraps, drie rijen (二列三级) Deze configuratie is thermodynamisch essentieel voor het beheersen van de extreme drukverhouding die nodig is om een ​​persdruk van 4,00 MPa te bereiken. De drierijige opstelling verdeelt de compressiearbeid over drie cilinders, met speciale tussenkoelers tussen elke trap die de gastemperatuur binnen veilige bedrijfstemperaturen houden. Het robuuste gietijzeren frame met versterkte hogedrukcilindersecties en de nauwkeurig bewerkte gesmede stalen krukas zijn ontworpen voor een minimale levensduur van... 100.000 uur volgens standaard onderhoudsprotocollen bij gebruik onder ultrahoge druk.

Technische specificaties – ZW-5/40

* Alle specificaties zijn gebaseerd op standaard referentieomstandigheden (ISO 1217, bijlage C). De werkelijke prestaties kunnen variëren afhankelijk van de hoogte van de locatie, de omgevingstemperatuur en de inlaatcondities.

Belangrijkste kenmerken en technische voordelen

1. Olievrij PTFE-afdichtingssysteem voor ultrahoge druk

De ZW-5/40 maakt gebruik van een gepatenteerde technologie. zelfsmurende zuigerveer- en geleidebandassemblage Vervaardigd uit ultrahoogwaardige PTFE-composieten, specifiek ontwikkeld voor gebruik bij 4,00 MPa. Deze ringen zijn versterkt met zeer sterke glasvezels en bronzen deeltjes om een ​​wrijvingscoëfficiënt van minder dan 0,05 te bereiken zonder externe koolwaterstofsmering. Bij een persdruk van 4,00 MPa zou de partiële druk van oliedamp ongeveer 40 keer hoger zijn dan bij 0,10 MPa, waardoor olieverontreiniging catastrofaal en vrijwel onmogelijk te verwijderen zou zijn. Het van nature olievrije ontwerp van de ZW-5/40 elimineert dit risico volledig, wat resulteert in een optimale werking. ISO 8573-1 Klasse 0-conformiteit Zonder verdere filtratie. De PTFE-formulering is geschikt voor continu gebruik bij temperaturen tot 200 °C, waardoor een betrouwbare afdichting gegarandeerd is onder de extreme thermische belasting van ultrahogedrukcompressie.

2. Thermodynamische optimalisatie in drie fasen

De tweetraps, drie rijen (二列三级) compressiearchitectuur De ZW-5/40 is thermodynamisch noodzakelijk om de beoogde persdruk van 4,00 MPa te bereiken bij typische inlaatcondities van 0,05–0,10 MPa. De totale drukverhouding van ongeveer 40:1 tot 80:1 wordt verdeeld over drie compressiecilinders, waarbij elke trap werkt met een beheersbare drukverhouding van 3:1 tot 4:1. Speciaal ontwikkelde, zeer efficiënte shell-and-tube intercoolers Tussen elke fase wordt de aanzienlijke compressiewarmte afgevoerd, waardoor de uitlaattemperatuur onder de 160 °C blijft en thermische degradatie van de PTFE-afdichtingselementen wordt voorkomen. Zonder deze drietrapsaanpak zou de uitlaattemperatuur boven de 250 °C uitkomen, ver boven de veilige bedrijfslimiet van elk olievrij afdichtingsmateriaal. Het gefaseerde ontwerp verbetert bovendien de volumetrische efficiëntie met ongeveer 151 TP3T ten opzichte van tweetrapsalternatieven bij equivalente drukverhoudingen.

3. Versterkte hogedrukframeconstructie

Het hoofdframe is gegoten uit GG25 grijs gietijzer met aanzienlijk versterkte wandsecties in het hogedrukcilindergedeelte om de mechanische spanningen van piekdrukken van 4,00 MPa te weerstaan. De cilinderwanden in de derde (hogedruk)trap zijn circa 40% dikker dan standaard lagedrukcilinders, met extra externe ribben om vervorming onder druk te voorkomen. drierijige opstelling van tegenover elkaar geplaatste cilinders Het systeem biedt een uitstekende krachtbalans, waarbij de eerste en derde trap de tweede trap tegenwerken om de netto traagheidskrachten te minimaliseren. De gesmede stalen krukas is dynamisch gebalanceerd volgens de ISO 1940 G2.5-normen en is voorzien van geharde lagertappen om de verhoogde lagerbelastingen als gevolg van hoge gasdruk te weerstaan. De gehele carterconstructie is ontworpen voor een minimale barstdruk van 6,00 MPa, wat een veiligheidsmarge van 50% boven de maximale bedrijfsdruk oplevert.

4. Standaard 380V industriële motor met hoog koppel

De ZW-5/40 wordt aangedreven door een 75 kW, 380V, 50Hz driefase inductiemotor Voldoet aan IEC 60034-1 efficiëntieklasse IE3. De motor heeft een hoog koppel, specifiek ontworpen om te voldoen aan de piekkoppelvereisten van ultrahogedrukcompressie, waarbij de gasbelasting op de zuigers aanzienlijke weerstand creëert tijdens de compressieslag. De standaard 380V-configuratie kan direct worden geïntegreerd in bestaande industriële verdeelborden zonder dat middenspanningsinfrastructuur nodig is, waardoor de unit toegankelijk is voor een breed scala aan installaties. De motor is gekoppeld aan de compressor via een robuuste flexibele schijfkoppeling die kleine uitlijningsafwijkingen opvangt en tegelijkertijd het hoge koppel overbrengt dat nodig is voor een werking van 4,00 MPa.

Toepassingsscenario's

Cascadevulling van stikstofcilinders onder ultrahoge druk

De ZW-5/40 is speciaal ontworpen voor cascade vulstations voor stikstofcilinders waarbij gas moet worden gecomprimeerd tot 4,00 MPa voor opslag in hogedruk-tankwagens of cilinderbanken. De afvoerdruk van 4,00 MPa is de standaard opslagdruk voor industriële stikstoftankwagens, waardoor grote hoeveelheden stikstof efficiënt kunnen worden getransporteerd naar afgelegen werklocaties, bouwprojecten en locaties voor noodhulp. De capaciteit van 5 m³/min maakt het snel vullen van tankwagens mogelijk; een typische tankwagen van 3.000 liter is in ongeveer 10 uur gevuld. Het olievrije ontwerp is absoluut cruciaal voor het vullen van cilinders, omdat eventuele olieverontreiniging in het hogedruk-opslagsysteem zou worden opgesloten en bij de eindgebruikers terecht zou komen, waardoor hun processen mogelijk zouden worden verontreinigd en de zuiverheidsspecificaties zouden worden geschonden.

Petrochemische ultra-hogedruk stikstofinjectie

Bij petrochemische en raffinaderijactiviteiten, de ZW-5/40 stikstofcompressor levert stikstof onder ultrahoge druk voor Nooddrukverlaging van hogedrukreactoren, behoud van het katalysatorbed tijdens stilstand en hydrostatische beproeving van procesvaten met een ontwerpdruk van 3,20 MPa.De persdruk van 4,00 MPa biedt een marge van 25% boven de testdruk van typische procesleidingen en -vaten van klasse 300, waardoor veilige en effectieve druktesten worden gegarandeerd. Het olievrije ontwerp is verplicht voor petrochemische toepassingen waarbij stikstof in contact komt met katalysatorbedden of in processtromen terechtkomt die volledig koolwaterstofvrij moeten blijven. Zelfs sporen van olieverontreiniging bij 4,00 MPa zouden voldoende geconcentreerd zijn om dure katalysatoren te deactiveren en waardevolle productstromen te verontreinigen.

Stimulatie en reparatie van olie- en gasputten

Bij upstream olie- en gaswinning levert de ZW-5/40 stikstof onder hoge druk voor stikstofliftoperaties, putstimulatie en reparatieproceduresStikstof wordt onder hoge druk in olieputten geïnjecteerd om de hydrostatische druk van de vloeistofkolom te verlagen, waardoor reservoirvloeistoffen naar de oppervlakte kunnen stromen. De persdruk van 4,00 MPa is voldoende voor stikstofinjectie in putten met een diepte tot 2.000 meter, en de capaciteit van 5 m³/min maakt continue stikstofinjectie mogelijk gedurende langdurige onderhoudscampagnes. Het olievrije ontwerp voorkomt verontreiniging van de formatievloeistoffen en zorgt ervoor dat de stikstof geen koolwaterstoffen in het reservoir brengt die de bevochtigbaarheid zouden kunnen veranderen of de formatie zouden kunnen beschadigen.

Hogedruk stikstofsystemen voor de lucht- en ruimtevaart en defensie

Productiefaciliteiten voor de lucht- en ruimtevaart en defensie vereisen stikstof onder ultrahoge druk voor Testen van hydraulische systemen, validatie van het brandstoftankinertiseringssysteem en grondondersteuning van het voortstuwing systeem van ruimtevaartuigenDe ZW-5/40 heeft een persdruk van 4,00 MPa, waardoor deze geschikt is voor het testen van hydraulische systemen in vliegtuigen met een werkdruk van 21 MPa (waarbij stikstof als veilig testmedium wordt gebruikt), en voor het vullen van grondapparatuur die wordt gebruikt bij de voorbereiding van ruimtevaartlanceringen. De olievrije certificering garandeert naleving van de reinheidsnormen voor de ruimtevaart (MIL-PRF-27401 en equivalent) die elke koolwaterstofverontreiniging verbieden in systemen die in het vacuüm van de ruimte zullen werken.

Materiaal en constructie

De ZW-5/40 is vervaardigd uit hoogwaardige materialen die geselecteerd zijn op hun geschiktheid voor stikstof onder ultrahoge druk, extreme thermische weerstand en een lange levensduur:

Alle drukdragende componenten worden ontworpen en vervaardigd in strikte overeenstemming met ASME BPVC Sectie VIII Divisie 1 of de Chinese GB 150-normen. Elke lasverbinding ondergaat een 100%-radiografische inspectie (RT) volgens ASME Sectie V, Artikel 2, en elk voltooid drukvat wordt onderworpen aan een hydrostatische druktest bij 1,5 keer de MAWP gedurende een minimale wachttijd van 30 minuten. Hogedrukleidingsystemen worden vervaardigd van naadloos SS316 met ANSI Klasse 900 flensverbindingen en 100%-röntgenonderzoek om absolute lekdichtheid te garanderen bij een werkdruk van 4,00 MPa.

Installatie- en onderhoudsrichtlijnen

Fundament- en constructie-eisen

De ZW-5/40 heeft een droog gewicht van 3,97 ton en een zwaartepunt op ongeveer 850 mm boven de bodemplaat. Ondanks het ontwerp met drie rijen dat zorgt voor een goede krachtverdeling, genereert de hogedrukwerking aanzienlijke gaskrachten die een gewapend betonnen traagheidsblok van 8-10 tonHet blok moet worden gemonteerd op zware, elastomere trillingsdempers (eigenfrequentie 6–8 Hz) om trillingsoverdracht te voorkomen. Minimale vrije ruimte: 1,5 m aan de niet-aandrijfzijde voor toegang tot de klep, 1,2 m aan de aandrijfzijde voor motoronderhoud en 2,0 m boven de kraan voor toegang. De hogedruk-afvoerleiding moet onafhankelijk worden ondersteund met veerbeugels of starre ankers om trillingsgerelateerde vermoeidheid bij 4,00 MPa te voorkomen. Een overdrukventiel met een nominale waarde van 1101 TP3T MAWP en een breekplaat met een nominale waarde van 1201 TP3T MAWP moeten op de afvoerleiding worden geïnstalleerd.

Ontwerp van koelwatersystemen

De koelwaterbehoefte bedraagt ​​ongeveer 15 m³/h bij een inlaattemperatuur van maximaal 32 °C. Het waterdistributiecircuit voorziet de cilindermantels en twee tussenkoelers parallel van water, waarbij de tussenkoelers voorrang krijgen. Gezien de extreme drukverhouding is de prestatie van de tussenkoelers absoluut cruciaal: als de effectiviteit van de tussenkoelers onder de 80% zakt, zal de uitlaattemperatuur de veilige limiet van PTFE-materialen overschrijden. Specificaties voor de waterkwaliteit: pH 6,5–8,5, totaal opgeloste stoffen < 500 mg/L, chloridegehalte < 30 mg/L (strikte limiet voor corrosiepreventie van SS316-buizen bij hoge druk), zwevende deeltjes < 20 mg/L en totale hardheid < 250 mg/L als CaCO₃. Een gesloten koeltoren met volledige filtratie en chemische behandeling is essentieel voor een betrouwbare werking.

Preventief onderhoudsschema

Het olievrije ontwerp van de ZW-5/40 elimineert alle onderhoudstaken die met olie te maken hebben. De werking onder ultrahoge druk vereist echter wel vaker aandacht voor de klepplaten en zuigerveren dan modellen met een lagere druk. hogedruktrap (derde trap) klepplaten Dit zijn de meest belaste onderdelen en moeten gedurende de eerste 1000 bedrijfsuren elke 200 uur worden geïnspecteerd om de basisslijtagepatronen vast te stellen. Zodra de basisslijtage is vastgesteld, kan het inspectie-interval worden verlengd op basis van de daadwerkelijke gegevens over de conditiebewaking.

Certificeringen voor naleving en veiligheid

De ZW-5/40 stikstofcompressor is ontworpen, gefabriceerd en getest om te voldoen aan, of te overtreffen, de volgende internationale normen en wettelijke kaders:

Prestatie- en efficiëntieanalyse

De ZW-5/40 behaalt een specifiek energieverbruik van circa 15,00 kW per m³/min stikstof geleverd bij een persdruk van 4,00 MPa. Dit specifieke vermogen weerspiegelt de aanzienlijke thermodynamische arbeid die nodig is voor compressie onder ultrahoge druk. Binnen het segment van olievrije compressoren voor ultrahoge druk (persdruk > 3,00 MPa) is dit rendement zeer concurrerend. Ter vergelijking: oliegesmeerde zuigercompressoren in vergelijkbare toepassingen onder ultrahoge druk verbruiken doorgaans 16-18 kW/m³/min, terwijl membraancompressoren (vaak gekozen voor olievrije toepassingen onder ultrahoge druk) meer dan 20 kW/m³/min kunnen verbruiken met een aanzienlijk lagere capaciteit.

Gedurende een jaarlijkse bedrijfscyclus van 8.000 uur levert het efficiëntievoordeel van de ZW-5/40 ten opzichte van minder efficiënte alternatieven een rendement op van ongeveer 40.000–120.000 kWh aan jaarlijkse energiebesparingBij $0,08/kWh vertegenwoordigt dit een directe besparing op de elektriciteitskosten van $3.200–$9.600 per jaar. De belangrijkste economische rechtvaardiging voor de ZW-5/40 is echter doorgaans de eliminatie van oliegerelateerde verbruiksartikelen en de onmogelijkheid van olieverwijdering stroomafwaarts bij 4,00 MPaBij deze druk worden oliefiltratiesystemen onbetaalbaar, onderhoudsintensief en onbetrouwbaar. totale eigendomskosten voor ultra-hogedruk stikstofcompressie De uitstoot wordt naar schatting met 35–45% verminderd gedurende een operationele levensduur van 10 jaar wanneer olievrije werking wordt vergeleken met gesmeerde systemen met pogingen tot nazuivering.

Het drietrapsontwerp biedt bovendien een aanzienlijk efficiëntievoordeel ten opzichte van tweetrapsalternatieven bij dit drukniveau. Door de totale drukverhouding over drie trappen met tussenkoeling te verdelen, bereikt de ZW-5/40 een isothermisch rendement dat circa 12% hoger ligt dan dat van een equivalente tweetrapscompressor. Dit vertaalt zich in lagere persgastemperaturen, een lager koelwaterverbruik en een langere levensduur van de afdichtingen.

Mogelijkheden voor maatwerk en OEM-productie

We bieden gespecialiseerde aanpassingsmogelijkheden om de ZW-5/40 af te stemmen op de veeleisende eisen van ultra-hogedruktoepassingen:

• Kant-en-klare pakketten op een frame: Voorgemonteerde compressor, motor, dubbele tussenkoelers, nakoeler, hogedruk-uitlaatleiding met ANSI Klasse 900 flenzen, instrumentatie en bedieningspaneel op een stalen frame. Alle druksystemen worden in de fabriek hydrostatisch getest tot 6,00 MPa vóór verzending.
• Configuraties van gevaarlijke zones: Motor- en elektrische behuizingen die voldoen aan de ATEX Zone 2- en IECEx-normen, met intrinsiek veilige instrumentatie. Geïntegreerde gasdetectie, automatische ventilatie en nooduitschakelsystemen.
• Geavanceerde veiligheids- en controlesystemen: Siemens S7-1200 PLC met redundante veiligheids-PLC voor noodstopfuncties, 10-inch HMI-touchscreen, bewaking op afstand via Modbus TCP/IP of OPC-UA. Automatische drukontlastingssequentie, aansturing van noodafsluitkleppen en vergrendelingen voor uitschakeling bij hoge temperaturen op alle drie de trappen.
• Milieubescherming: C5-M coatings van maritieme kwaliteit voor installaties aan de kust; tropische elektrische componenten voor een omgevingstemperatuur van 55 °C; IP54-gecertificeerde geluidsisolerende behuizingen met explosiebestendige panelen voor veiligheid bij hoge druk.
• OEM & Private Label: Aangepaste lakkleuren, merknaamplaatjes en lokale documentatiepakketten voor distributeurs van gasapparatuur en systeemintegratoren die actief zijn in de olie- en gas- en ruimtevaartsector.

Aangepaste configuraties zijn beschikbaar via Minimale bestelhoeveelheid: 1 stukDe technische beoordeling en het opstellen van een voorstel nemen doorgaans 7 tot 10 werkdagen in beslag vanwege de complexiteit van het ontwerp van systemen voor ultrahoge druk. De standaard levertijd bedraagt ​​14 tot 16 weken; versnelde levering binnen 12 weken is mogelijk voor in aanmerking komende bestellingen.

Casestudy: Modernisering van een industrieel gasflesvulstation

Cliënt: Een grote distributeur van industriële gassen in het Midden-Oosten exploiteert een vulstation voor stikstofcilinders en -tankwagens.

Uitdaging: De klant gebruikte een verouderde, oliegesmeerde hogedrukcompressor (Europees merk, 20 jaar in gebruik) voor het vullen van stikstoftankwagens tot een druk van 4,00 MPa. De olieverontreiniging in de gevulde tankwagens bereikte 2,8 mg/m³, wat leidde tot herhaalde klachten van klanten in de halfgeleider- en farmaceutische industrie die stikstof volgens ISO 8573-1 Klasse 0 vereisten. De olie tastte ook het hogedrukopslagsysteem aan, waardoor interne reiniging en hercoating elke 18 maanden nodig was, tegen een kostprijs van $45.000 per reinigingscyclus. De compressor had frequent klepfalen als gevolg van de hoge drukverhouding, met een ongeplande stilstand van gemiddeld 120 uur per jaar.

Oplossing: Wij leverden een ZW-5/40 olievrije stikstofcompressor De primaire vulcompressor is gemonteerd op een op maat gemaakt frame met geïntegreerde dubbele tussenkoelers, een nakoeler, hogedruk-uitlaatleidingen met ANSI Klasse 900 flenzen en een Siemens S7-1200 PLC met redundante veiligheids-PLC. Het drietrapsontwerp verlaagde de drukverhouding per trap ten opzichte van de vervangen tweetrapscompressor, waardoor de betrouwbaarheid verbeterde. Het olievrije ontwerp maakte verdere zuivering na de productie overbodig.

Gekwantificeerde resultaten na 24 maanden:

• Stikstofgehalte in de olie in gevulde trailers: Verlaagd van 2,8 mg/m³ naar <0,01 mg/m³, waarbij ISO 8573-1 Klasse 0 is behaald
• Reinigingscycli van het opslagsysteem: Volledig geëlimineerd, waardoor elke 18 maanden $45.000 wordt bespaard
• Klachten van klanten: Nul Sinds de ingebruikname heeft het bedrijf twee nieuwe halfgeleidercontracten ter waarde van $320.000 per jaar binnengehaald.
• Ongeplande downtime: Verminderd van 120 uur per jaar naar 8 uur per jaar. (alleen tijdens gepland onderhoud)
• Vervangingsfrequentie van de hartklep: Verminderd met 60% als gevolg van een lagere drukverhouding per trap
• Terugverdienperiode: 2,3 jaar inclusief nieuwe contractinkomsten

“De ZW-5/40 heeft onze hogedrukvulprocessen volledig getransformeerd. We kunnen nu elke klant stikstof van klasse 0 garanderen, ons onderhoudsteam besteedt 80% minder tijd aan noodreparaties en we hebben contracten binnengehaald die voorheen onmogelijk waren vanwege onze problemen met olieverontreiniging. Het drietrapsontwerp is merkbaar betrouwbaarder dan onze oude tweetrapscompressor.” — Operations Director, Industrial Gas Distributor

Veelgestelde vragen en selectiegids

Gerelateerde producten en oplossingen

Voor een uitgebreid overzicht van onze industriële stikstofcompressor Voor ons portfolio, inclusief olievrije zuurstofcompressoren, waterstofcompressoren, koolstofdioxidecompressoren en op maat gemaakte oplossingen voor speciale gassen, kunt u contact opnemen met ons applicatieteam of onze online productcatalogus raadplegen.

Klaar om uw ultra-hogedruk stikstofsysteem te upgraden?

Onze applicatie-ingenieurs staan ​​klaar om uw stikstofdebietvereisten, inlaatcondities, streefwaarden voor de persdruk en integratiebeperkingen te evalueren. Wij leveren binnen 48 uur na ontvangst van uw aanvraag gratis technische voorstellen, funderingstekeningen, leiding- en instrumentatiediagrammen (P&ID's), ontwerpen voor veiligheidssystemen en gedetailleerde analyses van de totale eigendomskosten (TCO).

E-mail: [email protected] | Reactie binnen 24 uur