Compressor de nitrogênio LW-6/30 – Booster de N2 de alta pressão isento de óleo para aplicações de processo de 3,00 MPa

Projetado para fornecer 6 m³/min a uma pressão de descarga de 3,00 MPa, o LW-6/30 é um compressor de nitrogênio de pistão isento de óleo, de dois estágios e duas fileiras, desenvolvido especificamente para injeção de nitrogênio em alta pressão, estações de enchimento de cilindros de gás e aplicações exigentes em processos químicos. Zero contaminação por óleo, construção robusta e otimizado para operação contínua em pressões extremas.

Visão geral do produto

O Compressor de nitrogênio LW-6/30 Ocupa uma posição de destaque em nossa família de compressores de pistão isentos de óleo, projetados para aplicações onde a pressão de descarga extrema é um requisito fundamental. Com uma capacidade nominal de 6 m³/min e um excepcional pressão de descarga de 3,00 MPaEsta unidade atende aos requisitos mais exigentes de pressurização com nitrogênio em alta pressão em infraestrutura de gases industriais, processamento químico e distribuição de gases especiais.

O que distingue o LW-6/30 das alternativas convencionais é o seu caminho de compressão totalmente isento de óleo Utilizando anéis de pistão e anéis de guia autolubrificantes em composto de PTFE. A uma pressão de descarga de 3,00 MPa, o risco de arraste de vapor de óleo é drasticamente amplificado em comparação com aplicações de baixa pressão, tornando o projeto isento de óleo não apenas vantajoso, mas absolutamente obrigatório para aplicações que exigem certificação ISO 8573-1 Classe 0. A ausência de lubrificantes à base de hidrocarbonetos elimina a necessidade de sistemas de filtragem de óleo a jusante, que seriam dispendiosos e tecnicamente complexos de implementar eficazmente neste nível de pressão.

A arquitetura do compressor emprega um dois estágios, duas linhas (二列二级) Configuração termodinamicamente essencial para gerenciar a extrema relação de pressão necessária para atingir 3,00 MPa a partir de condições típicas de entrada. Cada estágio é resfriado independentemente por meio de um intercooler de alta eficiência, garantindo que as temperaturas dos gases permaneçam dentro de faixas operacionais seguras e preservando a estabilidade dimensional dos elementos de vedação de PTFE. A estrutura reforçada de ferro fundido e o virabrequim de aço forjado com balanceamento dinâmico são projetados para uma vida útil mínima de 120.000 horas De acordo com os protocolos de manutenção padrão.

Especificações técnicas – LW-6/30

* Todas as especificações são classificadas em condições de referência padrão (ISO 1217, Anexo C). O desempenho real pode variar dependendo da altitude do local, da temperatura ambiente e das condições de entrada.

Principais características e vantagens de engenharia

1. Sistema de vedação em PTFE isento de óleo para extrema pressão

O LW-6/30 utiliza um sistema proprietário. conjunto de anel de pistão autolubrificante e cinta de guia Fabricados com compósitos de PTFE de alta densidade, formulados especificamente para serviço de extrema pressão, esses anéis são reforçados com fibra de vidro e partículas de bronze para atingir um coeficiente de atrito inferior a 0,06 sem qualquer lubrificação externa com hidrocarbonetos. A uma pressão de descarga de 3,00 MPa, a pressão parcial do vapor de óleo seria aproximadamente 30 vezes maior do que a 0,30 MPa, tornando os projetos convencionais lubrificados a óleo completamente inadequados para aplicações de alta pureza. A formulação do compósito de PTFE é classificada para operação contínua em temperaturas de até 185 °C, garantindo integridade de vedação confiável sob o intenso estresse térmico de compressão de 3,00 MPa. Para operadores nas indústrias farmacêutica, de semicondutores e de produção de nitrogênio de grau alimentício, este projeto nativo isento de óleo oferece... Conformidade com a norma ISO 8573-1 Classe 0 sem qualquer equipamento de purificação posterior.

2. Compressão em dois estágios para relações de pressão extremas

O arquitetura de compressão de dois estágios A compressão em estágios do LW-6/30 é termodinamicamente obrigatória para atingir a pressão de descarga de 3,00 MPa a partir de pressões de entrada típicas de 0,05 a 0,10 MPa. A relação de compressão total, de aproximadamente 30:1 a 60:1, é dividida entre um cilindro de baixa pressão e um cilindro de alta pressão, com cada estágio operando em uma relação de compressão gerenciável. Um intercooler de casco e tubos de alta eficiência entre os estágios remove o calor substancial da compressão, mantendo as temperaturas de descarga abaixo de 160 °C e evitando a degradação térmica dos elementos de vedação de PTFE. Sem a compressão em estágios, a temperatura de descarga excederia 250 °C — muito além do limite operacional seguro de qualquer material de vedação isento de óleo. O projeto de dois estágios também melhora a eficiência volumétrica, reduzindo as perdas por reexpansão que ocorreriam em um compressor de estágio único operando em relações de compressão tão extremas.

3. Estrutura reforçada para cargas mecânicas de alta pressão

A estrutura principal é fundida a partir de GG25 ferro fundido cinzento Com seções de parede reforçadas, nervuras adicionais e passagens de água de refrigeração integradas, o cilindro de alta pressão apresenta paredes substancialmente mais espessas e suporte estrutural aprimorado para suportar as forças máximas do gás associadas à operação a 3,00 MPa. arranjo de cilindros opostos em duas fileiras Proporciona cancelamento natural de forças de primeira ordem, o que é particularmente crítico para compressores de alta pressão, onde as forças de pico nos pistões podem ser de três a quatro vezes maiores do que em equivalentes de baixa pressão. Essa vantagem mecânica reduz a transmissão de vibrações para a base e prolonga a vida útil de mancais, bielas e munhões do virabrequim.

4. Acionamento de motor industrial padrão de 380 V

O LW-6/30 é movido por um Motor de indução trifásico de 65 kW, 380 V, 50 Hz Em conformidade com a norma IEC 60034-1, classe de eficiência IE3, a configuração padrão de baixa tensão integra-se diretamente em painéis de distribuição industrial de 380 V existentes, sem a necessidade de painéis de média tensão ou transformadores abaixadores. Essa simplicidade elétrica reduz tanto o investimento inicial quanto a complexidade de comissionamento, tornando a unidade acessível a uma ampla gama de instalações industriais. A potência de 65 kW é otimizada para a capacidade de 6 m³/min a 3,00 MPa, proporcionando um consumo de energia específico competitivo no segmento de compressores isentos de óleo de alta pressão.

Cenários de aplicação

Postos de enchimento de cilindros de nitrogênio de alta pressão

O LW-6/30 é ideal para operações de enchimento de cilindros de nitrogênio onde o gás de alta pressão precisa ser comprimido em cilindros industriais padrão a uma pressão de enchimento de 15 a 20 MPa. Embora a pressão de descarga de 3,00 MPa do compressor não atinja diretamente a pressão de enchimento do cilindro, ele serve como um booster intermediário altamente eficiente que reduz drasticamente a taxa de compressão necessária dos compressores de enchimento de alta pressão subsequentes. Essa abordagem em etapas melhora a eficiência geral do sistema em 15 a 25 vezes e reduz o desgaste dos dispendiosos equipamentos de enchimento de alta pressão. A capacidade de 6 m³/min suporta taxas de enchimento de 80 a 120 cilindros por hora, tornando-o adequado para postos de abastecimento de gases comerciais que atendem clientes industriais, medicinais e de gases especiais. O design isento de óleo é obrigatório para o enchimento de cilindros, pois qualquer contaminação por óleo ficaria retida nos cilindros e seria entregue aos usuários finais.

Injeção de nitrogênio de alta pressão em processos químicos

Em fábricas de processos químicos, o Compressor de nitrogênio de alta pressão LW-6/30 fornece nitrogênio para Inertização de reatores de alta pressão, preservação do leito catalítico e injeção emergencial de nitrogênio em vasos de processo operando em pressões elevadas.A pressão de descarga de 3,00 MPa é suficiente para injetar nitrogênio em vasos de processo operando a pressões de até 2,4 MPa, mantendo atmosferas inertes positivas durante a partida, parada e condições de falha. A certificação isenta de óleo é essencial para aplicações químicas onde o nitrogênio entra em contato com leitos catalíticos ou em fluxos de processo que devem permanecer completamente livres de contaminação por hidrocarbonetos. Mesmo traços de contaminação por óleo podem envenenar catalisadores de metais preciosos, degradar reações de polimerização ou causar lotes de produtos fora das especificações.

Aumento da pressão de liquefação de gás e armazenamento criogênico

Em plantas de liquefação de nitrogênio e instalações de armazenamento criogênico, o LW-6/30 comprime o nitrogênio à alta pressão necessária para alimentação do ciclo de liquefação, pressurização do tanque de armazenamento criogênico e bombeamento de transferência de nitrogênio líquidoA pressão de descarga de 3,00 MPa é adequada para impulsionar nitrogênio através de trocadores de calor e turbinas de expansão em plantas de liquefação de pequeno a médio porte. O design isento de óleo evita a contaminação por óleo dos equipamentos criogênicos, onde mesmo resíduos microscópicos de óleo podem congelar e bloquear passagens estreitas em trocadores de calor e válvulas de expansão, causando falhas catastróficas no processo.

Testes de pressão e testes hidrostáticos em dutos

A indústria de petróleo e gás, as fábricas de produtos químicos e as instalações de geração de energia requerem nitrogênio de alta pressão para Testes de pressão em dutos, testes hidrostáticos em vasos de pressão e testes pneumáticos em equipamentos de processo.A pressão de descarga de 3,00 MPa do LW-6/30 é adequada para testar tubulações e vasos com pressão nominal de até 2,4 MPa (conforme ASME B31.3, pressão de teste = 1,5 × pressão de projeto). O nitrogênio é preferível à água para testes em climas frios (prevenindo o congelamento), em sistemas que devem permanecer secos (equipamentos elétricos, gasodutos) e em aplicações onde a contaminação por água seria difícil de remover. O design isento de óleo garante que o próprio fluido de teste não introduza contaminação no sistema testado.

Materiais e construção

O LW-6/30 é construído com materiais de alta qualidade selecionados por sua compatibilidade com nitrogênio em pressões extremas, resistência térmica e longa vida útil:

Todos os componentes que suportam pressão são projetados e fabricados em estrita conformidade com ASME BPVC Seção VIII Divisão 1 ou de acordo com as normas chinesas GB 150. Todas as juntas soldadas são submetidas à inspeção radiográfica 100% (RT) conforme a Seção V, Artigo 2 da ASME, e cada vaso de pressão finalizado é submetido a um teste de pressão hidrostática a 1,5 vezes a pressão máxima de trabalho admissível (PMTA) por um período mínimo de 30 minutos. Os sistemas de tubulação de alta pressão são fabricados em aço inoxidável 316 sem costura com conexões flangeadas ANSI Classe 900 para garantir a integridade estanque a uma pressão de operação de 3,00 MPa.

Diretrizes de Instalação e Manutenção

Requisitos de fundação e estrutura

O LW-6/30 tem um peso seco de 2,70 toneladas e um centro de gravidade a aproximadamente 800 mm acima da placa de base. Devido ao projeto de cilindros opostos em duas fileiras, as forças de desequilíbrio são mínimas, apesar da operação sob pressão extrema, permitindo a instalação em uma Bloco de inércia de concreto armado de 5 a 6 toneladasO bloco deve ser montado sobre isoladores de vibração elastoméricos (frequência natural de 7 a 10 Hz). Requisitos mínimos de folga: 1,2 m no lado oposto ao acionamento para acesso às válvulas, 1,0 m no lado do acionamento para manutenção do motor e 1,5 m acima para acesso ao guindaste. Deve-se dar atenção especial à tubulação de descarga de alta pressão, que deve ser devidamente suportada, ancorada e aliviada de tensões para evitar fadiga induzida por vibração a 3,00 MPa. Toda a tubulação de alta pressão deve ser projetada de acordo com as normas ASME B31.3 para tubulações de processo.

Projeto de Sistema de Água de Refrigeração

A demanda de água para resfriamento é de aproximadamente 15 m³/h com temperatura de entrada não superior a 32 °C. O circuito de distribuição de água alimenta as camisas dos cilindros e o intercooler em paralelo. Devido à extrema relação de pressão, o intercooler é absolutamente crítico para o gerenciamento térmico e deve receber fluxo prioritário de água de resfriamento em todos os momentos. Especificações de qualidade da água: pH 6,5–8,5, sólidos totais dissolvidos < 500 mg/L, teor de cloreto < 50 mg/L (para evitar corrosão dos tubos de aço inoxidável 316), sólidos em suspensão < 30 mg/L e dureza total < 300 mg/L como CaCO₃. Recomenda-se fortemente uma torre de resfriamento de circuito fechado com filtração lateral e tratamento químico para todas as instalações, a fim de evitar a formação de incrustações e corrosão nos trocadores de calor de alta pressão.

Cronograma de Manutenção Preventiva

O design sem óleo do LW-6/30 simplifica drasticamente a manutenção em comparação com as alternativas lubrificadas. Não há trocas de óleo, análises de óleo, substituições de filtro ou trocas de cartucho separador. Os principais itens de desgaste consumíveis são... Anéis de pistão e anéis de guia de PTFEque normalmente atingem uma vida útil de 3.000 a 5.000 horas em condições de nitrogênio limpo e alta pressão. As placas de válvulas de extrema pressão podem exigir inspeções mais frequentes do que as equivalentes de baixa pressão devido ao aumento substancial do estresse mecânico, mas a carga geral de manutenção permanece significativamente menor do que a dos sistemas lubrificados a óleo.

Certificações de Conformidade e Segurança

O compressor de nitrogênio LW-6/30 foi projetado, fabricado e testado para atender ou superar os seguintes padrões internacionais e regulamentações:

Análise de desempenho e eficiência

O LW-6/30 atinge um Consumo específico de energia de aproximadamente 10,83 kW por m³/min de nitrogênio fornecido a uma pressão de descarga de 3,00 MPa. Este valor de potência específica reflete a realidade termodinâmica da compressão em pressões extremas, onde o trabalho necessário aumenta substancialmente com a taxa de compressão. Dentro do segmento de compressores de pistão isentos de óleo de alta pressão (pressão de descarga > 2,50 MPa), essa eficiência é competitiva e significativamente superior à dos compressores de diafragma, que são a principal alternativa para serviços de alta pressão isentos de óleo. Para comparação, compressores alternativos lubrificados a óleo em aplicações similares de pressão extrema normalmente consomem de 11,5 a 13,0 kW/m³/min, enquanto os compressores de diafragma podem ultrapassar 18 kW/m³/min.

Em um cronograma operacional anual padrão de 8.000 horas, a vantagem de eficiência do LW-6/30 em relação a alternativas menos eficientes resulta em aproximadamente Economia de energia anual entre 48.000 e 96.000 kWhA um custo de 0,08/kWh, isso representa uma redução de 3.840 a 7.680 euros em custos diretos de eletricidade por ano. No entanto, o principal fator econômico para a seleção do LW-6/30 é normalmente o eliminação de consumíveis relacionados ao petróleo e a prevenção do uso de equipamentos de remoção de petróleo a jusante. Isso seria obrigatório com alternativas lubrificadas. A 3,00 MPa, a pressão parcial do vapor de óleo é aproximadamente 30 vezes maior do que a 0,30 MPa, tornando os sistemas de filtragem de óleo a jusante menos eficazes e mais caros. custo total de propriedade para compressão de nitrogênio em altíssima pressão A redução estimada é de 30 a 45% ao longo de uma vida útil operacional de 10 anos, quando a operação sem óleo é comparada a sistemas lubrificados com purificação completa a jusante.

A ausência de óleo no caminho de compressão é particularmente crítica a 3,00 MPa, pois a contaminação por óleo torna-se progressivamente mais concentrada e mais difícil de remover à medida que a pressão aumenta. Nesse nível de pressão, mesmo contaminações por óleo em concentrações inferiores a ppm podem causar problemas significativos em equipamentos de processo subsequentes, leitos catalíticos e sistemas criogênicos. O design nativo isento de óleo do LW-6/30 elimina completamente esse desafio, fornecendo nitrogênio Classe 0 ISO 8573-1 consistente, independentemente da pressão de operação.

Personalização e capacidades OEM

Oferecemos opções abrangentes de personalização para adaptar o LW-6/30 às condições específicas do local, aos requisitos de integração e às especificações do usuário final:

• Pacotes completos montados em skid: Compressor, motor, intercooler, pós-resfriador, tubulação de descarga de alta pressão, instrumentação e painel de controle pré-montados em uma estrutura de aço com olhais de içamento integrados e gabaritos para parafusos de ancoragem. Os testes prévios de todos os sistemas em fábrica reduzem o tempo e os riscos de comissionamento em campo.
• Configurações de áreas perigosas: Caixas para motores e componentes elétricos em conformidade com as normas ATEX Zona 2 e IECEx para instalações petroquímicas. Detecção de gás integrada e intertravamentos automáticos de ventilação incorporados ao sistema de controle.
• Controle Avançado de Processos: PLC Siemens S7-1200 ou Allen-Bradley CompactLogix opcional com tela sensível ao toque HMI de 10 polegadas, monitoramento remoto via Modbus TCP/IP ou OPC-UA e integração perfeita com DCS/SCADA. Intertravamentos de segurança de alta pressão, incluindo descarga automática em caso de sobrepressão, válvulas de isolamento de emergência e monitoramento redundante de pressão.
• Proteção ambiental: Sistemas de revestimento de grau marítimo C5-M para instalações costeiras; componentes elétricos tropicalizados para temperaturas ambientes de até 55°C; e invólucros acústicos com classificação IP54 que reduzem a emissão de ruído de 85 dB(A) para 72 dB(A) a 1 metro.
• OEM e marca própria: Cores de tinta personalizadas, placas de identificação com a marca e pacotes de documentação localizados para distribuidores de equipamentos a gás e integradores de sistemas. Manuais técnicos, listas de peças de reposição e procedimentos de manutenção em vários idiomas.

Configurações personalizadas estão disponíveis em Quantidade mínima de encomenda: 1 unidadeA análise técnica e a elaboração da proposta geralmente levam de 5 a 7 dias úteis. O prazo de entrega padrão é de 12 a 14 semanas; pedidos repetidos são entregues em 8 a 10 semanas após a confirmação do pedido.

Estudo de Caso: Modernização do Sistema de Nitrogênio de Alta Pressão em uma Fábrica Química

Cliente: Fabricante de produtos químicos especiais na Malásia que opera reatores de polimerização de alta pressão.

Desafio: A usina utilizava um compressor de alta pressão lubrificado a óleo para fornecer nitrogênio para inertização do reator e preservação do leito catalítico a 2,50 MPa. Os níveis de contaminação por óleo no nitrogênio atingiram 2,2 mg/m³, causando frequentes incidentes de envenenamento do catalisador que exigiam paradas do reator e substituição do catalisador, a um custo de 1.040.000 TP por incidente. O óleo também se depositava nos componentes internos do reator, reduzindo a eficiência da transferência de calor e aumentando o tempo de inatividade para limpeza. A usina registrava, em média, 4 incidentes de envenenamento do catalisador por ano, com perdas totais superiores a 1.040.000 TP anualmente.

Solução: Nós fornecemos um Compressor de nitrogênio isento de óleo LW-6/30 como o compressor primário de alta pressão, configurado em uma estrutura personalizada com intercooler e pós-resfriador integrados, além de um painel de controle PLC Siemens S7-1200 com monitoramento de pressão redundante e isolamento automático de emergência. A pressão de descarga de 3,00 MPa proporcionou uma margem de segurança acima da exigência do processo de 2,50 MPa, garantindo o fornecimento confiável de nitrogênio mesmo durante picos de demanda. O projeto isento de óleo eliminou a principal causa do envenenamento do catalisador.

Resultados quantificados após 24 meses:

• Teor de nitrogênio no óleo: Reduzido de 2,2 mg/m³ para <0,01 mg/m³, alcançando a Classe 0 da norma ISO 8573-1.
• Incidentes de envenenamento por catalisador: Zero em 24 meses, contra 8 incidentes nos 24 meses anteriores.
• Custos de substituição do catalisador: Eliminado, economizando $180.000/ano
• Tempo de inatividade para limpeza do reator: Reduzido em 60% devido à eliminação de depósitos de óleo nas partes internas
• Disponibilidade geral de plantas: Aumentado em 4,2%, equivalente a $320.000/ano em produção adicional
• Período de retorno do investimento: 1,2 anos com base apenas nos custos evitados de substituição do catalisador

“O LW-6/30 foi a modernização de equipamentos de maior impacto na história da nossa fábrica. A eliminação do envenenamento do catalisador nos economizou 1.041.800.000 dólares por ano em custos diretos e aumentou nossa capacidade de produção em mais de 41.300 toneladas. O retorno do investimento foi alcançado em pouco mais de um ano. Gostaríamos de ter feito essa mudança há uma década.” — Diretor de Fábrica, Fabricação de Produtos Químicos Especiais

Perguntas frequentes e guia de seleção

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