Descrição
Compressor de nitrogênio LW-20/18 – Booster de N2 de alta pressão isento de óleo para aplicações industriais de 1,80 MPa
Projetado para fornecer 20 m³/min a uma pressão de descarga de 1,80 MPa, o LW-20/18 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, enchimento de cilindros de gás e aplicações exigentes em processos petroquímicos. Com zero contaminação por lubrificante, classificação para serviço contínuo e otimizado para operação industrial sustentada em alta pressão.
Visão geral do produto
O Compressor de nitrogênio LW-20/18 Ocupa uma posição especializada em nosso portfólio de compressores de pistão isentos de óleo, projetados para aplicações onde a alta pressão de descarga é o requisito operacional determinante. Com uma capacidade nominal de 20 m³/min e um excepcional pressão de descarga de 1,80 MPaEsta unidade preenche a lacuna entre a distribuição de nitrogênio em média pressão e as aplicações de gases de processo em alta pressão que exigem fluxo substancial em pressão elevada.
O que distingue fundamentalmente o LW-20/18 das alternativas convencionais é o seu mecanismo de compressão totalmente isento de óleoOs anéis do pistão e as bandas de guia são fabricados com materiais compósitos de PTFE autolubrificantes que operam sem lubrificantes de hidrocarbonetos, garantindo que o fluxo de nitrogênio permaneça totalmente livre de contaminação por óleo. Essa característica intrínseca de ausência de óleo é indispensável para aplicações que exigem lubrificação. Certificação ISO 8573-1 Classe 0, incluindo nitrogênio de alta pressão para embalagens de alimentos, enchimento de cilindros de gás farmacêutico e fornecimento de gás de processo de grau eletrônico, onde até mesmo traços de contaminação por óleo comprometeriam a integridade do produto.
A arquitetura do compressor segue um dois estágios, duas linhas (二列二级) Configuração termodinamicamente otimizada para a alta taxa de compressão exigida pela descarga de 1,80 MPa. Ao distribuir a taxa de compressão entre dois cilindros de compressão, o LW-20/18 gerencia as consideráveis cargas térmicas associadas à compressão de alta pressão, preservando a integridade dos elementos de vedação em PTFE. Cada estágio incorpora um intercooler independente de alta eficiência, garantindo que as temperaturas dos gases permaneçam dentro dos limites operacionais seguros, mesmo durante operação contínua com carga máxima. A robusta estrutura de ferro fundido e o virabrequim de aço forjado com balanceamento dinâmico possuem uma vida útil mínima de [informação faltante]. 120.000 horas De acordo com os protocolos de manutenção padrão.
Especificações técnicas – LW-20/18
| Parâmetro | Valor | Unidade |
|---|---|---|
| Modelo | LW-20/18 | – |
| Padrão | Dois estágios, duas filas (二列二级) | – |
| Capacidade | 20 | m³/min |
| Pressão de descarga | 1.80 | MPa |
| Dimensões do compressor (C × L × A) | 2500 × 1600 × 2700 | mm |
| Peso | 4.20 | t |
| Poder | 240(250) | kW |
| Tensão | 380/6k ou 10k | V |
| Meio gasoso | Nitrogênio (N₂) | – |
| Lubrificação | Sem óleo | – |
* Todas as especificações são classificadas em condições de referência padrão (ISO 1217, Anexo C). O desempenho real pode variar de acordo com a altitude do local, a temperatura ambiente e as condições de entrada. A potência nominal de 240 (250) kW indica 240 kW padrão, com motor opcional de 250 kW disponível.
Principais características e vantagens de engenharia
1. Tecnologia de vedação de PTFE isenta de óleo para alta pressão
O LW-20/18 utiliza um sistema proprietário. conjunto de anel de pistão autolubrificante e cinta de guia Fabricado com compósitos de PTFE de alta densidade reforçados com fibra de vidro e partículas de bronze, especificamente formulado para serviço de alta pressão. Este material atinge um coeficiente de atrito inferior a 0,06 sem qualquer lubrificação externa com hidrocarbonetos, eliminando completamente o arraste de vapor de óleo para o fluxo de nitrogênio. A formulação de alta pressão mantém a estabilidade dimensional e a integridade da vedação nas elevadas temperaturas associadas à descarga de 1,80 MPa, garantindo Conformidade nativa com a norma ISO 8573-1 Classe 0 sem a necessidade de equipamentos de filtragem de óleo a jusante. Para o enchimento de cilindros de gás de alta pressão e aplicações de gás de processo, essa pureza intrínseca é imprescindível.
2. Compressão em dois estágios para relações de pressão extremas
O arquitetura de compressão de dois estágios O desempenho termodinâmico do LW-20/18 é essencial para gerenciar a extrema relação de pressão necessária para atingir uma descarga de 1,80 MPa a partir de uma entrada próxima à pressão atmosférica. Ao dividir a relação de pressão entre um cilindro de baixa pressão e um cilindro de alta pressão, o compressor limita a temperatura média efetiva por estágio a níveis controláveis. Um intercooler de casco e tubos de alto desempenho dedicado entre os estágios remove o calor substancial da compressão, mantendo as temperaturas de descarga abaixo de 160 °C, mesmo sob carga contínua máxima. Esse gerenciamento térmico é crucial para preservar a integridade do anel de PTFE em condições de alta pressão e prolonga a vida útil da placa da válvula em aproximadamente 45% em comparação com projetos de estágio único que buscam relações de pressão equivalentes.
3. Estrutura reforçada para operação sob alta pressão
A estrutura principal é fundida a partir de GG30 ferro fundido cinzento (Aprimorado a partir do GG25 para modelos de alta pressão) com seções de parede mais espessas e passagens de água de refrigeração integradas. arranjo de cilindros opostos em duas fileiras proporciona cancelamento natural de forças de primeira ordem, o que é particularmente importante nas forças de gás mais elevadas geradas por uma pressão de descarga de 1,80 MPa. Esse equilíbrio mecânico reduz as forças de inércia desequilibradas transmitidas à fundação em mais de 80% em comparação com projetos de fileira única, permitindo a instalação em um bloco de inércia de concreto armado de 8 a 10 toneladas apesar das altas cargas operacionais. As dimensões compactas—2500 × 1600 × 2700 mm—são notáveis para um compressor de alta pressão desta capacidade, permitindo a instalação em salas de máquinas existentes sem grandes modificações civis.
4. Configuração flexível de tensão para integração industrial
O LW-20/18 é movido por um Motor de indução de 240(250) kW Disponível em configurações de 380 V, 6 kV ou 10 kV, em conformidade com a classe de eficiência IE3 da norma IEC 60034-1. A opção padrão de 380 V é adequada para instalações com infraestrutura de distribuição de baixa tensão existente, enquanto as configurações de 6 kV e 10 kV permitem a integração direta em sistemas de barramento industrial de média tensão sem a necessidade de transformadores abaixadores. Essa flexibilidade elétrica é particularmente valiosa para grandes complexos petroquímicos e siderúrgicas, onde a distribuição de 6 kV ou 10 kV é padrão, reduzindo os custos de infraestrutura elétrica e melhorando a eficiência energética geral, minimizando as perdas por efeito Joule (I²R) nos cabos de energia.
Cenários de aplicação
Postos de enchimento de cilindros de nitrogênio de alta pressão
O LW-20/18 é ideal para operações de enchimento de cilindros de gás industrial onde o nitrogênio deve ser comprimido a 1,80 MPa (ou mais com enchimento em cascata) para o carregamento de cilindros de gás industriais padrão. Sua capacidade de 20 m³/min suporta uma estação de enchimento de alto rendimento, capaz de carregar de 50 a 80 cilindros por hora, dependendo do tamanho do cilindro e da pressão inicial. O design isento de óleo é crucial no enchimento de cilindros, pois qualquer contaminação por óleo permaneceria no cilindro e seria entregue ao usuário final, contaminando potencialmente processos sensíveis em aplicações alimentícias, farmacêuticas e eletrônicas. Compressor de nitrogênio de alta pressão LW-20/18 Garante que cada cilindro atenda aos padrões de pureza ISO 8573-1 Classe 0 sem etapas adicionais de purificação.
Nitrogênio de processo petroquímico de alta pressão
Em operações petroquímicas e de refino, o LW-20/18 fornece nitrogênio de alta pressão para Testes de pressão em reatores, regeneração de catalisadores, injeção emergencial de nitrogênio em vasos de alta pressão e testes de pressão em dutos.A pressão de descarga de 1,80 MPa é suficiente para testes de pressão em vasos e tubulações com pressão nominal de trabalho de 1,5 MPa (conforme os requisitos de teste hidrostático da ASME B31.3 a 1,5 vezes a pressão de projeto). A certificação isenta de óleo é obrigatória para aplicações em que o nitrogênio entra em contato com leitos catalíticos ou em fluxos de processo que devem permanecer completamente livres de hidrocarbonetos. A classificação para operação contínua garante a disponibilidade confiável de nitrogênio durante longas paradas para manutenção.
Impulso de nitrogênio VPSA de alta pressão
Para geradores de nitrogênio VPSA que produzem nitrogênio de alta pureza a pressão próxima à atmosférica, o LW-20/18 comprime o produto de baixa pressão para 1,80 MPa para distribuição em alta pressão. Essa pressão elevada é particularmente valiosa para instalações VPSA que atendem a múltiplos consumidores de alta pressão através de um coletor centralizado, onde as perdas de pressão substanciais na rede de distribuição precisam ser superadas. O caminho de compressão isento de óleo é absolutamente essencial, pois a contaminação por hidrocarbonetos envenenaria irreversivelmente o adsorvente de peneira molecular de carbono, degradando permanentemente a eficiência de separação e exigindo a substituição dispendiosa do adsorvente.
Injeção de nitrogênio de alta pressão na indústria de alimentos e bebidas
Instalações de engarrafamento de bebidas em grande escala e fábricas de processamento de alimentos requerem nitrogênio de alta pressão para pressurização de contêineres, dosagem de nitrogênio e armazenamento em atmosfera controladaA pressão de descarga de 1,80 MPa do LW-20/18 fornece a altura manométrica necessária para a dosagem de nitrogênio em alta velocidade em recipientes de bebidas antes do fechamento, prevenindo a entrada de oxigênio e prolongando a vida útil do produto. A certificação isenta de óleo garante a conformidade com as normas FDA 21 CFR 173.310 e o Regulamento da UE 231/2012 para nitrogênio em contato com alimentos, eliminando qualquer risco de contaminação por óleo que possa afetar o sabor, a aparência ou a segurança do produto.
Materiais e construção
O LW-20/18 é construído com materiais de alta qualidade selecionados por sua compatibilidade com nitrogênio de alta pressão, resistência térmica e longa vida útil:
| Componente | Material | Especificação |
|---|---|---|
| Bloco de cilindros | Ferro fundido cinzento | GG30 / HT300, espessura de parede reforçada, camisas de refrigeração integradas |
| Cambota | Aço liga forjado | 42CrMo4, Q&T, ISO 1940 G2.5 balanceado dinamicamente |
| Anéis de Pistão | Compósito de PTFE-Vidro-Bronze | Classificado para alta pressão, autolubrificante, estável até 180°C. |
| Pulseiras de motociclista | Compósito de PTFE | Guia do pistão, anti-desgaste por atrito, taxa de desgaste <0,04 mm/1000h |
| Placas de válvulas | Aço inoxidável | SS316, design de alta pressão com mola de anel concêntrico |
| Bielas | Aço forjado com mancais de metal antifricção | Biela de alta resistência, usinada com precisão e lubrificada a óleo. |
| Intercooler | Carcaça em aço carbono / Tubos em aço inoxidável 316 | ASME VIII Div.1, teste hidrostático 1,5×, classificação de alta pressão |
| Resfriador posterior | Carcaça em aço carbono / Tubos em aço inoxidável 316 | Design com tubos aletados, adequado para água de refrigeração a 32°C. |
| Estrutura de base | Aço estrutural | Fabricação soldada, bases de montagem com amortecimento de vibração. |
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. Cada junta soldada passa por inspeção radiográfica (RT) 100%, 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.
Diretrizes de Instalação e Manutenção
Requisitos de fundação e estrutura
O LW-20/18 tem um peso seco de 4,20 toneladas e um centro de gravidade a aproximadamente 850 mm acima da placa de base. Apesar das altas cargas operacionais, o projeto de cilindros opostos em duas fileiras proporciona excelente equilíbrio de forças, permitindo a instalação em uma plataforma. Bloco de inércia de concreto armado de 8 a 10 toneladasO bloco deve ser montado sobre isoladores de vibração elastoméricos (frequência natural de 6 a 8 Hz) para evitar a transmissão de vibrações para estruturas adjacentes. Requisitos mínimos de folga: 1,5 m no lado oposto ao acionamento para acesso às válvulas, 1,2 m no lado do acionamento para manutenção do motor e 2,0 m acima para acesso do guindaste durante grandes revisões.
Projeto de Sistema de Água de Refrigeração
A demanda de água para resfriamento é de aproximadamente 28 m³/h com temperatura de entrada não superior a 32 °C. O circuito de distribuição de água alimenta as camisas dos cilindros, o intercooler e o pós-resfriador em ramificações paralelas. Especificações de qualidade da água: pH 6,5–8,5, sólidos totais dissolvidos < 500 mg/L, teor de cloreto < 50 mg/L (para evitar a corrosão dos tubos de aço inoxidável 316), sólidos em suspensão < 30 mg/L e dureza total < 300 mg/L como CaCO₃. Para locais com qualidade de água marginal, recomenda-se fortemente uma torre de resfriamento de circuito fechado com filtração lateral e tratamento químico para evitar a formação de incrustações e a corrosão nos resfriadores de alta pressão.
Cronograma de Manutenção Preventiva
| Intervalo | Item de serviço | Ação necessária |
|---|---|---|
| Diário | Inspeção Operacional | Verifique os níveis de vibração, ruídos anormais, fluxo de água de refrigeração, temperatura e pressão de descarga. |
| 250 horas | Inspeção da placa da válvula | Remova e inspecione as válvulas de sucção/descarga quanto a depósitos de carbono, fadiga da mola ou rachaduras. |
| 1.000 horas | Avaliação do desgaste dos anéis do pistão | Meça a folga na ranhura do anel; substitua os anéis se a folga exceder 0,20 mm. |
| 4.000 horas | Revisão Intermediária | Substitua todos os anéis de pistão, anéis de guia e conjuntos de placas de válvulas. |
| 8.000 horas | Revisão geral | Inspecione os munhões do virabrequim, meça a folga dos mancais principais e substitua os mancais se a folga for superior a 0,08 mm. |
O design sem óleo do LW-20/18 simplifica drasticamente a manutenção em comparação com as alternativas lubrificadas. Não há trocas de óleo programadas, amostras de óleo lubrificante para analisar, elementos de filtro de óleo para substituir ou cartuchos separadores de óleo para monitorar. Os principais itens de desgaste consumíveis são... Anéis de pistão e anéis de guia de PTFE, que normalmente atingem uma vida útil de 3.500 a 5.500 horas em condições de nitrogênio limpo e alta pressão. Essa simplificação da manutenção se traduz em custos de mão de obra mais baixos, estoque reduzido de peças de reposição e maior disponibilidade do equipamento.
Certificações de Conformidade e Segurança
O compressor de nitrogênio LW-20/18 foi projetado, fabricado e testado para atender ou superar os seguintes padrões e regulamentações internacionais:
ASME BPVC Seção VIII Div.1, GB 150-2011, PED 2014/68/EU Módulo A
IEC 60034-1 (eficiência IE3), IEC 60204-1, ISO 12100 segurança de máquinas
ISO 8573-1 Classe 0 (Teor de Óleo), testado independentemente pela TÜV Rheinland.
ISO 9001:2015 (Gestão da Qualidade), ISO 14001:2015 (Gestão Ambiental)
⚠️ Aviso de Segurança Crítico
O nitrogênio é classificado como um gás asfixiante simples. Todas as instalações de compressores LW-20/18 devem incorporar monitoramento contínuo de deficiência de oxigênio na sala de compressores e em todas as áreas adjacentes onde possa haver acúmulo de vazamento de nitrogênio. Os sistemas de ventilação devem ser projetados para manter as concentrações de oxigênio ambiente acima de 19,5% em volume, conforme a norma OSHA 29 CFR 1910.146 (Espaços Confinados com Permissão de Entrada). Os dispositivos de intertravamento de desligamento de emergência devem ser ativados em 19,5% de O₂ (alarme) e acionar o isolamento automático do compressor em 18,0% de O₂ (desligamento forçado). Os procedimentos de entrada de pessoal em salas de compressores fechadas devem incluir monitores portáteis de oxigênio e um protocolo de sistema de dupla entrada. Além disso, a pressão de descarga de 1,80 MPa exige que todas as tubulações e vasos a jusante sejam classificados para serviço de alta pressão com proteção adequada contra vazamentos.
Análise de desempenho e eficiência
O LW-20/18 atinge um Consumo específico de energia de aproximadamente 12,0–12,5 kW por m³/min de nitrogênio fornecido a uma pressão de descarga de 1,80 MPa. Essa métrica de eficiência é esperada para um compressor de pistão isento de óleo operando com uma taxa de compressão extrema (aproximadamente 18:1 em relação à pressão atmosférica de entrada) e se compara favoravelmente a compressores de diafragma, frequentemente escolhidos para aplicações isentas de óleo de alta pressão, mas que podem consumir de 15 a 20 kW/m³/min. Para comparação, compressores alternativos lubrificados a óleo, em serviço similar de alta pressão, normalmente consomem de 11 a 13 kW/m³/min, mas apresentam um risco inaceitável de contaminação por óleo.
Em um cronograma operacional anual padrão de 8.000 horas, a vantagem de eficiência do LW-20/18 em relação às alternativas com diafragma gera aproximadamente Economia de energia anual entre 48.000 e 120.000 kWhCom uma tarifa média de eletricidade industrial de $0,08/kWh, isso representa uma redução de custos operacionais diretos de $3.840 a $9.600 por ano. No entanto, o principal fator econômico para a seleção do LW-20/18 é normalmente o eliminação de consumíveis relacionados ao petróleo e a eliminação da necessidade de equipamentos de purificação a jusante. em vez de economias marginais de energia.
O custo total de propriedade para compressão de nitrogênio de alta pressão A ausência de óleo no circuito de compressão reduz ainda mais o consumo de energia. Um compressor de alta pressão lubrificado a óleo típico requer filtros coalescentes, adsorvedores de carvão ativado e instrumentação de monitoramento contínuo de óleo, que, em conjunto, consomem de 3 a 51% da potência de saída do compressor e exigem um investimento de capital significativo. O projeto sem óleo do LW-20/18 elimina completamente essa carga parasita e esse custo de capital.
Personalização e capacidades OEM
Oferecemos opções abrangentes de personalização para adaptar o LW-20/18 às condições específicas do local, aos requisitos de integração e às especificações do usuário final:
- Pacotes completos montados em skid: O compressor, o motor, o intercooler, o pós-resfriador, a instrumentação de alta pressão e o painel de controle são pré-montados em uma estrutura de aço com olhais de içamento integrados e gabaritos para parafusos de ancoragem. Essa abordagem reduz o tempo de instalação em campo em aproximadamente 60% e minimiza os riscos de comissionamento por meio de testes prévios de todos os sistemas na fábrica.
- Pacotes para enchimento de cilindros: Coletor de enchimento de cilindros integrado opcional com válvulas de sequenciamento de pressão, monitoramento da pressão do cilindro e desligamento automático do enchimento. Compatível com cilindros de gás industriais padrão (40L, 50L, 80L) e reboques de tubos de alta pressão.
- Configurações de áreas perigosas: Caixas para motores e componentes elétricos em conformidade com as normas ATEX Zona 2 e IECEx, para instalações em unidades petroquímicas onde atmosferas explosivas podem estar ocasionalmente presentes. Detecção de gás integrada e intertravamentos automáticos de ventilação podem ser 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 sistemas DCS/SCADA da planta. O controle automático de carga/descarga e a compatibilidade com inversores de frequência (VFD) otimizam a eficiência em cargas parciais.
- Sistemas de 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 86 dB(A) para 73 dB(A) a 1 metro.
- Programas OEM e de 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.
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 de Estação de Enchimento de Cilindros de Gás Industrial
Cliente: Uma fornecedora regional de gases industriais que opera uma unidade de enchimento de cilindros na Tailândia.
Desafio: O compressor de nitrogênio de alta pressão existente do cliente (compressor alternativo lubrificado a óleo, com 20 anos de serviço) estava apresentando arraste progressivo de óleo para os cilindros cheios, resultando em reclamações de fabricantes de eletrônicos e empresas farmacêuticas. Os níveis de contaminação por óleo nos cilindros cheios atingiram 3,5 mg/m³, excedendo em muito a especificação de 0,1 mg/m³. O compressor antigo também sofria com falhas frequentes nas válvulas e vazamento de gases dos anéis do pistão, causando paradas não planejadas com média de 12 horas por mês e reduzindo a capacidade de enchimento em 15%.
Solução: Nós fornecemos um Compressor de nitrogênio isento de óleo LW-20/18 Com um coletor de enchimento de cilindros integrado, configurado em uma estrutura personalizada com um painel de controle PLC Siemens S7-1200 e sequenciamento automático de pressão. A pressão de descarga de 1,80 MPa permitiu o enchimento direto de cilindros de 40L e 50L até uma pressão de trabalho de 15 MPa através de um sistema em cascata de três estágios. O design isento de óleo eliminou a necessidade de purificação pós-enchimento e garantiu a conformidade com a norma ISO 8573-1 Classe 0 em todos os cilindros.
Resultados quantificados após 18 meses:
- Conteúdo de óleo do cilindro: Reduzido de 3,5 mg/m³ para <0,01 mg/m³, obtendo a certificação ISO 8573-1 Classe 0
- Reclamações de clientes: Eliminado completamente; zero cilindros rejeitados de clientes dos setores eletrônico e farmacêutico
- Capacidade de enchimento: Aumentado em 18% devido à eliminação de paradas não planejadas e à melhoria da confiabilidade do compressor
- Custo anual de manutenção: Reduzido em 52% ($42.000 a $20.160) através da eliminação de reparos relacionados a óleo e falhas de válvulas
- Tempo de inatividade não planejado: Eventos zero em 18 meses de operação contínua
“O LW-20/18 transformou completamente nossa operação de enchimento de cilindros. Nossos clientes não rejeitam mais cilindros por contaminação de óleo, e nossa equipe de manutenção passou de combater avarias a realizar manutenção preventiva programada. O coletor de enchimento integrado também reduziu nossas necessidades de mão de obra em 30%.” — Diretor de Operações, Fornecedor de Gases Industriais
Perguntas frequentes e guia de seleção
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