Compressor de nitrogênio ZW-4/8 – Booster de N2 isento de óleo de precisão para aplicações de pequena escala e alta pressão

Com uma vazão de 4 m³/min e pressão de descarga de 0,80 MPa, o ZW-4/8 é um compressor de nitrogênio de pistão isento de óleo, de dois estágios e duas fileiras, projetado para fornecimento de nitrogênio em laboratórios de alta pressão, inertização de instrumentos de precisão e pressurização industrial compacta de nitrogênio, onde alta pressão e pureza absoluta são imprescindíveis.

Visão geral do produto

O Compressor de nitrogênio ZW-4/8 É um compressor de pistão isento de óleo, projetado com precisão para aplicações onde alta pressão de descarga e tamanho compacto são essenciais. Com capacidade nominal de 4 m³/min e uma pressão de descarga elevada de 0,80 MPaEsta unidade atende às exigências rigorosas da distribuição de nitrogênio em alta pressão em complexos laboratoriais, instalações de fabricação de precisão e processos industriais de pequena escala.

Ao contrário dos compressores convencionais que priorizam a capacidade de pressão em detrimento da pureza, o ZW-4/8 atinge ambos os objetivos por meio de um mecanismo de compressão totalmente isento de óleoOs anéis de pistão e as bandas de guia são fabricados com compósitos avançados de PTFE autolubrificantes que operam sem lubrificantes de hidrocarbonetos, garantindo que o fluxo de nitrogênio permaneça completamente livre de contaminação por óleo. Essa característica intrínseca de ausência de óleo é essencial para aplicações como o fornecimento de gás de arraste para GC-MS, processamento farmacêutico estéril e manuseio de wafers semicondutores, onde mesmo traços de vapor de óleo podem comprometer a integridade do produto.

O dois estágios, duas linhas (二列二级) A arquitetura é especificamente otimizada para a meta de pressão de descarga de 0,80 MPa. Ao distribuir a taxa de compressão em dois estágios de compressão com resfriamento entre eles, o ZW-4/8 mantém as temperaturas de descarga dentro de limites seguros, ao mesmo tempo que atinge a pressão de saída mais alta que os projetos de estágio único não conseguem alcançar. As dimensões compactas do 2250 × 1296 × 2200 mm e um peso de apenas 2,00 toneladas Isso torna esta unidade adequada para instalação em salas de máquinas confinadas, plataformas móveis e sistemas de fornecimento de nitrogênio em contêineres.

Especificações técnicas – ZW-4/8

* 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. Tecnologia de pistão isento de óleo de alta pressão

O ZW-4/8 emprega um conjunto de anel de pistão autolubrificante e cinta de guia Fabricados com compósitos de PTFE de alta densidade reforçados com fibra de vidro e partículas de bronze, esses anéis atingem um coeficiente de atrito inferior a 0,08 sem qualquer lubrificação externa, proporcionando excelente desempenho. Conteúdo de óleo Classe 0 ISO 8573-1 certificação no fluxo de nitrogênio comprimido. Isso é particularmente crítico para aplicações de alta pressão, onde a contaminação por óleo seria amplificada pela relação de pressão, tornando a remoção do óleo a jusante exponencialmente mais difícil e cara.

2. Compressão em dois estágios para elevadas taxas de pressão

O arquitetura de dois estágios e duas fileiras A termodinâmica é essencial para atingir a pressão de descarga de 0,80 MPa a partir das pressões de saída típicas de geradores de nitrogênio, que variam de 0,05 a 0,10 MPa. O cilindro do primeiro estágio comprime o nitrogênio a uma pressão intermediária de aproximadamente 0,25 a 0,30 MPa, após o que um resfriador intermediário remove o calor da compressão. O cilindro do segundo estágio eleva então a pressão até o valor final de 0,80 MPa. Essa abordagem em estágios limita a temperatura de descarga de cada estágio a menos de 160 °C, prevenindo a degradação térmica dos elementos de vedação de PTFE e mantendo a integridade da placa da válvula sob a alta pressão.

3. Tamanho compacto com alta densidade de potência

No 2250 × 1296 × 2200 mmO compressor ZW-4/8 ocupa menos de 3 m² de área, oferecendo uma pressão de descarga de 0,80 MPa — uma combinação difícil de alcançar com outras tecnologias de compressores. O design compacto do cárter vertical minimiza a área ocupada longitudinalmente, ao mesmo tempo que proporciona acesso adequado para manutenção de rotina. Peso de 2,00 toneladas Permite o transporte e posicionamento utilizando empilhadeiras padrão, tornando o ZW-4/8 adequado para instalações de adaptação em salas de máquinas existentes, sistemas móveis de fornecimento de nitrogênio e unidades de processo conteinerizadas.

4. Acionamento de motor eficiente de 380 V

O ZW-4/8 é acionado por um Motor de indução trifásico de 30 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 infraestrutura especializada de média tensão. Essa simplicidade elétrica é particularmente valiosa para instalações de pequeno porte, laboratórios e instalações móveis, onde equipamentos de manobra de média tensão seriam proibitivamente caros. A potência de 30 kW oferece um excelente equilíbrio entre capacidade de compressão e demanda elétrica, mantendo os custos operacionais sob controle para aplicações de uso intermitente.

Cenários de aplicação

Fornecimento de nitrogênio para laboratório de alta pressão

Laboratórios de pesquisa e instalações analíticas requerem nitrogênio de alta pressão para gás de arraste em cromatografia gasosa, gás nebulizador em espectrometria de massa e para fornecimento de atmosfera inerte em caixas de luvas. O ZW-4/8 pressão de descarga de 0,80 MPa A vazão de 4 m³/min é suficiente para alimentar reguladores de nitrogênio de alta pressão e manifolds de distribuição que atendem a vários instrumentos simultaneamente. A certificação isenta de óleo garante que o fluxo de nitrogênio atenda aos rigorosos requisitos de pureza dos instrumentos analíticos, sem a necessidade de cartuchos de purificação adicionais ou instrumentação para monitoramento de óleo. A capacidade de 4 m³/min suporta confortavelmente de 8 a 12 sistemas GC-MS ou de 4 a 6 instrumentos ICP-MS operando em paralelo.

Fabricação de Precisão e Inertização de Semicondutores

Na fabricação de eletrônicos e semicondutores, o nitrogênio é usado para Manuseio de wafers com inertização, controle da atmosfera do forno de refluxo e armários secos para armazenamento de componentes.. O Compressor de nitrogênio de alta pressão ZW-4/8 Fornece a pressão de 0,80 MPa necessária para reguladores de pressão de precisão que mantêm ambientes inertes subatmosféricos em caixas de luvas e câmaras de transferência de wafers. O design isento de óleo é absolutamente crucial nessas aplicações, pois mesmo a contaminação por óleo em nível de nanogramas pode causar defeitos nas juntas de solda, falhas na adesão do revestimento conformal e contaminação das superfícies ópticas em componentes de precisão.

Processamento estéril e envase asséptico de produtos farmacêuticos

As instalações de fabricação farmacêutica utilizam nitrogênio de alta pressão para Inertização da linha de envase asséptico, deslocamento do espaço livre do frasco e purga da câmara do liofilizador.A pressão de descarga de 0,80 MPa do ZW-4/8 fornece a altura manométrica necessária para alimentar nitrogênio através de sistemas de distribuição com filtro HEPA e reguladores de pressão de precisão que mantêm as pressões de barreira estéril em isoladores e sistemas de barreira de acesso restrito (RABS). A certificação isenta de óleo garante a conformidade com a FDA 21 CFR 211.72 (construção de equipamentos) e o Anexo 1 das BPF da UE (medicamentos estéreis) sem a necessidade de validação adicional de remoção de óleo.

Impulsor de nitrogênio VPSA de pequena escala

Para geradores de nitrogênio VPSA compactos que produzem nitrogênio com pureza de 99,5–99,9% a pressão próxima à atmosférica, o ZW-4/8 comprime o produto de baixa pressão para 0,80 MPa para distribuição em alta pressão. O tamanho compacto permite que o compressor seja montado na mesma plataforma do gerador VPSA, criando um sistema integrado de fornecimento de nitrogênio que ocupa um espaço mínimo. O caminho de compressão isento de óleo protege a peneira molecular de carbono contra o envenenamento por hidrocarbonetos, preservando a eficiência de separação do gerador e prolongando a vida útil do adsorvente, prevenindo a contaminação irreversível.

Materiais e construção

O ZW-4/8 é construído com materiais selecionados por sua compatibilidade com nitrogênio de alta pressão, resistência à corrosão e confiabilidade mecânica a longo prazo:

Todos os componentes que suportam pressão são projetados e fabricados de acordo com ASME BPVC Seção VIII Divisão 1 ou de acordo com as normas chinesas GB 150. As juntas soldadas são submetidas à inspeção radiográfica 100% (RT), e cada vaso de pressão é submetido a teste hidrostático a 1,5 vezes a pressão máxima de trabalho admissível (PMTA) por um tempo mínimo de espera de 30 minutos.

Diretrizes de Instalação e Manutenção

Requisitos de Fundação e Espaciais

O ZW-4/8 pesa 2,00 toneladas e apresenta um centro de gravidade baixo devido ao seu design vertical compacto. Base de concreto armado de 3 a 4 toneladas É suficiente para uma operação estável, montada sobre isoladores de vibração elastoméricos (frequência natural de 8 a 12 Hz). O arranjo de cilindros opostos em duas fileiras cancela inerentemente as forças inerciais de primeira ordem, minimizando a transmissão de vibração para equipamentos de laboratório sensíveis ou máquinas de fabricação de precisão próximas. Folgas necessárias: 1,0 m no lado oposto ao acionamento para manutenção da válvula, 0,8 m no lado do acionamento para acesso ao motor e 1,5 m acima da cabeça para manutenção de rotina.

Especificações da água de resfriamento

A demanda de água para resfriamento é de aproximadamente 8 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. Qualidade da água aceitável: pH 6,5–8,5, dureza total < 300 mg/L como CaCO₃, cloreto < 50 mg/L, sólidos em suspensão < 30 mg/L. Para instalações de laboratório sem infraestrutura dedicada de água de refrigeração, está disponível uma opção de pós-resfriador compacto refrigerado a ar, eliminando completamente a necessidade de abastecimento de água.

Cronograma de Manutenção Preventiva

O design sem óleo do ZW-4/8 reduz drasticamente a complexidade da manutenção em comparação com as alternativas lubrificadas. Não há trocas de óleo programadas, amostras de óleo para analisar, elementos filtrantes para substituir ou cartuchos separadores de óleo para monitorar. Os únicos itens de desgaste consumíveis são os... Anéis de pistão e anéis de guia de PTFE, que normalmente atingem de 4.000 a 6.000 horas de serviço em condições de nitrogênio limpo.

Certificações de Conformidade e Segurança

O compressor de nitrogênio ZW-4/8 atende ou supera os seguintes padrões internacionais e requisitos regulamentares:

Análise de desempenho e eficiência

O ZW-4/8 atinge um Consumo específico de energia de aproximadamente 7,50 kW por m³/min de nitrogênio a uma pressão de descarga de 0,80 MPa. Embora essa potência específica seja maior do que a de nossos modelos maiores da série LW devido à menor eficiência de escala inerente aos compressores de pequena capacidade, ela permanece competitiva no segmento de compressores de pistão isentos de óleo de alta pressão com vazão inferior a 5 m³/min. Para comparação, compressores de parafuso lubrificados a óleo nessa faixa de pressão e tamanho normalmente consomem de 8,0 a 9,5 kW/m³/min, e compressores de diafragma (frequentemente selecionados para aplicações de alta pressão isentas de óleo) podem ultrapassar 12 kW/m³/min.

Ao longo de um ciclo operacional anual de 8.000 horas, a vantagem de eficiência do ZW-4/8 em relação a alternativas menos eficientes resulta em aproximadamente Economia de energia entre 12.000 e 32.000 kWh por ano. A $0,08/kWh, isso representa uma redução anual de $960–$2.560 no custo da eletricidade. No entanto, o principal fator econômico para a seleção do ZW-4/8 é normalmente o eliminação de consumíveis relacionados ao petróleo e equipamentos de purificação subsequentes em vez de economias marginais de energia.

O custo total de propriedade para compressão de nitrogênio de alta pressão Em aplicações de pequena escala, a manutenção é dominada por mão de obra e consumíveis. O design sem óleo do ZW-4/8 elimina as trocas de óleo (300–600/ano), as substituições de filtros (150–300/ano), as trocas de cartuchos separadores (400–800/ano) e as análises de óleo (100–200/ano), proporcionando uma economia total de consumíveis de 950 a 1.900 libras anualmente em comparação com alternativas lubrificadas. Além disso, a eliminação de equipamentos de remoção de óleo a jusante (filtros coalescentes, adsorvedores de carvão ativado, monitores de óleo) economiza de 3.000 a 8.000 libras em despesas de capital.

Personalização e capacidades OEM

Oferecemos opções flexíveis de personalização para adaptar o ZW-4/8 às restrições específicas de instalação e aos requisitos do usuário final:

• Pacotes montados em skid: Compressor, motor, resfriador e painel de controle pré-montados em uma estrutura de aço com encaixes para empilhadeira e olhais de içamento. Reduz a instalação em campo à conexão elétrica e à ligação da água de refrigeração.
• Unidades móveis em reboque: O ZW-4/8 pode ser montado em um reboque homologado para circulação em vias públicas, com gerador a diesel integrado, sistema de refrigeração e armazenamento de nitrogênio, criando uma unidade móvel completa de fornecimento de nitrogênio de alta pressão para canteiros de obras, manutenção de dutos e resposta a emergências.
• Configuração com refrigeração a ar: O resfriador posterior opcional a ar elimina a necessidade de fornecimento de água de refrigeração, tornando o ZW-4/8 adequado para instalações de laboratório sem infraestrutura hidráulica ou aplicações móveis onde a disponibilidade de água é limitada.
• PLC e monitoramento remoto: PLC Siemens LOGO! ou S7-1200 opcional com tela sensível ao toque HMI de 7 polegadas, conectividade Ethernet e notificações de alarme por SMS/e-mail. Compatível com Modbus TCP/IP para integração SCADA.
• Cabines acústicas: Cabine acústica compacta com classificação IP54, que reduz o ruído de 82 dB(A) para 66 dB(A) a 1 metro, adequada para instalações internas em ambientes sensíveis ao ruído, como laboratórios e salas de máquinas adjacentes a escritórios.
• OEM e marca própria: Esquemas de pintura personalizados, 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 unidadeAs propostas de engenharia são geralmente entregues em 3 a 5 dias úteis. O prazo de entrega padrão é de 10 a 12 semanas; a entrega expressa em até 8 semanas está disponível para pedidos qualificados.

Estudo de Caso: Modernização do Sistema de Enchimento Asséptico com Nitrogênio em Linha de Enchimento Farmacêutico

Cliente: Uma unidade de fabricação farmacêutica na Tailândia especializada em produtos injetáveis ​​estéreis.

Desafio: A instalação utilizava um compressor de nitrogênio alternativo lubrificado para fornecer nitrogênio de alta pressão (0,70 MPa) às suas linhas de envase asséptico. Foi detectada contaminação por óleo na corrente de nitrogênio em 1,5 mg/m³, excedendo o limite de 0,1 mg/m³ especificado no contrato de qualidade do produto com compradores internacionais. O óleo também causava entupimento frequente dos filtros absolutos de 0,22 μm no sistema de distribuição de nitrogênio, exigindo a substituição dos filtros a cada 3 semanas, em vez do intervalo de 6 meses previsto.

Solução: Nós fornecemos um Compressor de nitrogênio isento de óleo ZW-4/8 Como substituto direto, configurado em uma estrutura personalizada com um resfriador posterior refrigerado a ar (eliminando a necessidade de água de resfriamento), um painel de controle PLC Siemens LOGO! e um reservatório de compensação integrado de 0,5 m³. O tamanho da estrutura foi projetado para se encaixar na sala de compressores existente sem necessidade de alterações na obra. A pressão de descarga de 0,80 MPa proporcionou uma margem de segurança acima dos 0,70 MPa exigidos pelos reguladores da linha de enchimento.

Resultados após 24 meses:

• Teor de nitrogênio no óleo: Reduzido de 1,5 mg/m³ para <0,01 mg/m³, obtendo a certificação ISO 8573-1 Classe 0
• Intervalo absoluto de substituição do filtro: O período de duração foi estendido de 3 semanas para 8 meses., economizando $18.000/ano em custos de filtro e reduzindo o tempo de inatividade da produção.
• Despesas totais de manutenção: Diminuído em 45% devido à eliminação das trocas de óleo, substituições de filtros e revisões de separadores
• Reclamações sobre a qualidade do produto: Zero rejeições relacionadas ao petróleo Desde o início das operações, preservando os contratos com compradores internacionais.
• Tempo de inatividade não planejado: Eventos zero em 24 meses de operação contínua

“O compressor ZW-4/8 resolveu permanentemente nosso problema de contaminação do óleo. Nossos custos de substituição de filtros caíram 85% e não tivemos nenhuma rejeição de qualidade relacionada à pureza do nitrogênio desde a instalação. A opção de resfriamento a ar foi um bônus — sem água de resfriamento, significa uma preocupação a menos com o fornecimento de energia.” — Gerente de Garantia da Qualidade, Unidade de Fabricação Farmacêutica

Perguntas frequentes e guia de seleção

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