ZW-5/40 kvävgaskompressor | 5 m³/min oljefri N2-booster för 4,00 MPa industriella ultrahögtryckstillämpningar

ZW-5/40 kvävgaskompressor – Ultrahögtrycks oljefri N2-booster för kritiska processtillämpningar på 4,00 MPa

ZW-5/40 är en tvåstegs, treradig oljefri kvävgaskompressor med kolv, konstruerad för att leverera 5 m³/min vid ett utloppstryck på 4,00 MPa. Den är konstruerad för att leverera 5 m³/min vid ett utloppstryck på 4,00 MPa. Den är utformad för kväveinsprutning under ultrahögt tryck, kaskadfyllning av gasflaskor och krävande petrokemiska processtillämpningar. Noll oljekontaminering, trestegs termodynamisk optimering och byggd för kontinuerlig drift vid extremt tryck.

Produktöversikt

De ZW-5/40 kvävgaskompressor representerar toppen av vår oljefria kolvkompressorteknik, konstruerad specifikt för applikationer som kräver både betydande flödeskapacitet och ultrahögt utloppstryck. Med en nominell kapacitet på 5 m³/min och en exceptionell 4,00 MPa utloppstryck, denna enhet upptar ultrahögtryckssegmentet i vår portfölj av industriella kvävekompressorer och betjänar de mest krävande processapplikationerna på den globala industriella gasmarknaden.

Det som skiljer ZW-5/40 från alla konventionella alternativ är dess helt oljefri kompressionsväg kombinerad med trestegs termodynamisk optimeringKolvringarna och rytmringarna är tillverkade av avancerade självsmörjande PTFE-kompositmaterial som är speciellt framtagna för ultrahögtrycksanvändning och fungerar utan kolvätesmörjmedel. Denna inneboende oljefria egenskap säkerställer att kväveströmmen förblir helt okontaminerad, vilket uppnår... ISO 8573-1 Klass 0-certifiering nativt även vid 4,00 MPa där oljeföroreningar skulle vara mest koncentrerade och svårast att avlägsna.

Kompressorn använder en tvåsteg, trerad (二列三级) konfiguration som är termodynamiskt avgörande för att hantera det extrema tryckförhållandet som krävs för att uppnå ett utloppstryck på 4,00 MPa. Treradsarrangemanget delar upp kompressionsarbetet över tre cylindrar, med dedikerade intercoolers mellan varje steg som bibehåller gastemperaturerna inom säkra driftsintervall. Den robusta gjutjärnsramen med förstärkta högtryckscylindersektioner och den precisionsbearbetade smidda vevaxeln i stål är klassade för en minsta livslängd på 100 000 timmar enligt standardiserade underhållsprotokoll vid ultrahögtrycksanvändning.

Tekniska specifikationer – ZW-5/40

* Alla specifikationer är klassade vid standardreferensförhållanden (ISO 1217, bilaga C). Faktisk prestanda kan variera beroende på platsens höjd över havet, omgivningstemperatur och inloppsförhållanden.

Viktiga funktioner och tekniska fördelar

1. Oljefritt PTFE-tätningssystem med ultrahögt tryck

ZW-5/40 använder en egenutvecklad självsmörjande kolvring och ryttarbandsenhet Tillverkad av ultrahögpresterande PTFE-kompositer speciellt utvecklade för drift på 4,00 MPa. Dessa ringar är förstärkta med höghållfast glasfiber och bronspartiklar för att uppnå en friktionskoefficient under 0,05 utan extern kolvätesmörjning. Vid ett utloppstryck på 4,00 MPa skulle partialtrycket för oljeånga vara cirka 40 gånger högre än vid 0,10 MPa, vilket gör oljeföroreningar katastrofala och praktiskt taget omöjliga att avlägsna nedströms. ZW-5/40:s inbyggda oljefria design eliminerar denna risk helt och levererar... ISO 8573-1 Klass 0-överensstämmelse utan någon nedströmsfiltrering. PTFE-formuleringen är klassad för kontinuerlig drift vid temperaturer upp till 200 °C, vilket säkerställer tillförlitlig tätning under den extrema termiska belastningen från ultrahögtryckskompression.

2. Trestegs termodynamisk optimering

De tvåstegs, trerads (二列三级) komprimeringsarkitektur För ZW-5/40 är det termodynamiskt nödvändigt att uppnå målet på 4,00 MPa vid utloppstrycket från typiska inloppsförhållanden på 0,05–0,10 MPa. Det totala tryckförhållandet på cirka 40:1 till 80:1 är fördelat över tre kompressionscylindrar, där varje steg arbetar med ett hanterbart tryckförhållande på 3:1 till 4:1. Dedikerade högeffektiva rörformade intercoolers mellan varje steg avlägsnas den betydande kompressionsvärmen, vilket hålls vid utloppstemperaturer under 160 °C och förhindrar termisk nedbrytning av PTFE-tätningselementen. Utan denna trestegsmetod skulle utloppstemperaturen överstiga 250 °C, långt bortom den säkra driftsgränsen för alla oljefria tätningsmaterial. Den etappvisa designen förbättrar också den volymetriska verkningsgraden med cirka 15% jämfört med tvåstegsalternativ vid motsvarande tryckförhållanden.

3. Förstärkt högtrycksramkonstruktion

Huvudramen är gjuten av GG25 grått gjutjärn med kraftigt förstärkta väggsektioner i högtryckscylinderområdet för att motstå de mekaniska påfrestningarna från topptryck på 4,00 MPa. Cylinderväggarna i det tredje (högtrycks) steget är ungefär 40% tjockare än vanliga lågtryckscylindrar, med ytterligare extern ribbning för att förhindra deformation under tryck. treradigt motstående cylindrarrangemang ger utmärkt kraftbalans, där det första och tredje steget står mitt emot det andra steget för att minimera nettotröghetskrafterna. Den smidda vevaxeln i stål är dynamiskt balanserad enligt ISO 1940 G2.5-standarder och har härdade lagertappar för att motstå de ökade lagerbelastningarna som är förknippade med högtrycksgaskrafter. Hela vevhusenheten är konstruerad för ett minsta sprängtryck på 6,00 MPa, vilket ger en 50%-säkerhetsmarginal över det maximala driftstrycket.

4. Standard 380V industrimotor med högmomentdesign

ZW-5/40 drivs av en 75 kW, 380V, 50Hz trefas induktionsmotor överensstämmer med IEC 60034-1 effektivitetsklass IE3. Motorn har en högmomentkonstruktion som är specifikt utvald för att hantera kraven på toppmoment vid ultrahögtryckskompression, där gasbelastningen på kolvarna skapar betydande motstånd under kompressionsslaget. Standardkonfigurationen på 380 V integreras direkt i befintliga industriella distributionscentraler utan att kräva mellanspänningsinfrastruktur, vilket gör enheten tillgänglig för en mängd olika anläggningar. Motorn är kopplad till kompressorn via en kraftig flexibel skivkoppling som hanterar mindre feljusteringar samtidigt som den överför det höga vridmoment som krävs för 4,00 MPa-drift.

Applikationsscenarier

Kaskadfyllning av ultrahögtryckskvävgasflaskor

ZW-5/40 är specialbyggd för kaskadfyllningsstationer för kvävgasflaskor där gas måste komprimeras till 4,00 MPa för lagring i högtryckssläpvagnar eller flaskbankar. Utloppstrycket på 4,00 MPa är standardlagringstrycket för industriella kvävgassläpvagnar, vilket möjliggör effektiv transport av stora kvävevolymer till avlägsna arbetsplatser, byggprojekt och platser för räddningsinsatser. Kapaciteten på 5 m³/min möjliggör snabb fyllning av släpvagnar, med en typisk fyllning av släpvagn på 3 000 liter på cirka 10 timmar. Den oljefria designen är absolut avgörande för flaskfyllning eftersom all oljeförorening skulle fångas upp i högtryckslagringssystemet och levereras till slutanvändare, vilket potentiellt skulle kontaminera deras processer och bryta mot renhetsspecifikationerna.

Petrokemisk ultrahögtrycks kväveinsprutning

Inom petrokemisk verksamhet och raffinaderiverksamhet, ZW-5/40 kvävgaskompressor tillhandahåller kvävgas under ultrahögt tryck för Nödtrycksminskning av högtrycksreaktorer, konservering av katalysatorbädd under avstängning och hydrostatisk testning av processkärl klassade för 3,20 MPa konstruktionstryckUtloppstrycket på 4,00 MPa ger en marginal på 25% över testtrycket för typiska processrör och kärl av klass 300, vilket säkerställer säker och effektiv trycktestning. Den oljefria konstruktionen är obligatorisk för petrokemiska tillämpningar där kväve kommer i kontakt med katalysatorbäddar eller in i processflöden som måste förbli helt kolvätefria. Även spår av oljeföroreningar vid 4,00 MPa skulle vara tillräckligt koncentrerade för att deaktivera dyra katalysatorer och förorena produktflöden med högt värde.

Stimulering och workover av olje- och gasbrunnar

I uppströms olje- och gasverksamhet levererar ZW-5/40 högtryckskvävgas för kvävgaslyftningsoperationer, brunnsstimulering och workover-procedurerKväve injiceras i oljebrunnar vid högt tryck för att minska vätskepelarens hydrostatiska tryck, vilket gör att reservoarvätskor kan flöda till ytan. Utloppstrycket på 4,00 MPa är tillräckligt för kvävgaslyft i brunnar med djup upp till 2 000 meter, och kapaciteten på 5 m³/min kan stödja kontinuerlig kväveinjektion under längre översynsperioder. Den oljefria designen förhindrar kontaminering av formationsvätskor och säkerställer att kvävet inte introducerar kolväten i reservoaren som kan förändra vätbarheten eller skada formationen.

Högtryckskvävgassystem för flyg- och försvarsindustrin

Tillverkning av flyg- och rymdfart och försvarsanläggningar kräver kväve under ultrahögt tryck för testning av hydrauliska system, validering av inerteringssystem för bränsletankar och markstöd för framdrivningssystem för rymdfarkosterZW-5/40:s utloppstryck på 4,00 MPa är lämpligt för testning av flygplans hydraulsystem klassade till 21 MPa arbetstryck (med kväve som säkert testmedium) och för fyllning av markstödutrustning som används vid förberedelser för rymdskeppsuppskjutningar. Den oljefria certifieringen säkerställer överensstämmelse med standarder för rymdfart och rymdränighet (MIL-PRF-27401 och motsvarande) som förbjuder all kolvätekontaminering i system som kommer att arbeta i rymdens vakuum.

Material och konstruktion

ZW-5/40 är tillverkad av premiummaterial utvalda för kompatibilitet med ultrahögt kvävetryck, extrem värmebeständighet och förlängd livslängd:

Alla tryckbärande komponenter är konstruerade och tillverkade i strikt enlighet med ASME BPVC avsnitt VIII division 1 eller kinesiska GB 150-standarder. Varje svetsfog genomgår 100% radiografisk inspektion (RT) enligt ASME avsnitt V, artikel 2, och varje färdigställt tryckkärl utsätts för ett hydrostatiskt tryckprov vid 1,5 gånger MAWP under en minsta hållperiod på 30 minuter. Högtrycksrörsystem är tillverkade av sömlös SS316 med ANSI klass 900 flänsanslutningar och 100% röntgenprovning för att säkerställa absolut läckagetäthet vid 4,00 MPa driftstryck.

Installations- och underhållsriktlinjer

Grund- och strukturkrav

ZW-5/40 har en torrvikt på 3,97 ton och en tyngdpunkt cirka 850 mm ovanför bottenplattan. Trots att den treradiga designen ger god kraftbalans genererar högtrycksdriften betydande gaskrafter som kräver en armerad betongtröghetsblock på 8–10 tonBlocket måste monteras på kraftiga elastomera vibrationsisolatorer (egenfrekvens 6–8 Hz) för att förhindra vibrationsöverföring. Minsta fritt utrymme: 1,5 m på den icke-drivande sidan för ventilåtkomst, 1,2 m på drivsidan för motorunderhåll och 2,0 m ovanför för kranåtkomst. Högtrycksutloppsrören måste stödjas oberoende av varandra med fjäderupphängningar eller styva ankare för att förhindra vibrationsinducerad utmattning vid 4,00 MPa. En tryckavlastningsventil med en klassning på 110% av MAWP och en sprängbleck med en klassning på 120% av MAWP måste installeras på utloppsledningen.

Design av kylvattensystem

Kylvattenbehovet är ungefär 15 m³/h vid en inloppstemperatur som inte överstiger 32 °C. Vattendistributionskretsen försörjer cylindermantlarna och två intercoolers parallellt, med prioriterat flöde till intercoolers. Med tanke på det extrema tryckförhållandet är intercoolerns prestanda absolut avgörande – om intercoolerns effektivitet sjunker under 80% kommer utloppstemperaturen att överstiga säkerhetsgränsen för PTFE-material. Specifikationer för vattenkvalitet: pH 6,5–8,5, totalt löst material < 500 mg/L, kloridhalt < 30 mg/L (strikt gränsvärde för korrosionsskydd av SS316-rör vid högt tryck), suspenderat material < 20 mg/L och total hårdhet < 250 mg/L som CaCO₃. Ett slutet kyltorn med fullströmsfiltrering och kemisk behandling är obligatoriskt för tillförlitlig drift.

Schema för förebyggande underhåll

Den oljefria designen hos ZW-5/40 eliminerar hela kategorin av oljerelaterade underhållsuppgifter. Ultrahögtrycksdriften kräver dock mer frekvent uppmärksamhet på ventilplattor och kolvringar än modeller med lägre tryck. högtrycksstegets (tredje stegets) ventilplattor är de mest belastade komponenterna och kräver inspektion var 200:e timme under de första 1 000 driftstimmarna för att fastställa grundläggande slitagemönster. När grundläggande slitagehastigheter har fastställts kan inspektionsintervallet förlängas baserat på faktiska tillståndsövervakningsdata.

Efterlevnads- och säkerhetscertifieringar

Kvävgaskompressorn ZW-5/40 är konstruerad, tillverkad och testad för att uppfylla eller överträffa följande internationella standarder och regelverk:

Prestanda- och effektivitetsanalys

ZW-5/40 uppnår en specifik effektförbrukning på cirka 15,00 kW per m³/min av kväve levererat vid 4,00 MPa utloppstryck. Denna specifika effektsiffra återspeglar det betydande termodynamiska arbete som krävs för ultrahögtryckskompression. Inom segmentet för oljefria ultrahögtryckskompressorer (utloppstryck >3,00 MPa) är denna effektivitet mycket konkurrenskraftig. Som jämförelse förbrukar oljesmorda kolvkompressorer i liknande ultrahögtryckstillämpningar vanligtvis 16–18 kW/m³/min, medan membrankompressorer (ofta valda för oljefri ultrahögtrycksdrift) kan överstiga 20 kW/m³/min med betydligt lägre kapacitet.

Över en årlig driftscykel på 8 000 timmar ger ZW-5/40:s effektivitetsfördel jämfört med mindre effektiva alternativ cirka 40 000–120 000 kWh årliga energibesparingarVid $0,08/kWh motsvarar detta $3 200–$9 600 i direkt elkostnadsminskning per år. Den primära ekonomiska motiveringen för ZW-5/40 är dock vanligtvis eliminering av oljerelaterade förbrukningsvaror och omöjligheten av nedströms oljeborttagning vid 4,00 MPaVid detta tryck blir oljefiltreringssystem oöverkomligt dyra, underhållsintensiva och opålitliga. total ägandekostnad för ultrahögtryckskvävgaskompression reduceras med uppskattningsvis 35–45% under en 10-årig driftstid när oljefri drift jämförs med smorda system med försök till nedströmsrening.

Trestegskonstruktionen ger också en betydande effektivitetsfördel jämfört med tvåstegsalternativ vid denna trycknivå. Genom att dela det totala tryckförhållandet över tre steg med mellankylning uppnår ZW-5/40 en isotermisk verkningsgrad som är cirka 12% högre än en motsvarande tvåstegskompressor, vilket leder till lägre utloppstemperaturer, minskad kylvattenförbrukning och förlängd tätningslivslängd.

Anpassning och OEM-funktioner

Vi erbjuder specialiserade anpassningsalternativ för att anpassa ZW-5/40 till de krävande kraven för ultrahögtrycksapplikationer:

• Nyckelfärdiga paket för medarmontering: Förmonterad kompressor, motor, dubbla intercoolers, efterkylare, högtrycksutloppsrör med ANSI klass 900-flänsar, instrument och kontrollpanel på en stålkonstruktion. Alla trycksystem är fabrikshydrotestade till 6,00 MPa före leverans.
• Konfigurationer för farliga områden: Motor- och elkapslingar som uppfyller ATEX Zone 2 och IECEx med egensäkra instrument. Integrerad gasdetektering, automatisk ventilation och nödisoleringssystem.
• Avancerade säkerhets- och kontrollsystem: Siemens S7-1200 PLC med redundant säkerhets-PLC för nödavstängningsfunktioner, 10-tums HMI-pekskärm, fjärrövervakning via Modbus TCP/IP eller OPC-UA. Automatisk tryckavlastningssekvensering, styrning av nödavstängningsventil och högtemperaturavstängningsspärrar på alla tre steg.
• Miljöskydd: C5-M marinbeläggningar för kustinstallationer; tropiska elektriska komponenter för 55 °C omgivningstemperatur; IP54-klassade akustiska kapslingar med explosionssäkra paneler för högtryckssäkerhet.
• OEM och privat etikett: Anpassade färger, namnskyltar med eget varumärke och lokaliserade dokumentationspaket för distributörer av gasutrustning och systemintegratörer som betjänar olje- och gasmarknaden samt flyg- och rymdindustrin.

Anpassade konfigurationer är tillgängliga från MOQ 1 enhetTeknisk granskning och offertgenerering tar vanligtvis 7–10 arbetsdagar på grund av komplexiteten i design av ultrahögtryckssystem. Standardleveranstiden är 14–16 veckor; expressleverans inom 12 veckor är tillgänglig för kvalificerade beställningar.

Fallstudie: Uppgradering av industriell gasflasktankstation

Klient: En stor industriell gasdistributör i Mellanöstern driver en tankstation för kvävgasflaskor och -rör

Utmaning: Kunden använde en åldrande oljesmord högtryckskompressor (europeiskt märke, 20 års drift) för att fylla släpvagnar med kvävgasrör till 4,00 MPa. Oljeföroreningen i de fyllda släpvagnarna uppgick till 2,8 mg/m³, vilket orsakade upprepade kundklagomål från halvledar- och läkemedelskunder som krävde kväve enligt ISO 8573-1 klass 0. Oljan försämrade också högtryckslagringssystemet, vilket krävde intern rengöring och ommålning var 18:e månad till en kostnad av $45 000 per rengöringscykel. Kompressorn upplevde frekventa ventilfel på grund av det höga tryckförhållandet, med oplanerade driftstopp på i genomsnitt 120 timmar per år.

Lösning: Vi levererade en ZW-5/40 oljefri kvävgaskompressor som primär påfyllningskompressor, konfigurerad på en specialanpassad medar med integrerade dubbla intercoolers, efterkylare, högtrycksutloppsrör med ANSI Class 900-flänsar och en Siemens S7-1200 PLC med redundant säkerhets-PLC. Trestegskonstruktionen minskade tryckförhållandet per steg jämfört med den utbytta tvåstegskompressorn, vilket förbättrade tillförlitligheten. Den oljefria konstruktionen eliminerade behovet av någon nedströms rening.

Kvantifierade resultat efter 24 månader:

• Kvävehalt i fyllda släpvagnar: Minskad från 2,8 mg/m³ till <0,01 mg/m³, uppnår ISO 8573-1 klass 0
• Rengöringscykler för lagringssystem: Eliminerad helt, vilket sparar $45 000 var 18:e månad
• Kundklagomål: Noll sedan driftsättning; vunnit två nya halvledarkontrakt värda 1 400 000 kr/år
• Oplanerad driftstopp: Minskad från 120 timmar/år till 8 timmar/år (endast planerat underhåll)
• Ventilbytesfrekvens: Minskad med 60% på grund av lägre tryckförhållande per steg
• Återbetalningsperiod: 2,3 år inklusive nya kontraktsintäkter

”ZW-5/40 har helt förändrat vår högtryckspåfyllningsverksamhet. Vi kan nu garantera klass 0-kväve till varje kund, vårt underhållsteam lägger mindre tid på akuta reparationer och vi har vunnit kontrakt som tidigare var omöjliga på grund av våra problem med oljeföroreningar. Trestegskonstruktionen är märkbart mer tillförlitlig än vår gamla tvåstegskompressor.” — Verksamhetschef, industriell gasdistributör

Vanliga frågor och urvalsguide

Relaterade produkter och lösningar

För en omfattande översikt över våra industriell kvävgaskompressor portfölj, inklusive oljefria syrgaskompressorer, vätgaskompressorer, koldioxidkompressorer och specialanpassade specialgaslösningar, vänligen kontakta vårt applikationsteknikteam eller bläddra i vår produktkatalog online.

Redo att uppgradera ditt ultrahögtryckskvävgassystem?

Våra applikationsingenjörer står redo att utvärdera era kväveflödesbehov, inloppsförhållanden, utloppstrycksmål och integrationsbegränsningar. Vi tillhandahåller kostnadsfria tekniska förslag, ritningar för grundläggning, rörlednings- och instrumentdiagram (P&ID), säkerhetssystemdesign och detaljerade analyser av total ägandekostnad (TCO) inom 48 timmar efter att vi mottagit er förfrågan.

E-post: [email protected] | Svar inom 24 timmar