Азотний компресор ZW-3/50 | Безмасляний азотний бустер продуктивністю 3 м³/хв для критично важливих процесів надвисокого тиску 5,00 МПа

Азотний компресор ZW-3/50 – надвисокотискний безмасляний азотний бустер 5,00 МПа для критично важливих технологічних застосувань

Розроблений для подачі 3 м³/хв при тиску нагнітання 5,00 МПа, ZW-3/50 — це двоступеневий, трирядний безмасляний поршневий азотний компресор, призначений для впорскування азоту під надвисоким тиском, каскадного заповнення газових балонів та критично важливих нафтохімічних процесів. Нульове забруднення маслом, посилена конструкція для високого тиску та оптимізований для вимогливої ​​безперервної роботи під екстремальним тиском.

Огляд продукту

The Азотний компресор ZW-3/50 займає сегмент надвисокого тиску нашого портфоліо безмасляних поршневих компресорів, спеціально розроблених для застосувань, де азот необхідно подавати під тиском, що значно перевищує звичайні промислові обмеження розподілу. З номінальною потужністю 3 м³/хв і винятковий Тиск нагнітання 5,00 МПа, цей пристрій відповідає найвимогливішим вимогам до стиснення азоту в спеціалізованих промислових та дослідницьких застосуваннях.

Що відрізняє ZW-3/50 від традиційних альтернатив, так це його повністю безмасляний шлях стиснення у поєднанні з можливістю роботи за надвисокого тиску. Поршневі кільця та бандажі поршня виготовлені з високоточним обробленням з передових самозмащувальних композитних матеріалів PTFE, спеціально розроблених для роботи під надзвичайним тиском. При тиску 5,00 МПа ризик забруднення маслом значно зростає порівняно з низьким тиском, що робить безмасляну конструкцію не просто перевагою, а абсолютно обов'язковою для будь-якого застосування, де не можна ставити під загрозу чистоту азоту.

Компресор використовує двоступеневий, трирядний (二列三级) конфігурація, яка є важливою для керування екстремальним коефіцієнтом тиску, необхідним для досягнення тиску нагнітання 5,00 МПа за типових умов входу. Трирядна конструкція забезпечує чудовий баланс сил і знижену вібрацію порівняно з однорядними альтернативами, тоді як двоступенева схема гарантує, що температура нагнітання залишається в межах безпечних робочих меж ущільнювальних матеріалів PTFE. Кожен ступінь має незалежне високоефективне охолодження, а весь вузол встановлений на посиленій конструкційній рамі, розробленій для витримування механічних напружень, пов'язаних з роботою під надвисоким тиском.

Технічні характеристики – ZW-3/50

* Усі характеристики розраховані за стандартних еталонних умов (ISO 1217, Додаток C). Фактична продуктивність може відрізнятися залежно від висоти над рівнем моря, температури навколишнього середовища та умов на вході.

Основні характеристики та інженерні переваги

1. Безмасляна система ущільнення з PTFE надвисокого тиску

ZW-3/50 використовує власну самозмащувальне поршневе кільце та вузол бандажа Виготовлені з надвисокопродуктивних композитів PTFE, спеціально розроблених для роботи в умовах надзвичайного тиску. Ці кільця армовані скловолокном високої щільності та бронзовими частинками для досягнення коефіцієнта тертя нижче 0,05 без будь-якого зовнішнього вуглеводневого змащення. При тиску нагнітання 5,00 МПа парціальний тиск масляної пари був би катастрофічно високим, якби було присутнє якесь мастило, що робить безмасляну конструкцію абсолютною вимогою. Формула PTFE розрахована на безперервну роботу при температурах до 185°C, забезпечуючи надійну герметичність навіть при надзвичайних термічних навантаженнях від надвисокого тиску стиснення.

2. Трирядна конструкція для кращого балансу сил

The двоступеневий, трирядний (二列三级) Архітектура ZW-3/50 є механічно складною, розподіляючи роботу стиснення між трьома циліндрами, розташованими у конфігурації збалансованого зусилля. Ця трирядна конструкція забезпечує покращене компенсування сил першого та другого порядку порівняно з однорядними або дворядними альтернативами, що значно зменшує передачу вібрації на фундамент. При 5,00 МПа пікові газові сили на поршні є значними, а трирядне розташування забезпечує баланс цих сил як вертикально, так і горизонтально. Ця механічна перевага дозволяє встановлювати компресор на легшому фундаменті, ніж це було б потрібно для еквівалентного однорядного компресора, а також зменшує навантаження на навколишні конструкції та підключені трубопроводи.

3. Посилена конструкція рами високого тиску

Основна рама відлита з Сірий чавун GG30 (вищий клас, ніж стандартний GG25) зі значно посиленими стінками, додатковим ребристою поверхнею та інтегрованими каналами для охолоджувальної води. Блок циліндрів високого тиску має такі особливості товстіші стінки виливків, термічна обробка для зняття напруги та точне хонінгування щоб забезпечити стабільність розмірів за екстремального робочого тиску 5,00 МПа. Усі компоненти високого тиску піддаються ультразвуковому контролю (UT) 100% для виявлення будь-яких внутрішніх дефектів, які можуть поставити під загрозу цілісність під тиском. Колінчастий вал викуваний з легованої сталі 42CrMo4, загартований та відпущений, а також динамічно збалансований відповідно до стандартів ISO 1940 G1.0, які є суворішими за стандарт G2.5, що використовується для компресорів нижчого тиску.

4. Стандартний привід 380 В з двигуном високого крутного моменту

ZW-3/50 приводиться в рух Трифазний асинхронний двигун потужністю 55 кВт, 380 В, 50 Гц з конструкцією з високим крутним моментом, оптимізованою для пускових навантажень при надвисокому тиску стиснення. Двигун відповідає класу ефективності IE3 стандарту IEC 60034-1 та має коефіцієнт експлуатації 1,15 для задоволення потреб у піковому крутному моменті під час запуску та нарощування тиску. Стандартна конфігурація 380 В інтегрується безпосередньо в існуючі промислові розподільні щити, що робить пристрій доступним для об'єктів без інфраструктури середньої напруги. Для об'єктів із шинними системами 6 кВ або 10 кВ може бути поставлений додатковий двигун з інтегрованим знижувальним трансформатором.

Сценарії застосування

Каскадне заповнення азотних балонів надвисокого тиску

ZW-3/50 ідеально підходить для станції заправки балонів де азот необхідно стискати до тиску, що наближається або перевищує 20 МПа для стандартних промислових балонів. Хоча тиск нагнітання компресора 5,00 МПа не досягає безпосередньо тиску наповнення балону, він служить високоефективним проміжним підсилювачем, який значно знижує коефіцієнт стиснення, необхідний для компресорів високого тиску, що підключаються до наступних потоків. Підвищуючи азот з 0,05–0,10 МПа до 5,00 МПа, ZW-3/50 зменшує роботу, необхідну для остаточного етапу наповнення, приблизно на 601 TP3T, підвищуючи загальну ефективність системи та подовжуючи термін служби дорогого обладнання для наповнення високим тиском. Безмасляна конструкція є обов'язковою для наповнення балонів, оскільки будь-яке масляне забруднення буде затримуватися в балонах та доставлятися кінцевим користувачам.

Критичне нафтохімічне аварійне впорскування азоту

У нафтохімічних та нафтопереробних підприємствах ZW-3/50 забезпечує подачу азоту надвисокого тиску для аварійне закачування в реактори високого тиску, консервація каталізаторного шару та швидка інертизація технологічних резервуарівТиск нагнітання 5,00 МПа достатній для впорскування азоту в технологічні резервуари, що працюють під тиском до 4,0 МПа, підтримуючи позитивний потік інертного газу навіть за умов аварії. Азотний компресор надвисокого тиску ZW-3/50 часто встановлюється як спеціалізований резервний блок для аварійного відновлення, готовий до автоматичного ввімкнення, коли системи безпеки процесу виявляють небезпечні умови. Сертифікація на відсутність олії гарантує, що аварійний азот не вносить забруднюючих речовин, які можуть отруїти каталізатори або погіршити якість продукції під час операцій з відновлення.

Екстракція та обробка надкритичних флюїдів

Процеси надкритичної флюїдної екстракції (НФЕ) з використанням азоту вимагають тиску в діапазоні 3,0–7,0 МПа для досягнення надкритичного стану. Тиск на виході ZW-3/50 5,00 МПа ідеально підходить для... надкритична екстракція азотом фармацевтичних препаратів, натуральних продуктів та спеціальних хімікатівБезмасляна конструкція є абсолютно критично важливою для застосувань SFE, оскільки будь-яке забруднення вуглеводнями буде одночасно екстрагуватися з цільовими сполуками, забруднюючи кінцевий продукт і потенційно створюючи токсичні домішки у фармацевтичних екстрактах. Продуктивність 3 м³/хв добре підходить для пілотних та невеликих виробничих систем SFE.

Випробування та продувка трубопроводів високого тиску

Трубопроводи для природного газу, водневі трубопроводи та технологічні трубопроводи високого тиску вимагають випробування азотом під тиском та продувка перед введенням в експлуатацію та після технічного обслуговування. Тиск нагнітання ZW-3/50 5,00 МПа достатній для гідростатичних випробувань, еквівалентних робочому тиску трубопроводу до 3,5 МПа (згідно з ASME B31.8, випробування при 1,25× MAOP), та для пневматичних випробувань під тиском до 4,0 МПа. Для випробувань трубопроводів азот переважніше використовувати перед стисненим повітрям, оскільки він усуває ризик вибуху, пов'язаний з киснем у присутності залишків вуглеводнів. Безмасляна конструкція гарантує, що випробувальний азот не залишає вуглеводневих забруднювачів у трубопроводі, які можуть вплинути на якість подальшої продукції.

Матеріал та конструкція

ZW-3/50 виготовлений з високоякісних матеріалів, спеціально відібраних для роботи з азотом надвисокого тиску, термостійкості та надзвичайної механічної міцності:

Всі компоненти, що несуть тиск, розроблені та виготовлені у суворій відповідності до ASME BPVC Розділ VIII Розділ 1 або китайські стандарти GB 150. Кожне зварне з'єднання проходить радіографічний контроль (RT) за стандартом 100% згідно з розділом V, статтею 2 стандарту ASME та ультразвуковий контроль (UT) за стандартом 100% згідно з розділом V, статтею 4 стандарту ASME. Кожна готова посудина під тиском піддається гідростатичному випробуванню на тиск у 1,5 раза перевищує максимально допустимий робочий тиск (MAWP) протягом мінімального періоду витримки 30 хвилин. Системи трубопроводів високого тиску виготовляються з безшовної сталі SS316 з фланцевими з'єднаннями класу ANSI 900 для забезпечення герметичності при робочому тиску 5,00 МПа.

Інструкції з встановлення та обслуговування

Вимоги до фундаменту та конструкції

ZW-3/50 має суху масу 3,97 тонни та центр ваги приблизно на 850 мм вище опорної плити. Незважаючи на трирядну конструкцію з балансуванням сил, екстремальні газові сили в 5,00 МПа вимагають залізобетонний інерційний блок вагою 6–8 тонн встановлені на потужних еластомерних віброізоляторах (власна частота 6–8 Гц). Фундамент повинен бути розрахований на витримування не лише статичної ваги, але й динамічних сил, що виникають під час пульсацій тиску. Мінімальні вимоги до зазорів: 1,2 м з боку неприводу для доступу до клапана, 1,0 м з боку приводу для обслуговування двигуна та 1,8 м над головою для доступу до крана. Напірний трубопровід високого тиску повинен мати незалежну підтримку за допомогою пружинних підвісок або жорстких анкерів для запобігання передачі вібрації та втомному руйнуванню.

Проектування системи охолодження водою

Потреба у воді для охолодження становить приблизно 14 м³/год при температурі на вході не вище 32°C. Контур розподілу води паралельно забезпечує роботу циліндричних кожухів та інтеркулера, причому інтеркулер отримує пріоритетний потік через екстремальну теплоту стиснення 5,00 МПа. Характеристики якості води: pH 6,5–8,5, загальний вміст розчинених твердих речовин < 500 мг/л, вміст хлоридів < 50 мг/л (для запобігання корозії труб з нержавіючої сталі SS316), зважені тверді речовини < 20 мг/л та загальна жорсткість < 250 мг/л у вигляді CaCO₃. Для всіх установок наполегливо рекомендується використовувати градирню із замкнутим циклом, бічним потоком фільтрації та хімічною обробкою, щоб запобігти утворенню накипу та корозії у високоефективних охолоджувачах.

Графік профілактичного обслуговування

Безмасляна конструкція ZW-3/50 значно спрощує технічне обслуговування порівняно з альтернативами зі змащенням. Немає потреби в заміні масла, аналізі масла, заміні фільтрів та заміні картриджів сепаратора. Однак екстремальні умови тиску означають, що Поршневі кільця та бандажі з PTFE зношуються швидше, ніж при низькому тиску, з типовими інтервалами заміни 2500–4000 годин. Пластини клапанів високого тиску потребують особливо ретельного контролю через підвищене механічне та термічне напруження при 5,00 МПа. Незважаючи на ці міркування, загальне навантаження на технічне обслуговування залишається значно меншим, ніж у системах з масляним змащенням еквівалентної здатності до тиску.

Сертифікати відповідності та безпеки

Азотний компресор ZW-3/50 розроблений, виготовлений та випробуваний відповідно до наступних міжнародних стандартів та нормативних актів або перевищує їх:

Аналіз продуктивності та ефективності

ZW-3/50 досягає питома споживана потужність приблизно 18,33 кВт на м³/хв азоту, що подається при тиску нагнітання 5,00 МПа. Цей показник питомої потужності відображає значну термодинамічну роботу, необхідну для стиснення надвисокого тиску. У сегменті безмасляних компресорів надвисокого тиску (тиск нагнітання >4,00 МПа) ця ефективність є конкурентоспроможною та значно перевершує діафрагмові компресори, які є основною альтернативою для безмасляної роботи при цьому тиску. Для порівняння, поршневі компресори з масляним змащенням у аналогічних застосуваннях надвисокого тиску зазвичай споживають 20–25 кВт/м³/хв, тоді як діафрагмові компресори можуть перевищувати 30 кВт/м³/хв.

Протягом 8000-годинного річного робочого циклу перевага ZW-3/50 в ефективності порівняно з менш ефективними альтернативами дає приблизно 80 000–160 000 кВт·год річної економії енергіїПри ціні $0,08/кВт·год це становить $6 400–$12 800 прямих скорочень витрат на електроенергію на рік. Однак основним економічним фактором вибору ZW-3/50 зазвичай є усунення витратних матеріалів, пов'язаних з нафтою, та уникнення використання обладнання для видалення нафти нижче за течією це було б обов'язково для альтернатив зі змащенням. При тиску 5,00 МПа концентрація забруднення нафтою буде приблизно в 15–20 разів вищою, ніж при 0,30 МПа, що зробить видалення нафти далі по потоку надмірно дорогим та технічно складним.

The загальна вартість володіння для стиснення азоту надвисокого тиску домінує надійність обладнання та обсяг робіт з обслуговування, а не незначна економія енергії. Безмасляна конструкція ZW-3/50 усуває хронічні проблеми з обслуговуванням, пов'язані з масляними компресорами високого тиску, включаючи деградацію оливи за високої температури, перенесення оливи в обладнання, що знаходиться нижче за течією, та часте засмічення масляного фільтра під високим перепадом тиску.

Можливості налаштування та OEM

Ми пропонуємо комплексні варіанти налаштування для адаптації ZW-3/50 до конкретних умов на місці, вимог безпеки та потреб інтеграції:

• Комплекти готових до встановлення систем на рамах: Попередньо зібраний компресор, двигун, охолоджувачі високого тиску, контрольно-вимірювальні прилади, системи безпеки та панель керування на посиленій сталевій рамі з інтегрованими вантажними вушками та шаблонами для анкерних болтів. Усі трубопроводи високого тиску попередньо виготовлені та випробувані під тиском на заводі.
• Конфігурації для небезпечних зон: Корпуси двигунів та електрообладнання, що відповідають вимогам ATEX Zone 2 та IECEx, для нафтохімічних установок. Вбудований детектор газу, автоматичні блокування вентиляції та вибухобезпечні прилади.
• Розширені системи безпеки: Подвійні запобіжні клапани, розривні мембрани, автоматичні аварійні ізоляційні клапани та системи безпеки з контрольно-вимірювальними приладами (SIL) для критично важливих технологічних застосувань. Сигналізація високого тиску та блокування вимикання з резервними датчиками.
• ПЛК та дистанційний моніторинг: ПЛК Siemens S7-1200 або S7-1500 з 10-дюймовим сенсорним екраном HMI, підключенням Ethernet та SMS/електронною сигналізацією. Сумісний з Modbus TCP/IP та OPC-UA для інтеграції SCADA. Автоматичне завантаження/розвантаження та послідовність аварійного вимкнення.
• Захист навколишнього середовища: Покриття морського класу C5-M для прибережних установок; тропіко-акустичні компоненти для температури навколишнього середовища 55°C; акустичні корпуси класу IP54, що знижують рівень шуму з 85 дБ(А) до 72 дБ(А) на відстані 1 метр.
• OEM та приватна торгова марка: Індивідуальні кольори фарби, фірмові таблички та локалізована документація для дистриб'юторів газового обладнання та системних інтеграторів.

Користувацькі конфігурації доступні з Мінімальна кількість замовлення 1 одиницяІнженерний огляд та розробка пропозицій зазвичай займають 7–10 робочих днів через складність проектування для надвисокого тиску. Стандартний термін доставки становить 14–16 тижнів; для кваліфікованих замовлень доступна прискорена доставка протягом 12 тижнів.

Тематичне дослідження: Заміна надкритичного CO₂ азотом у фармацевтичній екстракції

Клієнт: Компанія з видобутку фармацевтичних натуральних продуктів у Південній Кореї

Виклик: Клієнт використовував надкритичну CO₂-екстракцію для отримання рослинних екстрактів фармацевтичного класу, але зіткнувся з регуляторним тиском щодо усунення CO₂ через його класифікацію як парникового газу та занепокоєння щодо залишкового CO₂ у кінцевому продукті. Їм потрібно було перейти на надкритичну азотну екстракцію, яка вимагає тиску 3,5–5,0 МПа. Їхній існуючий CO₂-компресор мав масляне змащення та не підходив для роботи з азотом через ризик забруднення маслом. Крім того, процес екстракції вимагав абсолютної чистоти, оскільки екстракти використовувалися в ін'єкційних лікарських формах.

Рішення: Ми постачали Безмасляний азотний компресор ZW-3/50 сконфігурований на спеціально розробленій рамі з інтегрованим проміжним охолоджувачем високого тиску, додатковим охолоджувачем, ПЛК Siemens S7-1200 із запобіжними блокуваннями та автоматичною системою аварійної ізоляції. Тиск нагнітання 5,00 МПа забезпечував надкритичний азот, необхідний для екстракції, а безмасляна конструкція гарантувала відповідність фармацевтичним стандартам чистоти (USP-NF Grade). Нижче за течією було встановлено буферну ємність високого тиску об'ємом 2 м³ для стабілізації тиску під час циклу екстракції.

Кількісні результати після 18 місяців:

• Чистота продукту: Екстракти відповідають стандартам ін'єкційного класу USP-NF без забруднення маслом або CO₂
• Відповідність нормативним вимогам: Повна відповідність відповідно до вимог Міністерства безпеки харчових продуктів та ліків Кореї (MFDS)
• Викиди CO₂: Повністю ліквідовано з процесу видобутку, покращуючи показники корпоративної стійкості
• Вихід екстракції: Покращено 8% порівняно з екстракцією CO₂ для певних рослинних сполук
• Договори з клієнтами: Троє нових фармацевтичних клієнтів виграно завдяки можливості екстракції без викидів CO₂

«ZW-3/50 дозволив нам перейти від екстракції CO₂ до надкритичної азотної екстракції без шкоди для якості продукції. Наші фармацевтичні клієнти тепер спеціально замовляють саме нашу продукцію, екстраговану азотом, оскільки знають, що ризик залишкового CO₂ або забруднення маслом нульовий. Цей компресор відкрив для нас абсолютно новий сегмент ринку». — Директор з досліджень та розробок, фармацевтична екстракційна компанія

Поширені запитання та посібник з вибору

Супутні продукти та рішення

Для повного огляду наших промисловий азотний компресор портфоліо, включаючи безмасляні кисневі компресори, водневі компресори, компресори вуглекислого газу та спеціально розроблені рішення для спеціальних газів, будь ласка, зв'яжіться з нашою командою інженерів-прикладників або перегляньте наш онлайн-каталог продукції.

Готові до розгортання азоту надвисокого тиску?

Наші інженери-застосовувачі готові оцінити ваші потреби в азоті надвисокого тиску, включаючи вимоги до потоку, умови на вході, цільові показники тиску нагнітання та інтеграцію систем безпеки. Ми надаємо безкоштовні технічні пропозиції, креслення фундаменту, схеми трубопроводів та контрольно-вимірювальних приладів (P&ID), проекти систем безпеки та детальний аналіз загальної вартості володіння (TCO) протягом 48 годин після отримання вашого запиту.

Електронна пошта: [email protected] | Відповідь протягом 24 годин