Азотний компресор 3ZW-6/30 – триступеневий безмасляний азотний бустер для технологічних процесів високого тиску 3,00 МПа

Розроблений для подачі 6 м³/хв при тиску нагнітання 3,00 МПа, 3ZW-6/30 — це триступеневий, трирядний безмасляний поршневий азотний компресор, призначений для впорскування азоту під надвисоким тиском, станцій заправки газових балонів та вимогливих процесів хімічного синтезу. Нульове забруднення маслом, надійна багатоступенева архітектура та оптимізована для безперервної роботи під екстремальним тиском.

Огляд продукту

The Азотний компресор 3ZW-6/30 являє собою вершину нашої технології безмасляних поршневих компресорів, розробленої спеціально для застосувань, що вимагають як значної пропускної здатності, так і надвисокого тиску нагнітання. З номінальною потужністю 6 м³/хв і винятковий Тиск нагнітання 3,00 МПа, цей агрегат займає сегмент високого тиску нашого портфоліо промислових азотних компресорів, обслуговуючи найвимогливіші технологічні процеси в хімічній, нафтохімічній та газорозподільній промисловості.

Позначення «3ZW» означає триступінчастий, трирядний (三列三级) архітектура, яка є основоположною для досягнення тиску нагнітання 3,00 МПа, зберігаючи при цьому термічну стабільність та механічну надійність. Кожен із трьох ступенів стиснення працює з помірним коефіцієнтом тиску, а між ступенями розташовані спеціальні проміжні охолоджувачі, що відводять тепло стиснення. Такий багатоступеневий підхід є важливим, оскільки загальний коефіцієнт тиску від атмосферного входу до 3,00 МПа перевищує безпечні експлуатаційні межі одноступеневих або двоступеневих конструкцій, як з точки зору температури нагнітання, так і механічного навантаження на поршні та колінчастий вал.

Що відрізняє 3ZW-6/30 від традиційних альтернатив, так це його повністю безмасляний шлях стисненняПоршневі кільця та бандажі поршня виготовлені з високоточним обробленням з сучасних самозмащувальних композитних матеріалів PTFE, які працюють без будь-яких вуглеводневих мастил. При тиску нагнітання 3,00 МПа ризик перенесення масляної пари експоненціально вищий, ніж при низькому тиску, що робить безмасляну конструкцію не просто перевагою, а абсолютно обов'язковою для будь-якого застосування, що вимагає високочистого азоту. Установка досягає Сертифікація ISO 8573-1 класу 0 безпосередньо, без обладнання для фільтрації олії нижче за течією.

Технічні характеристики – 3ZW-6/30

* 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. Триступеневе стиснення для надвисокого тиску

The триступенева, трирядна архітектура Модель 3ZW-6/30 є інженерною основою, яка дозволяє досягти тиску нагнітання 3,00 МПа за допомогою безмасляної поршневої технології. Загальне співвідношення тисків приблизно від 30:1 до 60:1 (від атмосферного входу) розподіляється між трьома циліндрами стиснення, причому кожен ступінь працює зі співвідношенням тисків приблизно від 3:1 до 4:1. Такий ступінчастий підхід є термодинамічно важливим, оскільки одноступеневе стиснення до 3,00 МПа призведе до температури нагнітання, що перевищує 300°C, що значно перевищує безпечну робочу межу ущільнювальних матеріалів з ПТФЕ. Між кожним ступенем спеціальний високоефективний кожухотрубний інтеркулер відводить тепло стиснення, підтримуючи температуру нагнітання нижче 155°C на всіх ступенях. Таке теплове управління зберігає цілісність кілець з ПТФЕ та подовжує термін служби клапанної пластини приблизно на 501 TP3T порівняно з двоступеневими конструкціями, які намагаються досягти еквівалентних співвідношень тисків.

2. Удосконалена система ущільнення з PTFE високого тиску без використання олії

3ZW-6/30 використовує запатентовану самозмащувальне поршневе кільце та вузол бандажа виготовлені з надвисокопродуктивних композитів PTFE, спеціально розроблених для роботи при тиску 3,00 МПа. Ці кільця армовані скловолокном, бронзовими частинками та дисульфідом молібдену для досягнення коефіцієнта тертя нижче 0,05 без будь-якого зовнішнього вуглеводневого змащення. При тиску нагнітання 3,00 МПа парціальний тиск масляної пари буде приблизно в 10 разів вищим, ніж при 0,30 МПа, що робить забруднення маслом експоненціально більш серйозним та ускладнює його видалення. Вбудована безмасляна конструкція 3ZW-6/30 досягає Сертифікація ISO 8573-1 класу 0 без будь-якого обладнання для фільтрації, коалесценції чи адсорбції нижче за течією. Формула з PTFE розрахована на безперервну роботу за температур до 185°C, з запасом міцності, який враховує короткочасні коливання температури під час запуску та зміни навантаження.

3. Баланс сил трирядних опозитних циліндрів

Основна рама відлита з Сірий чавун GG25 з посиленими стінками та вбудованими каналами для охолодження. трирядне протилежне розташування циліндрів забезпечує чудовий баланс сил порівняно з однорядними або дворядними конструкціями, при цьому інерційні сили першого та другого порядку значною мірою самокомпенсуються. Ця механічна перевага особливо важлива для компресорів високого тиску, де пікові газові сили на поршні значно вищі, ніж у системах низького тиску. Трирядна конфігурація зменшує незбалансовані сили, що передаються на фундамент, більш ніж на 851 TP3T порівняно з однорядними конструкціями, що дозволяє встановлювати компресори на легший залізобетонний інерційний блок (мінімум 5 тонн) та зменшує ризик втоми, викликаної вібрацією, у підключених трубопровідних системах. Компактні розміри—1845 × 1660 × 2360 мм— є чудовими для триступеневого компресора такого класу тиску, що досягається завдяки вертикально розташованим циліндрам, що мінімізує займану площу машини.

4. Стандартний промисловий двигун-привід 380 В

3ZW-6/30 приводиться в рух Трифазний асинхронний двигун потужністю 75 кВт, 380 В, 50 Гц Відповідно до IEC 60034-1 класу ефективності IE3. Стандартна низьковольтна конфігурація інтегрується безпосередньо в існуючі промислові розподільні щити 380 В без необхідності використання розподільчого пристрою середньої напруги або знижувальних трансформаторів. Така електрична простота особливо цінна для 3ZW-6/30, оскільки його помірна потреба в потужності (75 кВт) не виправдовує складність та вартість інфраструктури середньої напруги. Двигун безпосередньо з'єднаний з колінчастим валом за допомогою гнучкої дискової муфти, що усуває навантаження на технічне обслуговування та втрати ефективності, пов'язані з ремінними або редукторними приводами.

Сценарії застосування

Заповнення балонів азотом надвисокого тиску

3ZW-6/30 – ідеальний первинний підсилювач для станції заправки азотними балонами обслуговуючи промислові, медичні та спеціалізовані ринки газів. Хоча тиск нагнітання компресора 3,00 МПа не досягає 15–20 МПа, необхідних для безпосереднього заповнення балонів, він служить високоефективним проміжним етапом, який значно знижує коефіцієнт стиснення, необхідний для компресорів високого тиску, що підключаються до наступних етапів заправки. У типовій конфігурації заправної станції 3ZW-6/30 підвищує тиск азоту з 0,05–0,10 МПа до 3,00 МПа, після чого компактний діафрагмовий або поршневий компресор високого тиску завершує заправку до 20 МПа. Такий поетапний підхід підвищує загальну ефективність системи на 25–351 TP3T порівняно з одноступеневим стисненням високого тиску з атмосферного входу. Безмасляна конструкція є обов'язковою для заправки балонів, оскільки будь-яке масляне забруднення буде затримуватися в заповнених балонах і доставлятися кінцевим користувачам, що потенційно може поставити під загрозу їхні процеси та наражати заправну станцію на відповідальність.

Хімічний синтез та інертизація реакторів високого тиску

На хімічних переробних заводах, Азотний компресор 3ZW-6/30 забезпечує азот надвисокого тиску для інертизація реактора високого тиску, консервація шару каталізатора та аварійне розгерметизування технологічних резервуарів. Тиск нагнітання 3,00 МПа достатній для впорскування азоту в реактори, що працюють під тиском до 2,5 МПа, підтримуючи позитивний шар інертного газу протягом усіх фаз експлуатації. Триступеневе стиснення гарантує, що азот залишається термічно стабільним і не містить нафтових забруднень, що є критично важливим у хімічному синтезі, де навіть слідові забруднення можуть отруїти каталізатори, ініціювати небажані побічні реакції або погіршити чистоту продукту. Продуктивність 6 м³/хв може одночасно обслуговувати кілька реакторів високого тиску через централізований азотний колектор.

Зрідження газу та підтримка тиску кріогенного зберігання

На заводах зі зрідження азоту та кріогенних сховищах 3ZW-6/30 служить підсилювач високого тиску який стискає пару азоту з резервуарів для зберігання або реконденсаторів до тиску, необхідного для розподілу або подальшої обробки. Тиск нагнітання 3,00 МПа достатній для проходження азоту через теплообмінники, реконденсатори та розподільчі мережі на малих та середніх заводах зі зрідження. Безмасляна конструкція є важливою, оскільки будь-яке масляне забруднення азоту під високим тиском потраплятиме в кріогенну систему, де воно замерзатиме та блокуватиме проходи теплообмінника, що призведе до збоїв у роботі та дорогого обслуговування. Триступеневе стиснення з проміжним охолодженням гарантує, що азот залишається при керованій температурі протягом усього процесу стиснення, запобігаючи термічному пошкодженню кріогенного обладнання, що знаходиться нижче за течією.

Закачування азоту в нафтогазові свердловини

Під час видобутку нафти та газу азот під високим тиском закачується у свердловини для операції з підвищення нафтовіддачі (ПНП), стимуляції свердловин та газліфтуТиск нагнітання 3,00 МПа компресора 3ZW-6/30 достатній для багатьох застосувань у свердловинах неглибокої та середньої глибини, де азот використовується для витіснення нафти, зниження тиску в пласті або підйому виробничих рідин на поверхню. Безмасляна конструкція запобігає забрудненню пласта вуглеводнями, що може змінити проникність пласта та знизити ефективність вилучення нафти. Продуктивність 6 м³/хв може забезпечити безперервне закачування азоту для тривалих кампаній зі стимуляції свердловин або періодичних операцій газліфту для кількох свердловин.

Матеріал та конструкція

3ZW-6/30 виготовлено з високоякісних матеріалів, відібраних для сумісності з азотом надвисокого тиску, термостійкості та тривалого терміну служби:

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) 100% згідно з розділом V, статтею 2 ASME, а кожна готова посудина під тиском піддається гідростатичному випробуванню під тиском, що в 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 ANSI класу 900 для забезпечення герметичності при робочому тиску 3,00 МПа.

Інструкції з встановлення та обслуговування

Вимоги до фундаменту та конструкції

3ZW-6/30 має суху масу 3,00 тонни та центр ваги приблизно на 800 мм над опорною плитою. Завдяки трирядній конструкції з протилежним розташуванням циліндрів, незбалансовані сили мінімальні, незважаючи на роботу під надвисоким тиском, що дозволяє встановлювати його на залізобетонний інерційний блок вагою 5–6 тоннБлок слід монтувати на еластомерних віброізоляторах (власна частота 7–10 Гц). Мінімальні вимоги до зазору: 1,2 м з боку, що не є приводом, для доступу до клапана, 1,0 м з боку приводу для обслуговування двигуна та 1,5 м над головою для доступу до крана. Особливу увагу слід приділити напірному трубопроводу високого тиску, який повинен бути належним чином підтримуваний пружинними підвісками та закріплений анкерами для запобігання втомі, викликаній вібрацією, при тиску 3,00 МПа. Усі з'єднання високого тиску повинні бути перевірені ультразвуковим контролем після встановлення.

Проектування системи охолодження водою

Потреба у воді для охолодження становить приблизно 15 м³/год при температурі на вході не вище 32°C. Контур розподілу води забезпечує роботу циліндричних кожухів та двох інтеркулерів у паралельних гілках. Враховуючи триступеневе стиснення та високий коефіцієнт тиску, інтеркулери є абсолютно необхідними для управління температурою та повинні постійно отримувати достатній потік охолоджувальної води. Технічні 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 < 30 мг/л та загальна жорсткість < 300 мг/л у вигляді CaCO₃. Для всіх установок настійно рекомендується використовувати градирню із замкнутим циклом, бічним потоком фільтрації та хімічною обробкою, щоб забезпечити стабільну якість води та запобігти утворенню накипу в інтеркулерах.

Графік профілактичного обслуговування

Безмасляна конструкція 3ZW-6/30 значно спрощує технічне обслуговування порівняно з альтернативами зі змащуванням. Немає потреби в заміні масла, аналізі масла, заміні фільтра та заміні картриджа сепаратора. Основними витратними елементами, що зношуються, є... Поршневі кільця та бандажі з PTFE, які зазвичай досягають 2500–4000 годин терміну служби в умовах чистого азоту при надвисокому тиску. Клапанні пластини високого тиску (особливо на третьому ступені) можуть потребувати частішої перевірки, ніж еквіваленти низького тиску, через підвищене механічне навантаження, але загальне навантаження на технічне обслуговування залишається значно меншим, ніж у систем, що змащуються маслом, з еквівалентною продуктивністю під тиском.

Сертифікати відповідності та безпеки

Азотний компресор 3ZW-6/30 розроблений, виготовлений та випробуваний відповідно до наступних міжнародних стандартів та нормативних актів або перевищує їх:

Аналіз продуктивності та ефективності

3ZW-6/30 досягає питома споживана потужність приблизно 12,50 кВт на м³/хв азоту, що подається під тиском нагнітання 3,00 МПа з атмосферного входу. Цей показник питомої потужності відображає термодинамічну реальність стиснення надвисокого тиску, де необхідна робота суттєво зростає зі збільшенням коефіцієнта стиснення. У сегменті безмасляних поршневих компресорів надвисокого тиску (тиск нагнітання >2,50 МПа) ця ефективність є конкурентоспроможною та значно перевершує діафрагмові компресори, які є основною альтернативою для безмасляного обслуговування надвисокого тиску. Для порівняння, поршневі компресори з масляним змащенням у аналогічних застосуваннях надвисокого тиску зазвичай споживають 13,0–15,0 кВт/м³/хв, тоді як діафрагмові компресори можуть перевищувати 18 кВт/м³/хв.

При стандартному річному робочому графіку тривалістю 8000 годин перевага 3ZW-6/30 в ефективності порівняно з менш ефективними альтернативами становить приблизно 72 000–144 000 кВт·год річної економії енергіїПри ціні $0,08/кВт·год це становить від $5 760 до $11 520 прямих скорочень витрат на електроенергію на рік. Однак основним економічним обґрунтуванням для 3ZW-6/30 зазвичай є усунення витратних матеріалів, пов'язаних з нафтою, та уникнення використання обладнання для видалення нафти нижче за течією що було б обов'язковим для змащених альтернатив на цьому рівні тиску. загальна вартість володіння для стиснення азоту надвисокого тиску зменшується приблизно на 30–451 TP3T протягом 10-річного терміну експлуатації, якщо порівнювати роботу без олії з системами зі змащенням та повним очищенням нижче за течією.

Відсутність оливи в тракті стиснення особливо цінна за надвисокого тиску, оскільки забруднення оливи стає експоненціально більш концентрованим і його важче видалити зі збільшенням тиску. При 3,00 МПа парціальний тиск пари оливи буде приблизно в 15 разів вищим, ніж при 0,30 МПа, що робить системи фільтрації оливи нижче за течією практично неефективними та надзвичайно дорогими. Вбудована безмасляна конструкція 3ZW-6/30 повністю усуває цю проблему, забезпечуючи підтримку чистоти азоту незалежно від робочого тиску.

Можливості налаштування та OEM

Ми пропонуємо комплексні варіанти налаштування, щоб адаптувати 3ZW-6/30 до конкретних умов об'єкта, вимог інтеграції та специфікацій кінцевого користувача:

• Комплекти готових до встановлення систем на рамах: Попередньо зібраний компресор, двигун, три інтеркулери, додатковий охолоджувач, трубопровід високого тиску, контрольно-вимірювальні прилади та панель керування на сталевій рамі з інтегрованими вантажними вушками та шаблонами для анкерних болтів. Попереднє заводське випробування всіх систем скорочує час введення в експлуатацію на 70%.
• 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.
• Розширений контроль процесів: Додатковий ПЛК Siemens S7-1200 або Allen-Bradley CompactLogix з 10-дюймовим сенсорним екраном HMI, дистанційним моніторингом через Modbus TCP/IP або OPC-UA та безшовною інтеграцією DCS/SCADA. Автоматичний поетапний моніторинг тиску та системи сигналізації. Захисні блокування високого тиску, включаючи автоматичне розвантаження при надлишковому тиску та аварійні запірні клапани на всіх ступенях.
• 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 локалізовані пакети документації для дистриб'юторів газового обладнання та системних інтеграторів.

Користувацькі конфігурації доступні з Мінімальна кількість замовлення 1 одиницяІнженерний огляд та створення пропозиції зазвичай займають 5–7 робочих днів. Стандартний термін доставки становить 12–14 тижнів; повторні замовлення доставляються протягом 8–10 тижнів з моменту підтвердження замовлення.

Тематичне дослідження: Модернізація впорскування азоту на заводі хімічного синтезу

Клієнт: Виробник спеціалізованих хімічних речовин в Індонезії, який експлуатує реактори високого тиску періодичної дії для виробництва полімерів

Виклик: Для інертизації реактора та консервації шару каталізатора під час циклів полімеризації в партіях заводу потрібен був азот надвисокого тиску (2,80–3,00 МПа). Їхній існуючий компресор з масляним змащенням (імпортований європейський бренд, 12 років експлуатації) зазнав значного потрапляння олії в потік азоту, рівень забруднення якого сягав 5,2 мг/м³. Це забруднення олією отруювало каталізатор полімеризації Циглера-Натта, знижуючи його ефективність на 30% та спричиняючи нестандартні партії полімерів. Олива також забруднювала поверхні теплообміну реактора, що вимагало щоквартального хімічного очищення. Річні витрати на технічне обслуговування зросли до $65 000.

Рішення: Ми постачали Безмасляний азотний компресор 3ZW-6/30 як основне джерело азоту високого тиску, сконфігуроване на спеціальній рамі з трьома інтегрованими проміжними охолоджувачами, додатковим охолоджувачем та панеллю керування Siemens S7-1200 PLC з поетапним контролем тиску. Тиск на нагнітанні 3,00 МПа відповідав вимогам інертизації реактора з запасом міцності. Безмасляна конструкція усунула отруєння каталізатора та забруднення реактора. Перед потоком було встановлено компенсаційну ємність об'ємом 2 м³ для буферизації коливань попиту в циклі реактора періодичної дії.

Кількісні результати після 18 місяців:

• Вміст азоту в олії: Зменшено з 5,2 мг/м³ до <0,01 мг/м³, досягаючи ISO 8573-1 Клас 0
• Ефективність каталізатора: Відновлено до 95% (від 65%), зменшуючи витрату каталізатора на 32%
• Партії, що не відповідають специфікаціям: Повністю ліквідовано, що заощаджує $45 000/рік на витратах на переробку
• Періодичність очищення реактора: Зменшено з щоквартальної до річної, заощаджуючи $18 000/рік
• Річна вартість технічного обслуговування: Зменшено на 48% (від $65 000 до $33 800)
• Термін окупності: 1,6 роки на основі економії каталізатора, уникнення повторного оброблення та зменшення обсягу технічного обслуговування

«3ZW-6/30 повністю змінив наш процес полімеризації. Усунення забруднення маслом відновило продуктивність нашого каталізатора до проектного рівня та усунуло проблему з нестандартними партіями. Наша команда з технічного обслуговування тепер витрачає свій час на профілактичні заходи, а не на аварійний ремонт, пов’язаний з маслом. Окупність інвестицій була швидшою, ніж прогнозувала наша фінансова команда». — Директор з виробництва, Завод спеціалізованих хімікатів

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 оновити свою систему азоту надвисокого тиску?

Наші інженери-застосовувачі готові оцінити ваші потреби в потоці азоту, умови всмоктування, цільовий тиск нагнітання та обмеження інтеграції. Ми надаємо безкоштовні технічні пропозиції, креслення розташування фундаменту, схеми трубопроводів та контрольно-вимірювальних приладів (P&ID), а також детальний аналіз загальної вартості володіння (TCO) протягом 48 годин після отримання вашого запиту.

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