Азотний компресор 4MW-81/3.3~36 | Надвисокопродуктивний безмасляний азотний бустер 81 м³/хв для мегамасштабних систем з тиском 3,60 МПа

Азотний компресор 4MW-81/3.3~36 – надпотужний безмасляний азотний компресор для мегамасштабних промислових газових систем

Компресор 4MW-81/3.3~36 – це чотириступеневий дворядний безмасляний поршневий азотний компресор, розроблений для найбільших кріогенних повітророздільних установок, мегамасштабних установок зі скраплення азоту та мереж розподілу трубопроводів надвисокого тиску, що забезпечує продуктивність 81 м³/хв при тиску нагнітання 3,60 МПа та пропускній здатності на вході 0,33 МПа. Він забезпечує нульове забруднення мастильними матеріалами, розрахований на безперервну роботу та створений для цілодобової промислової надійності за екстремального тиску та продуктивності.

Огляд продукту

The Азотний компресор 4MW-81/3.3~36 являє собою вершину нашої інженерії безмасляних поршневих компресорів, розроблених для найвимогливіших застосувань стиснення азоту у світовій промисловій газовій промисловості. Завдяки надзвичайній потужності 81 м³/хв і тиск нагнітання 3,60 МПа, цей агрегат займає надвисокопродуктивний рівень нашого продуктового портфоліо, обслуговуючи мегамасштабні кріогенні установки розділення повітря, інтегровані сталеливарні комплекси та мережі азотних трубопроводів континентального масштабу.

Що відрізняє 4MW-81/3.3~36, так це його унікальність можливість змінного тиску на вході від 0,33 МПа до тиску нагнітання 3,60 МПа. Цей широкий діапазон вхідного тиску, позначений позначенням моделі «3,3~36» (що відповідає діапазону від 0,33 МПа до 3,6 МПа), дозволяє компресору приймати азот із широкого спектру джерел вище за течією — кріогенних холодильних боксів ASU, резервуарів для зберігання середнього тиску або потоків рециркуляції процесу — без необхідності зниження тиску, що призводить до втрат енергії. Ця гнучкість є важливою для інтегрованих промислових газових комплексів, де азот постачається з кількох генеруючих установок під різним тиском.

Архітектура компресора використовує чотириступінчастий, дворядний (四列二级) конфігурація, термодинамічно важлива для управління екстремальним коефіцієнтом тиску, необхідним для підвищення тиску з 0,33 МПа до 3,60 МПа. Розділивши загальний коефіцієнт тиску на чотири ступені стиснення, кожен ступінь працює з керованим коефіцієнтом тиску з помірними температурами нагнітання. Три міжступеневі охолоджувачі відводять тепло стиснення між ступенями, забезпечуючи, щоб температура газу залишалася в безпечних робочих межах, та зберігаючи цілісність ущільнювальних елементів з PTFE. Масивна чавунна рама та міцний кований сталевий колінчастий вал розраховані на мінімальний термін служби 150 000 годин згідно зі стандартними протоколами технічного обслуговування.

Технічні характеристики – 4MW-81/3.3~36

* 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. Продуктивність вказана при тиску на вході 0,33 МПа; фактична продуктивність залежить від тиску на вході.

Основні характеристики та інженерні переваги

1. Чотириступеневе стиснення для екстремальних коефіцієнтів тиску

The чотириступенева архітектура стиснення Для двигуна 4MW-81/3.3~36 є термодинамічною необхідністю досягнення тиску нагнітання 3,60 МПа з входу 0,33 МПа. Загальне співвідношення тисків приблизно 11:1 розподіляється між чотирма циліндрами стиснення, причому кожен ступінь працює зі співвідношенням тисків приблизно 1,8–2,0. Такий ступінчастий підхід обмежує температуру нагнітання кожного ступеня нижче 150°C, запобігаючи термічній деградації ущільнювальних елементів з PTFE та забезпечуючи надійну довготривалу роботу. Три високоефективні кожухотрубні проміжні охолоджувачі між ступенями відводять значну кількість тепла стиснення, підтримуючи температуру газу в безпечних робочих межах. Без чотириступінчастого стиснення температура нагнітання перевищувала б 250°C, що значно перевищує безпечну робочу межу для безмасляних ущільнювальних матеріалів.

2. Змінний тиск на вході в усьому робочому діапазоні

Модель 4MW-81/3.3~36 спроектована для прийому вхідного азоту через надзвичайно широкий діапазон тиску від 0,33 МПа до 3,60 МПаЦя змінна здатність впускного отвору досягається завдяки складній конструкції клапана, оптимізації розміру циліндра та автоматичному регулюванню зазору кишені, яке регулює ефективний ступінь стиснення відповідно до наявних умов на вході. При живленні від кріогенної ВРУ низького тиску при тиску 0,33 МПа компресор працює на повну потужність (81 м³/хв) з усіма чотирма активними ступенями. При живленні від резервуара для зберігання середнього тиску при тиску 1,50–2,00 МПа компресор може обходити попередні ступені та працювати зі зниженим споживанням енергії, підтримуючи цільовий тиск нагнітання 3,60 МПа. Така експлуатаційна гнучкість усуває необхідність регуляторів тиску, що витрачають енергію, та максимізує ефективність системи в повному діапазоні режимів роботи установки.

3. Надміцна рама з балансуванням сил

Основна рама відлита з Сірий чавун GG30 (еквівалент ASTM A48 класу 35B) з посиленими стінками, вбудованими каналами для охолоджувальної води та додатковими структурними ребрами, щоб витримувати величезні механічні навантаження, пов'язані з продуктивністю 81 м³/хв та піковим тиском 3,60 МПа. дворядне протилежне розташування циліндрів забезпечує природне компенсування сил першого порядку, зменшуючи незбалансовані сили інерції, що передаються на фундамент, більш ніж на 801 TP3T порівняно з однорядними конструкціями еквівалентної вантажопідйомності. Незважаючи на величезну вагу 30,00 тонн, дворадна конструкція дозволяє встановлювати на залізобетонний інерційний блок 50–60 тонн— значно легший, ніж потрібно для однорядного компресора такого масштабу. Рама розрахована на мінімальний термін служби 150 000 годин безперервної роботи.

4. Привід середньої напруги потужністю 2000 кВт для промислового виробництва електроенергії

4MW-81/3.3~36 приводиться в рух Асинхронний двигун середньої напруги потужністю 2000 кВт Доступні в конфігураціях 6 кВ або 10 кВ, що відповідають класу ефективності IE3 стандарту IEC 60034-1. При потужності 2000 кВт низьковольтний привід на 380 В вимагатиме непрактичних розмірів кабелів та номіналів розподільчого пристрою, що робить середню напругу єдиним практичним вибором для цього рівня потужності. Двигун безпосередньо з'єднаний з колінчастим валом компресора за допомогою потужної гнучкої дискової муфти, що усуває навантаження на технічне обслуговування та втрати ефективності ремінних або зубчастих приводів. Конфігурація середньої напруги бездоганно інтегрується в електричну інфраструктуру великих промислових комплексів, сталеливарних заводів та нафтохімічних заводів, де стандартними є шинні системи 6 кВ та 10 кВ.

Сценарії застосування

Мегамасштабні кріогенні установки розділення повітря

У найбільших у світі кріогенних установках ASU, що виробляють 10 000–30 000 Нм³/год газоподібного азоту, установка 4MW-81/3.3~36 служить як первинний азотний бустер надвисокого тиску між холодильною камерою та континентальною розподільчою мережею. Його продуктивність 81 м³/хв відповідає продуктивності найбільших одноланцюгових ВРУ, а тиск нагнітання 3,60 МПа забезпечує достатній напір для розподілу газу трубопроводами на відстані понад 50 км. Змінна пропускна здатність впускного отвору дозволяє компресору приймати азот безпосередньо з холодильної камери ВРУ під тиском 0,33 МПа або з проміжного сховища під вищим тиском, адаптуючись до режиму роботи установки без необхідності регулювання тиску вище за течією. Безмасляна конструкція є критично важливою в цих сферах застосування, оскільки азот може подаватись на заводи напівпровідників, фармацевтичні заводи та підприємства харчової промисловості, де будь-яке забруднення маслом було б катастрофічним.

Мережі азотних трубопроводів континентального масштабу

Постачальники промислового газу, що працюють континентальні мережі азотних трубопроводів потрібні насосні станції, що регулярно працюють на підтримці тиску та потоку на великих відстанях. Азотний бустер 4MW-81/3.3~36 ідеально підходить для цих трубопровідних насосних станцій, де його продуктивність 81 м³/хв може обслуговувати кількох споживачів нижче за течією, а тиск нагнітання 3,60 МПа долає втрати на тертя в трубопроводі на відстанях 50–100 км. Змінна здатність впускного отвору особливо цінна в трубопровідних системах, оскільки впускний тиск змінюється залежно від потреб вище за течією, діаметра трубопроводу та зміни висоти. Компресор автоматично адаптується до цих змінних умов, підтримуючи ефективну роботу без ручного втручання.

Інтегрований сталеливарний завод з надвисокотискним азотом

Найбільші у світі інтегровані сталеливарні заводи потребують величезних обсягів азоту надвисокого тиску для герметизація доменного газу, процеси прямого відновлення COREX/MIDREX та інертизація проміжного ковша під високим тискомРеактор 4MW-81/3.3~36 потужністю 81 м³/хв може одночасно обслуговувати кілька доменних печей, реакторів прямого відновлення та ліній безперервного лиття заготовок через централізований азотний колектор 3,60 МПа. Тиск нагнітання 3,60 МПа достатній для подолання протитиску найбільших газових систем доменної печі та підтримки позитивного потоку ущільнювального газу навіть на глибині фурм понад 40 метрів. Безмасляна конструкція запобігає забрудненню доменного газу маслом, що може забруднювати обладнання для очищення газу нижче за течією та погіршувати якість видобутого газу, що використовується для виробництва електроенергії.

Системи зрідження та зберігання азоту, що підвищують тиск

Великі установки зі скраплення азоту потребують азоту високого тиску для роботи холодильного циклу та заповнення кріогенних резервуарів для зберігання. Установка 4MW-81/3.3~36 забезпечує подача азоту під високим тиском для турбодетандерів та клапанів Джоуля-Томсона використовується в процесі зрідження. Тиск 3,60 МПа достатній для ефективного зрідження за температур, що наближаються до -196°C, тоді як продуктивність 81 м³/хв забезпечує швидкість зрідження 50–100 тонн на добу. Змінна вхідна пропускна здатність дозволяє компресору приймати азот з випарника-зріджувача під його робочим тиском, з проміжного сховища або безпосередньо з ASU, забезпечуючи експлуатаційну гнучкість під час запуску, зупинки установки та режимів відстеження навантаження.

Матеріал та конструкція

Модель 4MW-81/3.3~36 виготовлена ​​з високоякісних матеріалів, відібраних для сумісності з азотом надвисокого тиску, термостійкості та надзвичайно високої 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) 100% згідно з розділом V, статтею 2 ASME, а кожна готова посудина під тиском піддається гідростатичному випробуванню на тиск, що в 1,5 рази 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 3,60 МПа. Весь компресорний вузол проходить заводські випробування протягом щонайменше 72 годин перед відправкою для перевірки механічної цілісності, теплових характеристик та сертифікації на безмасляність.

Інструкції з встановлення та обслуговування

Вимоги до фундаменту та конструкції

Двигун 4MW-81/3.3~36 має суху масу 30,00 тонн, а центр ваги знаходиться приблизно на 1200 мм вище опорної плити. Завдяки дворядній конструкції з опозитними циліндрами, незбалансовані сили значно зменшуються, незважаючи на величезну потужність, що дозволяє встановлювати його на залізобетонний інерційний блок 50–60 тоннБлок має бути встановлений на міцних еластомерних віброізоляторах (власна частота 4–6 Гц), щоб запобігти передачі вібрації на сусідні конструкції та прилади. Мінімальні вимоги до зазору: 2,0 м з боку, що не є приводом, для доступу до клапанів, 1,5 м з боку приводу для обслуговування двигуна та 2,5 м над головою для доступу до крана під час капітального ремонту. Фундамент має бути спроектований кваліфікованим інженером-конструктором таким чином, щоб витримувати статичну вагу та динамічні сили під час запуску та аварійного вимкнення.

Проектування системи охолодження водою

Потреба у воді для охолодження становить приблизно 120 м³/год при температурі на вході не вище 32°C. Контур розподілу води паралельно живить чохли циліндрів та три інтеркулери, а додатковий охолоджувач – на окремій гілці. Враховуючи чотириступеневе стиснення та граничне співвідношення тиску, інтеркулери є критично важливими для управління температурою та повинні постійно отримувати пріоритетний 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 SS316), зважені тверді речовини < 20 мг/л та загальна жорсткість < 250 мг/л у вигляді CaCO₃. Спеціальна градирня із замкнутим циклом, повнопотоковою фільтрацією та автоматизованою хімічною обробкою є обов'язковою для цього компресора через величезне холодильне навантаження та критичну важливість роботи інтеркулера.

Графік профілактичного обслуговування

Безмасляна конструкція насосів 4MW-81/3.3~36 значно зменшує складність обслуговування порівняно з альтернативами такого масштабу з використанням мастила. Немає потреби в заміні масла (що вимагало б понад 500 літрів на заміну), програмах аналізу масла, заміні фільтруючих елементів та заміні картриджа сепаратора. Основними витратними елементами, що зношуються, є... Поршневі кільця та бандажі з PTFE, які зазвичай досягають 3000–5000 годин терміну служби в умовах чистого азоту. Чотириступенева конструкція рівномірно розподіляє знос між ступенями, причому ступені високого тиску зазвичай потребують частішої уваги, ніж ступені низького тиску.

Сертифікати відповідності та безпеки

Азотний компресор потужністю 4MW-81/3.3~36 розроблений, виготовлений та випробуваний відповідно до наступних міжнародних стандартів та нормативних актів або перевищує їх:

Аналіз продуктивності та ефективності

4MW-81/3.3~36 досягає питома споживана потужність приблизно 24,69 кВт на м³/хв азоту, що подається під тиском нагнітання 3,60 МПа з входу 0,33 МПа. Цей показник питомої потужності відображає термодинамічну реальність надвисокого тиску стиснення з екстремальним коефіцієнтом стиснення. У сегменті надвисокого тиску безмасляних поршневих компресорів (тиск нагнітання >3,00 МПа, продуктивність >50 м³/хв) ця ефективність є конкурентоспроможною та зазвичай перевершує багатоблокові схеми менших компресорів, які страждають від кумулятивної неефективності та вищих паразитних втрат.

При стандартному річному робочому графіку тривалістю 8000 годин перевага в ефективності двигуна 4MW-81/3.3~36 порівняно з менш ефективними альтернативами або багатоблоковими системами дає приблизно 400 000–800 000 кВт·год річної економії енергіїПри ціні 1 ТП4Т0,08/кВт·год це становить від 1 ТП4Т32 000 до 1 ТП4Т64 000 прямих скорочень витрат на електроенергію на рік. Однак основним економічним фактором вибору моделі 4 МВт-81/3,3~36 зазвичай є усунення необхідності кількох менших компресорів та пов'язаного з ними технічного обслуговування, наявності запасних частин та експлуатаційних складнощівОдин компресор потужністю 4 МВт-81/3,3~36 замінює 3–4 менші компресори, зменшуючи кількість обслуговуючого персоналу, вартість запасних частин та площу установки на 60–701 т/3 т.

The загальна вартість володіння мегамасштабним азотним стисненням ще більше зменшується завдяки виключенню витратних матеріалів, пов'язаних з маслом. Система змащувального компресора еквівалентної потужності споживатиме 1000–2000 літрів мастильної оливи щорічно, плюс фільтруючі елементи, картриджі-сепаратори та утилізацію відпрацьованої оливи. У такому масштабі лише витратні матеріали, пов'язані з маслом, можуть перевищувати $50 000 на рік. Безмасляна конструкція 4MW-81/3.3~36 повністю усуває ці витрати, водночас гарантуючи, що чистота азоту відповідає найсуворішим вимогам замовника без подальшого очищення.

Можливості налаштування та OEM

Ми пропонуємо комплексні варіанти налаштування для адаптації 4MW-81/3.3~36 до конкретних вимог мегапроектів:

• Пакети EPC «під ключ»: Комплектна компресорна станція, включаючи компресор, двигун, усі охолоджувачі, трубопроводи високого тиску, контрольно-вимірювальні прилади, систему керування, градирню та електричний розподільчий пристрій, постачається одним підрядником. Зменшує складність управління проектом та забезпечує безперебійну інтеграцію системи.
• Конфігурації резервних дисків: Дводвигунні конструкції з автоматичним перемиканням зчеплення для застосувань, що вимагають наявності 100%. Кожен двигун розрахований на повне навантаження 60%, що дозволяє продовжувати роботу зі зниженою потужністю під час технічного обслуговування двигуна.
• Розширена інтеграція DCS: ПЛК Siemens S7-1500 або Allen-Bradley ControlLogix з резервними процесорами, 15-дюймовим сенсорним екраном HMI, дистанційним моніторингом через OPC-UA та Ethernet/IP, а також повною інтеграцією з заводською DCS/SCADA. Автоматичний розподіл навантаження, прогнозування попиту та алгоритми предиктивного обслуговування.
• Екологічні та акустичні системи: Спеціально розроблені акустичні корпуси, що знижують рівень шуму з 88 дБ(А) до 72 дБ(А) на відстані 1 метр; покриття морського класу C5-M для прибережних установок; тропіко-захищені електричні компоненти для температури навколишнього середовища 55°C; та вбудований фільтр повітря для запиленого середовища.
• Програми OEM та власних торгових марок: Повне виробництво під брендування замовника, індивідуальні схеми фарбування та локалізовані пакети документації для світових компаній, що займаються промисловим газом, та підрядників з енергоефективності та енергоефективності (EPC).

Користувацькі конфігурації доступні з Мінімальна кількість замовлення 1 одиницяІнженерний огляд та розробка пропозицій зазвичай займають 10–14 робочих днів через складність мегамасштабних проектів. Стандартний термін поставки становить 20–24 тижні; прискорена доставка протягом 16 тижнів доступна для кваліфікованих замовлень із попередніми зобов'язаннями щодо матеріалів.

Тематичне дослідження: Модернізація інфраструктури комплексного сталеливарного комплексу з виробництва азоту

Клієнт: Великий інтегрований виробник сталі в Індії, що експлуатує три доменні печі, дві установки прямого відновлення COREX та шість ліній безперервного лиття заготовок

Виклик: Постачання азоту клієнту здійснювалося п'ятьма старими масляними компресорами (сукупною продуктивністю 75 м³/хв), які живили розподільний колектор тиском 2,00 МПа. Система працювала на потужності 95% без резервування, а тиск 2,00 МПа був недостатнім для нових вимог до інертизації проміжного ковша високого тиску та герметизації газу COREX. Забруднення маслом від змащених компресорів призводило до засмічення сопел проміжного ковша та погіршення якості доменного газу. Витрати на технічне обслуговування досягли $220 000/рік на п'яти агрегатах, а наявність запасних частин для 20-річних машин ставала проблематичною.

Рішення: Ми поставили один Безмасляний азотний компресор 4MW-81/3.3~36 як заміна всієї існуючої компресорної ферми, сконфігурованої на готовій до використання платформі з інтегрованим чотириступеневим проміжним охолодженням, додатковим охолодженням, резервною системою керування PLC Siemens S7-1500 та повною інтеграцією SCADA. Тиск нагнітання 3,60 МПа відповідав усім існуючим та майбутнім вимогам до високого тиску. Змінна пропускна здатність на вході дозволяла компресору приймати азот з існуючої ASU під тиском 0,33 МПа або з проміжного сховища під вищим тиском. Перед компресором було встановлено компенсаційний резервуар об'ємом 10 м³ для буферизації коливань попиту від агрегатів COREX періодичної роботи.

Кількісні результати після 36 місяців:

• Вміст азоту в олії: Зменшено з 5,8 мг/м³ до <0,01 мг/м³, досягаючи ISO 8573-1 Клас 0
• Засмічення сопла проміжного ковша: Повністю ліквідовано, покращуючи вихід ливарного матеріалу на 2.1%
• Річна вартість технічного обслуговування: Зменшено на 58% (від $220 000 до $92 400), незважаючи на більший верстат
• Інвентаризація запасних частин: Зменшено на 75% (одна машина проти п'яти одиниць)
• Кількість персоналу з технічного обслуговування: Зменшено з 4 штатних одиниць до 1,5 штатних одиниць
• Споживання енергії: Покращено 12.3% порівняно з п'ятиквартирною схемою, що заощаджує $48 000/рік
• Незапланований простій: Нуль подій через 36 місяців, з доступністю 99.2%
• Термін окупності: 3,2 роки на основі комбінованої економії коштів та підвищення врожайності

«Заміна п’яти старих компресорів на один компресор потужністю 4 MW-81/3.3~36 була найкращим рішенням щодо капіталовкладень, яке ми прийняли за десятиліття. Нашу команду з технічного обслуговування скоротили на дві третини, якість азоту тепер сертифікована за класом 0, а вихід ливарного матеріалу покращився більш ніж на 21 TP3T. Машина виявилася абсолютно безпроблемною». — Віце-президент з операцій, Інтегрований сталеливарний комплекс

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 спроектувати власну мегамасштабну азотну інфраструктуру?

Наша команда інженерів-прикладів спеціалізується на надмасштабних проектах стиснення азоту. Ми надаємо комплексні техніко-економічні обґрунтування, термодинамічне моделювання, підтримку проектування фундаментів, дослідження електричної координації та детальний аналіз загальної вартості володіння (TCO). Для проектів такого масштабу ми пропонуємо інженерні консультації на місці та програми заводських випробувань за участю спостерігачів.

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