Азотний компресор 4WM-100/30 – надвисокопродуктивний безмасляний азотний бустер для промислового процесу з тиском 3,00 МПа

Розроблений для подачі 100 м³/хв при тиску нагнітання 3,00 МПа, 4WM-100/30 – це чотириступеневий, чотирирядний безмасляний поршневий азотний компресор, спеціально створений для надвеликого впорскування азоту, транспортування трубопроводами високого тиску та вимогливих нафтохімічних процесів. Нульове забруднення маслом, величезна пропускна здатність та оптимізований для безперервної роботи при екстремальному тиску.

Огляд продукту

The Азотний компресор 4WM-100/30 являє собою вершину нашої інженерії безмасляних поршневих компресорів, займаючи сегмент надвеликої продуктивності на ринку промислового азотного стиснення. Завдяки надзвичайній Продуктивність 100 м³/хв у поєднанні з грізним Тиск нагнітання 3,00 МПа, цей агрегат розроблений для найвимогливіших застосувань азоту у світовій промисловості промислових газів.

Що відрізняє 4WM-100/30 від усіх традиційних альтернатив, так це його повністю безмасляний шлях стиснення у поєднанні з чотириступеневою термодинамічною оптимізацією. Поршневі кільця та бандажі поршня виготовлені з передових самозмащувальних композитних матеріалів PTFE, які працюють без будь-яких вуглеводневих мастил, що гарантує повну відсутність забруднення потоку азоту навіть за екстремальних тисків і температур, пов'язаних з розрядом 3,00 МПа. Ця властива безмасляна характеристика є незамінною для застосування азоту надвисокої чистоти у виробництві напівпровідників, фармацевтичному синтезі та виробництві харчового газу, де навіть забруднення маслом у концентрації менше ppm було б катастрофічним.

Архітектура компресора використовує чотириступінчастий, чотирирядний (四列四级) конфігурація — найскладніша та термодинамічно найдосконаліша схема в нашому асортименті продукції. Ця багатоступенева конструкція розподіляє величезний коефіцієнт тиску, необхідний для досягнення 3,00 МПа, між чотирма циліндрами стиснення, з міжступеневим охолодженням після кожного ступеня. Такий поетапний підхід є абсолютно необхідним для управління екстремальними тепловими навантаженнями та збереження цілісності ущільнювальних елементів з PTFE, які можуть термічно деградувати, якщо їх піддати температурі нагнітання одноступеневого або навіть двоступеневого процесу стиснення при такому рівні тиску. Міцна чавунна рама та масивний кований сталевий колінчастий вал розроблені для мінімального терміну служби 150 000 годин за суворими протоколами технічного обслуговування.

Технічні характеристики – 4WM-100/30

* 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. Чотириетапна термодинамічна оптимізація для екстремального тиску

The чотириступенева архітектура стиснення Використання чотириступеневого стиснення компресора 4WM-100/30 є єдиним термодинамічно життєздатним підходом для досягнення тиску нагнітання 3,00 МПа, одночасно підтримуючи прийнятну температуру нагнітання та зберігаючи цілісність ущільнення з ПТФЕ. Кожен ступінь працює зі співвідношенням тисків приблизно від 2,5:1 до 3:1, зі спеціалізованими кожухотрубними проміжними охолоджувачами між кожним ступенем, які відводять тепло стиснення. Такий ступінчастий підхід обмежує температуру нагнітання кожного ступеня нижче 145°C, що знаходиться в межах безпечного робочого діапазону композитних матеріалів з ПТФЕ. Без чотириступеневого стиснення температура нагнітання перевищила б 250°C, що спричинило б негайну термічну деградацію ущільнювальних елементів та катастрофічний вихід компресора з ладу. Чотирирядне розташування забезпечує винятковий баланс сил, при цьому протилежно розташовані циліндри скасовують інерційні сили та мінімізують передачу вібрації на фундамент.

2. Технологія надвисокотемпературного герметизації з PTFE

У 4WM-100/30 використовується запатентована самозмащувальне поршневе кільце та вузол бандажа виготовлені з композитів PTFE нового покоління, спеціально розроблених для роботи в умовах надвисокого тиску. Ці кільця армовані високотемпературним скловолокном, бронзовими частинками та дисульфідом молібдену для досягнення коефіцієнта тертя нижче 0,05 без будь-якого зовнішнього вуглеводневого змащення. Формула матеріалу розрахована на безперервну роботу за температур до 200°C — вище, ніж у стандартних композитів PTFE — щоб забезпечити запас міцності проти підвищених теплових навантажень чотириступеневого стиснення. При тиску нагнітання 3,00 МПа парціальний тиск будь-якої масляної пари буде надзвичайно високим, що зробить видалення забруднення маслом практично неможливим після стиснення. Вбудована безмасляна конструкція 4WM-100/30 повністю усуває цей ризик, забезпечуючи Сертифікація ISO 8573-1 класу 0 без будь-якого обладнання для очищення нижче за течією.

3. Масивна надміцна рама для промислових вантажів

Основна рама відлита з Сірий чавун GG30 (вищий клас, ніж стандартний GG25) з посиленими стінками товщиною до 80 мм та вбудованими каналами для охолоджувальної води, виточеними безпосередньо у виливку. чотирирядне протилежне розташування циліндрів забезпечує майже ідеальне компенсацію сил першого та другого порядку, зменшуючи чисті незбалансовані сили, що передаються на фундамент, до менш ніж 5% пікових сил газу в циліндрі. Цей винятковий механічний баланс є важливим для машини такого розміру та потужності, де незбалансовані сили в іншому випадку вимагали б маси фундаменту понад 100 тонн. Динамічно збалансований кований сталевий колінчастий вал (42CrMo4, Q&T) підтримується п'ятьма корінними шийками підшипників з гідродинамічними підшипниками масляної плівки, розрахованими на повний розрахунковий термін служби 150 000 годин.

4. Високовольтний двигун-привід для максимальної ефективності

4WM-100/30 приводиться в рух Асинхронний двигун середньої напруги потужністю 1200 кВт Доступний у конфігураціях 6 кВ або 10 кВ, що відповідає класу ефективності IE3 за стандартом IEC 60034-1. На цьому рівні потужності привід середньої напруги не просто бажаний, а й необхідний — двигун на 380 В потребує приблизно 2000 А струму, що вимагає непрактичних розмірів кабелів та масивного розподільчого пристрою. Конфігурація середньої напруги інтегрується безпосередньо в промислові високовольтні розподільні мережі, мінімізуючи втрати електроенергії та зменшуючи витрати на інфраструктуру. Двигун оснащений рідинним охолоджувальним кожухом для роботи в тропічному кліматі та має ізоляцію класу F з підвищенням температури класу B для подовженого терміну служби.

Сценарії застосування

Надвеликомасштабне впорскування азоту та транспортування трубопроводами

У мегамасштабних промислових газових об'єктах та національних мережах азотних трубопроводів 4WM-100/30 служить первинний азотний бустер високого тиску для передачі на великі відстані та застосування у системах закачування великих об'ємів. Його продуктивність 100 м³/хв еквівалентна виходу азоту з кріогенної ВРУ продуктивністю понад 5000 Нм³/год, а тиск нагнітання 3,00 МПа забезпечує достатній напір для передачі трубопроводами на відстані понад 50 км. Безмасляна конструкція є критично важливою для застосувань у сфері передачі, оскільки будь-яке нафтове забруднення поширюватиметься по всій трубопровідній мережі, впливаючи на всіх споживачів, включаючи виробників харчових продуктів, фармацевтичних компаній та фабрики напівпровідників.

Продувка вугільної хімії та синтез-газу азотом

На вугільнохімічних заводах, газифікаційних установках та комплексах з виробництва синтез-газу Азотний компресор 4WM-100/30 забезпечує величезні обсяги азоту під високим тиском для інертизація газогенератора, продувка трубопроводів синтез-газу та аварійна ізоляціяТиск нагнітання 3,00 МПа достатній для подолання робочого тиску газифікаторів із захопленим потоком (зазвичай 2,5–4,0 МПа) та підтримки позитивного потоку інертного газу під час запуску, зупинки та аварійних ситуацій. Продуктивність 100 м³/хв може одночасно обслуговувати кілька газифікаційних ліній, зменшуючи кількість необхідних компресорних агрегатів та спрощуючи компонування установки. Безмасляна конструкція запобігає забрудненню синтез-газу маслом, яке може отруїти каталізатори нижче за течією в установках синтезу метанолу, виробництва Фішера-Тропша та аміаку.

Закачування азоту для посиленого вилучення нафти (EOR)

У проектах закачування азоту в нафтопромисли для збільшення нафтовіддачі, установка 4WM-100/30 стискає азот до 3,00 МПа для закачування у виснажені нафтові пласти, щоб підтримувати тиск у пласті та покращувати ефективність охоплення. Масивна продуктивність 100 м³/хв може обслуговувати кілька нагнітальних свердловин одночасно, а високий тиск нагнітання долає гідростатичний напір глибоких пластів. Безмасляна конструкція є обов'язковою для застосувань EOR, оскільки забруднення нафтою може пошкодити пласт, знизити проникність та забруднити видобуту нафту. Постійний режим роботи забезпечує безперебійні кампанії закачування, які можуть тривати роками.

Постачання азоту для великомасштабного виробництва напівпровідників

Мегафабрики, що виробляють напівпровідникові пластини розміром 300 мм та 450 мм, потребують величезних обсягів надвисокочистого азоту. продувка технологічної камери, атмосфера транспортування пластин, газ-носій хімічного осадження з парової фази (CVD) та кріогенне охолодженняПродуктивність 4WM-100/30 100 м³/хв може забезпечити потреби в азоті цілого комплексу з виробництва напівпровідників, тоді як тиск нагнітання 3,00 МПа достатній для проходження азоту через розгалужені розподільні колектори та системи зниження тиску в місцях використання. Сертифікація на відсутність олії є невід'ємною частиною напівпровідникових застосувань, де навіть фемтограмове забруднення олією може спричинити фатальні дефекти в нанорозмірних транзисторах.

Матеріал та конструкція

4WM-100/30 виготовлено з високоякісних матеріалів, відібраних для сумісності з азотом надвисокого тиску, надзвичайної термостійкості та структурної цілісності промислового масштабу:

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 SS316L 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

4WM-100/30 має суху масу 36,50 тонни та центр ваги приблизно на 1200 мм вище опорної плити. Незважаючи на те, що чотирирядна опозитна конструкція циліндрів забезпечує чудовий баланс сил, сама маса та потужність машини вимагають залізобетонний інерційний блок 60–80 тоннБлок має бути встановлений на потужних пружинних ізоляторах (власна частота 4–6 Гц), щоб запобігти передачі вібрації на сусідні конструкції та чутливі прилади. Фундамент має бути спроектований кваліфікованим інженером-конструктором таким чином, щоб витримувати статичну вагу та динамічні сили під час запуску та аварійного вимкнення. Мінімальні вимоги до зазору: 2,0 м з усіх боків для доступу для технічного обслуговування, 3,0 м над головою для доступу крана під час капітального ремонту та спеціальний відсік для важких вантажів для зняття ротора.

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 забезпечує подачу води до циліндричних чохлів, трьох інтеркулерів та додаткового охолоджувача в паралельних гілках з окремими клапанами регулювання потоку. Враховуючи чотириступеневе стиснення, управління охолоджувальною водою є критично важливим — будь-яке зниження продуктивності інтеркулера спричинить каскад підвищення температури на наступних етапах, що потенційно може перевищити безпечну робочу межу ущільнювальних елементів з ПТФЕ. Технічні характеристики якості води: pH 6,5–8,5, загальний вміст розчинених твердих речовин < 400 мг/л, вміст хлоридів < 30 мг/л (для запобігання корозії сталі SS316L), зважені тверді речовини < 20 мг/л та загальна жорсткість < 250 мг/л у вигляді CaCO₃. Для надійної роботи обов'язкова спеціальна градирня із замкнутим циклом, повнопоточною фільтрацією та автоматизованою хімічною обробкою.

Графік профілактичного обслуговування

Безмасляна конструкція компресора 4WM-100/30 усуває всю категорію завдань з технічного обслуговування, пов'язаних з маслом, які обтяжують змащені компресори. Немає потреби в заміні масла (що економить 400–600 літрів на рік), програмах аналізу масла, заміні фільтруючих елементів, заміні картриджів сепаратора та утилізації відпрацьованого масла. Основними витратними матеріалами, що зношуються, є... Поршневі кільця та бандажі з PTFE, які зазвичай досягають 3000–5000 годин терміну служби в умовах чистого азоту. Враховуючи чотириступеневу архітектуру, планування технічного обслуговування повинно враховувати особливості зносу, характерні для кожного етапу, причому етап високого тиску (етап 4) зазвичай потребує частішої уваги, ніж етапи низького тиску.

Сертифікати відповідності та безпеки

Азотний компресор 4WM-100/30 розроблений, виготовлений та випробуваний відповідно до наступних міжнародних стандартів та нормативних актів або перевищує їх:

Аналіз продуктивності та ефективності

4WM-100/30 досягає питома споживана потужність приблизно 12,00 кВт на м³/хв азоту, що подається під тиском нагнітання 3,00 МПа. Цей показник питомої потужності відображає термодинамічну реальність надвисокого тиску стиснення через чотири ступені, де кумулятивна робота стиснення є значною. Однак у сегменті безмасляних компресорів надвисокого тиску (тиск нагнітання >2,50 МПа, продуктивність >50 м³/хв) ця ефективність є винятковою. Для порівняння, поршневі компресори з масляним змащенням у аналогічних застосуваннях зазвичай споживають 13,0–15,0 кВт/м³/хв, тоді як спроба досягти цього тиску за допомогою гвинтових компресорів вимагатиме багатоступеневих конструкцій з міжступеневим охолодженням, які є механічно складними та менш ефективними.

Протягом 8000 годин річної роботи перевага 4WM-100/30 в ефективності порівняно з менш ефективними альтернативами становить приблизно 800 000–1 600 000 кВт·год річної економії енергіїПри ціні $0,08/кВт·год це становить від $64 000 до $128 000 прямих скорочень витрат на електроенергію на рік. Однак основним економічним обґрунтуванням для 4WM-100/30 зазвичай є поєднання величезної продуктивності, надвисокого тиску та роботи без використання оливи з якою жодна альтернативна технологія не може зрівнятися. загальна вартість володіння для стиснення азоту надвисокого тиску домінує енергоспоживання та обслуговування, обидва аспекти оптимізовані завдяки чотириступеневому безмасляному дизайну.

Відмова від витратних матеріалів, пов'язаних з маслом, забезпечує особливо значну економію в такому масштабі. Компресор з мастилом продуктивністю 100 м³/хв споживатиме 1000–2000 літрів мастильної оливи щорічно, плюс сотні фільтруючих елементів, картриджів-сепараторів та витрати на утилізацію відпрацьованої оливи становитимуть 125 000–140 000 фунтів стерлінгів на рік. Безмасляна конструкція 4WM-100/30 повністю усуває ці витрати, водночас гарантуючи, що жодне забруднення оливою не потраплятиме в потік азотного продукту — значення, яке неможливо виміряти кількісно, ​​але є критично важливим для напівпровідникової, фармацевтичної та харчової промисловості.

Можливості налаштування та OEM

Ми пропонуємо комплексні варіанти налаштування для адаптації 4WM-100/30 до конкретних вимог мегапроектів:

• Пакети EPC «під ключ»: Повне проєктування компресорної, включаючи фундаментні інженерні роботи, системи охолодження, електричні підстанції, диспетчерські та системи безпеки. Ми керуємо всім проектом від проектування до введення в експлуатацію.
• Резервні двоблочні системи: Два компресори 4WM-100/30, сконфігуровані за схемою 2×100% або 3×50% з автоматичним розподілом навантаження та плавним перемиканням. Забезпечують доступність азоту 100% для критично важливих застосувань.
• Розширена інтеграція DCS: ПЛК Siemens S7-1500 або Allen-Bradley ControlLogix з резервними процесорами, 15-дюймовими сенсорними екранами HMI та повною інтеграцією з системою управління заводом через OPC-UA, Modbus TCP/IP або власні протоколи. Включає алгоритми прогнозного обслуговування та моделювання цифрового двійника.
• Системи охорони навколишнього середовища та безпеки: Вибухостійкі компресорні станції, установки виявлення газу, автоматичні системи пожежогасіння дренчерним способом та системи аварійного розгерметизації. Відповідають вимогам API, NFPA та місцевим нормам безпеки.
• Програми OEM та власних торгових марок: Індивідуальне брендування, схеми фарбування та пакети документації для світових газових компаній та підрядників EPC. Повна технічна підтримка та мережі логістики запасних частин.

Користувацькі конфігурації доступні з Мінімальна кількість замовлення 1 одиницяІнженерний огляд та розробка пропозицій зазвичай займають 10–14 робочих днів через складність машини. Стандартний термін поставки становить 20–26 тижнів; прискорені програми можуть скоротити його до 16 тижнів для кваліфікованих проектів із попередньо затвердженими кресленнями.

Тематичне дослідження: Постачання азоту для комплексу вуглехімічної промисловості

Клієнт: Державне вугільно-хімічне підприємство в Китаї, що експлуатує чотири газифікатори із захопленим потоком та подальший синтез метанолу/аміаку

Виклик: Комплекс потребував 90 000 Нм³/год азоту високого тиску (2,8–3,2 МПа) для інертизації газогенератора, продувки трубопроводів синтез-газу, консервації каталізатора та аварійної ізоляції. Існуюче постачання складалося з трьох компресорів з масляним змащенням (європейської марки, понад 20 років експлуатації), які зазнавали катастрофічного виносу нафти в потік азоту. Забруднення нафтою отруювало каталізатори синтезу метанолу (вартість заміни $2,5M за зарядку), забруднювало теплообмінники синтез-газу та спричиняло незаплановані зупинки в середньому 45 годин на рік. Старі компресори також були енергоефективними, споживаючи 1450 кВт на 100 м³/хв порівняно із сучасними стандартами.

Рішення: Ми постачали два безмасляні азотні компресори 4WM-100/30 у резервній конфігурації 2×100%, кожна на спеціальному комплексі «під ключ» з інтегрованими чотириступеневими системами проміжного охолодження, додаткового охолодження та резервного ПЛК-керування Siemens S7-1500. Компресори розміщувалися у вибухостійкій будівлі з автоматичним виявленням газу, аварійним розгерметизацією та пожежогасінням. Вище по потоку було встановлено компенсаційний резервуар об'ємом 50 м³ для буферизації коливань попиту від чотирьох газифікаційних ліній.

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
• Випадки отруєння каталізатором метанолу: Нуль з моменту введення в експлуатацію, економія $2.5M на кожну уникнуту заміну каталізатора
• Незаплановані зупинки: Зменшено з 45 годин/рік до 2 годин/рік (лише планове технічне обслуговування)
• Споживання енергії: Покращено 17.2% (від 1450 до 1200 кВт на 100 м³/хв), що економить 1 TP4T320 000/рік на компресор
• Наявність компресора: 99.7% понад 36 місяців з резервною конфігурацією
• Термін окупності: 3,2 роки включаючи економію енергії, захист каталізатора та запобігання втратам під час зупинки

«Компресори 4WM-100/30 перетворили наше постачання азоту з хронічного експлуатаційного ризику на надійну систему. Усунення забруднення маслом багаторазово окупилося лише завдяки захисту каталізатора. Резервування вселяє нам впевненість у тому, що ми ніколи не втратимо постачання азоту до наших газогенераторів». — Головний операційний директор, вугільно-хімічне підприємство

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 розробити власне рішення для азоту надвисокого тиску?

Наші старші інженери-застосовувачі та керівники проектів готові оцінити ваші потреби в потоці азоту, специфікації тиску, обмеження на місці та потреби в інтеграції. Ми надаємо комплексні техніко-економічні обґрунтування, детальні технічні пропозиції, проєкти фундаментів та будівель, схеми трубопроводів та контрольно-вимірювальних приладів (P&ID), а також повні «під ключ» рішення з енергоефективності, будівництва та будівництва (EPC) для проектів будь-якого масштабу.

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