Азотний компресор ZW-5/40 | Безмасляний азотний бустер продуктивністю 5 м³/хв для промислового застосування з надвисоким тиском 4,00 МПа

Азотний компресор ZW-5/40 – надвисокотискний безмасляний азотний компресор для критично важливих технологічних застосувань з тиском 4,00 МПа

Розроблений для подачі 5 м³/хв при тиску нагнітання 4,00 МПа, ZW-5/40 — це двоступеневий трирядний безмасляний поршневий азотний компресор, призначений для впорскування азоту під надвисоким тиском, каскадного заповнення газових балонів та складних нафтохімічних процесів. Нульове забруднення маслом, триступенева термодинамічна оптимізація та безперервна робота під екстремальним тиском.

Огляд продукту

The Азотний компресор ZW-5/40 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 5 м³/хв і винятковий Тиск нагнітання 4,00 МПа, цей агрегат займає сегмент надвисокого тиску нашого портфоліо промислових азотних компресорів, обслуговуючи найвимогливіші технологічні застосування на світовому ринку промислових газів.

Що відрізняє ZW-5/40 від усіх традиційних альтернатив, так це його повністю безмасляний процес стиснення в поєднанні з триступеневою термодинамічною оптимізацієюПоршневі кільця та бандажі поршня виготовлені з удосконалених самозмащувальних композитних матеріалів PTFE, спеціально розроблених для роботи під надвисоким тиском без будь-яких вуглеводневих мастил. Ця властива безмасляна характеристика гарантує, що потік азоту залишається повністю чистим, досягаючи Сертифікація ISO 8573-1 класу 0 навіть при тиску 4,00 МПа, де забруднення олією буде найбільш концентрованим і найважче видалити.

Компресор використовує двоступеневий, трирядний (二列三级) конфігурація, термодинамічно важлива для управління екстремальним коефіцієнтом стиснення, необхідним для досягнення тиску нагнітання 4,00 МПа. Трирядна схема розподіляє роботу зі стиснення між трьома циліндрами, з окремими інтеркулерами між кожним ступенем, що підтримують температуру газу в безпечних робочих межах. Міцна чавунна рама з посиленими секціями циліндрів високого тиску та точно оброблений кований сталевий колінчастий вал розраховані на мінімальний термін служби 100 000 годин згідно зі стандартними протоколами технічного обслуговування в умовах надвисокого тиску.

Технічні характеристики – ZW-5/40

* 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-5/40 використовує запатентовану самозмащувальне поршневе кільце та вузол бандажа виготовлені з надвисокопродуктивних композитів PTFE, спеціально розроблених для роботи при тиску 4,00 МПа. Ці кільця армовані високоміцним скловолокном та бронзовими частинками для досягнення коефіцієнта тертя нижче 0,05 без будь-якого зовнішнього вуглеводневого змащення. При тиску нагнітання 4,00 МПа парціальний тиск масляної пари буде приблизно в 40 разів вищим, ніж при 0,10 МПа, що робить забруднення маслом катастрофічним і практично неможливим для видалення нижче за течією. Вбудована безмасляна конструкція ZW-5/40 повністю усуває цей ризик, забезпечуючи Відповідність стандарту ISO 8573-1 класу 0 без будь-якої фільтрації після фільтрації. Формула з ПТФЕ розрахована на безперервну роботу за температур до 200°C, що забезпечує надійну герметичність при екстремальних термічних навантаженнях від надвисокого тиску стиснення.

2. Триетапна термодинамічна оптимізація

The двоетапна, трирядна (二列三级) архітектура стиснення ZW-5/40 є термодинамічно обов'язковим для досягнення цільового тиску нагнітання 4,00 МПа за типових умов на вході 0,05–0,10 МПа. Загальне співвідношення тисків приблизно від 40:1 до 80:1 розподіляється між трьома циліндрами стиснення, причому кожен ступінь працює з керованим співвідношенням тисків від 3:1 до 4:1. Спеціалізовані високоефективні кожухотрубні інтеркулери між кожним етапом відводити значну кількість тепла стиснення, підтримуючи температуру нагнітання нижче 160°C та запобігаючи термічній деградації ущільнювальних елементів з PTFE. Без цього триетапного підходу температура нагнітання перевищувала б 250°C, що значно перевищує безпечну експлуатаційну межу будь-якого безмасляного ущільнювального матеріалу. Ступінчаста конструкція також покращує об'ємну ефективність приблизно на 151 TP3T порівняно з двоетапними альтернативами при еквівалентних співвідношеннях тиску.

3. Посилена конструкція рами високого тиску

Основна рама відлита з Сірий чавун GG25 зі значно посиленими стінками в області циліндра високого тиску, щоб витримувати механічні напруження пікового тиску 4,00 МПа. Стінки циліндра в третьому (високому) ступені приблизно на 40% товщі, ніж у стандартних циліндрів низького тиску, з додатковим зовнішнім ребристістю для запобігання деформації під тиском. трирядне протилежне розташування циліндрів забезпечує чудовий баланс сил, при цьому перший і третій ступені розташовані протилежно другому ступені, щоб мінімізувати чисті інерційні сили. Кований сталевий колінчастий вал динамічно збалансований відповідно до стандартів ISO 1940 G2.5 і має загартовані шийки підшипників, щоб витримувати підвищені навантаження на підшипники, пов'язані з газовими силами високого тиску. Весь картерний вузол розрахований на мінімальний тиск розриву 6,00 МПа, що забезпечує запас міцності 50% вище максимального робочого тиску.

4. Стандартний промисловий двигун на 380 В з конструкцією з високим крутним моментом

ZW-5/40 приводиться в рух Трифазний асинхронний двигун потужністю 75 кВт, 380 В, 50 Гц Відповідно до IEC 60034-1 класу ефективності IE3. Двигун має конструкцію з високим крутним моментом, спеціально підібрану для обробки пікових вимог до крутного моменту при надвисокому тиску стиснення, де газове навантаження на поршні створює значний опір під час ходу стиснення. Стандартна конфігурація 380 В інтегрується безпосередньо в існуючі промислові розподільні щити без необхідності інфраструктури середньої напруги, що робить установку доступною для широкого кола об'єктів. Двигун з'єднаний з компресором за допомогою потужної гнучкої дискової муфти, яка компенсує незначні перекоси, передаючи при цьому високий крутний момент, необхідний для роботи при тиску 4,00 МПа.

Сценарії застосування

Каскадне заповнення азотних балонів надвисокого тиску

ZW-5/40 спеціально розроблений для каскадні станції заправки азотними балонами де газ необхідно стискати до 4,00 МПа для зберігання у причепах з трубами високого тиску або банках балонів. Тиск нагнітання 4,00 МПа є стандартним тиском зберігання для промислових причепів з азотними трубами, що дозволяє ефективно транспортувати великі обсяги азоту до віддалених робочих місць, будівельних проектів та місць реагування на надзвичайні ситуації. Продуктивність 5 м³/хв забезпечує швидке заповнення причепів з трубами, при цьому типовий причіп з трубами об'ємом 3000 літрів заповнюється приблизно за 10 годин. Безмасляна конструкція є абсолютно необхідною для заповнення балонів, оскільки будь-яке масляне забруднення буде затримуватися в системі зберігання високого тиску та доставлятися кінцевим користувачам, потенційно забруднюючи їхні процеси та порушуючи специфікації чистоти.

Нафтохімічне впорскування азоту надвисокого тиску

У нафтохімічних та нафтопереробних підприємствах, Азотний компресор ZW-5/40 забезпечує азот надвисокого тиску для аварійне розгерметизування реакторів високого тиску, консервація каталізаторного шару під час зупинки та гідростатичні випробування технологічних резервуарів, розрахованих на розрахунковий тиск 3,20 МПаТиск нагнітання 4,00 МПа забезпечує запас 25% вище випробувального тиску типових технологічних трубопроводів і резервуарів класу 300, що гарантує безпечні та ефективні випробування під тиском. Безмасляна конструкція є обов'язковою для нафтохімічних застосувань, де азот контактує з каталізаторними шарами або потрапляє в технологічні потоки, які повинні залишатися повністю вільними від вуглеводнів. Навіть слідові забруднення нафтою при тиску 4,00 МПа будуть достатньо концентрованими, щоб деактивувати дорогі каталізатори та забруднити потоки високоцінних продуктів.

Стимуляція та капітальний ремонт нафтогазових свердловин

У нафтогазових операціях, що передбачають видобуток нафти та газу, ZW-5/40 постачає азот під високим тиском для операції з підйому азоту, стимуляція свердловин та процедури капітального ремонтуАзот закачується в нафтові свердловини під високим тиском, щоб зменшити гідростатичний напір стовпа рідини, дозволяючи пластовим рідинам виходити на поверхню. Тиск нагнітання 4,00 МПа достатній для підйому азоту в свердловинах глибиною до 2000 метрів, а продуктивність 5 м³/хв може забезпечити безперервне закачування азоту протягом тривалих кампаній з капітального ремонту. Безмасляна конструкція запобігає забрудненню пластових рідин і гарантує, що азот не вносить вуглеводні в пласт, які можуть змінити змочуваність або пошкодити пласт.

Системи азоту високого тиску для аерокосмічної та оборонної промисловості

Аерокосмічній промисловості та оборонним підприємствам потрібен азот надвисокого тиску для випробування гідравлічної системи, перевірка системи інертізації паливних баків та наземна підтримка рухової системи космічних апаратівТиск нагнітання ZW-5/40 4,00 МПа підходить для випробування гідравлічних систем літаків, розрахованих на робочий тиск 21 МПа (з використанням азоту як безпечного випробувального середовища), а також для заповнення наземного допоміжного обладнання, що використовується під час підготовки до запуску космічних кораблів. Сертифікація на відсутність олії гарантує відповідність стандартам чистоти в аерокосмічній галузі (MIL-PRF-27401 та еквівалентні), які забороняють будь-яке забруднення вуглеводнями в системах, що працюють у вакуумі космосу.

Матеріал та конструкція

ZW-5/40 виготовлений з високоякісних матеріалів, відібраних для сумісності з азотом надвисокого тиску, надзвичайної 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) за стандартом 100% згідно з розділом V, статтею 2 стандарту ASME, а 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 та рентгенівськими випробуваннями за стандартом 100% для забезпечення абсолютної герметичності при робочому тиску 4,00 МПа.

Інструкції з встановлення та обслуговування

Вимоги до фундаменту та конструкції

ZW-5/40 має суху масу 3,97 тонни та центр ваги приблизно на 850 мм вище опорної плити. Незважаючи на те, що трирядна конструкція забезпечує хороший баланс сил, робота під високим тиском створює значні газові сили, що вимагає залізобетонний інерційний блок 8–10 тоннБлок має бути встановлений на міцних еластомерних віброізоляторах (власна частота 6–8 Гц) для запобігання передачі вібрації. Мінімальні вимоги до зазорів: 1,5 м з боку, що не є приводом, для доступу до клапана, 1,2 м з боку приводу для обслуговування двигуна та 2,0 м над головою для доступу до крана. Напірний трубопровід високого тиску повинен мати незалежну підтримку за допомогою пружинних підвісів або жорстких анкерів для запобігання втомі, викликаній вібрацією, при тиску 4,00 МПа. На напірній лінії необхідно встановити запобіжний клапан з номіналом 110% від максимального робочого навантаження (MAWP) та розривну мембрану з номіналом 120% від максимального робочого навантаження (MAWP).

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 паралельно забезпечує подачу води до циліндричних кожухів та двох інтеркулерів, з пріоритетним потоком до інтеркулерів. Враховуючи екстремальний коефіцієнт тиску, продуктивність інтеркулера є абсолютно критично важливою — якщо ефективність інтеркулера падає нижче 80%, температура нагнітання перевищить безпечну межу для матеріалів з ПТФЕ. Технічні характеристики якості води: pH 6,5–8,5, загальний вміст розчинених твердих речовин < 500 мг/л, вміст хлоридів < 30 мг/л (суворе обмеження для запобігання корозії труб з нержавіючої сталі SS316 за високого тиску), зважені тверді речовини < 20 мг/л та загальна жорсткість < 250 мг/л у вигляді CaCO₃. Для надійної роботи обов'язкова градирня із замкнутим циклом, повнопоточною фільтрацією та хімічною обробкою.

Графік профілактичного обслуговування

Безмасляна конструкція ZW-5/40 усуває всю категорію завдань з технічного обслуговування, пов'язаних з маслом. Однак робота під надвисоким тиском вимагає частішої уваги до клапанних пластин і поршневих кілець, ніж у моделей з нижчим тиском. клапанні пластини ступеня високого тиску (третього ступеня) є найбільш навантаженими компонентами та потребують перевірки кожні 200 годин протягом перших 1000 годин експлуатації для встановлення базових моделей зносу. Після встановлення базових показників зносу інтервал перевірки може бути збільшений на основі даних моніторингу фактичного стану.

Сертифікати відповідності та безпеки

Азотний компресор ZW-5/40 розроблений, виготовлений та випробуваний відповідно до наступних міжнародних стандартів та нормативних актів або перевищує їх:

Аналіз продуктивності та ефективності

ZW-5/40 досягає питома споживана потужність приблизно 15,00 кВт на м³/хв азоту, що подається при тиску нагнітання 4,00 МПа. Цей показник питомої потужності відображає значну термодинамічну роботу, необхідну для стиснення надвисокого тиску. У сегменті безмасляних компресорів надвисокого тиску (тиск нагнітання >3,00 МПа) ця ефективність є дуже конкурентоспроможною. Для порівняння, поршневі компресори з масляним змащенням у аналогічних застосуваннях надвисокого тиску зазвичай споживають 16–18 кВт/м³/хв, тоді як діафрагмові компресори (часто вибрані для безмасляного режиму надвисокого тиску) можуть перевищувати 20 кВт/м³/хв зі значно меншою продуктивністю.

Протягом 8000-годинного річного робочого циклу перевага ZW-5/40 в ефективності порівняно з менш ефективними альтернативами дає приблизно 40 000–120 000 кВт·год річної економії енергіїПри ціні $0,08/кВт·год це становить $3 200–$9 600 прямих скорочень витрат на електроенергію на рік. Однак основним економічним обґрунтуванням для ZW-5/40 зазвичай є усунення витратних матеріалів, пов'язаних з нафтою, та неможливість видалення нафти нижче за течією при тиску 4,00 МПаЗа такого тиску системи фільтрації оливи стають надмірно дорогими, трудомісткими в обслуговуванні та ненадійними. загальна вартість володіння для стиснення азоту надвисокого тиску зменшується приблизно на 35–451 TP3T протягом 10-річного терміну експлуатації, якщо порівнювати роботу без олії з роботою змащених систем зі спробою очищення нижче за течією.

Триступенева конструкція також забезпечує значну перевагу в ефективності порівняно з двоступеневими альтернативами за цього рівня тиску. Розділивши загальне співвідношення тисків на три ступені з проміжним охолодженням, ZW-5/40 досягає ізотермічного ККД приблизно на 121 TP3T вищого, ніж еквівалентний двоступеневий компресор, що призводить до нижчих температур нагнітання, зменшення споживання охолоджувальної води та подовження терміну служби ущільнень.

Можливості налаштування та OEM

Ми пропонуємо спеціалізовані варіанти налаштування, щоб адаптувати ZW-5/40 до вимогливих умов застосування надвисокого тиску:

• Комплекти готових до встановлення систем на рамах: Попередньо зібраний компресор, двигун, подвійні інтеркулери, додатковий охолоджувач, нагнітальний трубопровід високого тиску з фланцями ANSI класу 900, контрольно-вимірювальні прилади та панель керування на сталевій рамі. Всі системи тиску проходять заводські гідравлічні випробування до 6,00 МПа перед відвантаженням.
• Конфігурації для небезпечних зон: Корпуси двигуна та електрообладнання, що відповідають вимогам ATEX Zone 2 та IECEx, з іскробезпечними контрольно-вимірювальними приладами. Вбудовані системи виявлення газу, автоматичної вентиляції та аварійної ізоляції.
• Розширені системи безпеки та управління: ПЛК Siemens S7-1200 з резервним ПЛК безпеки для функцій аварійного вимкнення, 10-дюймовим сенсорним екраном HMI, дистанційним моніторингом через Modbus TCP/IP або OPC-UA. Автоматичне чергування скидання тиску, керування аварійним запірним клапаном та блокування вимкнення за високої температури на всіх трьох ступенях.
• Захист навколишнього середовища: Покриття морського класу C5-M для прибережних установок; тропіко-адаптивні електричні компоненти для температури навколишнього середовища 55°C; акустичні корпуси зі класом захисту IP54 з вибухостійкими панелями для захисту від високого тиску.
• OEM та приватна торгова марка: Індивідуальні кольори фарби, фірмові таблички та локалізовані пакети документації для дистриб'юторів газового обладнання та системних інтеграторів, що обслуговують ринки нафти, газу та аерокосмічної промисловості.

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

Тематичне дослідження: Модернізація станції заправки промислових газових балонів

Клієнт: Великий дистриб'ютор промислового газу на Близькому Сході, який експлуатує станцію заправки азотних балонів та труб для причепів

Виклик: Клієнт використовував старий масляний компресор високого тиску (європейський бренд, 20 років експлуатації) для заповнення азотних туб-причепів до тиску 4,00 МПа. Забруднення маслом у заповнених причепах досягало 2,8 мг/м³, що викликало неодноразові скарги клієнтів з напівпровідникової та фармацевтичної промисловості, які вимагали азоту класу 0 за стандартом ISO 8573-1. Масло також погіршувало роботу системи зберігання високого тиску, що вимагало внутрішнього очищення та повторного покриття кожні 18 місяців вартістю $45 000 за цикл очищення. Компресор часто виходив з ладу клапанів через високий коефіцієнт тиску, із незапланованим простоєм у середньому 120 годин на рік.

Рішення: Ми постачали Безмасляний азотний компресор ZW-5/40 як основний компресор заповнення, сконфігурований на спеціальній рамі з інтегрованими подвійними інтеркулерами, додатковим охолоджувачем, нагнітальним трубопроводом високого тиску з фланцями ANSI класу 900 та ПЛК Siemens S7-1200 з резервним ПЛК безпеки. Триступенева конструкція зменшила коефіцієнт тиску на ступінь порівняно із заміненим двоступеневим компресором, що підвищило надійність. Безмасляна конструкція усунула необхідність будь-якого очищення після заповнення.

Кількісні результати після 24 місяців:

• Вміст азотної олії в заповнених причепах: Зменшено з 2,8 мг/м³ до <0,01 мг/м³, досягаючи ISO 8573-1 Клас 0
• Цикли очищення системи зберігання: Повністю ліквідовано, заощаджуючи $45 000 кожні 18 місяців
• Скарги клієнтів: Нуль з моменту введення в експлуатацію; виграно два нових контракти на напівпровідники вартістю $320 000/рік
• Незапланований простій: Зменшено зі 120 годин/рік до 8 годин/рік (лише планове технічне обслуговування)
• Періодичність заміни клапанів: Зменшено на 60% завдяки нижчому коефіцієнту тиску на ступінь
• Термін окупності: 2,3 роки включаючи дохід від нових контрактів

«ZW-5/40 повністю змінив нашу роботу з наповнення під високим тиском. Тепер ми можемо гарантувати кожному клієнту азот класу 0, наша команда технічного обслуговування витрачає менше часу на аварійний ремонт, і ми виграли контракти, які раніше були неможливими через проблеми із забрудненням маслом. Триступенева конструкція помітно надійніша, ніж наш старий двоступеневий компресор». — Директор з операційної діяльності, дистриб'ютор промислового газу

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 на вході, цільовий тиск нагнітання та обмеження інтеграції. 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