説明
ZW-3/50 窒素コンプレッサー – 5.00 MPa の重要プロセス用途向け超高圧オイルフリー窒素ブースター
ZW-3/50は、吐出圧力5.00MPaで毎分3m³の流量を実現するように設計された、2段3列のオイルフリーピストン式窒素コンプレッサーです。超高圧窒素注入、ガスボンベカスケード充填、および重要な石油化学プロセス用途向けに設計されています。オイル汚染ゼロ、強化された高圧構造、そして極圧下での過酷な連続運転に最適化されています。
製品概要
の ZW-3/50 窒素コンプレッサー 当社のオイルフリーピストンコンプレッサー製品群の中で超高圧セグメントを占めるこの製品は、窒素を従来の産業用配管の限界をはるかに超える圧力で供給する必要がある用途向けに特別に設計されています。定格容量は 3 m³/分 そして並外れた 5.00 MPaの吐出圧力この装置は、特殊な産業用途や研究用途における、最も厳しい窒素圧縮要件に対応します。
ZW-3/50を従来の代替品と区別するのは、 完全にオイルフリーの圧縮経路 超高圧対応能力も兼ね備えています。ピストンリングとライダーバンドは、極圧用途向けに特別に配合された先進的な自己潤滑性PTFE複合材料から精密機械加工されています。5.00 MPaでは、低圧用途と比較してオイル汚染のリスクが劇的に増大するため、窒素の純度を妥協できないあらゆる用途において、オイルフリー設計は単に有利なだけでなく、絶対に必須となります。
コンプレッサーは 二段三列 (二列三级) この構成は、一般的な入口条件から5.00 MPaの吐出圧力を達成するために必要な極めて高い圧力比を管理する上で不可欠です。3列設計により、単列設計に比べて優れた力バランスと振動低減を実現し、2段構成により吐出温度がPTFEシール材の安全な動作範囲内に維持されます。各段には独立した高効率冷却装置が備えられており、アセンブリ全体は超高圧運転時の機械的ストレスに耐えるように設計された強化構造フレームに取り付けられています。
技術仕様 – ZW-3/50
| パラメータ | 価値 | ユニット |
|---|---|---|
| モデル | ZW-3/50 | – |
| パターン | 二段三列（二列三级） | – |
| 容量 | 3 | m³/分 |
| 吐出圧力 | 5.00 | MPa |
| コンプレッサーのサイズ（長さ×幅×高さ） | 1920 × 1900 × 2580 | mm |
| 重さ | 3.97 | t |
| 力 | 55 | kW |
| 電圧 | 380 | V |
| ガス媒体 | 窒素（N₂） | – |
| 潤滑 | オイルフリー | – |
* すべての仕様は標準基準条件（ISO 1217、附属書C）に基づいています。実際の性能は、設置場所の標高、周囲温度、および吸気条件によって異なる場合があります。
主な特長とエンジニアリング上の利点
1. 超高圧オイルフリーPTFEシールシステム
ZW-3/50は独自の 自己潤滑ピストンリングおよびライダーバンドアセンブリ 極圧用途向けに特別に設計された超高性能PTFE複合材から製造されています。これらのリングは、高密度ガラス繊維とブロンズ粒子で強化されており、外部の炭化水素潤滑剤を使用せずに0.05以下の摩擦係数を実現しています。吐出圧力が5.00 MPaの場合、潤滑剤が存在すると油蒸気分圧が極めて高くなるため、オイルフリー設計は絶対的に必須となります。PTFE配合は185℃までの温度で連続運転が可能で、超高圧圧縮による極度の熱応力下でも確実なシール性能を保証します。
2. 優れた力バランスを実現する3列設計
の 二段三列 (二列三级) ZW-3/50のアーキテクチャは機械的に高度で、圧縮仕事を力のバランスが取れた構成で配置された3つのシリンダーに分散します。この3列設計により 優れた一次および二次力相殺 単列または二列のコンプレッサーと比較して、基礎への振動伝達を大幅に低減します。5.00 MPa のピークガス圧ではピストンにかかる力は相当なものですが、三列配置によりこれらの力が垂直方向と水平方向の両方でバランスが取れます。この機械的利点により、同等の単列コンプレッサーに必要な基礎よりも軽量な基礎への設置が可能となり、周囲の構造物や接続配管へのストレスも軽減されます。
3. 強化高圧フレーム構造
メインフレームは鋳造されています GG30 グレー鋳鉄 （標準GG25よりも高グレード）壁面が大幅に強化され、リブが追加され、冷却水通路が一体化されています。高圧シリンダーブロックは、 肉厚鋳造、応力除去熱処理、精密ホーニング 5.00 MPaの極圧下での寸法安定性を確保するため、すべての高圧部品は100%超音波探傷試験（UT）を受け、圧力の完全性を損なう可能性のある内部欠陥を検出します。クランクシャフトは42CrMo4合金鋼から鍛造され、焼入れ焼戻し処理が施され、低圧コンプレッサーに使用されるG2.5規格よりも厳しいISO 1940 G1.0規格に準拠して動的バランス調整されています。
4. 標準380V駆動、高トルクモーター搭載
ZW-3/50は 55kW、380V、50Hzの三相誘導電動機 超高圧圧縮の始動負荷に最適化された高トルク設計を採用しています。このモーターはIEC 60034-1効率クラスIE3に準拠し、起動時および圧力上昇時のピークトルク要求に対応するため、サービスファクター1.15を実現しています。標準の380V構成は既存の産業用配電盤に直接組み込むことができ、中電圧インフラのない施設でも利用可能です。6kVまたは10kVバスシステムを備えた施設向けには、降圧トランスを内蔵したオプションのモーターもご用意できます。
アプリケーションシナリオ
超高圧窒素シリンダーカスケード充填
ZW-3/50は、 シリンダー充填ステーション 標準的な工業用シリンダーの場合、窒素は20 MPaに近づくかそれを超える圧力まで圧縮する必要があります。コンプレッサーの5.00 MPaの吐出圧力はシリンダー充填圧力に直接達しませんが、下流の高圧充填コンプレッサーに必要な圧縮比を大幅に低減する非常に効率的な中間ブースターとして機能します。窒素を0.05～0.10 MPaから5.00 MPaまでブーストすることで、ZW-3/50は最終充填段階に必要な作業を約60%削減し、システム全体の効率を向上させ、高価な高圧充填装置の寿命を延ばします。オイルフリー設計はシリンダー充填に必須です。オイルによる汚染があると、シリンダー内に閉じ込められ、エンドユーザーに届けられるためです。
重要な石油化学プラントにおける緊急窒素注入
石油化学および精製プラントの操業において、ZW-3/50は超高圧窒素を供給します。 高圧反応器への緊急注入、触媒床の保全、およびプロセス容器の迅速な不活性化5.00 MPaの吐出圧力は、最大4.0 MPaの圧力で運転されるプロセス容器に窒素を注入するのに十分であり、異常状態時でも正の不活性ガス流量を維持する。 ZW-3/50 超高圧窒素圧縮機 これは、プロセス安全システムが危険な状態を検知した際に自動的に作動するよう、専用の緊急バックアップユニットとして設置されることが多い。オイルフリー認証により、緊急用窒素が触媒を汚染したり、回収作業中に製品の品質を損なったりする可能性のある汚染物質を混入しないことが保証される。
超臨界流体抽出および処理
窒素を用いた超臨界流体抽出（SFE）プロセスでは、超臨界状態を達成するために3.0～7.0 MPaの圧力が必要です。ZW-3/50の5.00 MPaの吐出圧力は、 医薬品、天然物、特殊化学品の超臨界窒素抽出SFE（超臨界流体抽出）用途において、オイルフリー設計は極めて重要です。なぜなら、炭化水素が混入すると、目的化合物とともに抽出され、最終製品が汚染され、医薬品抽出物中に有害な不純物が生じる可能性があるからです。3 m³/分の処理能力は、パイロットスケールおよび小規模生産スケールのSFEシステムに最適です。
高圧パイプラインの圧力試験およびパージ
天然ガスパイプライン、水素パイプライン、高圧プロセス配管には 窒素圧力試験およびパージ 試運転前およびメンテナンス後。ZW-3/50の5.00 MPaの吐出圧力は、パイプラインの運転圧力3.5 MPa（ASME B31.8準拠、1.25×MAOPでの試験）に相当する静水圧試験、および最大4.0 MPaの圧力での空気圧試験に十分です。パイプライン試験には、圧縮空気よりも窒素が推奨されます。これは、炭化水素残留物の存在下で酸素に伴う爆発リスクを排除できるためです。オイルフリー設計により、試験用窒素がパイプライン内に炭化水素汚染物質を残さず、その後の製品品質に影響を与えることがありません。
材料と構造
ZW-3/50は、超高圧窒素用途、耐熱性、および極めて高い機械的強度を実現するために特別に選定された最高級素材で構成されています。
| 成分 | 材料 | 仕様 |
|---|---|---|
| シリンダーブロック（LP） | ねずみ鋳鉄 | GG30 / HT300、標準肉厚 |
| シリンダーブロック（HP） | ねずみ鋳鉄 | GG30 / HT300、厚肉＋補強リブ |
| クランクシャフト | 鍛造合金鋼 | 42CrMo4、Q&T、ISO 1940 G1.0バランス |
| ピストンリング | PTFE-ガラス-青銅複合材 | 超高圧対応、自己潤滑式、最高使用温度185℃ |
| ライダーバンド | PTFE複合材 | ピストンガイド、耐摩耗性、摩耗率 <0.03 mm/1000h |
| バルブプレート | ステンレス鋼 | SS316、超高圧同心円リング設計 |
| コネクティングロッド | 鍛造鋼製、バビットメタルベアリング使用 | 精密加工されたオイル潤滑式ビッグエンド |
| インタークーラー | 炭素鋼製シェル／SS316製チューブ | ASME VIII Div.1、1.5倍の耐圧試験、30分間保持 |
| アフタークーラー | 炭素鋼製シェル／SS316製チューブ | 高圧フィン付きチューブ、32℃冷却水 |
| 高圧配管 | シームレスステンレス鋼 | SS316、ANSIクラス900フランジ |
| ベースフレーム | 重構造用鋼材 | 溶接、補強、防振マウント |
すべての圧力支持部品は、以下の基準に厳密に従って設計および製造されています。 ASME BPVC セクション VIII ディビジョン 1 または中国のGB 150規格に準拠しています。すべての溶接継手は、ASME Section V、Article 2に従って100%放射線検査（RT）およびASME Section V、Article 4に従って100%超音波探傷試験（UT）を受けます。完成した圧力容器はそれぞれ、MAWPの1.5倍の圧力で30分以上の保持時間で静水圧試験を受けます。高圧配管システムは、5.00 MPaの運転圧力で漏れのない完全性を確保するために、ANSI Class 900フランジ接続を備えたシームレスSS316で製造されています。
設置およびメンテナンスに関するガイドライン
基礎および構造要件
ZW-3/50の乾燥重量は3.97トンで、重心はベースプレートから約850mm上にある。3列の力バランス設計にもかかわらず、5.00MPaの極端なガス力には、 6～8トンの鉄筋コンクリート慣性ブロック 高耐久性エラストマー製防振装置（固有振動数6～8Hz）に取り付けられます。基礎は、静荷重だけでなく、圧力脈動時に発生する動荷重にも耐えられるように設計する必要があります。最小クリアランス要件：バルブアクセス用に非駆動側1.2m、モーターメンテナンス用に駆動側1.0m、クレーンアクセス用に頭上1.8m。高圧排出配管は、振動伝達と疲労破壊を防ぐため、スプリングハンガーまたは剛性アンカーで独立して支持する必要があります。
冷却水システムの設計
冷却水の需要は約 14 m³/h 入口温度は 32 °C を超えないものとします。水分配回路はシリンダージャケットとインタークーラーに並列に水を供給し、5.00 MPa での圧縮による極めて高い熱のため、インタークーラーが優先的に流量を受け取ります。水質仕様: pH 6.5～8.5、総溶解固形物 < 500 mg/L、塩化物含有量 < 50 mg/L (SS316 チューブの腐食防止のため)、懸濁固形物 < 20 mg/L、総硬度 < 250 mg/L (CaCO₃ 換算)。高効率クーラーのスケール形成と腐食を防ぐため、すべての設置において、サイドストリームろ過と化学処理を備えた密閉型冷却塔の使用を強く推奨します。
予防保守スケジュール
| 間隔 | サービス項目 | 対応が必要 |
|---|---|---|
| 毎日 | 運用検査 | 振動、異音、冷却水流量、吐出圧力、温度、安全弁の状態を確認してください。 |
| 200時間 | バルブプレートの点検 | 吸入弁／吐出弁を取り外し、カーボン堆積物、スプリング疲労、亀裂、シート摩耗などを点検する。 |
| 800時間 | ピストンリング摩耗評価 | リング溝のクリアランスを測定し、クリアランスが0.18mmを超える場合はリングを交換してください。 |
| 2,500時間 | 中間オーバーホール | ピストンリング、ライダーバンド、バルブプレートアセンブリをすべて交換し、高圧シリンダーボアを点検する。 |
| 5,000時間 | 大規模な改修 | クランクシャフトジャーナルを点検し、メインベアリングクリアランスを測定し、0.06 mmを超える場合はベアリングを交換する。フレームを点検する。 |
ZW-3/50 のオイルフリー設計は、潤滑式に比べてメンテナンスを大幅に簡素化します。オイル交換、オイル分析、フィルター交換、セパレーターカートリッジ交換は不要です。ただし、極度の圧力条件により、 PTFE製ピストンリングおよびライダーバンド 低圧運転時よりも摩耗率が高く、交換間隔は通常2,500～4,000時間です。高圧バルブプレートは、5.00 MPaの圧力下では機械的および熱的ストレスが増加するため、特に綿密な監視が必要です。これらの点を考慮しても、全体的なメンテナンス負担は、同等の圧力性能を持つ油潤滑システムに比べて大幅に低くなっています。
法令遵守および安全認証
ZW-3/50窒素圧縮機は、以下の国際規格および規制枠組みを満たすか、またはそれらを上回るように設計、製造、および試験されています。
ASME BPVC セクション VIII Div.1、GB 150-2011、PED 2014/68/EU モジュール A
IEC 60034-1（IE3効率）、IEC 60204-1、ISO 12100機械安全規格
ISO 8573-1 クラス0（油分含有量）、TÜVラインランドによる独立試験済み
ISO 9001:2015、ISO 14001:2015
窒素は単純窒息性ガスに分類されます。5.00 MPa の吐出圧力では、ガスの急速な放出と酸素の置換のリスクが極めて高くなります。すべての ZW-3/50 設備には、次のものを含める必要があります。(1) コンプレッサー室およびすべての隣接エリアでの酸素欠乏の継続的な監視。(2) 最大許容使用圧力 (MAWP) の 110% 定格の圧力逃がし弁と二次保護としての破裂板を備えた高圧吐出配管。(3) 吸引ラインと吐出ラインの自動緊急遮断弁。(4) OSHA 29 CFR 1910.146 に従って、周囲の酸素を 19.5% 以上に保つように設計された換気システム。(5) 19.5% O₂ (アラーム) で作動し、18.0% O₂ でハード隔離をトリガーする緊急停止インターロック。(6) 操作または保守の前に、超高圧ガス安全プロトコルについて訓練を受けた人員。完全な減圧とロックアウト／タグアウト手順を行わずに、高圧部品を分解しようと試みてはなりません。
パフォーマンスと効率の分析
ZW-3/50は 比消費電力は約18.33kW/m³/分 吐出圧力5.00 MPaで供給される窒素。この特定の出力値は、超高圧圧縮に必要な相当な熱力学的仕事量を反映しています。超高圧オイルフリーコンプレッサーセグメント（吐出圧力 >4.00 MPa）において、この効率は競争力があり、これらの圧力でのオイルフリーサービスの主要な代替手段であるダイヤフラムコンプレッサーよりも大幅に優れています。比較のために、同様の超高圧用途で使用されるオイル潤滑往復動コンプレッサーは通常20～25 kW/m³/minを消費しますが、ダイヤフラムコンプレッサーは30 kW/m³/minを超える場合があります。
年間8,000時間の運転サイクルにおいて、ZW-3/50の効率の優位性は、効率の低い代替品と比較して、およそ 年間8万～16万kWhのエネルギー節約$0.08/kWhの場合、これは年間$6,400～$12,800の直接的な電気料金削減に相当します。ただし、ZW-3/50を選択する主な経済的要因は通常、 石油関連消耗品の排除と下流の油除去装置の回避 潤滑油を使用する代替手段では、これは必須となるだろう。5.00 MPaでは、油汚染の濃度は0.30 MPaの場合の約15～20倍となり、下流での油除去は法外なコストと技術的困難を伴うことになる。
の 超高圧窒素圧縮装置の総所有コスト エネルギー節約よりも、機器の信頼性とメンテナンス作業が重視されます。ZW-3/50のオイルフリー設計により、高温でのオイル劣化、下流機器へのオイルの持ち込み、高差圧下での頻繁なオイルフィルターの目詰まりなど、オイル潤滑式高圧コンプレッサーにつきものの慢性的なメンテナンス上の問題が解消されます。
カスタマイズおよびOEM対応
当社では、ZW-3/50を特定の設置場所の状況、安全要件、および統合ニーズに合わせて調整するための包括的なカスタマイズオプションを提供しています。
- スキッドマウント型ターンキーパッケージ： コンプレッサー、モーター、高圧クーラー、計装機器、安全システム、制御盤は、一体型の吊り上げ用ラグとアンカーボルトテンプレートを備えた強化構造鋼製スキッド上に組み立て済みです。すべての高圧配管は工場で事前に製作され、圧力試験済みです。
- 危険区域構成： 石油化学プラント向けATEX Zone 2およびIECEx規格準拠のモーターおよび電気機器用筐体。ガス検知機能、自動換気インターロック、防爆型計装機器を内蔵。
- 先進安全システム： 重要なプロセス用途向けに、二重圧力逃がし弁、破裂板アセンブリ、自動緊急遮断弁、およびSIL規格準拠の安全計装システム（SIS）を提供します。冗長センサーを備えた高圧警報およびシャットダウンインターロックも搭載しています。
- PLCとリモート監視： 10インチHMIタッチスクリーン、イーサネット接続、SMS/Eメールアラーム機能を備えたシーメンスS7-1200またはS7-1500 PLC。SCADA統合のためのModbus TCP/IPおよびOPC-UAに対応。自動ロード/アンロードおよび緊急停止シーケンス機能。
- 環境保護： 沿岸設置向けのC5-M海洋グレードコーティング、周囲温度55℃に対応した耐熱電気部品、1メートル地点での騒音を85dB(A)から72dB(A)に低減するIP54規格の防音筐体。
- OEMおよびプライベートブランド： ガス機器販売業者およびシステムインテグレーター向けに、特注の塗装色、ブランドロゴ入りの銘板、地域に合わせたドキュメントを提供します。
カスタム構成は以下から入手可能です 最小注文数量：1個超高圧設計の複雑さから、技術レビューと提案書の作成には通常7～10営業日を要します。標準納期は14～16週間ですが、条件を満たすご注文については12週間以内の特急納品も可能です。
事例研究：医薬品抽出における超臨界CO₂の窒素による置換
クライアント： 韓国の医薬品天然物抽出会社
チャレンジ： 顧客は医薬品グレードの植物抽出物の製造に超臨界CO₂抽出法を用いていましたが、CO₂が温室効果ガスに分類されていること、および最終製品に残留するCO₂への懸念から、CO₂の使用を排除するよう規制当局からの圧力に直面していました。そのため、3.5～5.0MPaの圧力を必要とする超臨界窒素抽出法への移行が必要となりました。既存のCO₂コンプレッサーは油潤滑式であり、油汚染のリスクがあるため窒素抽出には不向きでした。さらに、抽出物は注射剤製剤に使用されるため、抽出プロセスには絶対的な純度が求められました。
解決： 私たちは供給しました ZW-3/50 オイルフリー窒素コンプレッサー 高圧インタークーラー、アフタークーラー、安全インターロック付きシーメンスS7-1200 PLC、および自動緊急遮断システムを統合したカスタムスキッド上に構成されています。5.00 MPaの吐出圧力により、抽出に必要な超臨界窒素が供給され、オイルフリー設計により医薬品純度基準（USP-NFグレード）への準拠が保証されています。抽出サイクル中の圧力を安定させるため、下流に2 m³の高圧バッファー容器が設置されています。
18か月後の定量的な結果：
- 製品の純度： 抽出物はUSP-NF注射剤グレード基準を満たしています 油やCO₂による汚染は一切なし
- 規制遵守： 完全準拠 韓国食品医薬品安全処（MFDS）の要件に準拠
- CO₂排出量： 完全に排除された 抽出プロセスから、企業の持続可能性指標を改善
- 抽出収率： 8%によって改善されました 特定の植物化合物のCO₂抽出と比較
- 顧客契約： 新たに製薬業界から顧客を3社獲得しました。 CO₂フリー抽出能力により勝利を収めた。
「ZW-3/50のおかげで、製品品質を損なうことなく、CO₂抽出から超臨界窒素抽出への移行を実現できました。当社の製薬顧客は、CO₂残留や油汚染のリスクがゼロであることを理解しているため、現在では窒素抽出製品を特に求めています。このコンプレッサーは、当社にとって全く新しい市場セグメントを開拓してくれました。」 — 医薬品抽出会社の研究開発ディレクター
よくある質問と選択ガイド
関連製品およびソリューション
ZWシリーズ 多段式オイルフリーコンプレッサー
酸素、窒素、水素、および特殊ガス用の縦型・横型多段式オイルフリーコンプレッサー。最大吐出圧力は9.00MPaで、超高圧ガス充填や化学プロセス用途に対応します。
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窒素注入、パイプライン加圧、化学合成用の、中～高圧オイルフリーコンプレッサー（0.40～2.00 MPa）。容量は2～130 m³/分で、多段構成も可能です。
LWシリーズ大容量窒素コンプレッサー
極低温空気分離装置（ASU）のバックアップ、VPSA（真空圧力調整装置）の昇圧、および産業用パイプライン配管向けに設計された、高流量オイルフリーピストンコンプレッサー（20～130 m³/分）。吐出圧力は0.30～0.80 MPa。
当社の包括的な概要については、 工業用窒素圧縮機 オイルフリー酸素圧縮機、水素圧縮機、二酸化炭素圧縮機、および特注設計の特殊ガスソリューションを含む製品ポートフォリオの詳細については、当社のアプリケーションエンジニアリングチームにお問い合わせいただくか、オンライン製品カタログをご覧ください。
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