説明
3ZW-9.5/30 窒素コンプレッサー – 3.00 MPa 高圧プロセス用途向け3段式オイルフリーN2ブースター
3ZW-9.5/30は、吐出圧力3.00MPaで毎分9.5m³の流量を実現するように設計された、3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、ガスボンベ充填ステーション、および要求の厳しい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、多段階熱力学的最適化、そして極圧下での連続運転に対応する構造となっています。
製品概要
の 3ZW-9.5/30 窒素コンプレッサー これは、当社のオイルフリーピストンコンプレッサー技術の頂点を表しており、大きな流量容量と超高吐出圧力の両方を必要とする用途向けに特別に設計されています。定格容量は 9.5 m³/分 そして並外れた 3.00 MPaの吐出圧力このユニットは、当社の産業用窒素圧縮機製品群の中でも高圧セグメントに属し、化学合成、ガスボンベ充填、高圧不活性化操作における最も厳しいプロセス要件に対応します。
3ZW-9.5/30を従来の代替品と区別するのは、 3段階圧縮アーキテクチャ 完全オイルフリーの圧縮経路と組み合わせることで、3つのステージすべてのピストンリングとライダーバンドは、炭化水素潤滑剤なしで動作する高度な自己潤滑性PTFE複合材料から精密に機械加工されています。この固有のオイルフリー特性により、窒素の流れは完全に汚染されず、 ISO 8573-1 クラス0認証 ネイティブな方式です。医薬品製造、電子機器製造、食品グレードガス製造などの事業者にとって、これは潤滑油を使用する代替方式で必須となる下流の油分除去ろ過システムの設備投資と継続的なメンテナンス負担を排除します。
コンプレッサーは 三段三列 (三列三级) 熱力学的に、通常の入口条件から 3.00 MPa の吐出圧力を達成するために不可欠な構成。全体の圧力比は約 30:1 ～ 60:1 で、3 つの圧縮シリンダーに分配され、各ステージは管理可能な圧力比で動作します。ステージ間の独立したインタークーラーは、圧縮による大きな熱を除去し、吐出温度を安全な動作限界内に維持し、PTFE シール要素の完全性を維持します。堅牢な鋳鉄フレームと動的にバランス調整された鍛造鋼クランクシャフトは、最低耐用年数が 100 MPa です。 12万時間 標準的な保守手順に従って。
技術仕様 – 3ZW-9.5/30
| パラメータ | 価値 | ユニット |
|---|---|---|
| モデル | 3ZW-9.5/30 | – |
| パターン | 三段三列 (三列三级) | – |
| 容量 | 9.5 | m³/分 |
| 吐出圧力 | 3.00 | MPa |
| コンプレッサーのサイズ（長さ×幅×高さ） | 1845 × 1660 × 2360 | mm |
| 重さ | 3.50 | t |
| 力 | 110 | 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. 超高圧のための3段階圧縮
3ZW-9.5/30は 3段階圧縮アーキテクチャ これは、大気圧または低圧の入口条件から 3.00 MPa の吐出圧力を達成するために熱力学的に不可欠です。全体の圧力比は、低圧、中圧、高圧の 3 つの圧縮シリンダーに分配され、それぞれが約 3:1 ～ 4:1 の圧力比で動作します。この段階的なアプローチにより、各段階の吐出温度が 155 °C 未満に制限され、PTFE シール要素の熱劣化が防止され、同等の圧力比を試みる 2 段階設計と比較して、バルブ プレートの寿命が約 50% 延長されます。段階間の 2 つの独立したインタークーラーが圧縮熱を除去し、圧縮経路全体で最適な熱力学的効率を維持します。
2. 高圧サービス向け先進オイルフリーPTFEシール
3つの圧縮段階すべてに独自の技術が採用されています 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 高密度PTFE複合材にガラス繊維とブロンズ粒子を強化材として製造されています。この材料は、外部炭化水素潤滑なしで0.06以下の摩擦係数を実現します。3.00 MPaの吐出圧力では、油蒸気の分圧は0.30 MPaの場合の約10倍になり、油汚染が指数関数的に問題になります。オイルフリー設計により、 ISO 8573-1クラス0認証をネイティブに取得これにより、潤滑式の場合に必須となる下流側の凝縮フィルター、活性炭吸着装置、および油量監視装置が不要になります。PTFE配合は、最高185℃までの温度での連続運転に特化しており、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。
3. 3列力バランス型フレーム設計
メインフレームは鋳造されています GG25 グレー鋳鉄 （ASTM A48クラス30Bに相当）補強壁部と一体型冷却水通路を備えた。 3列対向シリンダー配置 クランクシャフト全体にわたって段階的な力相殺を実現し、第1および第3シリンダーが第2シリンダーに対向することで、ほぼ完全な一次力バランスを達成します。この高度な機械設計により、同等容量の単列設計と比較して、基礎に伝達される不均衡な慣性力が85%以上低減されます。その結果、高圧往復動機械に通常必要とされる巨大な慣性ブロックを必要とせず、標準的な鉄筋コンクリート基礎上で運転できる、非常にスムーズな高圧コンプレッサーが実現しました。
4. 高効率の標準380Vドライブ
3ZW-9.5/30は 110kW、380V、50Hz三相誘導電動機 IEC 60034-1効率クラスIE3に準拠。3段圧縮には相当な電力が必要ですが、標準の低電圧構成は中電圧開閉装置を必要とせず、既存の380V産業用配電盤に直接統合できます。この電気的なアクセス性により、3ZW-9.5/30は、小規模なガソリンスタンドから中規模の化学プラントまで、幅広い産業施設で電気インフラの改修なしに利用可能です。
アプリケーションシナリオ
高圧窒素ボンベ充填ステーション
3ZW-9.5/30は、 窒素ボンベ充填作業 ガスは、標準的な工業用ガスボンベに必要な 15～20 MPa の圧力まで圧縮する必要があります。コンプレッサーの 3.00 MPa の吐出圧力は、最終的なボンベ充填圧力に直接達するわけではありませんが、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高効率の一次ブースターとして機能します。3 段設計は、安定した低温の中間圧力を提供することで、最終高圧段の効率と寿命を向上させるため、ボンベ充填に特に有利です。オイルフリー認証は、ボンベ充填に必須です。オイルによる汚染があると、ボンベ内に閉じ込められ、エンドユーザーに届けられるため、医療、電子機器、食品用途における重要なプロセスが損なわれる可能性があるためです。
化学合成および高圧反応器の不活性化
化学プロセスプラントでは、 3ZW-9.5/30 窒素コンプレッサー 超高圧窒素を供給する 高圧反応器の不活性化、触媒床の保存、および超臨界流体抽出プロセス3.00 MPaの吐出圧力は、最大2.5 MPaの圧力で運転される反応器内の不活性雰囲気を維持するのに十分であり、圧力変動時でも容器内への窒素の確実な流入を保証します。3段式設計により優れた圧力安定性が実現され、窒素圧力の変動が反応速度や製品品質に影響を与える可能性のある化学プロセスにおいて非常に重要です。オイルフリー設計により、微量のオイル混入でも発生する触媒被毒や製品汚染を防ぎます。
石油・ガスパイプラインの圧力試験
石油・ガス産業では、窒素は パイプライン、圧力容器、および坑口設備の静水圧および空気圧試験 不活性であるため、水質試験に伴う腐食や汚染のリスクを回避できます。3ZW-9.5/30の吐出圧力3.00 MPaは、APIクラス600（使用圧力2.5 MPa）までのパイプラインおよび機器の試験に適しています。オイルフリー設計は、試験用窒素に油分が混入すると、パイプラインの腐食生成物や残留炭化水素と誤認され、誤った試験結果や高額な再試験につながる可能性があるため、不可欠です。9.5 m³/分の容量により、大口径パイプラインを迅速に加圧でき、試験サイクル時間を短縮し、プロジェクトの生産性を向上させます。
電子機器用超高純度窒素供給装置
半導体製造施設では、高圧の窒素が必要となる。 ウェーハ搬送システムの加圧、化学気相成長（CVD）チャンバーのパージ、およびフォトリソグラフィ装置の高圧乾燥3ZW-9.5/30の3.00 MPaの吐出圧力は、精密洗浄や粒子除去用途で使用される高速窒素ジェットを駆動します。半導体製造においては、たとえppb以下の油分汚染でもナノメートルスケールの集積回路に致命的な欠陥を引き起こす可能性があるため、オイルフリー設計は絶対に譲れない条件です。3段階圧縮により、極めて安定した吐出圧力が得られ、成膜装置やエッチング装置における一貫したプロセス条件の維持に不可欠です。
材料と構造
3ZW-9.5/30は、超高圧窒素との適合性、耐熱性、および長寿命を実現するために厳選された高品質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 | GG25 / HT250、標準肉厚 |
| シリンダーブロック（MP） | ねずみ鋳鉄 | GG25 / HT250、補強壁＋リブ構造 |
| シリンダーブロック（HP） | ねずみ鋳鉄 | GG25 / HT250、高耐久性強化鋳造品 |
| クランクシャフト | 鍛造合金鋼 | 42CrMo4鋼、Q&T処理、ISO 1940 G2.5 動的バランス調整済み |
| ピストンリング（全ステージ対応） | PTFE-ガラス-青銅複合材 | 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 <0.04 mm/1000h |
| バルブプレート | ステンレス鋼 | SS316、高圧同心リングスプリング設計 |
| インタークーラー（2台） | 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 |
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）を受け、完成した圧力容器はすべて、最大許容使用圧力（MAWP）の1.5倍の圧力で最低30分間の静水圧試験を受けます。高圧配管システムは、3.00 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
3ZW-9.5/30は乾燥重量が3.50トンで、重心はベースプレートから約850mm上にある。3段高圧運転にもかかわらず、3列対向シリンダー設計により優れた力バランスが実現され、 6～8トンの鉄筋コンクリート慣性ブロックブロックは、弾性防振装置（固有振動数7～10Hz）に取り付ける必要があります。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1.5m。高圧排出配管（3.00MPa）は、振動による疲労を防ぎ、作業員の安全を確保するために、支持と固定に特に注意が必要です。
冷却水システムの設計
冷却水の需要は約 22 m³/h 入口温度は32℃を超えないものとします。水分配回路は、熱管理を最適化するために並列/直列ハイブリッド構成で、3つのシリンダージャケット回路と2つのインタークーラーに水を供給します。極めて高い圧力比のため、両方のインタークーラーはPTFEリングの完全性を維持するために重要であり、常に十分な冷却水流量を受け取る必要があります。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 < 30 mg/L、総硬度 < 300 mg/L（CaCO₃換算）。サイドストリームろ過を備えた密閉型冷却塔を強く推奨します。
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、全段吐出圧力および温度を確認してください。 |
| 250時間 | バルブプレート検査（全工程） | すべての吸込弁と吐出弁を取り外し、カーボン堆積物、スプリング疲労、亀裂がないか点検する。 |
| 1,000時間 | ピストンリング摩耗評価（全段階） | すべてのステージで溝のクリアランスを測定し、クリアランスが0.18 mmを超える場合はリングを交換してください。 |
| 3,000時間 | 中間オーバーホール | 3つのステージすべてにおいて、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てください。 |
| 6,000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、すべてのベアリングクリアランスを測定し、0.08 mmを超える場合はベアリングを交換する。 |
3ZW-9.5/30 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。主な消耗品は、 PTFE製ピストンリングおよびライダーバンド通常、清浄な窒素雰囲気下では3,000～5,000時間の耐用年数を実現します。第3段の高圧バルブプレートは、3.00 MPaという極めて高い機械的応力のため、より頻繁な点検（2,000時間ごと）が必要となる場合がありますが、全体的なメンテナンス負担は油潤滑システムに比べて大幅に軽減されます。
法令遵守および安全認証
3ZW-9.5/30窒素コンプレッサーは、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。吐出圧力が 3.00 MPa の場合、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 3ZW-9.5/30 設備では、コンプレッサー室および隣接するすべてのエリアで酸素欠乏の継続的な監視を組み込む必要があります。高圧吐出配管には、MAWP の 110% 定格の圧力逃がし弁と、二次保護として破裂板を装備する必要があります。すべての高圧配管は、破裂時に噴流から作業員を保護するために、ガードまたはシールドで覆う必要があります。換気システムは、OSHA 29 CFR 1910.146 に従って、周囲酸素濃度を 19.5% 以上に保つ必要があります。緊急停止インターロックは、O₂ が 19.5% で作動し（警報）、O₂ が 18.0% で自動隔離（強制停止）をトリガーする必要があります。作業員は、この機器を操作または保守する前に、超高圧ガスの安全手順について訓練を受ける必要があります。ロックアウト／タグアウト手順は、すべての保守作業において必須です。
パフォーマンスと効率の分析
3ZW-9.5/30は 比消費電力は約11.58kW/m³/分 吐出圧力3.00 MPaで供給される窒素。この具体的な出力値は、3段階の超高圧圧縮における熱力学的現実を反映しています。高圧オイルフリーコンプレッサーセグメント（吐出圧力 >2.50 MPa）において、この効率は競争力があり、オイルフリー超高圧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、同等の容量と圧力を提供するダイヤフラムコンプレッサーは通常16～20 kW/m³/minを消費し、設備投資は4～6倍高くなります。
年間8,000時間の稼働スケジュールにおいて、3ZW-9.5/30のダイヤフラム代替品に対する効率上の利点は、およそ 年間34万～53万kWhのエネルギー節約$0.08/kWhの場合、これは年間$27,200～$42,400の直接的な電気料金削減に相当します。ただし、3ZW-9.5/30を選択する主な経済的要因は通常、 高容量、適度な設備投資コスト、そして天然のオイルフリー運転の組み合わせ この圧力レベルでは、他の圧縮機技術では達成できない。 超高圧窒素圧縮装置の総所有コスト 3段ピストン設計を多段ダイヤフラムシステムと比較すると、10年間の運用期間で推定40～50%の削減が見込まれる。
3段式設計は、単段式高圧コンプレッサーに比べて優れた圧力安定性を提供します。これは、圧力変動が製品品質やプロセス安全性に影響を与える可能性のあるプロセス用途において非常に重要です。段間冷却により、各段が最適な熱力学的効率で動作し、必要な圧力上昇に必要な総消費電力を最小限に抑えます。
カスタマイズおよびOEM対応
当社では、3ZW-9.5/30を特定の設置環境、統合要件、エンドユーザーの仕様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、3つのクーラー、計装機器、および制御盤は、一体型吊り上げラグとアンカーボルトテンプレートを備えた構造用鋼製スキッド上に組み立て済みです。すべてのシステムの工場での事前テストにより、試運転時間を60%短縮できます。
- 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。ガス検知機能と自動換気インターロック、緊急遮断弁を内蔵。
- 高度なプロセス制御： オプションで、10インチHMIタッチスクリーンを備えたシーメンスS7-1200またはアレン・ブラッドリーCompactLogix PLCを選択可能。Modbus TCP/IPまたはOPC-UAによるリモート監視、DCS/SCADAとのシームレスな統合に対応。自動ステージシーケンス制御、緊急ブローダウンを含む高圧安全インターロックを搭載。
- 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個設計提案は通常5～7営業日以内に納品されます。標準納期は12～14週間です。リピート注文の場合は、注文確定後8～10週間で納品されます。
事例研究：工業用ガスボンベ充填ステーションの改修
クライアント： インドネシアにおける主要な産業ガス販売会社であり、製造業、医療、エレクトロニクス分野にサービスを提供している。
チャレンジ： 顧客の既存のシリンダー充填ステーションでは、オイル潤滑式の2段式コンプレッサーがダイヤフラム式充填コンプレッサーに供給されていました。一次コンプレッサーからのオイル汚染がシステム全体に広がり、ダイヤフラム式コンプレッサーの最終精製ベッドが設計上の18ヶ月間隔ではなく4ヶ月ごとに交換する必要が生じていました。充填済みシリンダー内のオイル濃度は2.0 mg/m³に達し、医療用および電子機器用窒素の規格である0.1 mg/m³を超えていました。また、熱交換器がオイルで汚れていたため、ダイヤフラム式コンプレッサーの効率も低下していました。
解決： 私たちは供給しました 3ZW-9.5/30 オイルフリー窒素コンプレッサー 主ブースターとして、従来の油潤滑式ユニットに代わるシステムを採用した。3段構成により、安定した3.00 MPaの中間圧力が得られ、下流側のダイヤフラムコンプレッサーの効率が15%向上した。オイルフリー設計により、活性炭浄化床は完全に不要となった。本ユニットは、冷却装置とリモート監視機能を備えたシーメンスS7-1200 PLCを内蔵した特注スキッド上に設置された。
18か月後の定量的な結果：
- 充填済みシリンダー内の窒素オイル含有量： 2.0 mg/m³から0.01 mg/m³未満に減少ISO 8573-1クラス0を達成
- 活性炭ベッドの交換： 完全に排除された消耗品費を年間14兆18000円節約
- ダイヤフラムコンプレッサーの効率： 15%により改善されました消費電力を22kW削減
- 顧客からの苦情と返品： ゼロ 運用開始以来、契約はさらに3年間更新されている。
- 返済期間： 2.3年 コスト削減と契約更新に基づく
「3ZW-9.5/30は、当社の充填ステーションを完全に変革しました。オイルフリー設計のおかげで、品質管理上の問題は一夜にして解消され、3段階圧縮により下流設備の稼働効率がこれまで以上に向上しました。医療ガスのお客様も、その違いをすぐに実感されています。」 — 産業ガス販売会社の業務部長
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。
DWシリーズ高圧窒素コンプレッサー
DWシリーズは、0.40MPa～2.00MPaの吐出圧力に対応するように設計されており、窒素注入、高圧パイプライン昇圧、化学合成などの用途に使用できます。処理能力は2～130m³/分です。
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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