説明
DW-60/30 窒素コンプレッサー – 3.00 MPaの工業プロセス用途向け超高圧オイルフリーN2ブースター
DW-60/30は、吐出圧力3.00MPaで毎分60m³の流量を実現するよう設計された、2段4列オイルフリーピストン式窒素圧縮機です。超高圧窒素注入、ガス液化、化学合成、および要求の厳しい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、堅牢な構造、そして極圧下での連続運転に最適化されています。
製品概要
の DW-60/30 窒素コンプレッサー これは、超高吐出圧力が必須条件となる用途向けに特別に設計された、当社のオイルフリーピストンコンプレッサーエンジニアリングの頂点を表しています。 60 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超高圧セグメントに属し、世界の化学、石油化学、エネルギー分野における最も要求の厳しいプロセス用途に対応します。
DW-60/30を従来の代替品と区別するものは、 完全にオイルフリーの圧縮経路 超高圧対応能力と組み合わせることで、ピストンリングとライダーバンドは、極圧サービス向けに特別に配合された高度な自己潤滑性PTFE複合材料から製造され、3.00 MPaでも窒素流に炭化水素汚染が全く含まれないことを保証します。 超高圧におけるISO 8573-1クラス0認証 これは、この圧力レベルでは技術的に困難かつ経済的に実現不可能となる下流側の油除去システムを不要にする、稀有な技術的偉業である。
コンプレッサーのアーキテクチャは 二段四列（二列四级） 3.00 MPa の吐出を実現するために必要な極限圧力比を管理するために不可欠な構成。4 列設計は、より単純な配置と比較して優れた力のバランスと振動の低減を実現し、2 段熱力学的レイアウトは専用のインタークーリングによる効率的な熱除去を保証します。各圧縮段は、超高圧運転の機械的ストレスに耐えるために、強化されたシリンダー壁、高圧バルブ システム、および特殊なシール技術で設計されています。巨大な鋳鉄フレームと精密鍛造クランクシャフトは、最低耐用年数が 100 MPa と評価されています。 12万時間 厳格な保守手順の下で。
技術仕様 – DW-60/30
| パラメータ | 価値 | ユニット |
|---|---|---|
| モデル | DW-60/30 | – |
| パターン | 二段四列（二列四级） | – |
| 容量 | 60 | 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） | 8500 × 2440 × 3020 | mm |
| 重さ | 17.00 | t |
| 力 | 710 | kW |
| 電圧 | 6,000円または10,000円 | 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
DW-60/30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 3.00 MPa のサービス用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なしで 0.05 未満の摩擦係数を実現しています。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 30 倍になり、油汚染が発生しやすく、除去もより困難になります。DW-60/30 の本来のオイルフリー設計により、 ISO 8573-1クラス0に準拠（下流ろ過なし）これは、この圧力クラスにおける油潤滑式代替品では実現できない技術的成果です。PTFE配合により、最高190℃までの温度での連続運転が可能となり、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。
2. 4列力バランス型アーキテクチャ
の 二段四列（二列四级） DW-60/30の設計は、巨大なガス力を2列に並んだ4つのシリンダーに分散させる機械的な傑作です。この構成により、 一次および二次慣性力のほぼ完全な相殺単列設計と比較して、基礎への振動伝達を90%以上低減します。また、4列配置により個々のシリンダーを小型化できるため、各ピストンとクランクピンにかかる最大ガス力が低減され、ベアリングの寿命が延び、メンテナンスの必要性が軽減されます。DW-60/30は17.00トンと大型の機械ですが、この先進的な力バランス設計のおかげで、振動特性ははるかに小型のコンプレッサーと同等です。
3. 強化された高圧シリンダー構造
DW-60/30の高圧シリンダーは鋳造されており、 GG30 グレー鋳鉄 （ASTM A48 クラス 35B に相当）壁厚は標準シリンダーより約 40% 厚く、3.00 MPa のピーク圧力で発生する周方向応力に耐えるため、広範囲にわたる外部リブを備えています。シリンダーヘッドは、精密な仕様でトルク締めされた高強度合金鋼スタッドで固定され、ヘッドガスケットは、極度の圧力と熱サイクル下でも漏れのないシールを保証するために、グラファイトコーティングを施した多層ステンレス鋼製です。冷却水ジャケットは、厚いシリンダー壁から十分な熱を除去できるように、流れパターンが強化された機械加工が施されており、歪みや亀裂の原因となる温度勾配を防ぎます。
4. 産業規模の電力供給のための中電圧駆動装置
DW-60/30は 710kW中電圧誘導電動機 6kVまたは10kV構成で利用可能で、IEC 60034-1効率クラスIE3に準拠しています。この電力レベルでは、中電圧駆動が望ましいだけでなく不可欠です。380Vモーターでは約1,200Aの電流が必要となり、非現実的なほど大きなケーブル、巨大な開閉装置、そして過剰なI²R損失が発生します。中電圧構成は産業用配電システムに直接統合でき、電気インフラコストを削減し、全体的なエネルギー効率を向上させます。モーターには堅牢なシャフトカップリングと振動監視システムが装備されており、巨大なクランクシャフトアセンブリへの確実な動力伝達を保証します。
アプリケーションシナリオ
超高圧窒素注入による原油増産
石油・ガス生産において、DW-60/30は 高圧窒素噴射コンプレッサー 強化石油回収（EOR）および混和性ガス圧入作業用。3.00 MPaの吐出圧力は、最大2,000メートルの深さの貯留層に窒素を注入するのに十分であり、窒素は原油を置換し、回収率を10～20%向上させます。60 m³/分の容量は、中央の高圧分配マニホールドを介して複数の注入井に同時に供給できます。オイルフリー設計はEOR用途において重要です。なぜなら、オイルが混入すると貯留岩の濡れ性が変化し、置換効率が低下し、地層損傷を引き起こす可能性があるからです。
化学合成および高圧反応器の不活性化
アンモニア合成、メタノール製造、その他の高圧化学プロセスでは、 DW-60/30 窒素コンプレッサー 超高圧窒素を供給する 原子炉起動時のパージ、触媒床の保存、および緊急時の不活性化3.00 MPaの吐出圧力は、多くの合成反応器の運転圧力と同等かそれ以上であり、中間加圧なしで直接窒素を注入できます。60 m³/分の処理能力により、大きな反応器容積を数分でパージできるため、起動時間を短縮し、プラントの稼働率を向上させます。オイルフリー認証は化学合成において必須です。なぜなら、オイル汚染は貴金属触媒を劣化させ、生成物の流れを汚染するからです。
ガス液化および極低温貯蔵加圧
大規模な窒素液化プラントでは、DW-60/30 は窒素を高圧まで圧縮し、 クロードサイクルまたはリンデサイクル液状化3.00 MPaの圧力は、中規模プラント（500～2,000トン/日）における液化効率を最大化するための最適な圧力です。60 m³/分の処理能力は、商用液化プラントの窒素処理量に相当します。オイルフリー設計は、オイルが混入すると極低温熱交換器内で凍結し、詰まりの原因となり、解凍と洗浄のために高額な運転停止が必要となるため、不可欠です。
パイプラインの圧力試験および試運転
天然ガスパイプライン、石油化学プロセスライン、高圧貯蔵容器は、試運転前に設計圧力の1.5倍の静水圧および空気圧試験が必要です。DW-60/30は、超高圧窒素を供給します。 最大2.00MPaまでの圧力定格を持つパイプラインおよび容器の空気圧試験圧力試験には、酸素を含む雰囲気で発生する爆発リスクを排除できるため、空気よりも窒素が好ましい。60 m³/分の処理能力により、大口径パイプラインの迅速な加圧が可能となり、試験時間の短縮とプロジェクトの試運転スケジュールの迅速化を実現する。オイルフリー設計により、試験媒体がパイプライン内に炭化水素残留物を残さない。
材料と構造
DW-60/30は、超高圧窒素への適合性、極めて高い機械的ストレス耐性、および長寿命を実現するために厳選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 | GG25 / HT250、一体型冷却水ジャケット |
| シリンダーブロック（HP） | 強化ねずみ鋳鉄 | GG30 / HT300、40% 厚肉＋外部リブ |
| 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 | 超高性能PTFE複合材 | ガラスブロンズ強化、耐熱温度190℃、オイルフリー |
| 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 |
| シリンダーヘッドスタッド | 高強度合金鋼 | ASTM A193 B7規格に準拠したトルクで締め付け |
| ヘッドガスケット | 多層ステンレス鋼 | グラファイトコーティングを施したSS316、定格荷重3.60MPa |
| 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 | 溶接構造、振動減衰マウント |
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）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
DW-60/30は乾燥重量が17.00トンで、重心はベースプレートから約1,000mm上にあります。巨大なサイズにもかかわらず、4列対向シリンダー設計により不均衡な力が最小限に抑えられ、 30～35トンの鉄筋コンクリート慣性ブロックブロックは、隣接する構造物への振動伝達を防ぐため、高耐久性防振装置（固有振動数 4～6 Hz）に取り付ける必要があります。基礎は、起動時および運転時の静荷重と動荷重を支えるために、資格のある構造技術者によって設計されている必要があります。最小クリアランス要件：バルブへのアクセス用に非駆動側で 2.0 m、モーターメンテナンス用に駆動側で 1.5 m、大規模オーバーホール時のクレーンアクセス用に頭上 2.5 m。高圧排出配管は、3.00 MPa での熱膨張と振動を管理するために、適切な支持部、アンカー、および伸縮継手を備えた専門的な設計が必要です。
冷却水システムの設計
冷却水の需要は約 85 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、独立した流量制御弁を備え、シリンダージャケット、インタークーラー、アフタークーラーに並列に水を供給します。極めて高い圧力比のため、インタークーラーは熱管理において極めて重要であり、冷却水の優先的な流れを受ける必要があります。水質仕様: pH 6.5～8.5、総溶解固形分 < 400 mg/L、塩化物含有量 < 40 mg/L (SS316 チューブの腐食防止のため)、懸濁固形分 < 20 mg/L、総硬度 < 250 mg/L (CaCO₃ 換算)。信頼性の高い運転のためには、全流ろ過と自動化学処理を備えた専用の密閉型冷却塔が必須です。冷却水システムには、冷却水の故障によるコンプレッサーの停止を防ぐため、冗長ポンプと非常用バックアップ電源を含める必要があります。
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、油面を確認してください。 |
| 250時間 | バルブプレートの点検 | 吸入弁と吐出弁をすべて取り外し、カーボン堆積物、スプリング疲労、亀裂、シート摩耗がないか点検する。 |
| 1,000時間 | ピストンリング摩耗評価 | すべてのシリンダーの溝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。 |
| 3,000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、シリンダー壁を点検する。 |
| 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、メインベアリングとコンロッドベアリングを交換する。 |
DW-60/30のオイルフリー設計により、このサイズの潤滑式コンプレッサーに伴う大規模なメンテナンスが不要になります。オイル交換（1回の交換で400～600リットル必要）やオイル分析ラボの費用、フィルターエレメントの交換、オイルセパレーターカートリッジの交換は不要です。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、超高圧のクリーンな窒素環境下で3,000～5,000時間の耐用年数を実現します。4列設計により、摩耗がすべてのシリンダーに均等に分散され、単列コンプレッサーで発生する可能性のある局所的な摩耗パターンを防ぎます。
法令遵守および安全認証
DW-60/30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。3.00 MPaの吐出圧力では、圧縮ガスに蓄積されたエネルギーと急速なガス放出のリスクが極めて高くなります。すべてのDW-60/30設備には、(1) 酸素欠乏の継続的なモニタリング 圧縮機室および隣接するすべてのエリア内。（２） 高圧排出配管 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用の破裂板を装備。（3） 緊急遮断弁 吸引ラインと排出ラインには、異常状態を検知すると自動的に閉鎖する機能があります。（4） 換気システム OSHA 29 CFR 1910.146 に従って、周囲の酸素濃度を 19.5% 以上に維持する。（5） 緊急停止インターロック 19.5% O₂で作動し（アラーム）、18.0% O₂で強制シャットダウンをトリガーする。（6） 人材育成 超高圧ガス安全手順に従い、運転または保守作業を行う前に、必ず安全対策を講じてください。すべての高圧配管は、認定された圧力容器検査員による年次検査を受けなければなりません。
パフォーマンスと効率の分析
DW-60/30は 比消費電力は約11.83kW/m³/分 吐出圧力3.00 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 >2.50 MPa）において、この効率は競争力があり、この圧力レベルで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一般的に優れています。比較のために、3.00 MPaで同等の容量を提供するダイヤフラムコンプレッサーは、1分間に18～25 kWのエネルギーを消費し、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、DW-60/30のダイヤフラム代替品に対する効率上の利点は約 年間240万～520万kWhのエネルギー節約$0.08/kWhの場合、これは年間$192,000～$416,000の直接的な電気料金削減に相当します。ただし、DW-60/30の主な経済的正当化は通常、 大容量、超高圧、オイルフリー運転の組み合わせ 単一の統合型機械に収められており、直列または並列に配置された複数の小型コンプレッサーの必要性を排除しています。 超高圧窒素圧縮装置の総所有コスト マルチユニット式またはダイヤフラム式システムと比較した場合、10年間の運用期間で推定35～50%削減される。
圧縮経路にオイルが存在しないことは、3.00 MPa の圧力では特に重要です。なぜなら、オイル汚染は低圧時よりも濃度が高く、除去も困難になるからです。3.00 MPa では、オイル蒸気の分圧は 0.30 MPa の約 100 倍にもなるため、微量のオイルが混入するだけでも深刻な汚染につながります。DW-60/30 はオイルフリー設計を採用しているため、このようなリスクを完全に排除し、運転圧力に関わらず窒素の純度を確保します。
カスタマイズおよびOEM対応
当社では、DW-60/30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カスタマイズするための幅広いオプションをご用意しています。
- 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、クーラー、計装機器、および制御盤は、吊り上げ用ラグとアンカーボルト用テンプレートが一体化された頑丈な構造用鋼製スキッド上に事前に組み立てられています。すべてのシステムを工場で事前テストすることで、試運転時間とリスクが軽減されます。
- 危険区域構成： 石油化学プラントおよび石油・ガスプラント向けの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、消火、自動換気インターロック機能を内蔵。
- 高度なプロセス制御： シーメンスS7-1500またはアレン・ブラッドリーControlLogix PLC、15インチHMIタッチスクリーン、冗長コントローラ、OPC-UAによるリモート監視、およびシームレスなDCS/SCADA統合。自動負荷制御、サージ保護、および緊急停止システム。
- 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レベルを88dB(A)から75dB(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： 大手ガス機器販売業者およびEPC請負業者向けに、特注の塗装色、ブランド名入りの銘板、地域に合わせたドキュメントパッケージを提供します。
カスタム構成は以下から入手可能です 最小注文数量：1個超高圧システムの複雑さのため、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16～20週間ですが、資材の事前納入を伴う条件を満たすご注文については、14週間以内の特急納品も可能です。
事例研究：アンモニアプラントの窒素パージおよび起動システム
クライアント： 中東にある、日産2,000トンの生産能力を持つ大規模なアンモニア合成プラント
チャレンジ： このプラントでは、反応器の起動時のパージ、停止中の触媒床の保護、および合成ループの緊急不活性化のために、信頼性の高い超高圧窒素供給が必要でした。既存のシステムでは、必要な3.00 MPaを達成するために、3台の油潤滑式コンプレッサー（低圧、中圧、高圧）を直列に接続し、各段の間に大規模な油ろ過装置を設置していました。この構成は複雑で、メンテナンスに手間がかかり、頻繁に油汚染が発生して鉄系合成触媒が劣化し、設計寿命の6～7年ではなく、3～4年ごとに高額な触媒交換が必要となっていました。
解決： 私たちは供給しました DW-60/30 オイルフリー窒素コンプレッサー 3台のコンプレッサーからなるシステム全体を1台の機械で置き換えることを目的として、インタークーラー、アフタークーラー、およびSCADA統合機能を備えた冗長構成のシーメンスS7-1500 PLC制御システムを搭載したカスタムスキッド上に構成されました。吐出圧力3.00 MPaは合成ループの運転圧力と一致し、中間ブーストなしで直接窒素を注入できます。60 m³/分の容量により、合成ループ全体（容量約500 m³）を10分以内にパージでき、起動時間を4時間から1.5時間に短縮できます。
36か月後の定量的な結果：
- 触媒の寿命： 3.5年から6.8年に延長触媒交換サイクルごとに14,240万ドルの節約
- 起動時間: 4時間から1.5時間に短縮起動ごとに$180,000相当の追加生産を生み出す
- 維持費： 55%削減 （$145,000/年から$65,000/年へ）3基の圧縮機列の複雑さを排除することによって
- 油汚染事故： ゼロ 運用開始以来、以前は年間4～6件のイベントが発生していた。
- 床面積： 60%削減 3つのコンプレッサーを1つの統合ユニットに置き換えることによって
- 返済期間： 1.2年 触媒寿命の延長とメンテナンスコストの削減のみに基づく
「DW-60/30のおかげで、当社の窒素システムはメンテナンスの悪夢から、信頼性の高いユーティリティへと生まれ変わりました。触媒寿命の延長だけでも装置の購入費用を回収でき、起動時間も半分以下に短縮されました。オイルフリー設計なので、触媒が確実に保護されているという安心感があります。」 — アンモニア合成プラント最高執行責任者
よくある質問と選択ガイド
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窒素注入、パイプライン加圧、化学合成などに適した、高圧オイルフリーピストンコンプレッサー（0.40～3.00 MPa）を幅広く取り揃えています。処理能力は2～130 m³/分で、2段式および多段式の構成が可能です。
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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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