LW-30/8 窒素コンプレッサー – 中圧パイプライン配管用高流量オイルフリーN2ブースター

LW-30/8は、吐出圧力0.80MPaで毎分30m³の流量を実現する2段2列のオイルフリーピストン式窒素圧縮機で、中規模の極低温空気分離、VPSA窒素ブースターステーション、高圧ヘッドを必要とする産業用パイプラインネットワーク向けに設計されています。潤滑油による汚染がなく、連続運転に対応し、24時間365日の稼働信頼性を実現するように設計されています。

製品概要

の LW-30/8 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ラインアップにおいて戦略的に重要な位置を占め、中流量窒素生成と高圧分配の要件を結びつけています。定格容量は 30 m³/分 吐出圧力 0.80 MPaこの装置は、中規模の極低温空気分離プラント、工業用VPSAブースター設備、および配管摩擦損失を克服するために高い圧力ヘッドが必要とされる窒素パイプラインネットワークの中核を担っています。

LW-30/8が従来の潤滑式コンプレッサーと異なる点は、 完全にオイルフリーの圧縮経路ピストンリングとライダーバンドは、自己潤滑性PTFE複合材料から精密に製造されており、炭化水素系潤滑剤を使用せずに作動するため、窒素流に油分が一切混入しません。この本来的な無油性は、食品包装用窒素、医薬品反応器の不活性化、電子機器グレードのプロセスガス、化学合成原料など、ISO 8573-1クラス0認証が義務付けられている用途に不可欠です。

コンプレッサーのアーキテクチャは、 二段二列 (二列二级) 全圧比を2つの圧縮シリンダーに分割する構成。この段階的なアプローチにより、各段の吐出温度が低下し、体積効率が向上し、バルブとシール要素の動作寿命が延びます。各圧縮段には独立したインタークーラーが装備されており、最大負荷運転が継続している場合でも、ガス温度を熱的に安全な動作範囲内に維持します。堅牢な鋳鉄製フレームと動的にバランス調整された鍛造鋼製クランクシャフトは、 最低耐用年数12万時間 標準的な予防保守手順に基づきます。

技術仕様 – LW-30/8

* 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. オイルフリーPTFE複合シールシステム

LW-30/8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 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。この材料配合により、外部炭化水素潤滑剤を使用せずに0.08以下の動摩擦係数を実現し、窒素製品ストリームへの油蒸気混入のリスクを完全に排除します。規制産業の事業者にとって、これは直接的に次のことを意味します。 ISO 8573-1 クラス0準拠 下流の油ろ過設備に必要な設備投資、運転コスト、およびメンテナンス負担を伴わない。

2. 中間冷却を伴う2段階熱力学的最適化

の 2段階圧縮アーキテクチャ LW-30/8の熱力学的特性は、0.80 MPaの吐出圧力目標値に合わせて最適化されています。低圧シリンダーと高圧シリンダー間で圧力比を分配することで、コンプレッサーは段あたりの平均有効温度を低く抑えています。段間には専用のシェルアンドチューブ式インタークーラーが設けられており、圧縮熱を除去することで、最大連続負荷時でも吐出温度を155℃以下に維持します。この熱管理戦略により、同等の全体圧力比で動作する単段コンプレッサーと比較して、バルブプレートの耐用年数が約35%延長され、高温時に発生する可能性のあるPTFEシールエレメントの熱劣化を防ぎます。

3. 固有の力バランスを備えた頑丈な鋳鉄製フレーム

メインコンプレッサーブロックは鋳造されており、 GG25 グレー鋳鉄 （ASTM A48 クラス 30B に相当）シリンダーバレルに一体型の冷却水通路が加工されています。2 列対向シリンダー配置により、自然な一次力相殺が実現し、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 80% 以上低減されます。この機械的利点により、LW-30/8 は比較的控えめな基礎ブロック（単列同等品の 12 トン以上に対し、最小 7 トン）で動作できるため、土木工事費が削減され、既存のコンプレッサー室や機械室への後付け設置が簡素化されます。

4. 産業統合のための柔軟な電圧構成

200kW駆動モーターは 380V、6kV、または10kV 多様な産業用配電アーキテクチャへのシームレスな統合を可能にする構成を提供します。標準の380Vオプションは、既存の低電圧インフラを備えた施設に最適です。一方、6kVおよび10kVのバリアントは、中電圧バスシステムが標準となっている大規模な空気分離プラントにおいて、降圧変圧器の必要性を排除します。この電圧の柔軟性により、電気インフラのコストが削減され、変圧器の損失を最小限に抑えることで全体的なエネルギー効率が向上し、試運転プロセスが簡素化されます。

アプリケーションシナリオ

中規模極低温空気分離プラント

600～1,500 Nm³/hの窒素ガスを生成する極低温ASU施設では、LW-30/8は 一次窒素ブースター コールドボックスと中圧分配ヘッダーの間に設置されます。30 m³/分の容量は中規模ASUの出力と正確に一致し、0.80 MPaの吐出圧力は、製鉄所の不活性化ステーション、化学反応器のブランケットシステム、LNGプラントのパージガスネットワークなどの下流の消費者に最大3 kmの距離でパイプライン分配するのに十分なヘッドを提供します。ASUの使用においては、オイルフリー設計が特に重要です。なぜなら、炭化水素による汚染は極低温分離効率を低下させ、下流の分子ふるい乾燥機を損傷する可能性があるからです。

VPSA窒素ブースターステーション

真空圧力スイング吸着（VPSA）窒素発生装置は、大気圧に近い圧力（0.05～0.10 MPa）で気体窒素を生成する。 LW-30/8 窒素ブースター この低圧製品は、使用箇所への供給のために0.80 MPaまで圧縮されます。VPSAサービスでは、オイルフリーの圧縮経路が不可欠です。なぜなら、炭化水素が混入すると、カーボン分子ふるい吸着剤が劣化し、窒素発生器の分離効率が永久的に低下し、高価な吸着剤の交換が必要になるからです。0.80 MPaの吐出圧力は、圧力損失が大きい分岐配電網を通じて複数の消費者にサービスを提供するVPSA設備にとって特に有利です。

石油化学・製油所パイプラインへの窒素注入

製油所のタンクファーム、石油化学貯蔵施設、およびプロセスプラントでは、大量の窒素が必要となります。 タンクのブランケット処理、不活性化、およびパイプラインのパージ 爆発性蒸気の発生を防ぎ、製品の品質を維持するため、LW-30/8は0.80MPaの吐出圧力を備え、最大3kmの距離にわたるパイプラインの摩擦損失を克服するのに十分な揚程を提供します。そのため、単一の分配ヘッダーを介して複数の貯蔵タンク、プロセス容器、フレアシステムへの窒素集中供給に適しています。連続運転定格により、数週間に及ぶ可能性のある長期メンテナンス期間中も、窒素の供給が途切れることなく確保されます。

食品加工およびガス置換包装

大規模な食品包装施設や加工工場では、高流量の窒素が必要となります。 ガス置換包装（MAP）制御雰囲気貯蔵、および処理機器の不活性ガス洗浄。LW-30/8 の 30 m³/分の容量は、複数の高速包装ライン、工業用オーブン、および貯蔵サイロに同時に供給できます。また、オイルフリー認証により、FDA 21 CFR 173.310 (食品グレード窒素) および EU 規則 231/2012 への準拠が保証されます。オイル汚染がないため、潤滑油を使用するコンプレッサーを食品接触用途で使用した場合に発生する可能性のある異臭、酸化、または製品の変色のリスクが排除され、ブランドの評判が保護され、高額な製品リコールを回避できます。

材料と構造

LW-30/8のすべての構成部品は、窒素との適合性、耐腐食性、および連続運転下での長期的な機械的完全性を考慮して選定されています。

すべての圧力支持部品は、以下の基準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。すべての溶接部はASMEセクションV、第2条に従って100%放射線検査（RT）を受け、完成した圧力容器は工場出荷前に、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。

設置およびメンテナンスに関するガイドライン

基礎要件

LW-30/8 の乾燥重量は 4.12 トンで、重心はベースプレートから約 820 mm 上にあります。2 列対向シリンダー設計のおかげで、不均衡な力は最小限に抑えられ、 7～9トンの鉄筋コンクリート慣性ブロックブロックは、隣接する構造物や計装機器への振動伝達を防ぐため、弾性防振装置（固有振動数6～8Hz）に取り付ける必要があります。最小クリアランス要件：バルブへのアクセスおよびメンテナンスのために非駆動側で1.5m、モーターの整備のために駆動側で1.2m、大規模オーバーホール時のクレーンアクセス用に頭上2.0m。

冷却水システム

LW-30/8には約 冷却水28 m³/h 入口温度が 32 °C を超えない状態で冷却水が供給されます。冷却水分配回路は、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。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 (クーラー内の SS304 チューブの腐食を防ぐため)、懸濁固形物 < 30 mg/L、総硬度 < 300 mg/L (CaCO₃ 換算)。水質がやや劣る場所や周囲温度が高い場所では、スケール形成や腐食を防ぐために、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

LW-30/8 のオイルフリー設計は、潤滑式代替品と比較してメンテナンスの複雑さを大幅に軽減します。オイル交換のスケジュールを立てる必要はなく、ラボ分析のためにオイルサンプルを送る必要もなく、フィルターエレメントを在庫して交換する必要もなく、オイルセパレーターカートリッジを監視する必要もありません。繰り返し発生する摩耗部品は、 PTFE製ピストンリングおよびライダーバンドこれらは通常、清浄な窒素環境下で4,000～6,000時間の耐用年数を実現します。このメンテナンスの簡素化は、人件費の削減、スペアパーツ在庫の削減、および機器稼働率の向上に直接つながります。

法令遵守および安全認証

LW-30/8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。

パフォーマンスと効率の分析

LW-30/8は 比消費電力は約6.67kW/m³/分 0.80 MPaの吐出圧力で窒素が供給されます。この効率指標により、特に低圧モデルと比較して吐出圧力が高いことを考慮すると、このユニットは20～40 m³/minのオイルフリーピストンコンプレッサーセグメントで競争力のある位置づけとなります。比較のために、同様の用途で使用されるオイル潤滑式スクリューコンプレッサーは通常7.0～7.8 kW/m³/minを消費し、従来の単段ピストン設計では同等の圧力比で8.5 kW/m³/minを超える場合があります。

標準的な年間8,000時間の稼働スケジュールにおいて、LW-30/8の効率上の利点は約 年間8万～20万kWhのエネルギー節約 効率の低い代替案と比較すると、平均的な産業用電力料金が $0.08/kWh の場合、これは年間 $6,400～$16,000 の直接運転コスト削減に相当します。オイル関連の消耗品 (潤滑油、フィルターエレメント、分離カートリッジ、廃油処理) の排除と組み合わせると、 窒素圧縮の総所有コスト 10年間の運用期間で、推定20～30%の削減が見込まれる。

圧縮経路にオイルを使用しないことで、下流側のオイル除去装置に伴うエネルギー損失も解消されます。このサイズの一般的なオイル潤滑式コンプレッサーでは、凝縮フィルター、活性炭吸着装置、および監視計器が必要となり、これらを合わせるとコンプレッサーの出力の3～5%を消費します。LW-30/8のオイルフリー設計は、この寄生負荷を完全に排除し、システム全体の効率をさらに向上させます。

カスタマイズおよびOEM対応

LW-30/8を特定の設置場所の状況、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、インタークーラー、アフタークーラー、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テンプレートが一体化された構造用鋼製スキッド上に予め組み立てられています。この方式により、現場での設置時間を約60%短縮し、出荷前にすべてのインターフェースを工場でテストすることで、試運転リスクを最小限に抑えます。
• 危険区域構成： ATEX Zone 2およびIECEx規格に準拠したモーターおよび電気機器用筐体は、爆発性雰囲気が発生する可能性のある石油化学プラントへの設置に適しています。ガス検知および自動換気インターロックを制御システムに統合することで、危険区域での安全な運転を確保できます。
• 高度なプロセス制御： オプションとして、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、Modbus TCP/IPまたはOPC-UAによるリモート監視、およびシームレスなDCS/SCADA統合が可能です。自動負荷/アンロード制御と可変速ドライブ（VFD）との互換性により、窒素需要が変動するアプリケーションにおける部分負荷効率を最適化します。
• 環境保護： 沿岸または沖合設備向けのC5-M海洋グレードコーティングシステム、周囲温度55℃までの熱帯地域向け電気部品、および専用のコンプレッサー室がない屋内設置に適した、1メートルで85dB(A)から72dB(A)に騒音を低減するIP54規格の防音筐体。
• OEMおよびプライベートブランド： システムインテグレーターやガス機器販売業者向けに、特注塗装色、ブランド名入り銘板、地域に合わせたドキュメントパッケージをご用意しています。技術マニュアル、スペアパーツリスト、メンテナンス手順書は、グローバルな販売ネットワークをサポートするため、現地語で提供可能です。

カスタム構成は以下から入手可能です 最小注文数量：1個技術レビューと提案書の作成には通常5～7営業日かかります。試作品の納品期間は12～14週間、量産品の納品は注文確定後8～10週間です。

事例研究：製鉄所の不活性化のためのVPSA窒素ブースターのアップグレード

クライアント： タイで高炉と連続鋳造設備を操業する大手鉄鋼メーカー

チャレンジ： 顧客が現在使用している油潤滑式窒素ブースター（日本製、使用期間18年）において、窒素製品の流れへの油の混入が徐々に進行していました。油の混入レベルは3.5 mg/m³に達し、食品包装部門の顧客が指定する0.1 mg/m³の制限値を上回っていました。また、油は活性炭最終研磨層を劣化させ、分離器のメンテナンスのために頻繁に計画外の停止が発生し、年間約120時間の生産損失につながっていました。

解決： 私たちは供給しました LW-30/8 オイルフリー窒素コンプレッサー 既存のシステムと直接交換可能で、インタークーラー、アフタークーラー、およびリモート監視機能を備えたシーメンスS7-1200 PLC制御パネルを統合したカスタムスキッド上に構成されています。スキッドの設置面積は既存の基礎に合わせて設計されているため、土木工事は不要です。上流側には、VPSA吸着サイクルからの圧力脈動を抑制し、サイクル遷移時の緩衝容量を確保するために、3 m³のサージタンクが追加されました。

24か月後の定量的な結果：

• 窒素油含有量： 3.5 mg/m³から0.01 mg/m³未満に減少ISO 8573-1クラス0認証を取得
• 活性炭ベッドの交換間隔： 6ヶ月から36ヶ月に延長消耗品費を年間14兆18000円節約
• 予期せぬシステム停止： 年間120時間からゼロに削減約14,240,000の生産損失額を回収
• 総維持費： 40%減少 オイル交換、フィルター交換、セパレーターのオーバーホールが不要になったため
• エネルギー消費量： 6.8%改善 交換前のユニットと比較して、地域の電気料金で年間$12,800の節約に相当

「LW-30/8の導入により、窒素純度に関する問題や予期せぬダウンタイムが完全に解消されました。食品包装業界のお客様は満足しており、メンテナンスチームの作業負荷も大幅に軽減されました。さらに、エネルギーコストの削減も大きなメリットです。投資回収期間は20ヶ月未満でした。」 — プラントエンジニアリングマネージャー

よくある質問と選択ガイド

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