説明
ZW-13/30 窒素コンプレッサー – 中容量オイルフリーN2ブースター、3.00MPa高圧プロセス用途向け
ZW-13/30は、吐出圧力3.00MPaで毎分13m³の流量を実現するよう設計された、2段3列オイルフリーピストン式窒素コンプレッサーです。高圧窒素注入、ガスボンベ充填ステーション、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、堅牢な3列式力バランス、高圧下での連続運転に最適化されています。
製品概要
の ZW-13/30 窒素圧縮機 当社のオイルフリーピストンコンプレッサーファミリーの中で、強力な中級ソリューションを代表する製品であり、十分な流量容量と高い吐出圧力の両方が同時に必要とされる用途向けに設計されています。定格容量は 13 m³/分 吐出圧力 3.00 MPaこの装置は、高圧窒素圧縮機市場において重要な位置を占めており、小型の実験室規模の装置と大規模な産業用ブースターとの間のギャップを埋める役割を果たしています。
ZW-13/30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 自己潤滑性PTFE複合ピストンリングとライダーバンドを採用。この設計思想により、窒素製品ストリームへの炭化水素汚染の可能性が排除され、 ISO 8573-1 クラス0認証 本来、3.00 MPaの吐出圧力では、低圧用途と比較して油蒸気の持ち越しリスクが大幅に増大するため、食品グレード、医薬品グレード、および電子機器グレードの窒素サービスにおいては、オイルフリー設計が有利であるだけでなく、絶対に必要となります。
コンプレッサーのアーキテクチャは 二段三列 (二列三级) 標準的な入口条件から 3.00 MPa を達成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。3 列対向シリンダー配置は、2 列設計と比較して優れた力のバランスを提供し、振動伝達を低減し、より軽量な基礎への設置を可能にします。各圧縮段には独立した高効率インタークーラーが装備されており、持続的な最大負荷運転中もガス温度が安全な運転範囲内に維持されます。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 と評価されています。 12万時間 標準的な保守手順に従って。
技術仕様 – ZW-13/30
| パラメータ | 価値 | ユニット |
|---|---|---|
| モデル | ZW-13/30 | – |
| パターン | 二段三列（二列三级） | – |
| 容量 | 13 | 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） | 2764 × 2000 × 3277 | mm |
| 重さ | 6.00 | t |
| 力 | 160 | 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. 三列対向シリンダー式力平衡装置
ZW-13/30は独自の 二列三级 優れた一次および二次力相殺効果を発揮します。対向配置された3つのシリンダーに圧縮力を分散させることで、コンプレッサーはほぼ完璧な慣性力バランスを実現し、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。この機械的利点は、ピストンにかかる最大ガス力が低圧用途よりも大幅に高い高圧コンプレッサーにとって特に重要です。3列設計により、より軽量な鉄筋コンクリート慣性ブロック（同等の単列ユニットでは15トン以上に対し、最小10トン）への設置が可能となり、土木工事費を大幅に削減し、既存のプロセスプラントへの改修設置を簡素化します。
2. 高圧オイルフリーPTFE複合シール
ZW-13/30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 高圧サービス用に特別に配合された高密度PTFE複合材から製造されています。これらのリングは、外部炭化水素潤滑なしで摩擦係数を0.05未満にするために、ガラス繊維とブロンズ粒子で強化されています。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10倍になり、油汚染がはるかに濃縮され、除去が困難になります。ZW-13/30の本来のオイルフリー設計により、 ISO 8573-1 クラス0認証 下流でのろ過処理が不要なため、油分除去装置にかかる設備投資コストとエネルギー消費の両方を削減できます。PTFE配合により、最高185℃までの温度での連続運転が可能で、高圧圧縮による極度の熱ストレス下でも確実なシール性能を発揮します。
3. 極限圧力比に対する2段階熱力学的最適化
の 2段階圧縮アーキテクチャ ZW-13/30の熱力学的冷却は、0.05～0.10 MPaの一般的な入口圧力から3.00 MPaの吐出圧力目標を達成するために不可欠です。全体の圧力比は約30:1～60:1で、低圧シリンダグループと高圧シリンダグループに分けられ、各ステージは管理可能な圧力比で動作します。ステージ間には高効率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、圧縮による大きな熱を除去し、吐出温度を160℃以下に維持し、PTFEシールエレメントの熱劣化を防ぎます。段階圧縮を行わない場合、吐出温度は250℃を超え、あらゆるオイルフリーシール材の安全な動作限界をはるかに超えます。したがって、ステージ間の冷却は単なる効率向上ではなく、信頼性の高い高圧オイルフリー運転のための基本的な要件です。
4. 高効率の標準380V産業用モータードライブ
ZW-13/30は 160kW、380V、50Hzの三相誘導電動機 IEC 60034-1効率クラスIE3に準拠。標準の低電圧構成は、中電圧開閉装置や降圧変圧器を必要とせず、既存の380V産業用配電盤に直接統合できます。この電気的な簡素化により、設備投資と試運転の複雑さが軽減され、幅広い産業施設での利用が可能になります。6kVまたは10kVバスシステムを備えた施設向けには、オプションで降圧変圧器を内蔵したモーターを共通のスキッドに搭載して提供でき、あらゆる電気インフラへのシームレスな統合を実現します。
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
ZW-13/30は、 工業用窒素ボンベ充填作業 高圧ガスを15～20 MPaの充填圧力で標準的な工業用シリンダーに圧縮する必要がある。コンプレッサーの吐出圧力3.00 MPaはシリンダー充填圧力に直接達しないが、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中間ブースターとして機能する。13 m³/分の容量により、複数の充填マニホールドに同時に供給できるため、ZW-13/30は工業用、医療用、特殊ガス市場にサービスを提供する商業用ガス充填ステーションに適している。オイルフリー設計はシリンダー充填に必須である。オイルが混入す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、プロセスに悪影響を及ぼし、法的責任リスクが生じる可能性がある。
石油化学高圧プロセス窒素
石油化学および精製事業では、 ZW-13/30 高圧窒素圧縮機 反応器触媒の保存、高圧容器への緊急注入、パイプラインの圧力試験、およびプロセス機器の水圧試験に窒素を供給します。3.00 MPaの吐出圧力は、最大2.5 MPaの圧力で稼働するプロセス容器に窒素を注入するのに十分であり、起動、停止、および異常状態の間も正の不活性ガスブランケットを維持します。連続運転定格により、長期間の定期修理期間中も窒素の供給が途切れることなく確保されます。オイルフリー認証は、窒素が触媒床に接触したり、完全に炭化水素を含まない状態を維持する必要のあるプロセスストリームに流入したりする石油化学用途において必須です。
ガス液化および極低温貯蔵ブースター
窒素液化プラントおよび極低温貯蔵施設において、ZW-13/30は液化装置の気化器または貯蔵タンクの蒸発ガスから窒素を圧縮し、分配または後処理に必要な圧力まで供給します。吐出圧力3.00 MPaは、高圧窒素を極低温貯蔵システムに供給したり、熱交換器を通して窒素を駆動したり、プロセスプラント内の高圧消費機器に供給したりするのに十分です。13 m³/分の処理能力は、中小規模の液化プラントの出力に見合うため、ZW-13/30はオンサイト窒素液化システムに最適な統合型ブースターとなります。オイルフリー設計により、極低温機器の汚染を防ぎ、液体窒素製品の純度を確保します。
医薬品・食品グレード高圧窒素
医薬品製造および大規模食品加工施設では、高圧の高純度窒素が必要となる。 滅菌ろ過、噴霧乾燥、無菌充填、高圧包装用途ZW-13/30はオイルフリー認証を取得しており、FDA 21 CFR 211.72およびEU GMP Annex 1への準拠を保証します。3.00 MPaの吐出圧力は、滅菌ろ過システム、スプレードライヤー、高圧包装装置を通して窒素を供給するのに十分なヘッドを提供します。13 m³/分の容量により、単一の製造施設内で複数の医薬品製造ラインまたは食品包装ステーションに同時に供給できるため、ZW-13/30は汎用性の高い中央窒素供給ソリューションとなります。
材料と構造
ZW-13/30は、高圧窒素との適合性、耐熱性、および長寿命を考慮して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（HP） | ねずみ鋳鉄 | GG25 / HT250、厚肉補強壁＋リブ構造 |
| 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 | 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 |
| 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 | 構造用鋼 | 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
ZW-13/30は乾燥重量が6.00トンで、重心はベースプレートから約900mm上にあります。3列対向シリンダー設計のおかげで、高圧運転にもかかわらず不均衡力が最小限に抑えられ、 10～12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用に非駆動側で1.5m、モーターメンテナンス用に駆動側で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。高圧排出配管には特に注意を払い、3.00MPaでの振動による疲労を防ぐために、適切に支持、固定、および応力除去を行う必要があります。
冷却水システムの設計
冷却水の需要は約 28 m³/h 入口温度は 32 °C を超えないようにします。水分配回路は、並列分岐で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水を供給します。圧力比が非常に高いため、インタークーラーは熱管理において絶対的に重要であり、常に優先的に冷却水が供給される必要があります。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 チューブの腐食を防ぐため)、懸濁固形物 < 30 mg/L、総硬度 < 300 mg/L (CaCO₃ 換算)。安定した水質を確保するため、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、温度を確認してください。 |
| 250時間 | バルブプレートの点検 | 吸込弁／吐出弁を取り外し、カーボン堆積物、スプリング疲労、亀裂がないか点検する。 |
| 1,000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0.20mm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、メインベアリングの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。 |
ZW-13/30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これらは通常、高圧の清浄な窒素環境下で3,000～5,000時間の耐用年数を実現します。高圧バルブプレートは、3.00 MPaでの機械的応力の増加により、低圧バルブプレートよりも頻繁な点検が必要に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よりも大幅に低くなります。
法令遵守および安全認証
ZW-13/30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（品質マネジメント）、ISO 14001:2015（環境マネジメント）
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著しく高まります。すべての ZW-13/30 設備では、圧縮機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。すべての高圧接続は、試運転前に超音波漏洩検知器で確認する必要があります。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。作業員は高圧ガスの安全手順について訓練を受け、加圧ラインを切り離そうとしないでください。
パフォーマンスと効率の分析
ZW-13/30は 比消費電力は約12.31kW/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、超高圧圧縮の熱力学的現実を反映しており、圧力比とともに必要な仕事が大幅に増加します。高圧オイルフリーピストンコンプレッサーセグメント (吐出圧力 >2.50 MPa) 内では、この効率は競争力があり、オイルフリー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優れていることがよくあります。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 13.0～15.0 kW/m³/min を消費し、ダイヤフラムコンプレッサーは 18 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、ZW-13/30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60,000～140,000kWhのエネルギー節約$0.08/kWhの場合、これは年間$4,800～$11,200の直接的な電気料金削減に相当します。ただし、ZW-13/30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。3.00 MPa では、油蒸気の分圧は 0.30 MPa の場合の約 15 倍となり、下流の油ろ過システムは指数関数的に高価になり、効果も低下する。 超高圧窒素圧縮装置の総所有コスト オイルフリー運転を、完全な下流浄化を備えた潤滑システムと比較した場合、10年間の運転期間で推定25～35%の削減が見込まれる。
圧縮経路に油分が存在しないことは、3.00 MPaという高圧下では特に重要です。なぜなら、油分汚染が極めて高濃度になり、食品、医薬品、半導体用途で要求されるレベルまで除去することが事実上不可能になるからです。ZW-13/30は、オイルフリー設計を採用することでこの課題を完全に解消し、下流工程の精製に伴う複雑さやコストをかけずに、製品の純度を保証します。
カスタマイズおよびOEM対応
当社では、ZW-13/30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、インタークーラー、アフタークーラー、高圧吐出配管、計装機器、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。全システムの工場での事前テストにより、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機能を制御システムに組み込まれています。
- 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。過圧時の自動アンロード、緊急遮断弁、冗長圧力監視などの高圧安全インターロックも備えています。
- 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1メートルで85dB(A)から72dB(A)に騒音放出を低減するIP54規格の防音筐体。
- OEMおよびプライベートブランド： 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提供します。技術マニュアルとメンテナンス手順は多言語で利用可能です。
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。標準納期は12～14週間ですが、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：工業用ガス充填ステーションの改修
クライアント： マレーシアの大手産業ガス供給会社で、製造業、医療、食品加工業の顧客に窒素ボンベ充填ステーションを運営している。
チャレンジ： 顧客が使用していた既存の油潤滑式高圧コンプレッサー（欧州製、稼働期間14年）において、窒素製品の流れに油が徐々に混入する問題が発生していました。油の混入レベルは2.2 mg/m³に達し、医薬品および食品グレードの顧客が要求する0.1 mg/m³の規格値をはるかに超えていました。また、油は充填マニホールド内の活性炭浄化層を劣化させ、設計上の18ヶ月間隔ではなく5ヶ月ごとに交換する必要が生じていました。顧客からの苦情が増加し、規制当局による検査も頻繁かつ厳格化していました。
解決： 私たちは供給しました ZW-13/30 オイルフリー窒素コンプレッサー 一次中間ブースターとして、インタークーラー、アフタークーラー、およびシーメンス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。吐出圧力3.00 MPaは下流の高圧充填コンプレッサーに供給され、充填ステージに必要な全体の圧縮比を低減します。オイルフリー設計により、活性炭精製ベッドは完全に不要になりました。充填マニホールドからの需要変動を緩衝するために、上流に3 m³のサージ容器が設置されています。
24か月後の定量的な結果：
- 窒素油含有量： 2.2 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14兆12000円節約
- 顧客からの苦情： ゼロ 運用開始以来、新たに5件の製薬契約を獲得
- 充填コンプレッサーのメンテナンス： 35%削減 入口圧力比が低いため
- 規制当局による検査結果： 問題なし合格 2回の連続監査において
- 返済期間： 2.3年 コスト削減と新規契約収益に基づく
「ZW-13/30の導入により、当社の充填ステーションは品質リスクから競争優位性へと大きく変貌を遂げました。今ではすべてのお客様にISO 8573-1クラス0の窒素を保証でき、以前は入札すらできなかった契約を獲得できるようになりました。オイルフリー設計のおかげで、最大の運用上の悩みが解消され、お客様もすぐにその違いを実感してくださっています。」 — 産業ガス供給会社の業務責任者
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
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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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