説明
ZW-3.3/70 窒素コンプレッサー – 7.00 MPaの高負荷用途向け超高圧オイルフリーN2ブースター
ZW-3.3/70は、吐出圧力7.00MPaで毎分3.3m³の流量を実現するように設計された、2段2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、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 ZW-3.3/70 窒素圧縮機 これは、超高圧吐出圧力が絶対的に求められ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。定格容量は 3.3 m³/分 そして並外れた 7.00 MPaの吐出圧力この装置は、産業用ガス圧縮分野において特殊なニッチ市場を占めており、重工業における最も厳しい窒素増圧要件に対応しています。
ZW-3.3/70を他のすべての選択肢と区別するのは、 完全にオイルフリーの圧縮経路 極めて高い耐圧性能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、超高圧用途向けに特別に配合された先進的な自己潤滑性PTFE複合材料で製造されています。この設計により、油分汚染が最も集中し除去が困難な7.00MPaの圧力下でも、窒素流は炭化水素による汚染を完全に防ぎます。石油・ガス、航空宇宙、重要製造業の事業者にとって、このオイルフリー認証は、複雑で高価な下流精製装置の必要性を排除します。
コンプレッサーのアーキテクチャは 二段二列 (二列二级) 熱力学的に、通常の入口条件から 7.00 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。各段は高効率インタークーラーによって独立して冷却され、ガス温度が安全な動作範囲内に維持され、最も厳しい熱応力下でも PTFE シール要素の完全性が保たれます。強化されたフレーム構造と高耐久性クランクシャフトアセンブリは、最低耐用年数で設計されています。 10万時間 標準的な保守手順に従って。
技術仕様 – ZW-3.3/70
| パラメータ | 価値 | ユニット |
|---|---|---|
| モデル | ZW-3.3/70 | – |
| パターン | 二段二列 (二列二级) | – |
| 容量 | 3.3 | m³/分 |
| 吐出圧力 | 7.00 | 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 | 75 | 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シール技術
ZW-3.3/70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 7.00 MPa のサービス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。7.00 MPa の吐出圧力では、油蒸気の分圧は 0.30 MPa の場合の約 23 倍になり、油汚染は壊滅的で、下流で除去することは事実上不可能になります。ZW-3.3/70 のネイティブなオイルフリー設計により、 ISO 8573-1 クラス0準拠 下流側のろ過を一切必要としないという、この圧力レベルの潤滑式コンプレッサーでは技術的に不可能な偉業を成し遂げました。PTFE配合は200℃までの温度での連続運転に対応しており、超高圧圧縮による極度の熱ストレス下でもシール性能を確実に維持します。
2. 極端な圧力比を実現する2段階圧縮
の 2段階圧縮アーキテクチャ ZW-3.3/70 の は、0.05～0.10 MPa の一般的な入口圧力から 7.00 MPa を達成するために、単に推奨されるだけでなく、絶対に必要です。全体の圧力比は約 70:1 ～ 140:1 で、低圧シリンダーと高圧シリンダーに分割され、各ステージは熱力学的に管理可能な圧力比で動作します。ステージ間の大容量シェルアンドチューブ式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 170°C 以下に維持し、PTFE シール要素の熱劣化を防ぎます。段階圧縮がない場合、理論上の吐出温度は 350°C を超え、既知のシール材の安全な動作限界をはるかに超えます。2 段設計は、このような極端な圧力比で単段式装置を悩ませる再膨張損失を低減することで、体積効率も向上させます。
3. 超高圧荷重に対応する高耐久性強化フレーム
メインフレームは鋳造されています GG25 グレー鋳鉄 大幅に強化された壁部、追加のリブ、および一体型の冷却水通路を備えています。高圧シリンダーは、標準シリンダーよりも約40%厚い壁厚を持ち、機械加工後に応力除去熱処理が施されています。 2列対向シリンダー配置 自然な一次力相殺効果を発揮するため、ピストンにかかる最大ガス力がシリンダーあたり50トンを超える超高圧コンプレッサーにとって非常に重要です。この機械的利点により、基礎に伝わる不均衡な慣性力が80%以上低減され、同等の圧力能力を持つ単列設計で必要となる12トン以上の鉄筋コンクリート慣性ブロックではなく、6～8トンの鉄筋コンクリート慣性ブロックへの設置が可能になります。
4. 高トルク設計の標準380V産業用モータードライブ
ZW-3.3/70は 75kW、380V、50Hzの三相誘導電動機 IEC 60034-1効率クラスIE3に準拠し、超高圧ピストンコンプレッサー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。標準の低電圧構成は、中電圧インフラを必要とせず、既存の380V産業用配電盤に直接統合できます。モーターは、運転電力要件に対してオーバーサイズ設計となっており、7.00 MPaの吐出圧力に対して始動する際に必要な初期圧縮抵抗を克服するための高い始動トルクを提供します。この電気的なシンプルさにより、ZW-3.3/70は、電気インフラの規模に関わらず、幅広い産業施設で利用可能です。
アプリケーションシナリオ
超高圧窒素ボンベ充填
ZW-3.3/70は、 工業用および医療用窒素ボンベを15～20MPaまで充填する 段階圧縮システムを通して。コンプレッサーの吐出圧力7.00 MPa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高効率の第1段ブースターとして機能します。窒素を0.05～0.10 MPaから7.00 MPaにブーストすることで、ZW-3.3/70は充填コンプレッサーに必要な圧力比を約60%低減し、システム全体の効率を向上させ、高価な高圧段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は絶対に必要です。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、プロセスを汚染し、ガス品質基準に違反する可能性があるためです。
石油・ガス井への窒素注入
上流の石油・ガス事業では、 ZW-3.3/70窒素ブースター 高圧窒素を供給する 強化石油回収（EOR）、坑井刺激、およびガスリフト作業7.00 MPaの吐出圧力は、通常5～15 MPaの貯留層圧力を持つ深度2,000メートルまでの貯留層に窒素を注入するのに十分です。油田用途では、油分を含まない設計が非常に重要です。窒素に油分が混入すると、貯留岩の濡れ性が変化し、石油回収効率が低下し、地層損傷を引き起こす可能性があるためです。コンパクトな設置面積と3.97トンの重量により、この装置は移動式スキッドに搭載して遠隔地の油井現場に展開できます。
航空宇宙用圧力試験および部品検証
航空宇宙メーカーや試験施設では、超高圧窒素が 航空機部品の圧力試験、油圧システムの検証、および燃料タンク不活性化システムの試験ZW-3.3/70の7.00 MPaの吐出圧力は、胴体セクション、着陸装置部品、燃料システムハードウェアの静水圧試験および空気圧試験に十分です。オイルフリー認証により、試験用窒素は航空宇宙規格（AS9100、NADCAP）の厳格な清浄度要件を満たしていることが保証されます。これらの規格では、微量の油分混入でも非破壊検査に支障をきたしたり、部品の性能に影響を与える残留物が残ったりする可能性があります。
高圧化学合成およびプロセス不活性化
化学プロセス産業において、ZW-3.3/70は超高圧窒素を供給します。 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7.00 MPaの吐出圧力は、5～6 MPaで運転される高圧反応器内の不活性雰囲気を維持するのに十分であり、プロセス圧力に対する安全マージンを確保します。オイルフリー設計は化学合成において必須です。なぜなら、オイル汚染は触媒を劣化させ、反応生成物を汚染し、酸素に敏感な反応において危険な状態を引き起こす可能性があるからです。3.3 m³/minの処理能力は、単一のプロセスユニット内で並列運転される複数の高圧反応器をサポートできます。
材料と構造
ZW-3.3/70は、超高圧窒素との適合性、極めて高い耐熱性、そして最大限の構造的完全性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、標準肉厚 |
| シリンダーブロック（HP） | ねずみ鋳鉄 | GG25 / HT250、強化壁＋重リブ、応力除去 |
| 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 | 超高圧PTFE複合材 | 高密度ガラス繊維＋ブロンズ、耐熱温度200℃、耐圧7MPa認証済み |
| 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 | 高耐久性、精密加工、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、冷却水温度32℃対応 |
| 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、100% X線検査済み |
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それぞれ最大許容使用圧力（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、ANSIクラス900フランジ接続を備えたシームレスSS316で製造され、7.00MPaの運転圧力で漏れのない完全性を確保するために100% X線検査が行われます。
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-3.3/70の乾燥重量は3.97トンで、重心はベースプレートから約800mm上にある。 6～8トンの鉄筋コンクリート慣性ブロック 安定した動作には、高耐久性のエラストマー製防振装置（固有振動数 6～8 Hz）に取り付けられた装置が必要です。2 列対向シリンダー設計により一次慣性力は相殺されますが、超高圧ガス負荷によりフレームに大きな応力が発生するため、堅牢な基礎が必要です。最小クリアランス要件：バルブアクセス用に非駆動側で 1.2 m、モーターメンテナンス用に駆動側で 1.0 m、クレーンアクセス用に頭上 1.8 m。高圧排出配管は、熱膨張に対応し、7.00 MPa での振動による疲労を防ぐために、スプリングハンガーと伸縮継手で適切に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 15 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、熱管理において重要な役割を担うインタークーラーに優先的に流量が割り当てられます。極めて高い圧力比のため、インタークーラーは高圧シリンダーのPTFEシールエレメントへの熱損傷を防ぐために、ステージ間で相当量の熱を除去する必要があります。水質仕様：pH 6.5～8.5、総溶解固形分 < 500 mg/L、塩化物含有量 < 30 mg/L（高圧下でのSS316の腐食防止のための厳格な制限）、浮遊固形分 < 20 mg/L、総硬度 < 250 mg/L（CaCO₃換算）。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、漏水検知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、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-3.3/70 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が、超高圧運転のため、低圧モデルよりも頻繁な点検が必要です。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、7.00 MPaのクリーンな窒素環境下で2,500～4,000時間の使用寿命を実現します。高圧バルブプレートは、極めて大きな機械的ストレスがかかるため、より頻繁な点検が必要となり、交換間隔は2,000～3,000時間です。
法令遵守および安全認証
ZW-3.3/70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。7.00 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 ZW-3.3/70 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) アラーム時に自動的に閉じる、吸引側と吐出側の両方にある緊急遮断弁。(4) OSHA 29 CFR 1910.146 に従って、周囲の酸素濃度を 19.5% 以上に保つ換気システム。(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シャットダウンインターロック。(6) この機器の操作または保守を行う前に、超高圧ガス安全プロトコルについて訓練を受けた人員。高圧配管はすべて、腐食、浸食、機械的損傷がないか毎年点検しなければならない。
パフォーマンスと効率の分析
ZW-3.3/70は 比消費電力は約22.73kW/m³/分 吐出圧力 7.00 MPa で供給される窒素。この特定の出力値は、大気圧入口からの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圧縮機セグメント (吐出圧力 >5.00 MPa) 内では、この効率は非常に競争力があります。比較のために、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圧縮機は、同等の圧力で通常 25～35 kW/m³/min を消費し、オイル潤滑往復動圧縮機は 20～25 kW/m³/min を消費しますが、許容できないオイル汚染を引き起こします。
年間8,000時間の運転サイクルにおいて、ZW-3.3/70のダイヤフラムコンプレッサーに対する効率上の優位性は、およそ 年間60,000～120,000kWhのエネルギー節約$0.08/kWhの場合、これは年間$4,800～$9,600の直接的な電気料金削減に相当します。ただし、ZW-3.3/70を選択する主な経済的要因は通常、 オイルフリー認証、生産能力の向上、および設備投資コストの削減の組み合わせ ダイヤフラム式コンプレッサーと比較した場合、同等のオイルフリー認証と3.3 m³/分の容量を持つダイヤフラム式コンプレッサーは、ZW-3.3/70の4～6倍のコストがかかり、設置スペースもかなり大きくなります。
の 超高圧窒素圧縮装置の総所有コスト コストは、わずかなエネルギー差よりも、設備投資、保守作業、および機器の稼働率によって左右されます。ZW-3.3/70のピストン設計は、ダイヤフラムコンプレッサーに比べてメンテナンス性に優れており、オーバーホール時間が短く、スペアパーツのコストも低く抑えられます。オイルを使用しないため、7.00 MPaの潤滑式コンプレッサーで必須となる高価な高圧オイルろ過システムが不要になります。
カスタマイズおよびOEM対応
当社では、ZW-3.3/70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、高圧クーラー、計装機器、制御盤、安全システムはすべて、吊り上げ用ラグが一体化された構造用鋼製スキッド上に組み立て済みです。すべての高圧システムは出荷前に工場で事前テストを実施します。
- 移動式トレーラーユニット： ZW-3.3/70は、ディーゼル発電機、密閉型冷却システム、高圧窒素貯蔵装置を内蔵した公道走行可能なトレーラーに搭載することができ、油田サービス、パイプライン保守、緊急対応のための完全移動式超高圧窒素供給装置となる。
- 危険区域構成： 石油・ガス設備向けATEX Zone 2およびIECEx準拠のモーターおよび電気機器用筐体。ガス検知、自動換気、緊急遮断インターロックを内蔵。
- 高度なプロセス制御： オプションとして、HMIタッチスクリーン、過圧時の自動アンロードを含む高圧安全インターロック、緊急遮断弁、Modbus TCP/IPまたはOPC-UAによるリモート監視機能を備えたSiemens S7-1200 PLCが利用可能です。
- 環境保護： 海洋設備向けの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、特注の塗装デザイン、ブランドロゴ入りのネームプレート、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個設計提案書は通常5～7営業日以内に納品されます。標準納期は12～14週間ですが、条件を満たすご注文については10週間以内の特急納品も可能です。
事例研究：油田における窒素注入による増進回収
クライアント： 中東に拠点を置く独立系石油・ガス事業者で、増進回収を必要とする成熟油田を保有している。
チャレンジ： 事業者は、自然圧力が低下した成熟油田において、圧力を維持し原油回収率を向上させるため、貯留層に6～8MPaの窒素を注入する必要があった。従来の方法は、液体窒素を購入し、現場で気化させ、レンタルコンプレッサーで加圧するというもので、物流コストがかさみ、年間14兆2500万円の費用がかかり、需要ピーク時には供給が不安定になるという問題があった。事業者は、外気温が50℃に達する砂漠環境でも連続運転が可能な、恒久的でオイルフリーの窒素圧縮ソリューションを必要としていた。
解決： 私たちは供給しました ZW-3.3/70 オイルフリー窒素コンプレッサー 共通のスキッド上に小型のVPSA窒素発生装置（純度99.5%、5 m³/分）と組み合わせて設置した。ZW-3.3/70はVPSA製品の圧力を0.08 MPaから7.00 MPaまで昇圧し、既存の坑口接続部を通して貯留層に直接注入した。スキッドには、熱帯環境に対応した電気部品、C5-M海洋グレードコーティング、および砂ろ過機能を備えた密閉型冷却塔が装備されていた。シーメンスS7-1200 PLCにより、遠隔監視と坑口圧力の自動制御が行われた。
36か月後の定量的な結果：
- 窒素供給コスト： 68%削減 液体窒素コンプレッサーの購入およびレンタル（年間$250万～$80万）との比較
- 石油回収率の向上： +12% 増分回復 窒素注入圧力と純度が一定であるため
- 供給の信頼性： 99.2%の稼働率 36か月以上にわたり、窒素不足による生産中断はゼロでした。
- 注入窒素中の油分汚染： <0.01 mg/m³編隊に損傷がないことを保証する
- 返済期間： 2.8年 窒素コスト削減のみに基づく。石油回収率向上による追加収益
「ZW-3.3/70のおかげで、窒素注入プログラムは物流上の悪夢から、信頼性の高い生産ツールへと変貌を遂げました。オイルフリー設計なので、油層を損傷する心配がなく、コスト削減効果も当初の予想を上回りました。すでに他の油田向けに2台追加発注済みです。」 — 石油・ガス事業者、貯留層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
関連製品およびソリューション
DWシリーズ高圧窒素コンプレッサー
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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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