説明
ZW-5.4/6~20 窒素コンプレッサー – 柔軟な産業用途向け可変圧力オイルフリーN2ブースター
ZW-5.4/6~20は、0.60MPaから2.00MPaまでの幅広い圧力範囲で毎分5.4m³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。多圧窒素供給、パイロットプラント運転、および柔軟な産業用ガスシステム向けに設計されています。オイル汚染ゼロ、コンパクトな設置面積、可変圧力デューティサイクルに最適化されています。
製品概要
の ZW-5.4/6~20 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他に類を見ない汎用性の高いソリューションであり、その特徴は、 0.60 MPa～2.00 MPa 一定の容量で 5.4 m³/分この可変圧力機能により、本装置は、窒素需要が中圧と高圧の間で変動する用途、または1台のコンプレッサーが異なる圧力レベルで複数の消費者に供給する必要がある用途に非常に適しています。
型番の「6～20」は、調整可能なクリアランスポケット制御と段階的アンロード機構により、0.60～2.00MPaの吐出圧力範囲でコンプレッサーが動作できることを示しています。この柔軟性により、窒素圧力要件が多様な施設において、複数のコンプレッサーや中間減圧ステーションが不要となり、設備投資とメンテナンスの複雑さを大幅に削減できます。
当社のZWシリーズのすべてのユニットと同様に、ZW-5.4/6~20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使用することで、窒素製品の流れから炭化水素汚染を完全に排除し、 ISO 8573-1 クラス0認証 下流の精製装置は一切不要です。コンパクトなサイズと軽量設計により、このユニットは、スペースと携帯性が重要な制約となるパイロットプラント、研究開発施設、移動式窒素供給システムに最適です。
技術仕様 – ZW-5.4/6~20
| パラメータ | 価値 | ユニット |
|---|---|---|
| モデル | ZW-5.4/6~20 | – |
| パターン | 二段二列 (二列二级) | – |
| 容量 | 5.4（入口圧力0.60MPa） | m³/分 |
| 吐出圧力範囲 | 0.60～2.00 | MPa |
| コンプレッサーのサイズ（長さ×幅×高さ） | 2570 × 1550 × 2345 | mm |
| 重さ | 2.40 | t |
| 力 | 132 | kW |
| 電圧 | 380/6kまたは10k | V |
| ガス媒体 | 窒素（N₂） | – |
| 潤滑 | オイルフリー | – |
* 定格容量は入口圧力0.60MPaにおける値です。吐出圧力が高くなると、容量は比例して調整されます。すべての仕様はISO 1217附属書Cに準拠しています。実際の性能は、設置場所の標高、周囲温度、および入口条件によって異なります。
主な特長とエンジニアリング上の利点
1. クリアランスポケット制御付き可変圧力範囲
ZW-5.4/6~20は革新的な 調節可能なクリアランスポケットシステム これにより、機械的な改造なしに、0.60 MPaから2.00 MPaまでの吐出圧力範囲でコンプレッサーを効率的に運転できます。高圧シリンダー内のクリアランス容積を調整することで、各圧力設定値における容積効率を最適化します。これにより、窒素圧力要件が変動する施設において、複数のコンプレッサーや減圧弁が不要となり、設備投資と運転の複雑さの両方を軽減できます。圧力調整は、手動または制御システムに統合された空気圧アクチュエータによる自動で行うことができます。
2. 高圧用途向けオイルフリーPTFE複合シール
ZW-5.4/6~20は 自己潤滑ピストンリングおよびライダーバンドシステム 高性能PTFE複合材に炭素繊維とブロンズ粒子を配合して作られています。この材料配合は、高圧窒素サービス向けに特別に設計されており、0.60～2.00 MPaの全動作範囲でシール性能と低摩擦係数を維持します。リングは外部潤滑なしで0.07未満の摩擦係数を達成し、 ISO 8573-1 クラス0 オイル含有量 圧縮窒素流中において、窒素の純度が絶対的に求められるパイロットプラントや研究施設では、この天然由来のオイルフリー認証により、下流工程でのろ過コストを完全に削減できます。
3. 圧力比を拡大するための2段階圧縮
の 2段2列構造 2.00 MPaの吐出圧力に伴う高圧比を管理するには、この装置が不可欠です。圧縮仕事を低圧シリンダーと高圧シリンダーに分割することで、各段の吐出温度を160℃以下に抑え、PTFEリングの完全性を維持し、熱劣化を防ぎます。一体型のシェルアンドチューブ式インタークーラーが段間の圧縮熱を除去し、全体の熱力学的効率を向上させ、バルブプレートの耐用年数を延ばします。吐出圧力が低い場合（0.60～1.00 MPa）、段間冷却の要求を低減して運転できるため、効率がさらに向上します。
4. 多様な設置環境に対応する柔軟な電圧構成
ZW-5.4/6~20は 132kW駆動モーター 380V、6kV、または10kVの構成で提供されます。標準の380Vオプションは、既存の低電圧配電インフラを備えた実験室やパイロットプラントへの設置に最適です。6kVおよび10kVオプションは、中電圧バスシステムを備えた産業施設に対応し、降圧トランスを不要にすることで電気インフラコストを削減し、エネルギー効率を向上させます。この電圧の柔軟性により、ZW-5.4/6~20は、高額な改造なしに、ほぼあらゆる電気環境に統合できます。
アプリケーションシナリオ
パイロットプラントおよびプロセス開発設備
化学・製薬パイロットプラントでは、試験するプロセスに応じて、さまざまな圧力の窒素が必要となることが多い。 ZW-5.4/6~20 可変圧力窒素コンプレッサー 本装置は、単一の柔軟な窒素源として機能し、ある実験期間中は反応器のブランキング用に0.60 MPaの不活性化ガスを供給し、次の実験期間中は高圧触媒試験用に2.00 MPaに調整することができます。5.4 m³/分の処理能力はパイロットプラントの規模に適しており、オイルフリー設計により、敏感な触媒や反応生成物への炭化水素汚染を防ぎます。
多圧式工業用ガス供給システム
タンクのブランケット処理（0.60 MPa）、パイプラインのパージ（1.20 MPa）、緊急時の容器の不活性化（2.00 MPa）など、窒素を多様に消費する産業施設では、従来、複数のコンプレッサーまたは減圧ステーションが必要でした。ZW-5.4/6~20は、あらゆる圧力要件に対応できる単一のコンプレッサーを提供することで、この複雑さを解消します。調整可能な吐出圧力は、稼働中のプロセス需要に合わせてシフト間またはキャンペーン間で変更できるため、機器数を削減し、メンテナンススケジュールを簡素化できます。
移動式窒素供給および緊急対応
ZW-5.4/6~20はコンパクトな設置面積と控えめな重量で、 移動式窒素供給ユニット 公道走行可能なトレーラーに搭載されています。可変圧力機能は、パイプラインのパージ、容器の不活性化、消火など、さまざまな圧力で窒素が必要となる緊急対応シナリオにおいて特に有用です。ユニットを現場に輸送し、窒素源（液体窒素気化器または小型VPSA発生器）に接続して、必要な吐出圧力に迅速に調整できます。オイルフリー設計により、保護対象のプロセス機器が汚染されることはありません。
研究・大学研究所
大学の研究室や国立研究所では、不活性雰囲気グローブボックス（0.60 MPa）から高圧合成反応器（2.00 MPa）まで、幅広い実験に高純度窒素が求められています。ZW-5.4/6~20は、可変圧力範囲とオイルフリー認証を備えているため、多分野にわたる研究施設にとって理想的な中央窒素供給装置です。5.4 m³/分の供給能力により、純度や圧力安定性を損なうことなく、複数の高圧反応器、複数のグローブボックスステーション、ガスクロマトグラフィー装置を同時に稼働させることができます。
材料と構造
ZW-5.4/6~20は、高圧窒素との適合性、耐腐食性、およびコンパクトな構造的完全性を考慮して選定された材料で構成されています。
| 成分 | 材料 | 仕様 |
|---|---|---|
| シリンダーブロック | ねずみ鋳鉄 | GG25 / HT250、一体型冷却通路 |
| クランクシャフト | 鍛造合金鋼 | 42CrMo4、Q&T、動的バランス調整済み |
| ピストンリング | PTFE-炭素-青銅複合材 | 自己潤滑性、2.5 MPaまでの高圧に対応 |
| 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 <0.05 mm/1000h |
| バルブプレート | ステンレス鋼 | SS316、同心円リングスプリング式 |
| クリアランスポケット | 炭素鋼製、SS316ライナー付き | 音量調節可能、空気圧作動はオプション |
| インタークーラー | 炭素鋼製シェル／SS304製チューブ | ASME VIII Div.1、1.5倍水圧試験 |
| ベースフレーム | 構造用鋼 | 溶接構造、防振構造、フォークリフト対応 |
すべての圧力支持部品は以下に準拠します ASME BPVC セクション VIII ディビジョン 1 または中国規格GB 150に準拠。溶接部は100%放射線検査（RT）を受け、各圧力容器は最低30分間、最大許容使用圧力（MAWP）の1.5倍の圧力で水圧試験を受ける。
設置およびメンテナンスに関するガイドライン
基礎および空間要件
ZW-5.4/6~20は重量2.40トンで、低重心のコンパクトな垂直設計が特徴です。 4～5トンの鉄筋コンクリート製パッド 弾性防振装置（固有振動数8～12Hz）に取り付けられており、安定した動作に十分です。2列対向シリンダー配置により、一次慣性力が本質的に相殺され、振動伝達が最小限に抑えられます。必要なクリアランス：バルブメンテナンス用に非駆動側1.0m、モーターアクセス用に駆動側0.8m、定期点検用に頭上1.5m。フォークリフト対応のベースフレームにより、天井クレーンを使用せずに設置できます。
冷却水仕様
冷却水の需要は約 15 m³/h 入口温度が 32°C を超えないとき。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ます。許容される水質: pH 6.5～8.5、総硬度 < 300 mg/L (CaCO₃ 換算)、塩化物 < 50 mg/L、浮遊物質 < 30 mg/L。信頼できる水道水供給のない設備には、0.5 m³ のバッファタンクを備えたコンパクトな密閉型冷却塔が推奨されます。吐出圧力が高い場合 (1.50～2.00 MPa)、圧縮による追加の熱を処理するために、冷却水流量を約 20% 増加させる必要があります。
メンテナンス間隔
| 間隔 | サービス項目 | 対応が必要 |
|---|---|---|
| 毎日 | 目視および動作確認 | 漏れ、異音、冷却水流量、吐出圧力の安定性を点検する |
| 250時間 | バルブプレートの点検 | 炭素堆積物、スプリングの疲労、またはプレートのひび割れがないか確認してください。 |
| 1,000時間 | ピストンリング摩耗評価 | 溝のクリアランスを測定し、0.20 mmを超える場合はリングを交換してください。 |
| 4,000時間 | 中間サービス | ピストンリング、ライダーバンド、バルブアセンブリを交換する |
| 8,000時間 | 大規模な改修 | クランクシャフトを点検し、ベアリングのクリアランスを測定し、必要に応じて交換する。 |
オイルフリー設計により、オイル関連のメンテナンス作業はすべて不要になります。オイル交換、フィルター交換、セパレーターカートリッジ交換、オイル分析の必要もありません。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は通常、高圧運転（1.50～2.00 MPa）で3,500～5,500時間、中圧運転（0.60～1.00 MPa）で4,500～6,500時間を達成します。
法令遵守および安全認証
ZW-5.4/6~20型窒素圧縮機は、以下の国際規格および規制要件を満たしています。
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
ISO 8573-1 クラス0（油分含有量）、テュフ・ラインランドによる試験済み
ISO 9001:2015、ISO 14001:2015
⚠️安全に関するお知らせ
窒素は無臭、無色の窒息性ガスです。ZW-5.4/6~20 のすべての設備には、コンプレッサー室および隣接区域における酸素濃度の連続モニタリングが必須です。換気は、OSHA 29 CFR 1910.146 に基づき、周囲酸素濃度を 19.5% 以上に保つ必要があります。アラームインターロックは 19.5% O₂ で作動し、18.0% O₂ で強制シャットダウンします。作業員の入室には、携帯型酸素モニターとバディシステムが必要です。
パフォーマンスと効率の分析
ZW-5.4/6~20は 比消費電力は約24.4kW/m³/分 吐出圧力が 2.00 MPa の場合、出力は 18.5 kW/m³/min に向上し、0.60 MPa では約 18.5 kW/m³/min になります。スケール効率の低下により、比出力は大容量モデルよりも高くなりますが、このユニットの可変圧力機能により、わずかな効率低下を相殺する独自の運用上の柔軟性が実現されます。比較のために、同等の容量の専用高圧ダイヤフラムコンプレッサーは 28～35 kW/m³/min を消費し、2.00 MPa の油潤滑スクリューコンプレッサーは通常 20 kW/m³/min を超えます。
ZW-5.4/6~20の主な経済的利点は、 複数のコンプレッサーの排除 圧力要求が変動する施設において。窒素を0.60 MPa、1.20 MPa、2.00 MPaで必要とする施設では、従来は3台の独立したコンプレッサー、または1台のコンプレッサーと2つの減圧ステーションが必要でした。ZW-5.4/6~20は、このインフラ全体を1台のユニットに置き換え、設備投資を40～60%削減し、メンテナンスの複雑さも同様に軽減します。 窒素圧縮の総所有コスト 可変圧力用途においては、限界エネルギー効率よりも、機器の数とメンテナンス作業が支配的である。
オイルフリー設計により、オイル関連の消耗品が不要になるため、総所有コスト（TCO）がさらに削減されます。このサイズと圧力範囲の一般的な潤滑式コンプレッサーは、年間80～150リットルの潤滑油を消費し、さらにフィルターエレメント、セパレーターカートリッジ、廃油処理費用が年間1,500～3,000ユーロかかります。ZW-5.4/6~20は、これらの費用を完全に排除します。
カスタマイズおよびOEM対応
当社では、ZW-5.4/6~20を特定の設置上の制約やエンドユーザーの要件に合わせて調整するための柔軟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パッケージ： コンプレッサー、モーター、クーラー、コントロールパネルが構造用鋼製スキッドに予め組み立てられており、フォークリフト用ポケットと吊り上げ用アイが備えられています。現場での設置作業は、電気接続と冷却水接続のみとなります。
- 移動式トレーラーユニット： ZW-5.4/6~20は、ディーゼル発電機、冷却システム、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、建設現場、パイプラインのメンテナンス、緊急対応などのための完全移動式窒素供給ユニットとなる。
- 自動圧力制御： オプションとして、圧力フィードバックループを備えたSiemens LOGO!またはS7-1200 PLCを搭載可能。クリアランスポケットの容積を自動調整し、設定された吐出圧力を±0.05 MPa以内に維持します。Modbus TCP/IPまたはOPC-UAによるリモート監視も可能です。
- 音響エンクロージャー： コンパクトなIP54規格準拠の防音筐体は、1メートル離れた場所での騒音を82dB(A)から68dB(A)に低減し、研究室やオフィスに隣接する機械室など、騒音に敏感な環境における屋内設置に適しています。
- 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個設計提案は3～5営業日以内に納品いたします。標準納期：10～12週間。対象となるご注文については、8週間以内の特急納品も可能です。
事例研究：多段圧力パイロットプラントによる窒素供給
クライアント： ドイツで多段式反応器パイロットプラントを運営する特殊化学品会社
チャレンジ： このパイロットプラントでは、窒素圧力要件が異なる4つの反応器が稼働していました。反応器A（不活性化用0.60 MPa）、反応器B（触媒活性化用1.20 MPa）、反応器C（高圧合成用1.60 MPa）、反応器D（重合用2.00 MPa）です。顧客は、3台の独立した圧縮機（0.60 MPa、1.20 MPa、2.00 MPa）と減圧ステーションを維持管理していたため、設備投資コストが高く、メンテナンススケジュールが複雑になり、反応器を切り替える際に頻繁に相互汚染の問題が発生していました。
解決： 私たちは供給しました ZW-5.4/6~20 オイルフリー窒素コンプレッサー 自動クリアランスポケット制御機能を備え、既存の3台のコンプレッサーをすべて置き換えた。この装置は、インタークーラー、アフタークーラー、および圧力フィードバック制御機能を備えたシーメンスS7-1200 PLCを内蔵したコンパクトなスキッド上に構成されている。PLCは、作動中の反応器の要求に合わせて吐出圧力を自動的に調整し、設定値間の切り替えを5分以内に行う。
18ヶ月後の結果：
- 設備投資： コンプレッサーを3台から1台に削減初期投資額を18万ユーロ節約
- 維持費： 58%削減 （年間24,000ユーロから年間10,100ユーロまで）
- 床面積： 65%削減 （18平方メートルから6.3平方メートルまで）
- 窒素純度： 一貫して99.9%以上 全ての圧力設定点において、油分含有量が0.01 mg/m³未満であること
- 原子炉切り替え時間： 45分から5分未満に短縮パイロットプラントのスループットを向上させる
「ZW-5.4/6~20のおかげで、窒素供給が劇的に簡素化されました。3台のコンプレッサーを維持管理する必要がなくなり、減圧弁の故障を心配する必要もなくなりました。自動圧力切り替えはスムーズで、パイロットプラントのオペレーターもそのシンプルさを気に入っています。」 — プロセス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
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。
DWシリーズ高圧窒素コンプレッサー
窒素注入、パイプライン加圧、化学合成用の、中～高圧オイルフリーコンプレッサー（0.40～2.00 MPa）。処理能力は2～130 m³/分。
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、特殊ガスソリューションなど、当社の製品ポートフォリオの詳細については、当社のエンジニアリングチームにお問い合わせいただくか、オンラインカタログをご覧ください。
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