3ZW-6/30 窒素コンプレッサー – 3.00 MPa 高圧プロセス用途向け3段式オイルフリーN2ブースター

3ZW-6/30は、吐出圧力3.00MPaで毎分6m³の流量を実現するように設計された、3段3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、ガスボンベ充填ステーション、および要求の厳しい化学合成プロセス向けに設計されています。オイル汚染ゼロ、堅牢な多段構造、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 3ZW-6/30 窒素圧縮機 これは、当社のオイルフリーピストンコンプレッサー技術の頂点を表しており、特に、大きな流量容量と超高吐出圧力の両方を必要とする用途向けに設計されています。定格容量は 6 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高圧セグメントに属し、化学、石油化学、ガス流通業界における最も要求の厳しいプロセス用途に対応します。

「3ZW」という表記は、 三段三列 (三列三级) このアーキテクチャは、熱安定性と機械的信頼性を維持しながら、3.00 MPaの吐出圧力を達成するために不可欠です。3つの圧縮段はそれぞれ適度な圧力比で動作し、各段の間には専用のインタークーラーが設けられ、圧縮熱を除去します。この多段式アプローチは、大気圧入口から3.00 MPaまでの全体の圧力比が、吐出温度とピストンおよびクランクシャフトにかかる機械的ストレスの両面において、単段式または二段式設計の安全な動作限界を超えるため、不可欠です。

3ZW-6/30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ピストンリングとライダーバンドは、炭化水素系潤滑剤を一切使用せずに作動する先進的な自己潤滑性PTFE複合材料から精密機械加工されています。3.00 MPaの吐出圧力では、低圧用途に比べてオイル蒸気の持ち越しリスクが指数関数的に高くなるため、オイルフリー設計は高純度窒素を必要とするあらゆる用途において有利であるだけでなく、絶対に必須となります。このユニットは、 ISO 8573-1 クラス0認証 下流の油ろ過装置なしで、ネイティブに。

技術仕様 – 3ZW-6/30

* 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. 超高圧のための3段階圧縮

の 3段3列構造 3ZW-6/30のエンジニアリング基盤は、オイルフリーピストン技術で3.00 MPaの吐出圧力を実現することです。全体の圧力比は約30:1～60:1（大気圧入口から）で、3つの圧縮シリンダーに分割され、各段は約3:1～4:1の圧力比で動作します。この段式アプローチは熱力学的に不可欠です。なぜなら、3.00 MPaまで単段圧縮すると、吐出温度が300℃を超え、PTFEシール材の安全な動作限界をはるかに超えるからです。各段の間には、専用の高効率シェルアンドチューブ式インタークーラーがあり、圧縮熱を除去し、すべての段で吐出温度を155℃以下に維持します。この熱管理により、PTFEリングの完全性が維持され、同等の圧力比を目指す2段設計と比較して、バルブプレートの寿命が約50%延長されます。

2. 先進的な高圧オイルフリーPTFEシールシステム

3ZW-6/30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配合された超高性能 PTFE 複合材から製造されています。これらのリングは、外部の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、ブロンズ粒子、二硫化モリブデン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、下流での油汚染が指数関数的に深刻になり、除去がより困難になります。3ZW-6/30 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認証 下流側のろ過、凝集、吸着装置は一切不要です。PTFE配合は、最高185℃までの温度での連続運転に対応しており、起動時や負荷変動時の一時的な温度上昇に対応できる安全マージンを備えています。

3. 三列対向シリンダー式力平衡

メインフレームは鋳造されています GG25 グレー鋳鉄 強化壁部と一体型冷却水通路を備えています。 3列対向シリンダー配置 単列または二列設計と比較して優れた力バランスを提供し、一次および二次慣性力はほぼ自己相殺されます。この機械的利点は、ピストンにかかるピーク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。三列構成は、単列設計と比較して基礎に伝達される不均衡力を85%以上低減し、より軽量な鉄筋コンクリート慣性ブロック（最小5トン）への設置を可能にし、接続された配管システムの振動による疲労のリスクを低減します。コンパクトな寸法—1845 × 1660 × 2360 mm―この圧力クラスの3段式コンプレッサーとしては驚くべき性能であり、垂直に積み重ねられたシリンダー配置によって機械の設置面積を最小限に抑えることで実現されている。

4. 標準380V産業用モータードライブ

3ZW-6/30は 75kW、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。この電気的なシンプルさは、3ZW-6/30にとって特に価値があります。なぜなら、その中程度の電力要件（75kW）では、中電圧インフラストラクチャの複雑さとコストを正当化できないからです。モーターはフレキシブルディスクカップリングを介してクランクシャフトに直接接続されており、ベルト駆動やギアボックス駆動に伴うメンテナンスの負担と効率損失を排除しています。

アプリケーションシナリオ

超高圧窒素ボンベ充填

3ZW-6/30は、理想的なプライマリーブースターです。 窒素ボンベ充填ステーション 産業、医療、特殊ガス市場にサービスを提供しています。コンプレッサーの吐出圧力3.00 MPaは、シリンダーへの直接充填に必要な15～20 MPaには達しませんが、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非常に効率的な中間段階として機能します。一般的な充填ステーション構成では、3ZW-6/30が窒素を0.05～0.10 MPaから3.00 MPaまで昇圧し、その後、コンパクトな高圧ダイヤフラムまたはピストンコンプレッサーが20 MPaまで充填を完了します。この段階的なアプローチにより、大気圧入口からの単段高圧圧縮と比較して、システム全体の効率が25～35%向上します。オイルフリー設計はシリンダー充填に必須です。オイル汚染があると、充填された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、ユーザーのプロセスを損なう可能性があり、充填ステーションが法的責任を負うことになるためです。

化学合成および高圧反応器の不活性化

化学プロセスプラントでは、 3ZW-6/30 窒素圧縮機 超高圧窒素を供給する 高圧反応器の不活性化、触媒床の保存、および緊急減圧 プロセス容器の。3.00 MPaの吐出圧力は、最大2.5 MPaの圧力で動作する反応器に窒素を注入するのに十分であり、運転の全段階で正の不活性ガスブランケットを維持します。3段階の圧縮により、窒素は熱的に安定し、油分による汚染がないことを保証します。これは、微量の汚染物質でも触媒を毒したり、望ましくない副反応を引き起こしたり、製品の純度を損なったりする可能性がある化学合成において非常に重要です。6 m³/分の容量は、中央の窒素ヘッダーを介して複数の高圧反応器に同時に供給できます。

ガス液化および極低温貯蔵における圧力維持

窒素液化プラントおよび極低温貯蔵施設では、3ZW-6/30は 高圧ブースター 貯蔵タンクや再凝縮器から窒素蒸気を圧縮し、分配や後処理に必要な圧力まで加圧します。吐出圧力3.00 MPaは、中小規模の液化プラントにおいて、熱交換器、再凝縮器、および分配ネットワークを通して窒素を駆動するのに十分です。オイルフリー設計は不可欠です。高圧窒素に油分が混入すると、極低温システムに持ち込まれ、そこで凍結して熱交換器の通路を塞ぎ、運転障害や高額なメンテナンス費用が発生するためです。中間冷却付き3段階圧縮により、圧縮プロセス全体を通して窒素の温度が管理可能な範囲に保たれ、下流の極低温機器への熱損傷を防ぎます。

石油・ガス井への窒素注入

石油・ガス生産作業では、高圧窒素が井戸に注入され、 強化石油回収（EOR）、坑井刺激、およびガスリフト作業3ZW-6/30の吐出圧力3.00 MPaは、窒素を用いて油を置換したり、貯留層圧力を下げたり、生産流体を地表に汲み上げたりする、浅層から中層までの多くの油井用途に十分対応できます。オイルフリー設計により、地層の浸透率を変化させ、石油回収効率を低下させる可能性のある炭化水素による貯留層汚染を防ぎます。6 m³/分の容量は、長期間にわたる油井刺激作業のための連続窒素注入、または複数の油井に対する断続的なガスリフト作業に対応できます。

材料と構造

3ZW-6/30は、超高圧窒素との適合性、耐熱性、および長寿命を実現するために厳選された高品質素材で構成されています。

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

3ZW-6/30は乾燥重量が3.00トンで、重心はベースプレートから約800mm上にあります。3列対向シリンダー設計のおかげで、超高圧運転にもかかわらず不均衡力が最小限に抑えられ、 5～6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 7～10 Hz）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 1.2 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 1.5 m。高圧排出配管には特に注意を払い、スプリングハンガーで適切に支持し、3.00 MPa での振動による疲労を防ぐために固定する必要があります。すべての高圧接続部は、設置後に超音波探傷試験で確認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 °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と 2 つのインタークーラーに水を供給します。3 段圧縮と高圧比のため、インタークーラーは熱管理において非常に重要であり、常に十分な冷却水流量を受け取る必要があります。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 チューブの腐食防止のため)、懸濁固形物 < 30 mg/L、総硬度 < 300 mg/L (CaCO₃ 換算)。一貫した水質を確保し、インタークーラー内のスケール形成を防止するため、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すべての設置で強く推奨します。

予防保守スケジュール

3ZW-6/30 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、超高圧のクリーンな窒素環境下で2,500～4,000時間の耐用年数を実現します。高圧バルブプレート（特に第3段）は、機械的ストレスが増加するため、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、同等の圧力性能を持つ油潤滑システムよりも大幅に低くなっています。

法令遵守および安全認証

3ZW-6/30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。

パフォーマンスと効率の分析

3ZW-6/30は 比消費電力は約12.50kW/m³/分 大気圧入口から吐出圧力 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。超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、オイルフリー超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大幅に優れています。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時間の運転スケジュールにおいて、3ZW-6/30の効率上の優位性は、効率の低い代替品と比較して、およそ 年間72,000～144,000kWhのエネルギー節約$0.08/kWhの場合、これは年間$5,760～$11,520の直接的な電気料金削減に相当します。ただし、3ZW-6/30の主な経済的正当化は通常、 石油関連消耗品の排除と下流の油除去装置の回避 この圧力レベルでは、潤滑剤を使用した代替品ではそれが必須となるだろう。 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30～45%の削減が見込まれる。

圧縮経路にオイルが存在しないことは、超高圧において特に重要です。なぜなら、圧力が上昇するにつれてオイル汚染の濃度が指数関数的に高まり、除去が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の場合の約15倍になり、下流のオイルろ過システムは事実上効果がなく、非常に高価になります。3ZW-6/30はオイルフリー設計を採用しているため、この問題を完全に解消し、運転圧力に関わらず窒素の純度を維持します。

カスタマイズおよびOEM対応

当社では、3ZW-6/30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、3つのインタークーラー、アフタークーラー、高圧吐出配管、計装機器、および制御盤は、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。すべてのシステムの工場での事前テストにより、試運転時間を70%短縮できます。
• 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、自動換気インターロック、防爆型計装機器を内蔵。
• 高度なプロセス制御： オプションで、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。各段の圧力監視および警報システムは自動で行われます。高圧安全インターロックには、過圧時の自動アンロード機能と、すべての段に緊急遮断弁が装備されています。
• 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、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、特注の塗装色、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：化学合成プラントにおける窒素注入システムのアップグレード

クライアント： インドネシアの特殊化学品メーカーが、ポリマー製造用の高圧バッチ反応器を稼働させている。

チャレンジ： このプラントでは、バッチ重合サイクル中に反応器の不活性化と触媒床の保護のために超高圧窒素（2.80～3.00 MPa）が必要でした。既存の油潤滑式コンプレッサー（ヨーロッパ製の輸入ブランド、12年間使用）では、窒素流への油の混入が深刻で、汚染レベルは5.2 mg/m³に達していました。この油汚染により、ツィーグラー・ナッタ重合触媒が被毒され、触媒効率が30%低下し、規格外のポリマーバッチが発生していました。また、油は反応器の伝熱面を汚損し、四半期ごとの化学洗浄が必要でした。年間メンテナンス費用は$65,000にまで上昇していました。

解決： 私たちは供給しました 3ZW-6/30 オイルフリー窒素コンプレッサー 主要な高圧窒素源として、3つのインタークーラー、アフタークーラー、および段階ごとの圧力監視機能を備えたシーメンスS7-1200 PLC制御パネルを内蔵したカスタムスキッドが採用された。3.00 MPaの吐出圧力は、安全マージンを確保した上で反応器の不活性化要件を満たした。オイルフリー設計により、触媒被毒と反応器の汚染が解消された。バッチ式反応器サイクルからの需要変動を緩衝するために、上流側に2 m³のサージタンクが設置された。

18か月後の定量的な結果：

• 窒素油含有量： 5.2 mg/m³から0.01 mg/m³未満に減少ISO 8573-1クラス0を達成
• 触媒効率： 95%に復元されました （65%から）触媒消費量を32%削減
• 規格外のロット： 完全に排除された手直し費用を年間14,45,000円節約
• 原子炉洗浄頻度： 四半期ごとから年ごとに変更年間14兆18000円の節約
• 年間維持費： 48%削減 ($65,000～$33,800)
• 返済期間： 1.6年 触媒コスト削減、手直し不要化、メンテナンスコスト削減に基づく

「3ZW-6/30は当社の重合プロセスを大きく変革しました。油汚染が解消されたことで、触媒性能は設計レベルまで回復し、規格外バッチの問題も解消されました。メンテナンスチームは、油関連の緊急修理ではなく、予防保全活動に時間を費やすことができるようになりました。投資回収期間は、財務チームの予想よりも早かったです。」 — 特殊化学品工場生産部長

よくある質問と選択ガイド

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