説明
DW-54/30 窒素コンプレッサー – 3.00 MPaの過酷なプロセス用途向け超高圧オイルフリーN2ブースター
DW-54/30は、吐出圧力3.00MPaで毎分50m³の流量を実現するように設計された、2段4列オイルフリーピストン式窒素圧縮機です。最も要求の厳しい高圧産業ガス用途向けに設計されており、4段圧縮、大容量の流量、そしてオイル汚染ゼロを実現し、石油化学、ガス液化、パイプライン注入といった重要な作業に最適です。
製品概要
の DW-54/30 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群の頂点に位置し、超高圧産業ガス用途向けの高度なエンジニアリングの集大成を表しています。 50 m³/分 そして並外れた 3.00 MPaの吐出圧力この装置は、大規模な石油化学プラント、ガス液化プラント、高圧パイプライン注入システムなどで見られる、最も厳しい窒素圧縮要件に対応します。
DW-54/30を当社のラインナップの他のすべてのモデルと区別するのは、 四段二列 (二列四级) 圧縮構造。この多段式設計は、熱力学的効率を維持し、オイルフリーPTFEシールシステムの完全性を保ちながら、3.00MPaの吐出圧力を達成するために不可欠です。4つの圧縮段それぞれに独立したインタークーラーが装備されており、段階的に圧力が高くなるシリンダーのカスケード構造によって、膨大な全体の圧力比を管理しやすいセグメントに分割します。この段階的なアプローチがなければ、吐出温度はオイルフリーシール材の安全な動作限界を超えてしまうため、4段圧縮はオプション機能ではなく、基本的なエンジニアリング要件となります。
コンプレッサーは、 完全オイルフリー圧縮 高度なPTFE複合ピストンリングと、炭化水素潤滑剤を使用せずに作動するライダーバンドにより、3.00 MPaでは、存在する油蒸気が危険なレベルまで濃縮されるため、低圧用途と比較して油汚染のリスクが指数関数的に増大します。DW-54/30の本来のオイルフリー設計により、 ISO 8573-1 クラス0認証 下流の精製装置が不要なため、窒素の純度が絶対的に求められる超高圧用途において、唯一実現可能な選択肢となる。
技術仕様 – DW-54/30
| パラメータ | 価値 | ユニット |
|---|---|---|
| モデル | DW-54/30 | – |
| パターン | 二段四列（二列四级） | – |
| 容量 | 50 | 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） | 5456 × 3518 × 2535 | mm |
| 重さ | 13.00 | t |
| 力 | 630 | kW |
| 電圧 | 6,000円または10,000円 | 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. 超高圧のための4段階圧縮
DW-54/30は 4段2列圧縮構造 これは当社の製品ポートフォリオの中で唯一無二のものであり、3.00 MPaの吐出圧力を達成するために不可欠です。全体の圧力比は約30:1から60:1（入口条件によって異なります）で、4つの圧縮シリンダーに順次分配され、各ステージの後にステージ間冷却が行われます。このカスケード方式により、ステージごとの圧力比は約2.5:1から3.5:1に制限され、吐出温度を160℃以下に抑え、PTFEシール要素の寸法安定性を維持します。4段階圧縮がない場合、吐出温度は250℃を超え、オイルフリー材料の安全限界をはるかに超えます。各ステージは、高圧でのガス量の減少に対応するため、シリンダーボアが段階的に小さくなっており、圧力範囲全体で体積効率を最適化しています。
2. 高圧オイルフリーPTFEシールシステム
DW-54/30は先進的な 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 3.00 MPaの高圧用途向け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、高アスペクト比のガラス繊維、ブロンズ粒子、および極圧下でのクリープ耐性と寸法安定性を向上させる独自の添加剤で強化されています。この材料は、炭化水素潤滑剤を使用せずに0.05未満の摩擦係数を達成し、窒素流に油分が混入しないことを保証します。3.00 MPaでは、微量の油分混入でも濃度が高まり、ほとんどの産業用途で窒素が使用できなくなるため、オイルフリー設計は必須要件であり、単なる選択肢ではありません。
3. 極めて高い機械的負荷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 GG30 グレー鋳鉄 （ASTM A48 クラス 35B に相当）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。4 気筒配置により、3.00 MPa の大きなピークガス力が発生するため、低圧モデルをはるかに超えるフレーム剛性が要求されます。 2列対向シリンダーレイアウト 部分的な力の相殺を提供するが、超高圧下でのガス負荷の大きさから基礎質量が必要となる。 最低20トン 安定した動作を確保するため、クランクシャフトは34CrNiMo6合金鋼（標準の42CrMo4よりも高グレード）から鍛造され、ISO 1940 G1.0規格に準拠した精密研削と動的バランス調整が施されており、高負荷運転時の振動を最小限に抑えています。
4. 高出力運転用中電圧モータ駆動装置
DW-54/30は 630kW中電圧誘導電動機 6kVまたは10kV構成で利用可能で、IEC 60034-1効率クラスIE3に準拠しています。630kWでは、低電圧380Vでの動作ではケーブルサイズと開閉装置の定格が非現実的になるため、中電圧駆動が必須となります。モーターは、高圧往復動サービスのトルクとミスアライメント要件に対応する定格の頑丈なフレキシブルディスクカップリングを介して、コンプレッサのクランクシャフトに直接接続されています。中電圧を直接統合することで、電気損失が低減され、ケーブルインフラが最小限に抑えられ、大規模プロセスプラントの標準的な産業用配電との互換性が確保されます。
アプリケーションシナリオ
超高圧パイプライン窒素注入
長距離窒素パイプラインシステムおよび高圧ガス配給ネットワークでは、DW-54/30は 一次高圧ブースターステーション吐出圧力3.00 MPaは、50 kmを超える距離におけるパイプラインの摩擦損失を克服し、最も遠隔地の消費地点でも十分な圧力を維持するのに十分です。50 m³/分の容量は、複数の高圧取出地点に同時に供給できるため、大規模な工業団地への窒素集中供給に適しています。パイプライン用途では、油分を含まない設計が非常に重要です。なぜなら、油分が混入すると、配管網全体に汚染が広がり、下流のすべての消費地点に影響を与えるからです。
ガス液化プラント高圧ブースター
窒素液化施設では、 DW-54/30窒素ブースター 液化装置の低温端または貯蔵気化器から窒素を圧縮し、液化サイクルの効率に必要な高圧にします。3.00 MPaの吐出圧力は、クロードサイクル液化装置や、膨張によって極低温を達成するために高圧が不可欠なその他の高圧窒素液化プロセスで一般的です。50 m³/分の大容量は、1日あたり50～100トンの液体窒素を生産する中規模から大規模の液化プラントの処理能力に相当します。オイルフリー設計により、液化装置の熱交換器の汚染を防ぎ、熱性能の著しい低下や高額な除霜・洗浄の必要性を回避します。
石油化学プラントにおける緊急窒素注入およびパージ
石油化学および精製プラントの操業において、DW-54/30は超高圧窒素を供給します。 緊急時の原子炉不活性化、触媒床の保存、高圧容器のパージ、および安全システムへの窒素供給吐出圧力3.00 MPaは、高圧下で稼働するものを含め、ほぼすべてのプロセス容器や反応器システムに窒素を注入するのに十分です。連続運転定格により、緊急時の窒素供給が瞬時に行われ、待機コンプレッサーの起動に伴うウォームアップ遅延は発生しません。オイルフリー認証は、窒素が触媒層に接触したり、プロセスストリームに流入したり、製品品質に敏感な操作に使用される石油化学用途において必須です。
地下ガス貯蔵および空洞の密閉
塩坑や枯渇した貯留層を含む地下ガス貯蔵施設では、高圧窒素が必要となる。 クッションガス注入、空洞の密閉、および圧力維持 ガス抜き出しサイクル中。DW-54/30の3.00 MPaの吐出圧力は、最大2.50 MPaの圧力で稼働する貯蔵空洞に窒素を注入するのに十分であり、空洞壁の構造的完全性を維持し、地下水の浸入を防ぎます。50 m³/分の容量により、大容量の貯蔵空間を迅速に充填でき、空洞の試運転および保守作業に必要な時間を短縮できます。オイルフリー設計により、貯蔵ガスの汚染を防ぎます。これは、貯蔵された窒素を後で高純度用途に取り出す場合に非常に重要です。
材料と構造
DW-54/30は、超高圧窒素への適合性、極めて高い機械的負荷への対応性、および長寿命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 |
|---|---|---|
| フレーム | ねずみ鋳鉄 | GG30 / HT300、リブで強力に補強 |
| クランクシャフト | 鍛造合金鋼 | 34CrNiMo6、Q&T、ISO 1940 G1.0バランス |
| シリンダーブロック（全ステージ） | ねずみ鋳鉄 | GG30 / HT300、HPステージ向け漸進的な肉厚増加 |
| ピストンリング | PTFE-ガラス-青銅複合材 | 超高圧対応、最高使用温度185℃、耐クリープ性 |
| ライダーバンド | PTFE複合材 | 高負荷ガイド、耐擦傷性、摩耗率 <0.03 mm/1000h |
| バルブプレート | ステンレス鋼 | SS316、高耐久性同心リングスプリング設計 |
| インタークーラー（1～3） | 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、100% RT |
| ベースフレーム | 重構造用鋼材 | 溶接された箱型断面、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
DW-54/30の乾燥重量は13.00トンで、重心はベースプレートから約1,000 mm上にある。4気筒配置により、3.00 MPaの大きなピークガス力が発生し、 最低20トンの鉄筋コンクリート慣性ブロックブロックは、隣接する構造物への振動伝達を防ぐため、高耐久性の弾性防振装置（固有振動数5～7Hz）またはスプリング式防振装置に取り付ける必要があります。基礎は、往復慣性力とガス圧脈動の両方を含む動的荷重を支えるために、資格のある構造技術者によって設計されなければなりません。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2.0m、モーターメンテナンス用に駆動側で1.5m、大規模オーバーホール時のクレーンアクセス用に頭上2.5m。
冷却水システムの設計
冷却水の需要は約 80 m³/h 入口温度は32℃を超えないものとする。水分配回路は、シリンダージャケットと3つのインタークーラーに並列分岐で水を供給し、アフタークーラーは別の回路に接続されている。4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極めて重要であり、優先的に冷却水の流れを受ける必要がある。水質仕様：pH 6.5～8.5、総溶解固形分 < 400 mg/L、塩化物含有量 < 30 mg/L（高圧クーラー内のSS316チューブの腐食を防ぐため）、懸濁固形分 < 20 mg/L、総硬度 < 250 mg/L（CaCO₃換算）。信頼性の高い運転のためには、サイドストリームろ過と自動化学処理を備えた密閉型冷却塔が必須である。
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、全段の圧力と温度を確認してください。 |
| 200時間 | バルブプレート検査（高圧段階） | 第3段および第4段バルブにカーボン堆積物、スプリング疲労、亀裂がないか点検する |
| 500時間 | バルブプレート検査（全段階） | すべてのステージバルブを点検し、摩耗や漏れが見られるものは交換してください。 |
| 1,000時間 | ピストンリング摩耗評価 | すべてのステージでリング溝クリアランスを測定し、0.18 mmを超える場合は交換してください。 |
| 3,000時間 | 中間オーバーホール | すべてのステージにおいて、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する。 |
| 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、すべてのベアリングクリアランスを測定し、0.06 mmを超える場合はメインベアリングを交換する。 |
DW-54/30のオイルフリー設計により、潤滑式代替品の広範なメンテナンス要件が不要になります。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通常、清浄な窒素環境下では3,000～5,000時間の耐用年数を実現します。ただし、高圧バルブプレート（特にステージ3と4）は、3.00 MPaという極めて高い機械的応力のため、より頻繁な点検が必要となる場合があります。4段設計は、同じ全体圧力比で動作する2段設計と比較して、各ステージの応力を低減することで、個々のコンポーネントの寿命を実際に延ばします。
法令遵守および安全認証
DW-54/30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、ISO 14001:2015
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、壊滅的なガス放出と急速な酸素置換のリスクが非常に高くなります。すべての DW-54/30 設備には、次のものを含める必要があります。(1) コンプレッサー室に複数のセンサーを備えた連続酸素欠乏監視装置。(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) 緊急停止時に閉じる吸引側と吐出側の自動隔離弁。(4) OSHA 29 CFR 1910.146 に従って周囲酸素を 19.5% 以上に保つ換気システム。(5) 19.5% O₂ (警報) および 18.0% O₂ (強制停止) での緊急停止インターロック。(6) 超高圧ガス安全プロトコルの訓練を受けた人員。(7) 許可された入室手順によるコンプレッサーエリアへのアクセス制限。高圧配管はすべて、資格を有する圧力配管専門家によって設計、製造、検査されなければならない。
パフォーマンスと効率の分析
DW-54/30は 比消費電力は約12.60kW/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量が劇的に増加します。しかし、段間冷却を備えた 4 段設計により、この値は超高圧セグメントのオイルフリー圧縮機として競争力のある範囲内に維持されます。比較のために、同様の用途で使用されるオイル潤滑往復動圧縮機は通常 13.5～15.0 kW/m³/min を消費しますが、ダイヤフラム圧縮機 (オイルフリー超高圧サービスによく選ばれる) は 18 kW/m³/min を超える場合があり、その容量のほんの一部しか供給できません。
年間8,000時間の運転スケジュールにおいて、DW-54/30の4段階効率の優位性は、効率の低い代替品と比較して、約 年間36万～72万kWhのエネルギー節約$0.08/kWhの場合、これは年間$28,800～$57,600の直接的な電気料金削減に相当します。ただし、DW-54/30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精製装置の回避 潤滑剤を使用した代替品では、それは必須となるだろう。 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25～35%の削減が見込まれる。
3.00 MPaでは、油分汚染の濃度上昇効果が深刻になります。大気圧下で油分含有量1.0 mg/m³の窒素を生成する潤滑式コンプレッサーは、圧縮と凝縮の影響により、3.00 MPaでは油分含有量が約30 mg/m³の窒素を供給します。このレベルの汚染は、事実上すべての産業用途にとって致命的な問題となるため、DW-54/30の本来のオイルフリー設計は、超高圧用途において単に好ましいだけでなく、絶対に不可欠なものとなります。
カスタマイズおよびOEM対応
当社では、DW-54/30を特定の設置環境、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、4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、一体型の吊り上げ用ラグとアンカーボルトテンプレートを備えた頑丈な構造用鋼製スキッド上に事前に組み立てられています。すべてのシステムを工場で事前テストすることで、試運転時間とリスクを低減できます。
- 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、防爆型計装機器を制御システムに組み込むことが可能です。
- 高度なプロセス制御： シーメンスS7-1500またはアレン・ブラッドリーControlLogix PLC（15インチHMIタッチスクリーン搭載）、Modbus TCP/IPまたはOPC-UAによるリモート監視、およびDCS/SCADAとのシームレスな統合。自動ステージシーケンス、負荷/アンロード制御、および可変周波数ドライブ（VFD）との互換性により、効率を最適化し、機械的な摩耗を低減します。
- 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℃に対応した熱帯仕様の電気部品、および1メートル地点での騒音レベルを88dB(A)から75dB(A)に低減する特殊な高圧騒音減衰機能を備えたIP54規格の防音筐体。
- OEMおよびプライベートブランド： グローバル市場にサービスを提供する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、ブランド名入りの銘板、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4段階のシステムが複雑なため、技術レビューと提案書の作成には通常7～10営業日かかります。標準納期は16～20週間ですが、リピート注文の場合は注文確定後12～14週間で納品されます。
事例研究：LNGプラントの窒素液化ブースター
クライアント： マレーシアにある年間生産量50万トンの中規模LNG液化施設
チャレンジ： この施設の窒素液化装置は、クロードサイクル液化装置に必要な2.80MPaの圧力を得るために、2台の油潤滑式コンプレッサーを直列に接続して使用していた。コンプレッサーからの油汚染により、液化装置のアルミ製プレートフィン式熱交換器が徐々に汚損し、18ヶ月間で熱効率が15%低下し、6ヶ月ごとに高額な除霜および洗浄サイクルが必要となっていた。また、2台のコンプレッサー構成は信頼性が低く、計画外の停止により1日あたり$50,000のLNG生産損失が発生していた。
解決： 私たちは供給しました DW-54/30 オイルフリー窒素コンプレッサー 既存の2台のコンプレッサーを1台に置き換えるため、特注のスキッド上に4つのインタークーラー、アフタークーラー、およびSCADAシステムと完全に統合されたシーメンスS7-1500 PLC制御盤を搭載して構成しました。吐出圧力は3.00 MPaで、液化装置の要求圧力を上回り、圧力マージンを確保することでサイクル効率を向上させました。オイルフリー設計により、熱交換器の汚れを完全に排除しました。液化装置からの需要変動を緩衝するために、上流側に10 m³のサージタンクを設置しました。
36か月後の定量的な結果：
- 熱交換器の汚れ： 完全に排除された熱効率を設計レベルまで回復させる
- 解凍サイクル： 脱落メンテナンスと生産停止時間で年間14,120,000ドルを節約
- 計画外の停電： イベントゼロ 36か月で、以前の2コンプレッサーシステムでの8件のイベントと比較
- LNG生産損失の回避： $400,000 36ヶ月以上
- エネルギー消費量： 8.2%改善されました 交換後のシステムと比較して、年間14兆32000ドルの節約となる。
- 返済期間： 2.5年 生産損失の回避やメンテナンス費用の削減などを含む
「DW-54/30は、当プラントの歴史上、最も大きな影響を与えた設備改修です。油汚染の解消により液化装置の性能が回復し、信頼性の向上は目覚ましいものでした。過去3年間、計画外の停止は一度も発生していません。」 — LNG施設の最高執行責任者
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
DW-36/30 高圧窒素コンプレッサー
容量が小さめの4段式オイルフリーコンプレッサーで、3.00MPaで毎分36m³の吐出量を実現します。DW-54/30の50m³/分の吐出量を必要としない用途に最適で、設備投資コストと基礎工事の要件を軽減できます。
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酸素、窒素、水素、および特殊ガス用の縦型多段式オイルフリーコンプレッサー。最大吐出圧力は9.00MPaで、超高圧ガス充填や特殊化学プロセス用途に対応します。
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）。中圧用途向けに、吐出圧力は0.30～0.80 MPaです。
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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当社の経験豊富なアプリケーションエンジニアが、流量要件、吸引条件、吐出圧力目標、基礎上の制約、既存プロセスシステムとの統合など、お客様の超高圧窒素に関するニーズを評価いたします。お問い合わせをいただいてから5～7営業日以内に、包括的な技術提案書、基礎設計に関するガイダンス、配管計装図（P&ID）、および詳細な総所有コスト（TCO）分析をご提供いたします。
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