ZW-5/40 질소 압축기 | 4.00 MPa 초고압 산업용 애플리케이션에 적합한 5 m³/min 무오일 N2 부스터

ZW-5/40 질소 압축기 – 4.00 MPa의 중요 공정 용도에 적합한 초고압 무오일 N2 부스터

ZW-5/40은 4.00 MPa의 토출 압력에서 5 m³/min의 유량을 제공하도록 설계된 2단 3열 오일 프리 피스톤 질소 압축기로, 초고압 질소 주입, 가스 실린더 캐스케이드 충전 및 까다로운 석유화학 공정 분야에 적합합니다. 오일 오염이 전혀 없고, 3단계 열역학적 최적화를 거쳤으며, 극한 압력에서 연속 운전이 가능하도록 설계되었습니다.

제품 개요

그만큼 ZW-5/40 질소 압축기 이 제품은 당사의 무오일 피스톤 압축기 기술의 정점을 나타내며, 상당한 유량 용량과 초고압 토출 압력이 요구되는 용도에 맞게 특별히 설계되었습니다. 정격 용량은 다음과 같습니다. 5 m³/분 그리고 탁월한 4.00 MPa 토출 압력이 장치는 당사의 산업용 질소 압축기 포트폴리오 중 초고압 부문에 속하며, 전 세계 산업용 가스 시장에서 가장 까다로운 공정 애플리케이션에 사용됩니다.

ZW-5/40을 기존의 모든 대안과 차별화하는 것은 바로 그 점입니다. 완전 무오일 압축 경로와 3단계 열역학적 최적화의 결합피스톤 링과 라이더 밴드는 초고압 서비스에 맞게 특별히 제조된 첨단 자가 윤활 PTFE 복합 소재로 제작되었으며, 탄화수소 윤활유 없이 작동합니다. 이러한 본질적인 무오일 특성은 질소 흐름이 완전히 오염되지 않도록 보장하여 다음과 같은 결과를 달성합니다. ISO 8573-1 클래스 0 인증 본래 4.00 MPa의 압력에서도 마찬가지인데, 이 압력에서는 기름 오염이 가장 집중되어 제거하기가 가장 어렵습니다.

압축기는 다음을 사용합니다. 2단 3열(二列三级) 이 구성은 4.00 MPa의 토출 압력을 달성하는 데 필요한 극단적인 압력비를 제어하는 ​​데 열역학적으로 필수적입니다. 3열 배열은 압축 작업을 세 개의 실린더에 분산시키며, 각 단계 사이에 전용 중간 냉각기가 있어 가스 온도를 안전한 작동 범위 내로 유지합니다. 견고한 주철 프레임과 강화된 고압 실린더 부분, 그리고 정밀 가공된 단조강 크랭크축은 최소 수명을 보장합니다. 10만 시간 초고압 환경에서의 표준 유지보수 프로토콜에 따라.

기술 사양 – ZW-5/40

* 모든 사양은 표준 참조 조건(ISO 1217, 부록 C)에서 측정되었습니다. 실제 성능은 현장 고도, 주변 온도 및 흡입구 조건에 따라 달라질 수 있습니다.

주요 특징 및 엔지니어링 장점

1. 초고압 무오일 PTFE 밀봉 시스템

ZW-5/40은 독자적인 기술을 사용합니다. 자가 윤활 피스톤 링 및 라이더 밴드 어셈블리 4.00 MPa의 고압 환경에 맞게 특별히 개발된 초고성능 PTFE 복합재로 제작된 이 링은 고강도 유리 섬유와 청동 입자로 보강되어 외부 탄화수소 윤활 없이도 0.05 미만의 마찰 계수를 달성합니다. 4.00 MPa의 토출 압력에서 오일 증기의 부분 압력은 0.10 MPa일 때보다 약 40배 높아 오일 오염이 치명적이며 하류에서 제거하는 것이 사실상 불가능합니다. ZW-5/40의 무오일 설계는 이러한 위험을 완전히 제거하여 우수한 성능을 제공합니다. ISO 8573-1 클래스 0 준수 별도의 여과 공정 없이 사용 가능합니다. PTFE 배합은 최대 200°C의 온도에서 연속 작동이 가능하도록 설계되어 초고압 압축의 극한 열 스트레스 조건에서도 안정적인 밀봉 성능을 보장합니다.

2. 3단계 열역학적 최적화

그만큼 2단계, 3열(two-stage, 3-row) 압축 아키텍처 ZW-5/40의 경우, 일반적인 입구 조건인 0.05~0.10 MPa에서 4.00 MPa의 토출 압력을 달성하기 위해서는 열역학적으로 압력이 필수적입니다. 전체 압력비는 약 40:1~80:1이며, 세 개의 압축 실린더에 분산됩니다. 각 단계는 3:1~4:1의 관리 가능한 압력비로 작동합니다. 고효율 전용 쉘앤튜브 인터쿨러 각 단계 사이에 상당한 압축열을 제거하여 토출 온도를 160°C 미만으로 유지하고 PTFE 밀봉 요소의 열화를 방지합니다. 이러한 3단계 방식이 없으면 토출 온도가 250°C를 초과하여 오일 프리 밀봉 재료의 안전 작동 한계를 훨씬 벗어나게 됩니다. 또한, 단계별 설계는 동일한 압력비에서 2단계 방식보다 체적 효율을 약 15% 향상시킵니다.

3. 강화 고압 프레임 구조

본체는 다음 재료로 주조됩니다. GG25 회주철 고압 실린더 영역의 벽면은 4.00 MPa의 최대 압력에서 발생하는 기계적 응력을 견딜 수 있도록 상당히 강화되었습니다. 3단(고압) 실린더 벽은 표준 저압 실린더보다 약 40% 더 두껍고, 압력 하에서의 변형을 방지하기 위해 외부 보강재가 추가되었습니다. 3열 대향 실린더 배열 1단과 3단이 2단에 대해 반대 방향으로 작용하여 순 관성력을 최소화함으로써 탁월한 힘 균형을 제공합니다. 단조강 크랭크축은 ISO 1940 G2.5 표준에 따라 동적 밸런싱을 거쳤으며, 고압 가스 압력으로 인한 베어링 하중 증가를 견딜 수 있도록 경화 처리된 베어링 저널을 특징으로 합니다. 전체 크랭크케이스 어셈블리는 최소 파열 압력 6.00 MPa를 견딜 수 있도록 설계되어 최대 작동 압력보다 50%의 안전 여유를 제공합니다.

4. 고토크 설계의 표준 380V 산업용 모터

ZW-5/40은 다음으로 구동됩니다. 75kW, 380V, 50Hz 3상 유도 전동기 본 모터는 IEC 60034-1 효율 등급 IE3을 준수합니다. 특히 초고압 압축 시 피스톤에 작용하는 가스 부하로 인해 압축 행정 중 상당한 저항이 발생하는 상황에서 요구되는 최대 토크를 처리할 수 있도록 고토크 설계가 적용되었습니다. 표준 380V 구성은 중전압 인프라 구축 없이 기존 산업용 배전반에 직접 통합되므로 다양한 시설에서 사용 가능합니다. 모터는 4.00MPa 작동에 필요한 높은 토크를 전달하면서도 경미한 정렬 불량을 허용하는 고강도 플렉시블 디스크 커플링을 통해 압축기에 연결됩니다.

응용 시나리오

초고압 질소 실린더 캐스케이드 충전

ZW-5/40은 다음과 같은 목적으로 제작되었습니다. 질소 실린더 캐스케이드 충전소 고압 튜브 트레일러 또는 실린더 뱅크에 저장하기 위해서는 가스를 4.00 MPa까지 압축해야 합니다. 4.00 MPa의 배출 압력은 산업용 질소 튜브 트레일러의 표준 저장 압력으로, 대량의 질소를 외딴 작업 현장, 건설 현장 및 긴급 대응 장소로 효율적으로 운송할 수 있도록 합니다. 5 m³/min의 용량으로 튜브 트레일러를 신속하게 충전할 수 있으며, 일반적인 3,000리터 튜브 트레일러는 약 10시간 만에 충전이 완료됩니다. 오일이 없는 설계는 실린더 충전에 매우 중요합니다. 오일 오염이 발생할 경우 고압 저장 시스템에 갇혀 최종 사용자에게 전달되어 공정을 오염시키고 순도 규격을 위반할 수 있기 때문입니다.

석유화학 초고압 질소 주입

석유화학 및 정유 공정에서, ZW-5/40 질소 압축기 초고압 질소를 제공합니다 고압 반응기의 비상 감압, 가동 중단 시 촉매층 보존 및 3.20 MPa 설계 압력 등급의 공정 용기 정수압 시험4.00 MPa의 토출 압력은 일반적인 Class 300 공정 배관 및 용기의 시험 압력보다 25%의 여유를 제공하여 안전하고 효과적인 압력 시험을 보장합니다. 오일 프리 설계는 질소가 촉매층과 접촉하거나 탄화수소가 완전히 제거되어야 하는 공정 흐름에 유입되는 석유화학 응용 분야에 필수적입니다. 4.00 MPa에서 미량의 오일 오염조차도 고가의 촉매를 비활성화하고 고부가가치 제품 흐름을 오염시킬 수 있을 만큼 충분히 농축될 수 있습니다.

석유 및 가스정 자극 및 보수 작업

상류 석유 및 가스 시추 작업에서 ZW-5/40은 고압 질소를 공급합니다. 질소 리프트 작업, 유정 자극 및 작업 재개 절차질소는 고압으로 유정에 주입되어 유체 기둥의 정수압을 낮추고 저류층 유체가 지표면으로 흐르도록 합니다. 4.00 MPa의 토출 압력은 최대 2,000미터 깊이의 유정에서 질소 양수에 충분하며, 5 m³/min의 주입 용량은 장기간의 시추 작업 동안 연속적인 질소 주입을 지원합니다. 오일이 함유되지 않은 설계로 지층 유체의 오염을 방지하고, 질소가 저류층에 탄화수소를 유입시켜 습윤성을 변화시키거나 지층을 손상시키는 것을 막습니다.

항공우주 및 방위산업 고압 질소 시스템

항공우주 제조 및 방위 시설에는 초고압 질소가 필요합니다. 유압 시스템 테스트, 연료 탱크 불활성화 시스템 검증 및 우주선 추진 시스템 지상 지원ZW-5/40의 4.00 MPa 토출 압력은 (안전한 시험 매체로 질소를 사용하여) 21 MPa 작동 압력 등급의 항공기 유압 시스템 시험 및 우주선 발사 준비에 사용되는 지상 지원 장비 충전에 적합합니다. 무오일 인증은 우주 진공 환경에서 작동하는 시스템에 탄화수소 오염이 발생하지 않도록 하는 항공우주 청정 표준(MIL-PRF-27401 및 동등 표준)을 준수함을 보장합니다.

자재 및 시공

ZW-5/40은 초고압 질소 환경과의 호환성, 뛰어난 내열성 및 긴 작동 수명을 위해 엄선된 고급 소재로 제작되었습니다.

모든 압력 지지 부품은 다음 사항에 따라 엄격하게 설계 및 제작됩니다. ASME BPVC 섹션 VIII 부문 1 또는 중국 GB 150 표준을 준수합니다. 모든 용접부는 ASME 섹션 V, 2항에 따라 100% 방사선 검사(RT)를 거치며, 완성된 모든 압력 용기는 최대 허용 작동 압력(MAWP)의 1.5배에 해당하는 압력으로 최소 30분 동안 수압 시험을 실시합니다. 고압 배관 시스템은 ANSI 클래스 900 플랜지 연결부를 갖춘 이음매 없는 SS316 재질로 제작되며, 4.00 MPa의 작동 압력에서 완벽한 누출 방지 기능을 보장하기 위해 100% X선 검사를 거칩니다.

설치 및 유지 관리 지침

기초 및 구조 요구사항

ZW-5/40은 건조 중량이 3.97톤이고 무게중심이 베이스 플레이트에서 약 850mm 위에 있습니다. 3열 구조로 힘의 균형이 잘 잡혀 있음에도 불구하고, 고압 작동 시 상당한 가스 압력이 발생하므로 적절한 지지대가 필요합니다. 8~10톤급 철근 콘크리트 관성 블록진동 전달을 방지하기 위해 블록은 고강도 탄성 진동 차단 장치(고유 진동수 6~8Hz)에 장착해야 합니다. 최소 여유 공간 요구 사항은 밸브 접근을 위해 비구동측에 1.5m, 모터 유지 보수를 위해 구동측에 1.2m, 크레인 접근을 위해 상부에 2.0m입니다. 고압 배출 배관은 4.00MPa에서 진동으로 인한 피로를 방지하기 위해 스프링 행거 또는 견고한 앵커로 독립적으로 지지해야 합니다. 배출 라인에는 최대 허용 작동 압력(MAWP) 110% 정격의 압력 릴리프 밸브와 MAWP 120% 정격의 파열판을 설치해야 합니다.

냉각수 시스템 설계

냉각수 수요는 대략 다음과 같습니다. 15 m³/h 유입 온도는 32°C를 초과하지 않아야 합니다. 물 분배 회로는 실린더 재킷과 두 개의 인터쿨러에 병렬로 물을 공급하며, 인터쿨러로의 유량이 우선됩니다. 극심한 압력비로 인해 인터쿨러의 성능은 매우 중요합니다. 인터쿨러 효율이 80% 미만으로 떨어지면 토출 온도가 PTFE 재질의 안전 한계를 초과하게 됩니다. 수질 기준은 pH 6.5~8.5, 총 용존 고형물 < 500mg/L, 염화물 함량 < 30mg/L(고압에서 SS316 튜브 부식 방지를 위한 엄격한 기준), 부유 고형물 < 20mg/L, 총 경도 < 250mg/L(CaCO₃ 기준)입니다. 안정적인 작동을 위해서는 전체 유량 여과 및 화학 처리가 가능한 폐쇄형 냉각탑이 필수적입니다.

예방 정비 일정

ZW-5/40의 오일 프리 설계는 오일 관련 유지보수 작업을 완전히 없애줍니다. 그러나 초고압 작동으로 인해 저압 모델보다 밸브 플레이트와 피스톤 링에 대한 점검을 더 자주 해야 합니다. 고압 단계(3단계) 밸브 플레이트 가장 많은 스트레스를 받는 부품이므로 초기 1,000시간 작동 동안 200시간마다 점검하여 기준 마모 패턴을 설정해야 합니다. 기준 마모율이 설정되면 실제 상태 모니터링 데이터를 기반으로 점검 간격을 연장할 수 있습니다.

규정 준수 및 안전 인증

ZW-5/40 질소 압축기는 다음과 같은 국제 표준 및 규제 체계를 충족하거나 능가하도록 설계, 제조 및 테스트되었습니다.

성과 및 효율성 분석

ZW-5/40은 다음을 달성합니다. 약 15.00kW/m³/min의 비전력 소비량 4.00 MPa의 토출 압력에서 질소를 공급하는 경우입니다. 이 비출력 수치는 초고압 압축에 필요한 상당한 열역학적 일을 반영합니다. 초고압 무오일 압축기 부문(토출 압력 >3.00 MPa) 내에서 이 효율은 매우 경쟁력 있는 수준입니다. 비교하자면, 유사한 초고압 용도에 사용되는 오일 윤활 왕복동 압축기는 일반적으로 16~18 kW/m³/min의 전력을 소비하는 반면, 다이어프램 압축기(무오일 초고압 서비스에 자주 사용됨)는 훨씬 낮은 용량에서도 20 kW/m³/min을 초과하는 전력을 소비할 수 있습니다.

연간 8,000시간의 운전 주기 동안 ZW-5/40은 효율성이 떨어지는 다른 제품 대비 약 0.1%의 효율성 우위를 보입니다. 연간 40,000~120,000kWh의 에너지 절감 효과$0.08/kWh 기준으로, 이는 연간 $3,200~$9,600의 직접적인 전기료 절감 효과를 의미합니다. 하지만 ZW-5/40의 주요 경제적 타당성은 일반적으로 다음과 같습니다. 4.00 MPa에서 오일 관련 소모품의 제거 및 하류 오일 제거의 불가능성이러한 압력 조건에서는 오일 여과 시스템이 지나치게 비싸고 유지보수가 많이 필요하며 신뢰성이 떨어집니다. 초고압 질소 압축의 총 소유 비용 오일 없이 작동하는 시스템을 하류 정화를 시도하는 윤활 시스템과 비교할 때, 10년 작동 수명 동안 추정치로 35~45%가 감소합니다.

3단 설계는 동일한 압력 수준에서 2단 방식보다 훨씬 높은 효율을 제공합니다. 중간 냉각을 통해 전체 압력비를 3단계로 분산함으로써 ZW-5/40은 동급 2단 압축기보다 약 12% 높은 등온 효율을 달성하여 토출 온도 저하, 냉각수 소비량 감소 및 씰 수명 연장을 실현합니다.

맞춤 제작 및 OEM 역량

당사는 ZW-5/40을 초고압 응용 분야의 까다로운 요구 사항에 맞출 수 있도록 특수 맞춤 옵션을 제공합니다.

• 스키드 장착형 턴키 패키지: 조립식 압축기, 모터, 이중 인터쿨러, 애프터쿨러, ANSI Class 900 플랜지가 장착된 고압 토출 배관, 계측기 및 제어 패널이 구조용 강철 스키드에 장착되어 있습니다. 모든 압력 시스템은 출하 전에 공장에서 6.00 MPa의 수압 테스트를 거칩니다.
• 위험 지역 구성: ATEX Zone 2 및 IECEx 규격을 준수하는 모터 및 전기 인클로저로, 본질 안전 계측 장비를 갖추고 있습니다. 가스 감지, 자동 환기 및 비상 차단 시스템이 통합되어 있습니다.
• 첨단 안전 및 제어 시스템: 비상 정지 기능을 위한 이중화 안전 PLC가 내장된 Siemens S7-1200 PLC, 10인치 HMI 터치스크린, Modbus TCP/IP 또는 OPC-UA를 통한 원격 모니터링 기능을 제공합니다. 자동 압력 방출 시퀀싱, 비상 차단 밸브 제어 및 3단계 모두에 대한 고온 정지 인터록이 포함되어 있습니다.
• 환경 보호: 연안 설비용 C5-M 해양 등급 코팅; 55°C 주변 온도에 적합한 열대 지역용 전기 부품; 고압 안전을 위한 폭발 방지 패널이 장착된 IP54 등급 방음 인클로저.
• OEM 및 자체 브랜드: 석유 및 가스, 항공우주 시장을 대상으로 하는 가스 장비 유통업체 및 시스템 통합업체를 위한 맞춤형 페인트 색상, 브랜드 명판, 현지화된 문서 패키지.

사용자 지정 구성은 다음에서 이용 가능합니다. 최소 주문 수량 1개초고압 시스템 설계의 복잡성으로 인해 엔지니어링 검토 및 제안서 작성에는 일반적으로 7~10 영업일이 소요됩니다. 표준 납기는 14~16주이며, 특정 조건에 부합하는 주문의 경우 12주 이내의 신속 납기가 가능합니다.

사례 연구: 산업용 가스 실린더 충전소 업그레이드

고객: 중동의 주요 산업용 가스 유통업체가 질소 실린더 및 튜브 트레일러 충전소를 운영하고 있습니다.

도전: 고객사는 20년 이상 사용된 유럽산 오일 윤활식 고압 압축기를 이용하여 질소 튜브 트레일러에 4.00 MPa까지 질소를 충전하고 있었습니다. 충전된 트레일러 내부의 오일 오염도는 2.8 mg/m³에 달하여 ISO 8573-1 Class 0 질소를 요구하는 반도체 및 제약 고객사들로부터 반복적인 불만이 제기되었습니다. 또한, 오일은 고압 저장 시스템을 손상시켜 18개월마다 내부 세척 및 재코팅 작업을 해야 했으며, 이 작업에는 회당 1,445,000 파운드의 비용이 발생했습니다. 고압비로 인해 압축기 밸브 고장이 빈번하게 발생하여 계획되지 않은 가동 중단 시간이 연평균 120시간에 달했습니다.

해결책: 우리는 공급했습니다 ZW-5/40 오일프리 질소 압축기 주 충전 압축기는 맞춤형 스키드에 통합된 이중 인터쿨러, 애프터쿨러, ANSI Class 900 플랜지가 있는 고압 배출 배관, 그리고 이중 안전 PLC가 장착된 Siemens S7-1200 PLC로 구성됩니다. 3단 설계는 교체된 2단 압축기에 비해 단당 압력비를 낮춰 신뢰성을 향상시켰습니다. 오일 프리 설계로 하류 정화 공정이 필요 없어졌습니다.

24개월 후 정량화된 결과:

• 적재된 트레일러의 질소 오일 함량: 2.8 mg/m³에서 <0.01 mg/m³로 감소ISO 8573-1 클래스 0을 달성했습니다.
• 저장 시스템 청소 주기: 완전히 제거됨18개월마다 $45,000을 절약합니다.
• 고객 불만 사항: 영 가동 개시 이후 연간 14,320,000달러 규모의 신규 반도체 계약 2건을 수주했습니다.
• 예기치 않은 다운타임: 연간 120시간에서 8시간으로 감소 (예정된 점검 시에만)
• 밸브 교체 주기: 60%만큼 감소 단계별 압력비가 낮기 때문에
• 투자회수기간: 2.3년 신규 계약 수익 포함

“ZW-5/40은 당사의 고압 충전 작업을 완전히 혁신했습니다. 이제 모든 고객에게 0등급 질소를 보장할 수 있으며, 유지보수팀은 긴급 수리에 소요하는 시간을 80% 줄였고, 이전에는 오일 오염 문제로 불가능했던 계약도 수주할 수 있었습니다. 3단 설계는 기존의 2단 압축기보다 훨씬 더 안정적입니다.” — 산업용 가스 유통업체 운영 이사

자주 묻는 질문 및 선택 가이드

관련 제품 및 솔루션

저희에 대한 포괄적인 개요를 보시려면 산업용 질소 압축기 오일프리 산소 압축기, 수소 압축기, 이산화탄소 압축기 및 맞춤형 특수 가스 솔루션을 포함한 당사 제품 포트폴리오에 대한 자세한 내용은 애플리케이션 엔지니어링 팀에 문의하거나 온라인 제품 카탈로그를 참조하십시오.

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당사의 애플리케이션 엔지니어는 고객의 질소 유량 요구 사항, 유입 조건, 배출 압력 목표 및 통합 제약 조건을 평가하기 위해 대기하고 있습니다. 문의 접수 후 48시간 이내에 무료 기술 제안서, 기초 배치 도면, 배관 및 계측 다이어그램(P&ID), 안전 시스템 설계 및 상세한 총 소유 비용(TCO) 분석을 제공해 드립니다.

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