描述
ZW-3.1/5~20 氮气压缩机 – 适用于灵活工业应用的变压无油氮气增压器
ZW-3.1/5~20 是一款两级双排无油活塞式氮气压缩机，专为中试工厂、研发设施以及需要可调排气压力的小型工业流程而设计，可在 0.50–2.00 MPa 的宽压力范围内提供 3.1 m³/min 的氮气流量。该压缩机零润滑油污染，结构紧凑，并针对多种氮气供应需求进行了优化。
产品概述
这 ZW-3.1/5~20 氮气压缩机 代表了我们无油活塞式压缩机系列中一种用途极其广泛的解决方案，其特点是： 可变排气压力范围为0.50兆帕至2.00兆帕这种压力灵活性使得 ZW-3.1/5~20 非常适合中试工厂操作、研发设施以及小型工业流程，在这些情况下，氮气需求特性经常变化，或者单个压缩机必须服务于具有不同压力要求的多个应用。
额定容量为 3.1 立方米/分钟 在 0.50 MPa 的入口压力下，这款紧凑型装置通过其专有技术提供无油氮气压缩。 自润滑 PTFE 复合活塞环和导向带系统压缩路径中不含碳氢化合物润滑剂，这确保了…… ISO 8573-1 0级含油量认证 该装置本身就具备生产实验室级氮气、制药工艺开发和电子原型制作的能力，无需额外的下游纯化设备。
压缩机遵循 两级两排（二列二级） 配置具有极其紧凑的占地面积 2250 × 1296 × 2200 毫米 干重仅为 2.60吨双排对置气缸设计能够有效抵消一阶惯性力，因此无需专门的隔振设施，即可安装在较小的基础上。标准 380V，75kW电机 可直接集成到现有的低压工业配电系统中，无需中压开关设备。
技术规格 – ZW-3.1/5~20
| 范围 | 价值 | 单元 |
|---|---|---|
| 模型 | ZW-3.1/5~20 | – |
| 图案 | 两级两排（二列二级） | – |
| 容量 | 3.1（入口压力为 0.50 MPa） | 立方米/分钟 |
| 排气压力范围 | 0.50 – 2.00 | 兆帕 |
| 压缩机尺寸（长×宽×高） | 2250 × 1296 × 2200 | 毫米 |
| 重量 | 2.60 | t |
| 力量 | 75 | 千瓦 |
| 电压 | 380 | V |
| 气体介质 | 氮气（N₂） | – |
| 润滑 | 无油 | – |
* 额定容量基于 0.50 MPa 的入口压力。实际容量会随入口压力和出口压力设置而变化。所有规格均基于标准参考条件（ISO 1217，附录 C）。实际性能可能因海拔、环境温度和运行条件而异。
主要特性及工程优势
1. 可变排气压力，实现多应用灵活性
ZW-3.1/5~20 的主要特点是其 可调排气压力范围为0.50兆帕至2.00兆帕这种多功能性是通过可调式吸气阀卸载器、可变间隙控制以及能够适应各种压力比的稳健的两级压缩结构实现的。对于中试工厂操作人员和研发机构而言，这意味着一台压缩机即可满足多种工艺需求——例如，在一个实验周期内进行0.50 MPa的低压惰性气体注入，在另一个实验周期内进行1.20 MPa的中压反应器包覆，以及在第三个实验周期内进行2.00 MPa的高压气体输送——而无需额外投资压缩机或进行耗时的设备更换。
2. 无油聚四氟乙烯复合密封技术
ZW-3.1/5~20 采用专有技术 自润滑活塞环和导向带组件 这些环采用高性能聚四氟乙烯复合材料制成，并以玻璃纤维和青铜颗粒增强。无需任何外部碳氢化合物润滑，这些环的摩擦系数即可低于 0.08，从而提供卓越的性能。 ISO 8573-1 0级含油量 在压缩氮气流中。对于研究实验室、制药中试工厂和电子产品开发设施而言，这种天然无油认证无需下游油过滤设备，从而降低了资本支出和后续维护的复杂性。PTFE配方专为可调压力运行相关的多变温度条件而设计。
3. 紧凑型两级结构，带中间冷却
这 两级两排压缩布局 该压缩机通过分级压缩，将压力比分配给低压缸和高压缸，并在级间设置壳管式冷却器以去除压缩产生的热量。鉴于 ZW-3.1/5~20 压缩机的宽广压力范围，这种分级压缩方式尤为重要，因为它即使在最高压力设定值 (2.00 MPa) 下也能限制每级的最高排气温度。中间冷却器可在整个工作范围内将气体温度维持在 160°C 以下，从而保护 PTFE 环的完整性并延长阀板的使用寿命。此外，双排对置气缸结构还具有固有的一级力平衡特性，可降低振动传递，并允许安装在更轻的底座上。
4. 标准380V直驱，易于集成
ZW-3.1/5~20 由……驱动 75千瓦、380伏、50赫兹三相感应电机 符合IEC 60034-1 IE3能效等级标准。标准低压配置可直接集成到现有的380V工业配电盘中，无需中压基础设施、降压变压器或专用开关设备。这种电气上的简易性对于可能缺乏中压电气基础设施的试验工厂和研发设施尤为有利。75kW的低功率消耗也最大限度地降低了需量电费，并简化了电力容量有限的设施的电气许可流程。
应用场景
中试工厂和工艺开发
化工和制药中试装置通常需要根据工艺流程的不同，使用不同压力的氮气。 ZW-3.1/5~20 型可变压力氮气压缩机 可提供低压惰性气体保护（0.50–0.80 MPa），用于反应器的填充和排空操作；中压惰性气体保护（1.00–1.50 MPa），用于搅拌釜式反应器；以及高压气体输送（1.80–2.00 MPa），用于催化剂装载和压滤机操作。这种多压力能力无需使用多个压缩机或减压站，从而降低了资本投资和工厂占地面积。
研究与开发实验室
大学科研实验室、政府科研机构和企业研发中心需要多种用途的氮气供应系统来支持各种实验项目。ZW-3.1/5~20 可提供低压氮气 (0.50 MPa) 用于手套箱惰性化和 Schlenk 管线操作，中压氮气 (1.00–1.50 MPa) 用于高压反应釜和高压釜，以及高压氮气 (2.00 MPa) 用于气相色谱载气和质谱电离源。无油认证确保氮气纯度无需额外纯化即可满足分析仪器的严格要求。
小型VPSA氮气增压
小型VPSA制氮机（产能5–15 Nm³/h）可在接近大气压下生产氮气。ZW-3.1/5~20可将这种低压氮气提升至特定应用所需的压力，并可根据需求变化灵活调节输出压力。这对于服务于多个不同压力需求氮气用户的设施尤为重要，例如用于低压储罐惰性气体保护和高压工艺容器惰性气体保护的组合应用。
电子原型设计和半导体开发
电子原型制作设施和半导体开发实验室需要氮气。 回流焊炉气氛控制、导线键合惰性化和元件存储干燥柜ZW-3.1/5~20 的可变压力功能使其能够同时满足低压回流焊炉（0.50–0.80 MPa）和高压引线键合设备（1.50–2.00 MPa）的需求。无油设计在电子应用中至关重要，因为即使是微量的油污染也会导致焊点缺陷、保形涂层附着力失效以及对敏感光学和 MEMS 元件的污染。
材料与施工
ZW-3.1/5~20 采用专为氮气兼容性、可变压力运行和长期可靠性而选择的材料制造：
| 成分 | 材料 | 规格 |
|---|---|---|
| 气缸体 | 灰铸铁 | GG25 / HT250，一体式冷却通道 |
| 曲轴 | 锻造合金钢 | 42CrMo4，淬火回火，动态平衡 |
| 活塞环 | 聚四氟乙烯-玻璃-青铜复合材料 | 自润滑，可变压力额定值 |
| 骑手带 | 聚四氟乙烯复合材料 | 活塞导向，防磨损 |
| 阀板 | 不锈钢 | SS316，同心环弹簧加载 |
| 中冷器 | 碳钢外壳/304不锈钢管材 | ASME VIII Div.1，1.5倍水压试验 |
| 后冷却器 | 碳钢外壳/304不锈钢管材 | 翅片管，额定冷却水温度 32°C |
| 底座框架 | 结构钢 | 焊接式减震安装 |
所有承压部件均符合以下规定： ASME BPVC 第 VIII 节第 1 部分 或中国 GB 150 标准。焊接接头进行 100% 射线探伤 (RT)，每个压力容器均在 1.5× MAWP 的压力下进行水压试验，保持时间至少为 30 分钟。
安装和维护指南
基础及空间要求
ZW-3.1/5~20型发动机重2.60吨，采用紧凑的垂直式设计，重心低。 4-5吨钢筋混凝土垫 安装在标准弹性隔振器（固有频率 8–12 Hz）上，足以保证稳定运行。双排对置气缸结构能够有效抵消一阶惯性力，最大限度地减少振动传递。所需净空：非驱动侧阀门检修空间 1.0 米，驱动侧电机维护空间 0.8 米，以及日常维护所需的上方净空 1.5 米。紧凑的占地面积使其可安装在现有机房、集装箱式机组或移动式撬装设备上。
冷却水规格
冷却水需求量约为 15立方米/小时 进水温度不超过 32°C。水循环回路并联为气缸夹套和中间冷却器供水。水质要求：pH 值 6.5–8.5，总硬度 < 300 mg/L（以 CaCO₃ 计），氯化物 < 50 mg/L，悬浮物 < 30 mg/L。对于无法可靠使用市政供水的场所，建议采用带有 0.5 m³ 缓冲罐的紧凑型闭式循环冷却塔。
维护周期
| 间隔 | 服务项目 | 需要采取的行动 |
|---|---|---|
| 日常的 | 目视和操作检查 | 检查是否存在泄漏、异常噪音和冷却水流量。 |
| 250小时 | 阀板检查 | 检查是否有积碳、弹簧疲劳或裂纹。 |
| 1000小时 | 活塞环磨损评估 | 测量沟槽间隙；如果大于 0.20 毫米，则更换。 |
| 4000小时 | 中间服务 | 更换活塞环、活塞环带和气门组件 |
| 8000小时 | 大修 | 检查曲轴，测量轴承间隙 |
无油设计省去了换油、更换滤芯和维护分离器的步骤。唯一需要消耗的易损件是…… 聚四氟乙烯活塞环和活塞环带在洁净氮气条件下，通常可达到 4,000–6,000 小时。
合规与安全认证
ZW-3.1/5~20 符合以下国际标准：
ASME BPVC 第 VIII 部分第 1 部分、GB 150-2011、PED 2014/68/EU 模块 A
IEC 60034-1（IE3能效等级）、IEC 60204-1、ISO 12100
符合 ISO 8573-1 0 级（含油量）标准，经 TÜV 莱茵测试
ISO 9001:2015，ISO 14001:2015
氮气是一种无色无味的窒息性气体。所有装置必须在压缩机房内配备连续氧气监测装置。根据 OSHA 29 CFR 1910.146 的规定，通风系统必须将氧气浓度维持在 19.5% 以上。氧气浓度达到 19.5% 时发出警报，低于 18.0% 时强制停机。人员进入时必须携带便携式氧气监测仪并实行结伴而行制度。
性能与效率分析
ZW-3.1/5~20 的特定功耗随排气压力设定而变化，范围约为 在 0.50 MPa 下，功率密度为 24.2 kW/m³/min 到 在 2.00 MPa 下，功率密度为 24.2 kW/m³/min （基于 75 kW 功率消耗和 3.1 m³/min 流量）。虽然由于规模效率降低，其单位功率高于大型压缩机，但 ZW-3.1/5~20 的主要价值在于其…… 多功能性—能够用一个可调式压缩机取代多个单压压缩机。
对于原本需要分别配备低压（0.50 MPa）、中压（1.20 MPa）和高压（2.00 MPa）压缩机的设施而言，ZW-3.1/5~20 型压缩机省去了购置两台额外压缩机、相关管道和仪表以及占用空间所需的资本成本。 柔性氮气压缩的总拥有成本 即使考虑到单位功率消耗略高，维护多个单一用途压缩机的成本通常也低于维护多个单一用途压缩机的成本。
定制化和OEM能力
我们为 ZW-3.1/5~20 提供灵活的定制服务：
- 撬装式组件： 预组装的压缩机、电机、冷却器和控制系统安装在带有叉车槽的结构钢底座上。现场安装仅需连接电源和冷却水。
- 移动拖车单元： 安装在符合道路交通法规的拖车上，配备集成式柴油发电机和冷却系统，可在建筑工地和偏远地区实现完全移动式氮气供应。
- PLC及远程监控： 可选配西门子 LOGO! 或 S7-1200 PLC，配备人机界面触摸屏、以太网接口和短信/邮件报警功能。兼容 Modbus TCP/IP，可集成到 SCADA 系统中。
- 声学封闭空间： 紧凑型 IP54 防护等级外壳，在 1 米处将噪音从 82 dB(A) 降低到 68 dB(A)，适用于实验室和办公室附近的安装。
- OEM 和自有品牌： 为分销商和系统集成商提供定制涂装、品牌铭牌和本地化文档。
可提供自定义配置 最小起订量 1 件工程方案将在 3-5 个工作日内提供。标准交付时间为 10-12 周；可提供 8 周加急服务。
案例研究：制药中试工厂氮气供应
客户： 新加坡一家制药研发公司
挑战： 该中试装置运行着三台独立的氮气压缩机：一台0.50 MPa的压缩机用于反应器惰化，一台1.20 MPa的压缩机用于压滤机操作，一台2.00 MPa的压缩机用于催化剂装填。这三台压缩机占用过多的占地面积，需要单独的维护计划，且年维护总成本高达$32,000。其中一台润滑压缩机的油污染导致一批活性药物成分（API）受损，造成$150,000的损失。
解决方案： 我们提供了 ZW-3.1/5~20 无油变压氮气压缩机 该装置安装在紧凑型撬装底座上，并集成了控制系统。它取代了原有的三台压缩机，节省了 12 平方米的占地面积，并彻底消除了油污染风险。压力调节通过人机界面 (HMI) 面板进行，操作人员可以根据每个工艺流程选择所需的压力。
18 个月后的结果：
- 建筑面积： 释放 12 平方米 通过将三个压缩机合并成一个
- 年度维护成本： 减少了 55% （$32,000 至 $14,400）
- 石油污染事件： 零 自委托以来
- 工艺灵活性： 压力变化在5分钟内完成 通过人机界面 (HMI) 进行更换，而此前压缩机更换需要 2 小时。
- 投资回收期： 1.8 年 基于维护成本节省和避免污染损失
“ZW-3.1/5~20 极大地简化了我们的氮气供应。一台压缩机就能完成三台压缩机的工作量，而且我们再也不用担心油污染会影响我们的 API 批次产品。能够通过控制面板调节压力，这对我们的中试工厂操作来说是一项革命性的变革。” — 工艺工程经理
常见问题解答及选购指南
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