ZW-3/50 氮气压缩机 | 3 立方米/分钟无油氮气增压器，适用于 5.00 兆帕超高压临界工艺

ZW-3/50 氮气压缩机 – 超高压无油氮气增压器，适用于 5.00 MPa 关键工艺应用

ZW-3/50 是一款两级三排无油活塞式氮气压缩机，设计用于超高压氮气喷射、气瓶级联充气以及关键的石油化工工艺应用，其排气量为 3 立方米/分钟，排气压力为 5.00 兆帕。该压缩机零油污染，采用强化的高压结构，并针对极端压力下的高强度连续运行进行了优化。

产品概述

这 ZW-3/50 氮气压缩机 该产品在我们无油活塞式压缩机产品组合中属于超高压领域，专为需要以远超传统工业输送压力限制的压力输送氮气的应用而设计。其额定容量为 3立方米/分钟 以及一位杰出的 5.00 MPa 排气压力该装置满足专业工业和研究应用中对氮气压缩最苛刻的要求。

ZW-3/50 与传统替代品的区别在于其 完全无油压缩通道 结合超高压性能。活塞环和活塞环带采用先进的自润滑PTFE复合材料精密加工而成，该材料专为极压工况而配制。在5.00 MPa的压力下，油污染的风险相比低压应用显著增加，因此，对于任何对氮气纯度要求极高的应用而言，无油设计不仅具有优势，而且是绝对必要的。

压缩机采用了一种 两级三排（二列三级） 这种配置对于在典型入口条件下实现 5.00 MPa 的排气压力所需的极高压力比至关重要。与单排式设计相比，三排式设计可提供更优异的力平衡和更低的振动，而两级结构则确保排气温度始终在 PTFE 密封材料的安全工作范围内。每级均配备独立的高效冷却系统，整个组件安装在加固的结构框架上，该框架旨在承受超高压运行带来的机械应力。

技术规格 – ZW-3/50

* 所有规格均在标准参考条件下（ISO 1217，附录 C）测得。实际性能可能因现场海拔、环境温度和进气条件而异。

主要特性及工程优势

1. 超高压无油聚四氟乙烯密封系统

ZW-3/50 采用专有技术 自润滑活塞环和导向带组件 这些密封环采用专为极端压力环境设计的超高性能聚四氟乙烯（PTFE）复合材料制成。环体内部填充高密度玻璃纤维和青铜颗粒，无需任何外部碳氢化合物润滑即可实现低于0.05的摩擦系数。在5.00 MPa的排气压力下，如果存在任何润滑剂，油蒸气的分压将达到灾难性的高值，因此无油设计是绝对必要的。PTFE配方可在高达185°C的温度下连续运行，即使在超高压压缩的极端热应力下也能确保可靠的密封完整性。

2. 三排设计，实现更佳的受力平衡

这 两级三排（二列三级） ZW-3/50 的机械结构十分精密，它将压缩功分配到三个以力平衡方式排列的气缸上。这种三排设计提供了 优异的一阶和二阶力抵消 与单排或双排压缩机相比，三排压缩机显著降低了振动传递至基础。在 5.00 MPa 的压力下，活塞上的峰值气体作用力相当大，而三排结构确保了这些作用力在垂直和水平方向上的平衡。这种机械优势使得三排压缩机可以使用比同等单排压缩机更轻的基础，并降低了对周围结构和连接管道的压力。

3. 加强型高压框架结构

主框架由……铸造而成 GG30 灰铸铁 （等级高于标准GG25）具有显著加强的壁厚、额外的加强筋和一体式冷却水通道。高压缸体具有以下特点： 更厚壁铸件、消除应力热处理和精密珩磨 为确保在 5.00 MPa 的极端压力下保持尺寸稳定性，所有高压部件均经过 100% 超声波检测 (UT)，以检测任何可能影响压力完整性的内部缺陷。曲轴采用 42CrMo4 合金钢锻造，经淬火和回火处理，并按照 ISO 1940 G1.0 标准进行动态平衡——该标准比用于低压压缩机的 G2.5 标准更为严格。

4. 标准380V驱动器，配备高扭矩电机

ZW-3/50 由……驱动 55千瓦、380伏、50赫兹三相感应电机 该电机采用高扭矩设计，针对超高压压缩设备的启动负载进行了优化。电机符合IEC 60034-1 IE3能效等级标准，服务系数为1.15，可满足启动和压力建立过程中的峰值扭矩需求。标准的380V配置可直接集成到现有的工业配电盘中，因此即使没有中压基础设施的场所也能使用该装置。对于采用6kV或10kV母线系统的场所，可选配带集成降压变压器的电机。

应用场景

超高压氮气钢瓶级联充气

ZW-3/50 非常适合用于 气瓶充气站 对于标准工业气瓶，氮气必须压缩至接近或超过 20 MPa 的压力。虽然压缩机的 5.00 MPa 排气压力无法直接达到气瓶充气压力，但它可作为高效的中间增压器，显著降低下游高压充气压缩机所需的压缩比。ZW-3/50 通过将氮气压力从 0.05–0.10 MPa 提升至 5.00 MPa，可使最终充气阶段所需的功减少约 60%，从而提高系统整体效率并延长昂贵的高压充气设备的使用寿命。无油设计对于气瓶充气至关重要，因为任何油污都会滞留在气瓶内并最终输送给用户。

关键石油化工紧急氮气注入

在石油化工和炼油作业中，ZW-3/50 提供超高压氮气。 高压反应器紧急注入、催化剂床层保护和工艺容器快速惰化5.00 MPa 的排放压力足以将氮气注入工作压力高达 4.0 MPa 的工艺容器中，即使在异常工况下也能维持惰性气体的正向流动。 ZW-3/50 超高压氮气压缩机 通常作为专用应急备用装置安装，当过程安全系统检测到危险情况时，可自动启动。无油认证确保应急氮气不会引入污染物，从而避免在回收操作过程中导致催化剂中毒或产品质量受损。

超临界流体萃取与处理

使用氮气的超临界流体萃取 (SFE) 工艺需要 3.0–7.0 MPa 的压力才能达到超临界状态。ZW-3/50 的 5.00 MPa 排气压力非常适合该工艺。 超临界氮气萃取药物、天然产物和特种化学品在超临界流体萃取（SFE）应用中，无油设计至关重要，因为任何烃类污染物都会与目标化合物一起萃取，污染最终产品，并可能在药物提取物中产生有毒杂质。3立方米/分钟的处理能力非常适合中试规模和小规模生产型的SFE系统。

高压管道压力测试与吹扫

天然气管道、氢气管道和高压工艺管道需要 氮气压力测试和吹扫 调试前和维护后。ZW-3/50 的 5.00 MPa 排气压力足以进行相当于管道运行压力（最高 3.5 MPa，符合 ASME B31.8 标准，测试压力为 1.25 倍最大允许工作压力）的水压试验，以及压力最高 4.0 MPa 的气压试验。与压缩空气相比，氮气是管道试验的优选气体，因为它消除了在存在碳氢化合物残留物的情况下氧气带来的爆炸风险。无油设计确保试验用氮气不会在管道中留下可能影响后续产品质量的碳氢化合物污染物。

材料与施工

ZW-3/50 采用专为超高压氮气环境、耐热性和极高的机械完整性而专门挑选的优质材料制成：

所有承压部件的设计和制造均严格按照以下规定进行： ASME BPVC 第 VIII 节第 1 部分 或符合中国GB 150标准。所有焊接接头均按照ASME第五卷第二条进行100%射线探伤（RT），并按照ASME第五卷第四条进行100%超声波探伤（UT）。每个完工的压力容器均需进行1.5倍最大允许工作压力（MAWP）的静水压试验，保持时间至少为30分钟。高压管道系统采用无缝SS316不锈钢制造，并使用ANSI 900级法兰连接，以确保在5.00 MPa工作压力下具有良好的密封性。

安装和维护指南

基础及结构要求

ZW-3/50 的干重为 3.97 吨，重心位于底板上方约 850 毫米处。尽管采用了三排力平衡设计，但 5.00 兆帕的极端气体压力仍然需要…… 6-8吨钢筋混凝土惯性块 安装在重型弹性隔振器（固有频率 6–8 Hz）上。基础设计必须能够承受静载荷以及压力脉动期间产生的动态力。最小净空要求：非驱动侧阀门检修净空 1.2 米，驱动侧电机维护净空 1.0 米，起重机作业净空 1.8 米。高压排放管道必须采用弹簧吊架或刚性锚固件独立支撑，以防止振动传递和疲劳失效。

冷却水系统设计

冷却水需求量约为 14 立方米/小时 进水温度不超过 32°C。水分配回路并联向气缸夹套和中间冷却器供水，由于 5.00 MPa 的压缩压力会产生极高的热量，因此中间冷却器优先获得水流。水质规格：pH 值 6.5–8.5，总溶解固体 < 500 mg/L，氯化物 < 50 mg/L（以防止 SS316 不锈钢管腐蚀），悬浮物 < 20 mg/L，总硬度 < 250 mg/L（以 CaCO₃ 计）。强烈建议所有装置均采用带旁路过滤和化学处理的闭式冷却塔，以防止高效冷却器结垢和腐蚀。

预防性维护计划

与润滑型产品相比，ZW-3/50 的无油设计大大简化了维护。无需换油、无需油液分析、无需更换滤芯，也无需更换分离器滤芯。然而，其极端压力条件意味着…… 聚四氟乙烯活塞环和活塞环带 与低压工况相比，高压工况下的磨损率更高，典型更换周期为2500至4000小时。由于5.00 MPa的压力下机械应力和热应力增大，高压阀板需要特别密切的监测。尽管存在这些因素，但与同等压力能力的油润滑系统相比，其总体维护负担仍然显著降低。

合规与安全认证

ZW-3/50 氮气压缩机的设计、制造和测试均符合或超过以下国际标准和监管框架：

性能与效率分析

ZW-3/50 实现了 单位功率消耗约为 18.33 千瓦/立方米/分钟 在 5.00 MPa 的排气压力下输送氮气。该比功率值反映了超高压压缩所需的巨大热力学功。在超高压无油压缩机领域（排气压力 >4.00 MPa），该效率具有竞争力，并且显著优于隔膜压缩机，后者是该压力下无油应用的主要替代方案。相比之下，在类似的超高压应用中，油润滑往复式压缩机的能耗通常为 20–25 kW/m³/min，而隔膜压缩机的能耗可能超过 30 kW/m³/min。

在每年 8,000 小时的运行周期内，ZW-3/50 相对于效率较低的替代方案的效率优势约为 每年可节省 80,000 至 160,000 千瓦时的能源按 $0.08/kWh 计算，这意味着每年可直接节省 $6,400 至 $12,800 的电力成本。然而，选择 ZW-3/50 的主要经济驱动因素通常是 消除与石油相关的消耗品，并避免使用下游除油设备 对于润滑型替代方案而言，这将是强制性的。在 5.00 MPa 的压力下，油污染浓度将比 0.30 MPa 时高出约 15-20 倍，这将使下游除油成本高昂且技术难度极大。

这 超高压氮气压缩的总拥有成本 设备可靠性和维护人工成本才是决定性因素，而非微弱的节能效果。ZW-3/50 的无油设计消除了油润滑高压压缩机常见的维护难题，例如高温下油品劣化、油品带入下游设备以及高压差下油过滤器频繁堵塞等。

定制化和OEM能力

我们提供全面的定制选项，使 ZW-3/50 能够适应特定的现场条件、安全要求和集成需求：

• 撬装式交钥匙工程： 预组装的压缩机、电机、高压冷却器、仪表、安全系统和控制面板安装在加固的钢结构底座上，底座带有集成式吊耳和锚栓模板。所有高压管道均在工厂预制并经过压力测试。
• 危险区域配置： 符合ATEX 2区和IECEx标准的电机和电气外壳，适用于石化装置。集成气体检测、自动通风联锁和防爆仪表。
• 先进安全系统： 双压力泄压阀、爆破片组件、自动紧急隔离阀以及符合安全完整性等级 (SIL) 的安全仪表系统 (SIS)，适用于关键工艺应用。高压报警和停机联锁装置配备冗余传感器。
• PLC及远程监控： 西门子 S7-1200 或 S7-1500 PLC，配备 10 英寸 HMI 触摸屏、以太网连接和短信/邮件报警功能。兼容 Modbus TCP/IP 和 OPC-UA，可与 SCADA 系统集成。具备自动加载/卸载和紧急停机顺序控制功能。
• 环境保护： 适用于沿海安装的 C5-M 海洋级涂料；适用于 55°C 环境的热带化电气元件；IP54 等级的隔音罩，可将 1 米处的噪声从 85 dB(A) 降低到 72 dB(A)。
• OEM 和自有品牌： 为燃气设备分销商和系统集成商提供定制油漆颜色、品牌铭牌和本地化文档。

可提供自定义配置 最小起订量 1 件由于超高压设计的复杂性，工程审核和方案编制通常需要 7-10 个工作日。标准交货时间为 14-16 周；符合条件的订单可享受 12 周内加急交货服务。

案例研究：超临界二氧化碳替代氮气用于药物萃取

客户： 韩国一家天然药物提取公司

挑战： 客户之前采用超临界二氧化碳萃取法提取药用级植物提取物，但由于二氧化碳被归类为温室气体，且最终产品中可能残留二氧化碳，因此面临监管压力，需要停止使用二氧化碳。他们需要转型为超临界氮气萃取，而该方法需要3.5-5.0 MPa的压力。他们现有的二氧化碳压缩机采用油润滑，由于存在油污染风险，不适用于氮气环境。此外，由于提取物将用于注射剂制剂，因此萃取过程对纯度要求极高。

解决方案： 我们提供了 ZW-3/50 无油氮气压缩机 该装置配置于定制撬装平台上，集成高压中间冷却器、后冷却器、带安全联锁装置的西门子S7-1200 PLC以及自动紧急隔离系统。5.00 MPa的排放压力提供萃取所需的超临界氮气，而无油设计确保符合药品纯度标准（USP-NF级）。下游安装了一个2 m³的高压缓冲罐，用于在萃取循环过程中稳定压力。

18 个月后的量化结果：

• 产品纯度： 提取物符合美国药典-国家处方集（USP-NF）注射剂标准 不含任何油污或二氧化碳污染
• 监管合规性： 完全合规 符合韩国食品药品安全部（MFDS）的要求
• 二氧化碳排放量： 完全消除 从提取过程中，提高企业可持续发展指标
• 提取率： 经 8% 改进 与二氧化碳萃取法相比，某些植物化合物
• 客户合同： 三个新的制药客户 凭借无二氧化碳萃取能力胜出

“ZW-3/50 使我们能够在不影响产品质量的前提下，从二氧化碳萃取过渡到超临界氮气萃取。我们的制药客户现在专门订购我们的氮气萃取产品，因为他们知道这样完全不存在二氧化碳残留或油污染的风险。这款压缩机为我们开辟了一个全新的市场领域。” — 制药提取公司研发总监

常见问题解答及选购指南

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