真空加熱式高效凈油機設計【三維SW】【含11張圖紙】

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重 慶 理 工 大 學 畢 業(yè) 設 計（論文）文獻綜述 題 目 真空加熱式高效凈油機設計 二級學院 機械工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化班 級 109040202 姓 名 涂成康 學 號 10904020226 指導教師 系 主 任 時 間 2013年2月25日2013年6月14日 真空凈油機總體方案及過濾加熱裝置的設計 摘要：本文針對潤滑油的提純，設計一款真空凈油機。本文著重介紹凈油機的發(fā)展及現(xiàn)狀、總體方案設計、過濾加熱裝置設計。本文以現(xiàn)有真空凈油機為基礎，通過查閱資料文獻和老師指導的方式，對真空凈油機進行逆向設計，并有所創(chuàng)新，達到知識用于實踐的目的。 關鍵詞：凈油機發(fā)展現(xiàn)狀 總體方案 過濾加熱裝置 1.國內外凈油機發(fā)展現(xiàn)狀 1.1國外凈油機發(fā)展現(xiàn)狀 國外的凈油機發(fā)展較早，技術先進，占據著大部分凈油機的市場。國外有名的公司和產品有：美國頗爾（PALL）公司HNP021、HVP 2703凈油機、THP070高真空變壓器油凈化設備、日本加滕（KATO）公司KLVC-8AXSO-II 30000 L/h型全自動凈油機、KLVC-AX-IA 6000L/h型帶電在線凈油機、瑞典HERING公司EOK型凈油機、瑞士麥克菲爾（MICAFIL）公司VH061-E型凈油機等。國外廠商近幾年的發(fā)展趨勢：設有過濾應用技術研究實驗室，可及時向用戶提供專業(yè)水平技術服務，包括流體及過濾器的檢測，系統(tǒng)污染狀況診斷，過濾系統(tǒng)的設計及選擇、現(xiàn)代技術的應用（如全自動控制監(jiān)測器、LCD面板顯示器等），使凈油機的使用范圍更廣闊，清除水、氣污染物的效率更快更高。 1.2國內凈油機發(fā)展現(xiàn)狀 國內凈油機制造業(yè)現(xiàn)狀從產品質量來看，國產凈油機與進口凈油機的差距已經在逐步縮小，但自主創(chuàng)新能力缺乏，模仿情況依然普遍存在。究其原因是凈油機生產廠規(guī)模小，重復開發(fā)多，產品可以含量不高，較難在國際市場上具備較強的競爭能力。國內凈油機主要發(fā)展趨勢：采用大面積多層次油水分離技術，脫水率高，對高含水油的脫水效果尤其顯著。采用多級芯、耐酸堿、耐腐蝕、耐高溫，使用壽命長達三年以上。采用反沖洗技術，減少因濾網柱塞而進行的人工清洗次數(shù)，有效提高工作效率。采用多功能配置，使裝置同時具有脫水、脫氣、破乳、再生、凈化五大功能。利用先進的系統(tǒng)與控制理論，全過程實現(xiàn)自動控制。 2.真空凈油機總體方案設計及步驟 2.1真空凈油機的工作原理及流程（流程見圖1） 真空凈油機是根據水和潤滑油的沸點不同而設計的，通過加熱使油和水分離，達到提純潤滑油的目的。油機工作時，待處理油經進濾器過濾，然后通過加熱器升溫后進入真空罐，在真空罐內油汽分離，分離出的水汽在冷卻器內冷凝成水或被真空泵抽出；除去水汽的油從真空罐下部泵出，再經精濾器排除。 精濾器 排油泵 真空罐 進濾器 進油 出油 出油 真空泵 冷卻器 貯水罐 冷凝水 排氣 圖1 油機工作流程 2.2真空凈油機特點（以ZJB-12型凈油機為例） (1)采用先進的大面積混流式油水分離專利技術，脫氣脫水效率高。 (2)采用強風冷凝除水，增強了設備輸出功率，延長真空泵使用壽命。 (3)采用復合微孔過濾技術，壽命長，可滿足各種過濾精度要求。 (4)結構緊湊，造型美觀，裝拆容易，清洗方便。 (5)可提供大流量的、蒸汽加熱的，或有特殊要求的油凈化系統(tǒng)。 2.3真空凈油機的構成及部件（以ZJB-12型凈油機為例） GRJ-50型凈油機主要由真空罐、真空泵、電磁閥、排油泵、電加熱器、粗濾器、精濾器、冷凝器等部件組成。 2.4真空凈油機的工藝流程（以ZJB-12型凈油機為例） 工作時，外界油液通過入口閥(1)吸入，進入粗濾器(2)濾除大顆粒雜質，送至加熱器(4),加熱至預定溫度，進入真空罐(7)，通過罐內噴板脫氣元件(9)，在真空條件下，油中的微量水分蒸發(fā)為水蒸汽，油中的微量氣體沖破油膜而析出，通過裝在罐體上部的管道進入冷凝器(12)，絕大部份水蒸汽和油蒸汽補冷凝成水和油液，當存水罐內有存液要放掉時，可打開閥(15)即可。真空罐內油液經脫水、脫氣后，沉降在真空罐下部,并由排油泵(19)把油液壓向精濾器(21)過濾，經出口閥(24)輸送到機外儲油容器。真空罐內液位控制閥(8)控制油位，底部的油位達到一定高度，浮漂隨油位的升高而升高，液位閥則相應關小，流量減少，直到關閉，反之，隨油液的降低，液位閥相應開大，加大流量，從而使真空罐內油液基本保持在一定油位上。 2.5真空凈油機總體方案設計步驟 通過以ZJB-12型凈油機為例子，了解了真空凈油機的工作原理及流程、特點、構成部件、工藝流程，對真空凈油機的總體方案設計就有了設計依據。在ZJB-12型凈油機的基礎上，提出了以下的總體設計方案。 (1)進出油系統(tǒng)是油液的進入和排出，由進油泵和排油泵組成，小型凈油機只需配排油泵。 (2)真空系統(tǒng)是創(chuàng)造真空環(huán)境，在真空負壓條件下，真空罐底部會形成大量直徑一般在1～5mm左右的氣泡，從真空罐底部向上運動，使油液不斷翻騰，氣泡在到達真空罐上部的過程中不斷破裂，增加了油液與空氣的接觸面積，而且使水分變成水蒸汽，從而被真空泵抽走。真空系統(tǒng)由真空罐、真空泵、冷凝器、排水系統(tǒng)等組成。 (3)加熱系統(tǒng)是使油液中的油和水達到分離的必要溫度。由加熱器、溫控器等組成。 (4)過濾系統(tǒng)是過濾油液較小直徑的固體顆粒物，由粗濾器、磁性過濾器、精濾器等組成。 2.6真空凈油機的主要部件確定 (1)油泵的確定可分為油泵種類的確定和油泵參數(shù)的確定。油泵種類的確定：常用的油泵按結構可分為齒輪泵 、葉片泵、柱塞泵三種。齒輪泵用于低壓系統(tǒng)，對油液污染不敏感；葉片泵輸出流 量均勻、脈動小、噪聲小，但吸油特性不太好、對油液污染敏感 ；柱塞泵容易得到高精度的配合、泄漏小、容積效率高，和葉片泵一起常用于高壓系統(tǒng)中，對油液污染也敏感。因此，真空凈油機選用齒輪泵作為進、排油泵。油泵參數(shù)的確定。①油泵工作壓力的確定：為提高系統(tǒng)的可靠性，延長泵使用壽命，一般真空凈油機中油泵的正常工作壓力為泵額定壓力的70％～80％。由于系統(tǒng)在負壓條件下運行工作且沒有液壓缸及液壓馬達等執(zhí)行元件即p=0因此油泵的工作壓力應不高于0.5Mpa。②油泵工作流量確定:油泵的流量大于系統(tǒng)工作時的最大流量.油泵電動機功率的確定:一般應使泵的工作參數(shù)處在泵的效率曲線的高效區(qū)域，常按0.8，動機一般允許短時間超載25％ 再驗算其他工況條件下即可確定電動機功率。 (2)加熱器的確定包含加熱溫度確定和加熱器的計算與選擇。加熱溫度的確定。正常工作的油溫在80℃以下，結合飽和蒸汽壓與溫度的關系，確定真空度為0.06Mpa，此時水的蒸發(fā)溫度為70℃，油液能夠保持其性能。因此，油液需要加熱60到70度，高海拔地區(qū)因能達到較低的真空度，需適當提高加熱溫度。熱器的計算與選擇。熱功率決定著油液凈化再生的速率，功率太小加熱時間增加，會降低凈化效率；功率太大則成本增加，而且安裝困難。由于油液是熱的不良導體，單個加熱器的功率容量不能太大，以避免其周圍油液過度受熱發(fā)生變質現(xiàn)象，因此選擇適當功率的加熱器相當重要。 (3)真空罐的設計與校核：空罐內蒸發(fā)的水分是以微小的氣泡形式存在，在溫度和真空度條件滿足時，蒸發(fā)過程同時在液體的表面和內部進行，由于罐內的油液呈運動狀態(tài)，逸散出液面的氣體由真空泵帶走，而沒有逸散的氣泡夾雜在油液中被排油泵重新帶回油箱。常壓下，部分水蒸氣被重新凝結成水混合于油系統(tǒng)中。因此，凈油機的公稱流量是整個設計的主要參數(shù)，結構可采用立式和臥式兩種，實踐證明真空罐體的容積應為凈油機公稱流量的3~5倍。真空罐的強度計算包括圓筒的板壓、筒體和封頭的壁厚的計算及校核。 (4)真空泵的選用：空泵的選擇主要依據泵需要抽掉的氣體總量，因真空泵抽氣速率決定著真空罐體真空度的大小，選取時還應當考慮抽氣速率應大于或等于排油泵排量的1～2倍；且能保證在1～2min內將罐體和管道的氣體壓力抽0.06Mpa更低。 (5)冷凝器的選用：冷凝器安裝在真空罐后，常見結構采用風冷，結構簡單、價格低廉，但冷卻效果比水冷式差。冷凝器是保證真空泵抽出的水蒸汽和輕油可以冷凝成為液體，選擇冷凝器的主要參數(shù)是散熱面積。 (6)過濾器的選用：過濾器可以濾除外部混入或者系統(tǒng)運轉中產生的固體雜質，使油液保持清潔，保證系統(tǒng)工作的可靠性。過濾器的分類。過濾器的過濾精度用雜質的顆粒大小表示，一般可分為粗過濾器、普通過濾器、精過濾器和超精過濾器四種，分別是：大于100μm為粗過濾器，10～100μm 為普通過濾器 ，5～10μm為精過濾器，1～5μm為超精過濾器。過濾器的選擇。選擇過濾器時在保證精度的前提下，通油能力越大越好。①具有足夠的通油能力，壓力損失??；②過濾精度滿足要求；③濾芯有足夠的強度；④濾芯抗腐蝕性好，能在規(guī)定溫度下長期工作；⑤濾芯更換，清洗及維護方便。 參考文獻: [1] 王福成，唐堯立．用ZJB-12型濾油機對機油進行再生處理[J]．內燃機車，2004 (5)：48. [2] 李勝光．一種透平油專用濾油機附加油氣分離裝置[J]．重慶工商大學學報：自然科學版，2002，19(4)：94-95. [3] 吳曉．XL新型濾油機的研制[J]．液壓與氣動，2000 (3 ) ：2-3. [4] 賈玉梅，張賢明，任宏飛．真空濾油機油中水分真空蒸發(fā)初探[J]．重慶工商大學學報：自然科學版，2007，24(4)：411—414. [5] 郭蕾，沈雷，徐善軍．真空濾油機關鍵技術的改進研究[J]．電力建設，2009 ， 30 (2)：19-21. [6] 張賢明，張春媚，李川，等．一種廢機械油再生處理裝置的設計[J]．環(huán)境工程，2009，27 (4 )：73-75. [7] 張成興．真空濾油機的設計[J]．機械工程師，2002(4)：37—39. [8] 涂建山，黃福盛．真空濾油機的噪聲及防治[J]．工業(yè)安全與環(huán)保，2003，29 (12)：43—45. [9] 涂建山，張海珍．降低真空濾油機的噪聲[J]．環(huán)境工程，2004，22(3)：56-57. [10] 張賢明，李川，顧宏．真空干燥，2008.11.24.