5XZ-3.0型重力式清选机下体设计【说明书+CAD】
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. . A to of of of s of on at In an of a by a An in of is of of in of of an is to ( or of in an In is a to as“if if is 1. In we on as in a to to as of in 0 . is a 400,3B 5A3 . is a 400,3B 5A3 2. to to as 3of s of in of is of 4. of of in to 5. of a on it to 6. of in to a of in 7. 8 to by TD PI of in a is to of We of in . of is , it be to to An is to in . in to of is a of a an in of In a to in of to is it of in is is or in of of As in by to of of a in it a or to 1: a is is of of in of is in a of in to we to on of in of is in of in an in g; Zw of h1 in to of W of to in g2 of of 2: in of of in to be to in of 00We in is in in a a of 500 to s is We in is to be an is at to of PI PI to of as . A on to to on of of of or to is to a vv vh by of is by 1): 1:7886106(w (1)Gw of dm is in w is 00is as L=, is of = is of is is h is ): = 0:5R2 )h = R(1) (2)c is of is is of c. of to 3): = ) 3: h; ; g of of to as . be is at we no by to a in in an in vh to vh of of a 1 L0 8) 5: , we of we of by ), we to (3 (1)(3 339)is is to in we do to of of is s we in s of to of be as yi is of i in xi is of i in P is of vi is i 9, 10we of is y = 1, in is x = P=of we g1 in be of is by 10), be by (1x) (1x) (1x)(1x)0)is of in o is in of is by We by as by 11): 3 1)is of in is of R is is of we a an to of as in is a in to as 5 ft a of of we of is to is if it a .8 to a is by a in of in to at to of on As in , is by I In is by by An I of by is by I is by I at a 46 25In at 7.5 6.5 00 00900 2:61% 7:79% 9:6%In to of of 150 250 of in in 石油生产 设备中 三相重力分离器 的 建模 与 控制 . . 鑫译 摘要 ： 石油生产 设备内部有着剧烈 的动态 变化 。 而 研究 这些设备的 动态 变化模型 是为了 更好地 解决 这些设备的 设计，控制和优化 问题 。本文的重点 在于研究 三相分离器每一个 分离 阶段 的动力学 模型。液 备 的流体力学 模型基于 美国石油学会 的设计 标准。鉴于一些简化假设 ，油气分离阶段 的动态行为建模 最好假设 此时 油面 处于 气液相平衡 的状态 。 而石油生产设备是基于该模型模拟的结果进行设计并实现的。仿真模型由一个三相分离设备 与一个两相分离设备构成。通过改变 在输入流 中 油的成分来分析其 在 不同过程变量 的 影响 下 产生油的质量。 最终 仿真结果表明，模型的复杂性 与 它 本身设计是否 简单 无关 。 一、 引言 石油生产设施的 主要 功能是将油井流分为三部分或 称为“相” （油，气，水） ，并 转化 这些 相 到一些产品或 其他 环境中可以 利用 的 形式 。 这 机械装置被称为 “分离器” ，气是从液 相分离的，“ 自由水 ” 是从油 相 中分离。 这些步骤将通过去除足量的轻质碳氢化合物来生产出达到销售标准的石油。 如果气 相单独 从总液流 分离出来则称之为“ 两相 分离器”，而那些分离液相中包含 原油和水的成分 的则称为“ 三相 分离器” 。分离出的气体 经过 压缩处理 的步骤制成成品后再进行 销售。 所以这些 设施 的 建模 要经过 控制器设计 、 过程优化 、 故障检测 等步骤，这些和动态模拟都是 非常重要 的 。在本文中，我们专注于三相重力分离器 在 上游石油 行业中的主要 运用 ， 以及对成品 油质量 的 影响。 三相分离器 包含 有丰富和复杂的动力学 知识 ，它跨越 了 流体力学，热力学和守恒定律。 同时也有非常多的建模技术被用于三相分离器模型的建立。至于该类分离器在热力学方面的建模要点已经在别的文献中有很多提及。 相平衡的建模方法已使用了 50年， 这种方法也为 闪蒸罐和蒸馏塔这样的设备 的建 立 提 供了 令人 满意的 答案。 这种 模式 的基本方程是物料平衡 和 平衡关系组成的总和方程 与 焓方程。非平衡模型已经发展到描述真实的物理分离过程； 而 其他的建模方法如计算模型，配置模型和气泡停留时间模型也被 相当关注。 历史上，在分离器 用来描述 聚结和解决油水分散油滴 所使用 的水动力部分已使用复杂的 数学函数 模型 。 这样的模型 需要 考虑分离器的尺寸，流速，流体物理性质，流体的质量和液滴尺寸分布。这些模型的输出 结果 是输出 成品 油的质量 。另一方面，在 低雷诺兹数 下 油滴聚结的分散体 模型 ，已发展到分离的 混合 相 与 融合 油 滴 的程度 。一个对三相分离器计算流 体动力学（ 型的开发，基于时间平均的 三相 纳维叶斯托克斯方程；考虑了 分离器 入口 /出口和内部 环境的增强部分的 非理想流动 。 “路径选择模型的方法 ”是 利用在三相分离器油相和水相 的停留时间分布（ ，开发给水动力学 应用里 的定量描述和水相混合。 随着美国石油学会（ 力分离器设计标准 的普及， 设计游离水脱除 容器会有 更好的容量和性能。 事实说明 以通过实际 的 非理想流动 的模拟来证明 。本文扩展 了 三相分离器的流体动力学模型 里 其中一个简单的建模方法的结果。此外， 还会 通过对 分离器的热力学分析 进行 一个简单的相平衡模型 的 开发。 我们将在第二部分讲诉重力三相分离器的操作。三相分离器每个相的动态模拟在第三部分，他可以用来估计稳定状态的流量，或研究其他分离过程中的操作条件。石油生产设施的仿真模型的设计、实验和测试，分离器在正常操作期间行为的验证和展示在第四部分。 最后，仿真结果 的 讨论和总结在第 5部分 。 二、 三相重力分离过程 说明 三相分离器被设计用作从混合原油中分离并去除游离水。 流体进入分离器 的水平隔板，并击中 其中 的入口分流器。 这突如其来的势头在最初分离总混合物时发生。 在大多数设计中， 进气口分流器 中 包含一个低于油 /水界面引导液体流动的降液管。这将迫使 含有 油和水 的 进口混合物的混合水连续相在容器底部，并上升到油 /水界面。这个过程被称为 “水洗 ”，它 促进 了 水滴的聚结 。 入口分流确保一点进行气体与液体，并确保没有注入液体上方的气 /油或油 /水接口，该接口将保留在容器中的液体混合难以控制的油 /水界面。 一些气体流过的入口分流器，然后通过重力沉降 的手 段 到 水平液体以上。作为气体流通过 这部分 ，小滴气体中夹带的液体，而不是分离的入口分流分离出来，通过重力下降到气 - 液界面。 一些 小滴 有着非常小的 直径，它们不容易 在重力作用下 在 沉降段 被 分离。之前的气体离开容器，它通过聚结部分，或薄雾提取凝聚并去除它们，在气 体 之前离开容器。 三、 三相重力分离器数学建模 当 碳氢化合物 流体流进入一个三相分离器， 会有 两个鲜明的现象发生。第一 现象是流体动态的，其特点是夹带 着 油和水的微滴的重力分离 ， 在水相和油相分别的重力分离流中夹带的气泡，并 使 重力分离的液滴分散在气相中。第二个现象是热力学 的。 在某种意义上说，一些轻质 碳氢混合物 和气体溶液 分离 出来的油相，由于在分离器中的压力降达到一个平衡状态 。 由于这种现象的复杂性，我们要 通过 流体力学和热力学 知 识 从油相中分离油中夹带的水性相液滴 、 分离的气体和 碳氢化合物 。水洗过程 将具有非常大的帮助 ，即最大限度地减少了在油相中夹带的水。此外，前述重力分离过程 也应该 最大限度地减少主流中夹带的气体量。 在 简化的分离过程中，油井流体与摩尔流量油，和水的摩尔分数gZ，oZ，组分的流体分离成两部分 ； 第一 分 流1第二个流2水相由 倾销水流 未分离碳氢化合物流2分离出的烃类流 中的 气体组分，进油相分离成两部分，第一 部分 气流1离出油相隔板 ； 第二 部分 气体流2 。从分离器的排 出的 油 的流体流离出包含油成分的烃类从 分离器流出的 分离 气体将被 用于进一步 的 处理。 为了简化建模的过程我们 将 在后面的章节中 模拟 分离器模型各相的动态。此外 ，还 要作出一些简化 方案的 假设。各个阶段 在 分离过程中 被认为是等温在100 F 分离的。我们还假定，特别是在水相中液相流模式是外挂流动 的 。此外，油在水相中的微滴具有均匀的大小分布直径 约为 500微米。油液滴的上升速度 也被假定为服从斯托克斯定律。热力学现象 在 模拟平衡态的假设下，拉乌尔定律是有效的。我们假设只有一个轻烃气 流被从 油相 分理出 到气相 中 ，即甲烷。甲烷蒸汽也可认为是一种理想的气体 。 最后，还有一个液 - 气平衡 在 油面和液 - 液平衡 的 水 - 油交界面。 为了模拟分离器中的水相， 我们将按照 态设计， 并 按照通常的标准简化假设。 石油和溶解光气）从分离器底部的设计直径 大于保水性 期间内表面 。 位于气缸底部的烃液滴有 穿越 油 最大距离。因此，油分离流体力学建模 是 基于确保去除所有其他具有相同或更大直径 的 液滴。鉴于 这样的 简化假设，穿越碳氢化合物液 的 滴 会在 其路径上的油 - 水界面进行的垂直斯托克斯定律，上升的速度分量影响 。垂直速度分量从斯托克斯定律估计方程（ 1） 可知 ： 6 滴和水 在 烃 中的 比重， 直径 单位是 微米，w是00 F 时 水中的粘度在。水平速度分量估计从水相保留为 /，其中 V /保留时 间为水相 ;的流出 量 。 水平面 h 是油水交界面，它是由公式（ 2）得出的： 2c o 2w 相的横截面的面积， R 是分离器的半径， 是定义的角圆弧段 与横截面面积最长的液滴在油 - 水界面的路径 形成的 角 可以从方程（ 3）来估计： 3 , 标称值 低于 三相分离器 在 正常工作阶段 即图三所示。 然而，我们的模型 也 必须是有效的象征式值。在较高的流量值 时 这是复杂的，因为不再能实现完全分离。让我们假设，增加了水加值。这将导致 增加的最长的路径 将是 穿越碳氢化合物角度的变化液滴 从 到 1 。图 4示出的概念， 在 几乎完全 延伸的罐体 上 ，将 会 在 1 实现完全分离， 尽管 这是虚构的。假设设计参数 ,在图 4中示出， 则可知 ： 4c o 我们必须做一个 更加 简化的假设， 来 估计未分离的碳氢化合物的体积分数 。图 5中所示，我们假设未分离的油滴在水相中可以形成一个 “尾巴 ”的延伸到虚拟隔板延伸， 还示出在图 5中的虚线，进行湍流流动和 出液水 。当然 对此 准确性 的 假设 应 取决于几何形状的水和油的销货罐和结构。 根据这一假设，在底部的图中的区域 图 5可以看出，区域 3S 是烃流体体积之间的差异在虚拟的 分离器 （ 区域 1体积 ），1 S 烃类流体的量2区域 2S 所代表的体积 ）。体积1 圆柱部分的体积之间的差异计算所定义的参数 , 1和圆柱形楔子参数 11, 如等式（ 5）： 5c s i nc i i 121 此外，再次参照图 5，体积2并可设计圆筒段参数 , 和圆柱形楔子参数 11,11 , ，如方程（ 6）： 6c s i nc i i - 水界面 1h 和角度 1 可 由方程（ 7）定义的： 71c o st a 此，我们可以估算出未分离碳氢化合物流体体积分数 ， 公式（ 8）： 8,0,1 112 其他情况 估计未分离的烃类流体体积分数 ，我们可以计算出分离 与 未分离的烃类流体的体积流量 体积后， 在 我们转换后的摩尔体积流量流向 后， 可以通过使用方程（ 9）编写动态物料平衡水相： , 表示 烃，水和传入混合物分子量 ； , 是烃类，水和传入的混合物比重 ；相的体积 ；出水的体积。 为了模拟在热力学现象 下的 油相，我们 不能使用最直接的方法去 估计 被分离出 的气体量。既然我们假定理想的相位平衡状态是有效的， 那就应该 应用拉乌尔定律， 这样 我们 就 可以 知道会有 多少甲烷 被 留在油相中的带走。拉乌尔定律相关的蒸气压力 由 组合物溶液的成分 决定 。 这就可以列出等式：。其中P 为气相的总压力 ，分 。 由于 产物 只有一个轻烃（即甲烷），这意味着甲烷的摩尔分数在汽相中是1y ，和带走在液相中的甲烷的摩尔分数为 。鉴于 由 组合物 11, Z 分离出的碳氢化合物1们可以估算甲烷1可估计 出 排出的油流分子量1比重1整的动态模型油相通过 考虑方程（ 10），然后可以制定的 服从的 物料平衡： 10111111112112111oo 是 油和 气体 的分子量 ； 是 气体和油的比重。 在 理想气体定律的假设下，分离 器的气相建模 物料 平衡。我们可以应用理想气体定律来判断的气体压力 P ，方程（ 11）所描述的： 体中的气体摩尔数 ；分离器中流出的气体相的摩尔数； ,分别指油相体积，气相体积以及分离器容积； R 是 通用气体常数， T 是分离器温度 的 绝对 值 。 四、 分离器模型验证 在获得三相重力分离器的动态模型 后 ，我们设计一个 模拟 模型 来 模拟石油生产设施 ，用 来验证模型在 以下 几种情形下的行为。仿真模型基本上由三 个过程组成 ， 如 图 6中所描绘的。第一个是一个两相分离器中的碳 氢化合物从油井的流体分离成两相（气油 +水） 并 尽可能 去除更 多的轻烃气体。 分离器 是 15英尺长， 并且 一个直径为 5英尺。 两相分离模型 是根据 三相分离器的油相和气相模型 的 基础上制定的。 也就是说，我们要运用热力学原理来模拟气体从水相中分离的场景。该液体 随后 抽运 到 三相分离器（即第二个进程） ，进行水与固体从油相中分离的操作。这样 生产 出来的 石油， 随后 抽出并 处理成 符合炼油厂和石化厂 需求的 规格并 出售。三相分离器的长度为 径 轻型和中型气体从分离过程被送到一个气体洗涤器中 ，将 烃和其他液体残余从气体中分离出来并送 回气体洗涤器作进一步处理。然后，生成的气体（即第三个过程）抽出 并向外进行 销售。为了简单 ， 第三种方法不包括在仿真模型 中 。 仿真模型中的两个分离过程 需要 控制 使 影响最小化，以保持在其额定工作点的 值和 避免 干扰生产的油品质量。在图 6中所示，第一分离过程控制 着 两个 第一个循环中，液体通过操作电平 使 液体流出阀保持不变。第二环路控制两相分离器的气体放电 管来 操纵压力。 油 /水界面的水平高度，而油位是受第二 纵 排油阀 的 。第三 器内压力保持恒定。 五、 仿真结果 在液体的两相分离过程操作 的 体积 为 146立方英尺和工作压力 为 625此相反，三相分离器工作 时 水相体积 为 相体积 为 作压力为 200 个分离过程的工作温度 均为 100 。该设施 以 秒的 速度 处理碳氢化合物流 通过 1900 入的 气体 流 为 22:61%摩尔分数的气体， 7:79%的 油， 69:6%的水。为了演示分离器的动态行为，其含油量 以 2度增加，并在 时刻 150s和 250 7描绘这种 输入 流 其 摩尔组成 凡人 变化 ；引 油摩尔分数 的 增加而减少的水和气体的摩尔分数。 油性成分的增加 有着巨大的倾角，因输入 流引起的液体体积 与 气体压力 在 两相分离 的 峰值分别 为 167立方英尺和 630 图 8所示 。 因 两个 来 纠正这种操作 在 两相分离点 因 错误 操作引起的 液体和气体流出。这个工作点干扰了约 300秒到分离器控制系统完全拒绝。图 8还显示 了分离器两相 之间的动态差异。液相的 动态变化相较于 气相 的动态变化慢 ，即液体体积比 气体 压力的变化速度 慢 。有趣的是，要注意液体流出 的 摩尔 数 是 以 2摩尔 /秒增加 的， 这是 因为输入流 施加 了 相同的变化。这反映出 在 质量方面产生的液体 比重增加从 31:7 5:3 量的变化可以通过绘制产生的液体摩尔组成 来表现 ，如图 9所示。所生成的液体油的摩尔分数增加，而溶解 与水的 气体的摩尔分数下降。 虽然 输入 流被拒绝 并在 两相分离器中 被 校正， 单 由此产生的生产液体的数量和质量 会影响在 三相分离器 中的下一个 流程。 如 图 10中 所示 ，分离过程变量并没有 受到 太多的影响， 是 因为 收到了 3个 校正。鉴于三个阶段的动态之间的差异（即两个液相的气相动态 差异 ）， 会 在约 300秒 时 被 完全阻断 。然而，应该注意 的 还有 两个主要事件 ； 第一个事件是排放废水中的 油 摩尔 分数 略有增加。这可以归因于在重力作用下 的分离器的 效率低下，这意味着，一些油不能 被分离 并随着水相被 排出。我们可以通过绘制体积组分 的变动的曲线来 验证这一点水（ “第一阶段 ”）， 如 图 11中的顶部块 所示 。 倾斜幅度大 的水体积组分表明，一定量未 被 分离的油已丢失。 虽然 每次 油的体积损失轻微（ 右），这 在 目前的价格每年 会造成 一个约为 50万元 的 重大经济损失。另一方面，在 分离器弥补输入 流体增加所产生的油流出，如图 10所示。第二个有趣的事件是因 输入 流体质量 的 改变 而 减少的气体量（即气体流出）。这可以验证通过绘制所产生组合物中油的摩尔 分数， 的 如 图 11底部所示。而油在 成品 油 中 的摩尔分数增加，溶解 其中 的气体摩尔分数下降。这种模拟研究表明三相分离器模型的复杂程度 与 它 是否 简单 无关 。不仅分离过程变量的模型 会因 数量 而发生 动态 变化 ， 而且 所产生油和水 的 质量也 会受其影响 。 六、 结论 动态 数学模型 的开发是基于 石油生产设施 的 。本研究的重点是三相分离器在各相的动态 模型 建模。液 - 液分离的流体动力学 是 基于 ，除了 根据 被扩展到过程的动态 还有他的静态属性 。油 相 和气 相 的动态 变化是在 汽液相热力学建模 下 假设 该 油面达到平衡 产生的 。 石油生产设施 的 仿真 是 基于模型 的设计 ，为了测试和验证开发 的 数学模型。仿真模型，包括两相分离器器， 都是 由三相模型 拓展的 。分离过程 的 控制 是由 制 其 循环， 来 维持操作点 在 其标称值 内 。 输入 油井中的石油分量流被引入到其不同的过程变量和生产油品质量影响分析 中 。仿真结果证明了模型的复杂程度 与 它的 是否 简单 无关 。此外，本研究证明了 对 石油和天然气的生产设施 的 建模和控制 是非常 具有挑战性的任务， 为了制作 更高保真度 的 模型 还 有许多工作要做。 实 习 总 结 毕业设计已经正式开始了 ,题目和参数摆在面前时，还是觉得对本专业的认识不够 , 学校为了使我们更多了解专业知识、实践知识和对设计题目的认识，开阔视野，了解相关设备及技术资料，熟悉典型零件的加工工艺，特意安排了我们到拥有较多类型的粮食加工设备，生产技术较先进的工厂进行参观实习。为期五、六天的生产实习，我们去了 业技术研究院。了解这里的生产情况，与本专业有关的各种知识，工人的工作情况等等。亲身感受了所学知识与实际的应用，在机械制造工业的应用了，等等理论与实际的相结合。 一 实习地点 业技术研究院 二 实习时间 2008 年 3 月 三 实习目的 通过完成毕业实习过程，结合毕业设计或论文选题深入工厂企业实地参观与调查，达到以下的实习目的在这个基础上把所学的专业理论知识与实践紧密结合起来，提高实际工作能力与分析能力，以达到学以致用的目的。 1. 了解种子重力清选机体结构及其工作原理 2. 掌握请选机的运动形式及其类型 和发展状况 3. 种子清选的 工艺过程及生产状况 四 实习心得 种子收获后，从外形相近的种子中间，将不成熟的、霉变的、被虫子咬过的不合格 种子及小石子（重杂）从好种子中分离出来，这个过程通过使用重力式清选机实现，效果十分明显。种子经过重力式清选机的气流和振动筛选后，不仅提高了种了净度和发芽率，增加种子商品化程度，而且利于种子机械化田间播种。 1、国外重力式清选机评述： 在欧美发达国家，重力式清选机的生产能力从 1t/h 到 15t/h，台面结构从三角形台面、矩形台面到混合形台面，气流形式从负压到正压，已形成多种系列化重力式清选机，工艺精良、性能稳定、可靠性强、噪音相对较低。除传统的机械调节外，已开发出液压调节系统，操作更加灵敏。比较著名的生产厂家有 丹麦司，奥地利 司、德国 司、美国 司、 司。 从性能上看，无论是三角台面还是矩形台面振动平稳，风量在台面上非均布且有规律分布，物料能很好地布满整个台面，种子分离效果明显。 从结构上看，丹麦 司产品采用三角形台面单风机正压式结构，重杂清理效果较好；奥地利 司的产品是多联风机矩形台面，双质点平衡结构，无效振动和噪音小；德国 司产品单风机矩形台面；美国 用多联离心风机 ，噪音略高但分选效果明显，又开发出液压调节装置，操作灵活，适用于大型设备的操作，其小吨位产品采用混合型台面（如 316M 型），尤其适合于蔬菜等小粒种子的清选，能耗及噪音适中；司的产品采用双振动架平衡机构，清选效果适中，但总体结构庞大。司产品采用矩形台面，多联前弯曲多叶片风机，风机出风口有角度，噪音小。 2、重力式清选机的发展方向： （ 1） 气流系统的选择： 重力式清选机有负压式和正压式两种气流配置形式，其中正压式由单台或多台风机供风。其中负压式供风类型以瑞士布勤（ 司产品著 称（ 1980年前后河北正定县在 “ 四化一供 ” 中安装了布勒公司引进的 3t/h 种子加工成套设备，重力式清选机为 ），种子清选效果理想，当时上海向明机械厂在消化吸收基础上开发出 由于能耗、噪音较大，振动不易平衡，操作不便，目前已逐步被淘汰。正压式目前占据主导地位，由于单台风机风量分布不匀或风量不足，目前大多采用正压多联风机结构，司产品设置导流板， 司产品设置了高效多殿风机和非均布导风板，通过结构改进使气流通道阻力小，风机效率增高。 （ 2） 台面的选择： 种子在重力式清选机台面上保持的时间越长，走过的距离越远，种子分离和分选效果就越好。一般重力式清选机有三角形和矩形台面两种，工作原理相同，均有分层区和分离区。其主区别在于：轻、重种子由喂料口经工作台到各自排出口的距离不同。重力式清选机工作时，三角形台面上重种子（包括重杂）走过的路径远，矩形台面上轻杂和中间混合料走过的路径远。 三角形台面结构侧重于除去种子中的重杂；矩形台面结构侧重于除去种子中的轻杂和生产效率，平衡性能好，有利于风机的布置；对于混合型台面则性能适 中。在大生产率和谷物种子清选 中基本使用矩形台面，但在小生产率，清除重杂为主的小子粒种子清选中仍使用三角形台面。 （ 3） 振动的选择： 机械振动根据驱动方式不同可分为几种，有电磁驱动、振动电机驱动、曲柄连杆机构驱动等。重力式清选机振动方式国内外应用最普遍的是曲柄连杆驱动方式，结构布置和参数调节较方便，能做到理想的平衡。 司产品为自平衡振动机构， 司产品则设计为附加的振动平衡架。 （ 4） 集中操作并改进相关装置： 在设备的操作方便性方面，国外重力式清选机都设置了仪表直接显示调节数据，不停机集中控制。台面开始用铝合金代替钢结 构，选用性能好的钢丝网，司和 司台面还涂了一层氢基甲酸乙酯，增加台面钢丝的 摩擦 力，增加生产率，延长使用寿命。台面有半罩或全罩除尘，在主排种出口配备振动电机加快出料速度。 五 实习总结 据联合国粮农组织在 20世纪 80年代初编印的世界种子加工机械生产厂商和产品名录，当时共有种子加工机械厂商约 100 家（不包括中国），主要企业分布在欧洲和美国。经过十几年的演变，欧洲企业经历了兼并与产品创新的变化，美国企业则进入产品革新与开拓阶段企业总数减少，实力增强。 美国著名种子加工机械生产厂商经 过几十年的市场竞争，开发、保持和发展了自己产品的特色，重点生产有特色的产品，有些工厂主既是产品的设计和专利拥有者，又是公司总裁，对自己的产品和技术开发方向相当了解。如美国 0 多年的历史，进入 90 年代兼并了别的公司，很有起色，老式重力式清选机在保持原有传统的基础上进行了革新。美国 司多年来一直专一生产重力式清选机， 90 年代为与美国大农场的生产规模相适应，又开发出超大型重力式清选机，操作和使用非常方便。丹麦 司进入 80 年代后收购了奥地利有百年历史的 司，近年来又开发出新一代重力式清选机。德国 司传统产品是风筛表选机，近年来也开发了重力式清选机和其他产品。 这次实习中得到了很多现场知识和与种子加工相关的知识，深刻认识了清选机的结构和工作原理，完成了实习目的。 本科毕业设计开题报告 题 目： 重力式清选机下体设计 院 （系）： 机械工程学院 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 院本科毕业设计开题报告 题 目 重力式清选机下体设计 来源 工程实际 1、研究目的和意义 随着农业机械化的发展，农作物种子清选机械也日趋成熟，其中正压式重力清选机发展最快。 正压式 重力清选机适用于玉米、小麦、水稻、大豆、高粱等作物种子及各种蔬菜种子精选加工。可在加工线中配套使用，也可用于单机作业。 本设计 研究设计 生产率为 h 的 重力式清选机 的主要参数，包括振幅、 振动频率、纵横向倾角、台面摩擦力情况及风量风压情况 ，并在原基础上对操作调节上进行改进，简化操作难度。 2、国内外发展情况 (文献综述 ) 种子收获后，从外形相近的种子中间，将不成熟的、霉变的、被虫子咬过的不合格种子及小石子（重杂）从好种子中分离出来，这个过程通过使用重力式清选机实现，效果十分明显。种子经过重力式清选机的气流和振动筛选后，不仅提高了种了净度和发芽率，增加种子商品化程度，而且利于种子机械化田间播种。 a、国外重力式清选机评述： 在欧美发达国家，重力式清选机的生产能力从 1t/h 到 15t/h，台面结构 从三角形台面、矩形台面到混合形台面，气流形式从负压到正压，已形成多种系列化重力式清选机，工艺精良、性能稳定、可靠性强、噪音相对较低。除传统的机械调节外，已开发出液压调节系统，操作更加灵敏。比较著名的生产厂家有丹麦 司，奥地利 司、德国 司、美国 司、 司 1。 从性能上看，无论是三角台面还是矩形台面振动平稳，风量在台面上非均布且有规律分布，物料能很好地布满整个台面，种子分离效果明显。 从结构上看，丹麦 司产品采用三角形台面单风机正压式结构， 重杂清理效果较好；奥地利 司的产品是多联风机矩形台面，双质点平衡结构，无效振动和噪音小；德国 司产品单风机矩形台面；美国 司产品三角形或矩形台面，采用多联离心风机，噪音略高但分选效果明显，又开发出液压调节装置，操作灵活，适用于大型设备的操作，其小吨位产品采用混合型台面（如 316尤其适合于蔬菜等小粒种子的清选，能耗及噪音适中； 司的产品采用双振动架平衡机构，清选效果适中，但总体结构庞大。 司产品采用矩形台面，多联前弯曲多叶片风机，风机出风口有角度，噪 音小 23。 b、重力式清选机的发展方向： （ 1） 气流系统的选择： 重力式清选机有负压式和正压式两种气流配置形式，其中正压式由单台或多台风机供风。其中负压式供风类型以瑞士布勤（ 司产品著称（ 1980 年前后河北正定县在 “四化一供 ”中安装了布勒公司引进的 3t/h 种子加工成套设备，重力式清选机为 ），种子清选效果理想，当时上海向明机械厂在消化吸收基础上开发出 压重力式清选机，但由于能耗、噪音较大，振动不易平衡，操作不便，目前已逐步被淘汰。正压式目前 占据主导地位，由于单台风机风量分布不匀或风量不足，目前大多采用正压多联风机结构， 司产品设置导流板， 过结构改进使气流通道阻力小，风机效率增高。 （ 2） 台面的选择： 种子在重力式清选机台面上保持的时间越长，走过的距离越远，种子分离和分选效果就越好。一般重力式清选机有三角形和矩形台面两种，工作原理相同，均有分层区和分离区。其主区别在于：轻、重种子由喂料口经工作台到各自排出口的距离不同。重力式清选机工作时，三角形台面上重种子（包括重杂）走过的路径远， 矩形台面上轻杂和中间混合料走过的路径远。 三角形台面结构侧重于除去种子中的重杂；矩形台面结构侧重于除去种子中的轻杂和生产效率，平衡性能好，有利于风机的布置；对于混合型台面则性能适中。在大生产率和谷物种子清选中基本使用矩形台面，但在小生产率，清除重杂为主的小子粒种子清选中仍使用三角形台面。 （ 3） 振动的选择： 机械振动根据驱动方式不同可分为几种，有电磁驱动、振动电机驱动、曲柄连杆机构驱动等。重力式清选机振动方式国内外应用最普遍的是曲柄连杆驱动方式，结构布置和参数调节较方便，能做到理想的平衡。 司产品为 自平衡振动机构，司产品则设计为附加的振动平衡架。 （ 4） 国外重力式清选机生产能力的标准化与系列化： 司多年来一直坚持专一产品生产，不断进行产品更新，原有机型 316，50， 80， 180， 240 经过改进后，增加了平衡装置、风量表、转速表（频率显示）等，形成 316M、 50M、 80M、 180M、 240M， 90 年代以后又开发出大型的 2400、 3600、4800 型产品，配备了液压操作系统。 5） 集中操作并改进相关装置： 在设备的操作方便性方面，国外重力式清选机都设置了仪表直接显示调节数据， 不 停机集中控制。台面开始用铝合金代替钢结构，选用性能好的钢丝网， 司和 司台面还涂了一层氢基甲酸乙酯，增加台面钢丝的磨擦力，增加生产率，延长使用寿命。台面有半罩或全罩除尘，在主排种出口配备振动电机加快出料速度 4。 c、 国 外重力式清选机企业的发展历程： 据联合国粮农组织在 20 世纪 80 年代初编印的世界种子加工机械生产厂商和产品名录，当时共有种子加工机械厂商约 100 家（不包括中国），主要企业分布在欧洲和美国。经过十几年的演变，欧洲企业经历了兼并与产品创新的变化，美国企业则进入产品革新与 开拓阶段企业总数减少，实力增强 58。 美国著名种子加工机械生产厂商经过几十年的市场竞争，开发、保持和发展了自己产品的特色，重点生产有特色的产品，有些工厂主既是产品的设计和专利拥有者，又是公司总裁，对自己的产品和技术开发方向相当了解。如美国 司生产重力式清选机已有 70 多年的历史，进入 90 年代兼并了别的公司，很有起色，老式重力式清选机在保持原有传统的基础上进行了革新。美国 司多年来一直专一生产重力式清选机， 90 年代为与美国大农场的生产规模相适应，又开发出超大型重力式清选机，操 作和使用非常方便。丹麦 司进入 80 年代后收购了奥地利有百年历史的 司，近年来又开发出新一代重力式清选机。德国 司传统产品是风筛表选机，近年来也开发了重力式清选机和其他产品 9。 3、研究 /设计的目标 a. 根据给定参数生产率 h、振动频率 300 600、振幅 7计 重力式清选机，使之适合种子加工厂按照种子比重精选种子 b. 完成 重力式清选机 的说明书和相应的图纸绘制。 c. 对 重力式清选机 存在的问题提出一定的改进 方法，使之参数结构更合理。 4、设计方案（研究 /设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等） 根据 所学的专业 理论知识 ,并结合现实生产加工的需要 ,应该 从以下三个方面进行设计工作 : 首先 ,研究 重力式清选机 的工作原理和物料输送机理 ， 通过理论分析 ， 了解现实使用中 重力式清选机 的具体工况 。 为下一步的结构参数优化做准备 ， 同时也为未来的理论研究和学术探索打好基础 。 其次 ， 进行 重力式清选机 的常规设计 ， 主要工作是 比重分选的设计计算、粮食流速和生产率，还要进行重力分选台形状的选择、和筛面的选择 。 最后，根据实际生产的需求 ， 需考 虑现场使用的特殊性，如角度的可调性 、 操作的集中和可视 性等等 ， 根据以上的要求，对传统设计进行改造和优化， 使 产品满足实际生产的要求。 正压式重力清选机机构 如下图所示，由分选台、风机、连杆机构等部分组成。粮食喂入到分选台上后，靠曲柄连杆机构使分选台产生的抛掷作用，有低的一端向高的一端运动。同时靠风力的作用使粮食产生悬浮和分层，使比粮食轻的杂质浮向上层，并借分选台的倾角和风力使轻杂质向分选台低的一端运动，并推出机外。 分选台筛面为长孔鱼鳞状筛，但它不是用来筛选粮食，而是利用鱼鳞板的突起部分增加筛面的摩擦系数，提高分选台输送粮食的能力 ，同时也利用筛孔对气流起导向的作用。 连杆机构的抛掷作用使粮食松散并向前输送，使风速不需要达到悬浮速度就能进行分离。粮食与杂质粒度大小和表面摩擦系数的不同也是重力分选的重要条件。 1、喂料斗 2、 比重分选台 3、净粮出口 4、杂质出口 5、支杆 6、曲柄连杆机构 7、风机 8、机架 9、水平气流 5、方案的可行性分析 种子收获后，从外 形相近的种子中间，将不成熟的、霉变的、被虫子咬过的不合格种子及小石子（重杂）从好种子中分离出来，这个过程通过使用重力式清选机实现，效果十分明显。种子经过重力式清选机的气流和振动筛选后，不仅提高了种了净度和发芽率，
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