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真空 加热 高效 油机 设计 sw 优秀 优良 机械 毕业设计 论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份，37页，11600字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。
文献综述一份。

图纸共11张，如下所示
A0-真空净油机立体装配图.dwg
A0-真空净油机装配图.DWG
A1-加热器.DWG
A1-精滤器.DWG
A2-凝水器.DWG
A2-加热管.dwg
A2-机架.DWG
A2-精滤器器滤芯.DWG
A2-缓冲器.dwg
A2-进油过滤器.DWG
A2-进油过滤器滤芯.DWG

目 录

摘 要………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract…………………………………………………………………………Ⅱ

1 绪论…………………………………………………………………………………1
1.1 本课题的目的和意义…………………………………………………………1
1.2 净油机工作原理及分析……………………………………………………1
1.3净油机发展现状……………………………………………………………2
1.4GRJ-50高效净油机简介……………………………………………………3

2 真空净油机的工作原理简介………………………………………………………4
2.1真空净油机净油原理概述……………………………………………………4
2.2真空净油机工艺流程概述……………………………………………………4

3 总体方案设计………………………………………………………………………6
3.1真空净油机草图方案…………………………………………………………6
3.2真空净油机设计要求…………………………………………………………6
3.3真空罐草图设计说明…………………………………………………………7
3.4油泵方案选择…………………………………………………………………9
3.5真空泵选择方案 ……………………………………………………………10
3.6风冷器选择方案 ……………………………………………………………11
3.7缓冲器设计说明 ……………………………………………………………12
3.8凝水器设计说明 ……………………………………………………………12
3.9氮气发生器选择方案 ………………………………………………………13
3.10电控柜设计说明……………………………………………………………13

4 过滤加热装置的设计 ……………………………………………………………15
4.1进油过滤器设计说明 ………………………………………………………15
4.2精滤器设计说明 ……………………………………………………………15
4.3加热器设计说明 ……………………………………………………………16
4.4真空罐最终设计说明 ………………………………………………………17

5 净油机机架设计 …………………………………………………………………20

6 管路设计 …………………………………………………………………………21

7 法兰盘设计 ………………………………………………………………………23

8 阀门设计 …………………………………………………………………………24

9 净油机三维装配设计 ……………………………………………………………25

10 净油机工程图设计………………………………………………………………29

11结论 ………………………………………………………………………………30

致谢 …………………………………………………………………………………31

参考文献 ……………………………………………………………………………32

摘 要

凡是有机器运转的地方，都能看到润滑油的身影。这是由于在机器里加入润滑油可以起到润滑、冷却、防锈、清洁、密封、缓冲、散热等作用。然而，在使用过程中，由于种种原因导致润滑油混入各种杂质，使油液失效，导致机器故障，造成经济损失。
故尔，润滑油必须经过净化处理才能使用。本文针对润滑油中混入的水分进行提纯，在现有真空净油机的基础上，设计一款真空净油机，将完成总体方案设计、过滤加热装置设计、三模建模以及绘制工程图等工作。
关键词：真空净油机 设计 三维

Abstract

Where the place of the machinery, you can see the figure of lubricating oil. This is because the machine can add lubricating oil in the lubricating, cooling, antirust, clean, seal, buffer, heat dissipation, etc. In use process, however, for various reasons result in lubricating oil mixed with a variety of impurities, disable oil, lead to malfunction and cause economic losses.
Therefore, should only be used lubricating oil must undergo purification treatment. Lubricating oil mixed with water in the purification, the author of this paper, on the basis of the existing vacuum oil purifier, design a vacuum oil purifier, will complete the overall scheme design, filtering, heating equipment design, Three-dimensionaland drawing engineering drawings, etc.
Key words: Vacuum oil purifierDesignThree-dimensional

课题内容：
1． 净油机总体方案设计；
2． 装备的结构设计，绘制总装图；
3． 过滤加热装置设计及装配图绘制；
4． .加热器机构零件图绘制；
5． 建立真空净油机的三维模型。
课题任务要求：
1. 查阅文献不少于20篇，完成开题报告，文献综述不少于3000字，翻译与课题相关的外文资料不少于1万个字符。
2. 提交一份电子档案交与老师，包括任务书、开题报告、文献综述、外文翻译、毕业论文。
3. 做好真空净油机的调研工作，了解真空净油机发展趋势和发明专利。
4. 完成真空净油机的总装设计，过滤加热装置的设计。
5. 利用Solidworks对真空净油机进行三维建模三维建模，完成后交与老师修改。
6. 按要求用计算机绘制装配图、零件图、并用A0、A1、A2纸张打印。
主要参考文献（由指导教师选定）
[1] 濮良贵，纪名刚. 机械设计. 7版. 北京：高等教育出版社，2001.
[2] 孙桓，陈作模. 机械原理[M]. 6版. 北京：北京高等教育出版社，2001.
[3] 王霄. 逆向工程技术及其应用. 北京：化学工业出版社，2004.
[4] 威?胡勃卡著. 刘伟烈，刁元康译.工程设计原理. 机械工业出版社，1982.
[5] 冯辛安. 机械制造装备设计[M]. 北京：机械工业出版社，1999.
[6] 何存兴，张铁华. 液传动与气压传动[M]. 第二版. 武汉：华中科技大学出版社，2000.
[7] 王先逵. 机械制造工艺学. 北京：机械工业出版社，1995.
[8] 刘全忠. 电子技术[M]. 2版. 北京：高等教育出版社，2004.
1.本课题研究的目的及意义 
1.1概述
世界的发展离不开机器的运转，机器的运转离不开机油的润滑。在机器的摩擦面加入润滑油不仅可以降低摩擦，减轻磨损，保护零件不遭锈蚀，而且在采用循环润滑时还能起到散热降温的作用，并且润滑油杂质越少，效果就越好。正因为如此，润滑油的提纯工作就显得格外重要。然而不管是从石油中提炼的润滑油，还是从收集的废油提炼的润滑油都含有大量的杂质，这是不能直接使用的，必须经过专门的机器的提纯才能使用。本课题针对润滑油的提纯，研究一款真空净油机。
1.2国内外净油机发展现状
国外净油机发展现状：国外的净油机发展较早，技术先进，占据着大部分净油机的市场。国外有名的公司和产品有：美国颇尔（PALL）公司HNP021、HVP 2703净油机、THP070高真空变压器油净化设备、日本加滕（KATO）公司KLVC-8AXSO-II 30000 L/h型全自动净油机、KLVC-AX-IA 6000L/h型带电在线净油机、瑞典HERING公司EOK型净油机、瑞士麦克菲尔（MICAFIL）公司VH061-E型净油机等。美国颇尔（PALL）公司自1946年创立以来以研究流体净化分离技术、开发生产高性能过滤器及过滤系统为主要业务，高性能过滤器及过滤系统年销售额超过15亿美元，在全世界同类型过滤行业居第一位。日本加滕（KATO）公司是全球著名的净油机制造厂，创立于1923年。目前，KLVC系列高真空净油机，流量从100 L/h至60000 L/h。国内电力系统内的大多数省级变电公司，大型发电厂和供电公司及变压器制造商在上世纪九十年代就开始直接向加藤公司购买高真空净油机，其带电在线滤油技术方面已开创世界先列。
国内净油机发展现状：国内净油机制造业现状从产品质量来看，国产净油机与进口净油机的差距已经在逐步缩小，但自主创新能力缺乏，模仿情况依然普遍存在。而在价格方面，国产设备仍然要比波尔等进口的低很多。目前国产净油机在中国油处理、净油设备市场上的占有率已经超过了六成。从市场需求来看，我国作为机电产品制造大国，净油机的市场有很大的发展潜力，现在净油机行业正面临着产品的升级，如普通压力式板框净油机将会向高效双级真空净油机发展。虽然部分生产厂商已经意识到这个趋势，并且已经开始有所行动，但基本上还是停留在现在技术的改进方面。比如有的设备加装个环保装置，有的控制方式变换个模式等，大的技术突破还比较少。大幅提升技术含量、产品更新换代、提高售后服务水平，依然是国产净油机需要重视和解决的问题。重庆市长期以来是我国净油机、产品的主要生产基地。现在，重庆净油机制造企业的生产品种基本覆盖油处理、油净化设备市场需求的各个方面，完全具备了整厂输出能力，部分企业产品技术含量和产品品质接近甚至部分超过国外净油机品牌产品。
1.3本课题研究的目的和意义
真空净油机有许多优点：采用先进的大面积混流式油水分离专利技术，脱气脱水效率高；采用强风冷凝除水，增强了设备输出功率，延长真空泵使用寿命；采用复合微孔过滤技术，寿命长，可满足各种过滤精度要求；结构紧凑，造型美观，装拆容易，清洗方便；可提供大流量的、蒸汽加热的，或有特殊要求的油净化系统。正因为真空净油机有以上优点，使得真空净油机应用极为广泛。本课题在老师的指导下，查阅资料文献，应用所学知识，在现有真空净油机的基础上，设计一款真空净油机，并有所创新，达到知识用于实践，提高自身能力。

2.本课题的任务要求及实现目标的可行性分析
2.1本课题的任务要求
(1）查阅文献资料，完成开题报告、任务书、文献综述、外文翻译、毕业论文；
(2)了解真空净油机的工作原理；
(3)净油机总体方案设计；
(4)装备的结构设计，绘制总装图；
(5)过滤加热装置设计及装备图绘制；
(6)加热器机构零件图绘制；
(7)建立真空净油机的三维模型。
2.2本课题的预期目标
(1)掌握特种装备的设计方案制定；
(2)熟悉非标件设计方法；
(3)可基本具备机械装备设计能力。
2.3实现本课题的可行性分析
第一：本课题的设计任务是建立在现有真空净油机的基础上，进行逆向设计，并有一定创新，不存在凭空设计的问题。
第二：在大学期间所学的机械原理、机械设计、机械工程制图、机械装备设计制造、机械制造工艺学、互换性与测量技术基础、电工学、机电控制原理、微机原理、理论力学、材料力学、大学数学等课程完全可以解决真空净油机的理论知识问题。
第三：通过图书馆查阅资料文献和咨询老师，了解净油机的发展现状及趋势，了解净油机的工作原理，了解真空净油机的组成部件，为真空净油机的设计打下基础。
第四：能运用AutoCAD、SolidWorks及COSMOSMotion等制图软件完成真空净油机的三维建模、二维制图，以完成总体方案设计和重要部件的设计。
3.本课题的关键问题及解决思路
3.1总体方案的设计及解决方案
总体方案的设计参照老师所给GRJ-50型真空净油机资料，在保证正常工作和兼顾结构优化的情况下，并有创新，完成真空净油机的布局设计。通过SolidWorks三维软件完成真空净油机的三维建模，在这个基础上对真空净油机进行计算、校核、检验，待老师检查无误后，以此为模型进行装备图和零件图的绘制。 
3.2过滤加热装置设计及解决方法
过滤器加热装置的作用是滤除外部混入或者系统运转中产生的固体杂质，使油液保持清洁，保证系统工作的可靠性。过滤器的过滤精度用杂质的颗粒大小表示，一般可分为粗过滤器、普通过滤器、精过滤器和超精过滤器四种，分别是：大于100μm为粗过滤器，10～100μm为普通过滤器，5～10μm为精过滤器，1～5μm为超精过滤器。根据杂质颗粒的大小，选择合适的过滤器。参照总体方案和过滤器的常规设计，完成过滤加热装置的设计。
4.完成本课题的工具和条件
（1）具备机械原理、机械设计、机电控制、机械装备设计、机械制图、理论力学、材料力学等知识。
（2）对真空净油机进行市场调研，了解发展现状及趋势和发明专利。
（3）熟练使用AutoCAD、SolidWorks及COSMOSMotion等电脑绘图软件。
（4）真空净油机的设计资料。
（5）合理的任务计划安排。

5.工作方案分析及进度计划
2012 年12月 28 日-2013 年 2 月24日： 查阅资料、学习相关基础知识、初步拟定任务计划和完成老师布置的作业；
2013 年 2 月25 日-2013 年 3 月 17日：制定任务计划，完成开题报告、任务书、文献综述、外文翻译；
2013 年 3 月 18日-2013 年 3月31日：净油机结构初步设计、三维建模； 
2013 年 4月1 日-2013 年5月 12 日：完成净油系统的结构设计，完成局部部件设计，绘制二维图，完成毕业论文初稿。 
2013 年 5月 13日-2013 年 5 月 26 日：指导老师进行论文初稿审核、修改后定稿；
2012 年 5月 27日-2013 年6 月 5日：论文定稿并由老师审核，准备毕业答辩。

内容简介：

重 庆 理 工 大 学 毕业设计（论文）任务书 题目 真空加热式高效净油机设计 （任务起止日期 2013 年 2 月 25 日 2013 年 6 月 14 日） 机械工程 学院 机械设计制造及其自动化 专业 109040202 班 学生姓名 涂成康 学 号 10904020226 指导教师 系 主 任 二级学院院长 课题内容 ： 1 净油机总体方案设计； 2 装备的结构设计，绘制总装图； 3 过滤加热装置设计及装配图绘制； 4 5 建立真空净油机的三维模型 。 课题任务要求 ： 1. 查阅文献不少于 20 篇，完成开题报告，文献综述 不少于 3000 字 ，翻译与课题相关的外文资料不少于 1 万个字符。 2. 提交一份电子档案交与老师，包括任务书、开题报告、文献综述、外文翻译、毕业论文 。 3. 做好真空净油机的调研工作，了解真空净油机发展趋势 和发明专利。 4. 完成真空净油机的总装设计， 过滤加热装置的设计 。 5. 利用 真空 净油机进行三维建模 三维建模 ， 完成后交与老师修改。 6. 按要求用计算机绘制装配图、零件图、并用 张打印。 主要参考文献（由指导教师选定） 1 濮良贵，纪名刚 . 机械设计 . 7 版 . 北京：高等教育出版社， 2001. 2 孙桓，陈作模 . 机械原理 M. 6 版 . 北京：北京高等教育出版社， 2001. 3 王霄 . 逆向工程技术及其应用 . 北京：化学工业出版社， 2004. 4 威 胡勃卡著 . 刘伟烈，刁元康译 机械工业出版社， 1982. 5 冯辛安 . 机械制造装备设计 M. 北京：机械工业出版社， 1999. 6 何存兴，张铁华 . 液传动与气压传动 M. 第二版 . 武汉：华中科技大学出版社， 2000. 7 王先逵 . 机械制造工艺学 . 北京：机械工业出版社， 1995. 8 刘全忠 . 电子技术 M. 2 版 . 北京：高等教育出版社， 2004. 同组者 无 注： 1、任务书由指导教师填写； 2、任务书在第七学期期末下达给学生 学生完成毕业设计（论文）工作进度计划表 序号 毕业设计（论文）工作任务 工 作 进 度 日 程 安 排 周次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 1 查阅资料 2 完成 开题报告、任务书 、文献综述和 外文翻译 3 结构初步设计、 三维建模 4 完成结构设计，局部设计，绘制 零件图 5 绘制装配图，完成论文初稿 6 论文初稿审核、修改后定稿 7 论文定稿并由老师审核，准备毕业答辩 （ 5 月31 日前结束全部设计，资料交指导老师） 8 准备毕业答辩 及资料整理 注： 1、此表由指导教师填写； 2、此表每个学生一份，作为毕业设计（论文）检查工作进度之依据； 3、进度安排用“ ”在相应位置画出。 毕业设计（论文）阶段工作情况检查表 时间 第 一 阶 段 第 二 阶 段 第 三 阶 段 内容 组织纪律 完 成 任 务 情 况 组织纪律 完 成 任 务 情 况 组织纪律 完 成 任 务 情 况 检 查 情 况 教师签字 签字 日期 签字 日期 签字 日期 注： 1、此表由指导教师认真填写 （要求手写） ； 2、“组织纪 律”一栏根据学生具体执行情况如实填写； 3、“完成任务情况”一栏按学生是否按进度保质保量完成任务的情况填写； 4、对违纪和不能按时完成任务者，指导教师可根据情节轻重对该生提出警告或不能参加答辩的建议。 重 庆 理 工 大 学 毕 业 设 计（论文）英文翻译 题目 真空加热式高效净油机设计 二级学院 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 109040202 姓 名 涂成康 学 号 10904020226 指导教师 系 主 任 时 间 2012 年 2 月 25 日 2013 年 6 月 14 日 of on is to or on in or to At of On to as of of of in of no is or of of to of is a is a 2. is to of in as as is in be as of on of in is on of do or do of in is a to in in by of to of is of be as a it is as a t of so or in of in of of to a of is is t of 10 40DC as be is to of be so of is is t to 10 40 DC as be is to of be so of is is of of of of as of is a of to be as so of in or by of in in in a or a of it of to In be a in to so is 501. of a is on of do or do of in is a to of by to in it to of is at of of A of of on on of in of At in in be . of it is by in of is an of an in of is is in of to of to is in to to 4. is in in a of is by be up to in a of in by of et to by to of by in to of is of is to to as a of a on in is at to by at on is of in on to a on be to so it be in of of ET a of on of a on to of a in be to of of 50% so in in 润滑油提纯方法与真空高效净油机设计 1. 前言 汽轮机油 (透平油 )在汽轮发电机组中主要用 于润滑、 调速和散热 冷 却等 ，对于长期运行的汽轮机组 ， 由于高压汽封 、 电机轴封等严重磨损 ， 带间隙或汽封压力调节不当 ， 引起串汽现象 ，以 及冷油器泄漏 ， 造成透平油严重 含水， 出现油质浑浊不 清 或乳化 ， 加速油质老化 ， 产生皂类 、 胶质和有机与 无 机酸 ， 降低油的稳定性和润 滑 价值 1。 同时 ，水 分会与油中添加 剂 作 用促使其分解 ， 导致设备锈蚀 。另一方面由于系统外污染物通过轴封和各种孔隙进入 ， 如砂 子、 尘 土、 锈渣 、 碳粒 ， 及内部金属 磨 损颗粒 、 油品氧化 产物， 也会降低油的粘度 、 抗泡沫性 ， 破坏油膜 、 增大摩擦 ， 磨 损设备机件 ， 并有可能导致调速系统 卡塞、 失灵 ， 引 起 局部过热甚至闷车。乳化油还有可能沉积于调速 、 循环系统的管路中，生成油泥 ， 使运行油不能畅通流动 ， 起不到良好的润滑 、 调速 、 冷却 作用。 因此 ， 透平油的好坏 ， 直接影响到机组的安全经济运行 。 变压器油经过几年运行后 ， 由于各种原因 ， 使油质发生劣化 ， 油液氧化 、 油色变深 ， 水分 、 油泥 、 游离炭 、 酸值 、 机械杂质 、 粘度等都超标 ， 造成变压器潜在的危险 。常用 的处理方法是 ： 断电 、 停产 、 换新油 。 但是 ， 对于经济高速发展而能源又相当紧缺的我国来说 ， 换新油显然是不经济的 。 为此 ， 本文将探讨油处理方法 ，并介绍一款高效净油机装置及其工艺。 2 润滑油处理方法 2 目前 国 内的油液再生净化方法有以下 7 种 力沉障法 此法主要用以除去油中比重较大 、 颗粒较大的杂质 ， 以及在进 水 很严重的情况 下作 粗净化 ，必 须要有其它净化方法作为补充净化 措施。 力过滤法 该法 也 称机械过滤法 。 即传统的 板 框式压力过滤机 ， 它利用 油 泵压力在滤纸两面形成压差 ， 使 废 油通过滤纸时 ， 将杂质与 水分 滤去 。 但效率 低 操作麻烦 、 滤纸用量大 。 成本高 ， 击穿电压提高不明显 。 脱水能力完全取决于滤纸的干燥程度 ，使 用 前不烘烤 ， 或不勤换滤纸 。 滤纸将会迅速与油中的含水达到平衡状态 ， 即出现饱和现象 ， 甚至将水 分 释放给油渣 。 心分离法 此法利用废油中的油 、 水 杂质的比重不同 。 在高速旋转所产生的离心力 作用下 ， 使油 水 杂质分开达到净化目的 。 该法对要求不高 、 含水 很重 的废透平油 、 液压油 、 机械油可 作 预处理 ， 效率较高 。 但它不能除去溶解的 水分 ， 并且净化程度不如压力式过滤机 。 离心分离机只能作为一种粗滤装置。 空分离法 它利用油与水存在较大沸点差 ， 使油在高真空和一定温度下产生雾化或形成油 膜 ， 使 水分 汽化 ， 脱除油中 水分 、 气体 、 并滤去杂质。真空 净油机 的性能、 效率 ， 因结构 很 多 ， 各不相同 。 新一代体积 、 能耗均很小的高 效 型 设备 正在逐渐 取代传统真空 净油机 。 聚净化法 该法采用特殊过滤塔 ， 以组 合 细小的 ， 分散的水滴成大 水 滴 ， 大水 滴 被阻留在塔内 。 经过逐渐汇集 ， 最后落到分离室底部 。 这种方法主要用于 含 水较重的油液 。 并且一般不作为单独的净化手段使用 。 电分离法 它利 用 废油流经高压 (10 40直流电场时 ， 油中的极性分子 ， 如 水、 酸性组 分、 油泥 、 大小离子等极性物质将会带电 、 分极 和激励， 从而利用电化学的静电引力 ， 使它们吸附和聚集 ， 把杂质去掉 ， 而纯净的油液不 易 吸附 ， 在油压作用下可强行通过电场 ， 从而起到净 化 目的但该法目前应用还很少 ， 效率偏低 ， 故障率较高 ， 维 修困 难 。 生净化法 再生净化法又分吸附剂法和化学再生法 ， 吸附剂法包括接触法 和 渗滤法 。 传统的吸附剂法利用活性白土 ， 硅 胶 等具有较大活性表面的吸附材料 ， 对废油中的酸性成份 、 树脂 、 沥青质 ， 不饱和烃和 水 等有较强吸附能力的特点 ， 使吸附 剂 与废油充分接触 ，除 去有害物质 。 接 触 法须将吸附 剂 与油进行搅拌 ， 只适于从设备内换出油 液 的再生处理 。 渗滤法是强迫油液通过装有颗粒状吸 附 剂 (如硅 胶、 颗粒白土 、 氧化铝 等 )使用中不需要搅拌 ， 也可对电力设备进行带电处理 。 化学再生法中 ， 先用硫酸与废油中的氧化产物 作 用生成酸渣 ，再用 白土接触搅拌处理 ， 或先用碱液 (常用氢氧化钠溶液 )中和酸性油中的酸性成份 。 生成的盐类可溶于该碱液中形成碱渣 。 随碱液一道 排 出 ， 残存的少许盐类可用水洗涤去或用白土接触处理 。 再生处理适合于劣化较严重的油液 ， 但对含水和含杂质较多的油 ， 还应先进行 脱 水 ， 除去杂质后才能再生 ， 再生完毕后 ， 还应用压力式油机进行严格的过滤 ，以防 吸附剂 微粒被带入电力设备 。 另外 ， 由于再生的同时会将油中有用成 分 除掉 ，所以再生完毕应重新加入 氧化剂 。 对于劣化 比较 严重 的油， 只能采用化学再生方法 ， 但化学再生设备庞大 ， 工艺复杂 ， 劳动强度 大 ， 工 效 低 ， 周期长 ， 能耗高。 油机 的技术特征 真空 净油机 一般具有脱水 、 脱气 、 除杂质功能。杂质一般经多级机械过滤即可达到要求 ， 而油液中所含水 分 和气体反复分离多 次 也较难达到理想程度 ， 所以真空 净油机 的核心部分是真空脱气脱水分离系统 。一 台真空 净油机 的分离效果好坏 ， 效率高低主要取决于分离罐性能的优劣 ， 而分离罐的性能优劣主要取决于油在其中的存在形式 4。 目前 ， 国内的真空 净油机 ， 其被处理油在气液分离罐中的存在形式归纳起来为 3 种 。 即体积状 、 雾状 、 油膜状 。 其中体积状分离工艺最简单 ， 它的特点是油在分离罐中形成充满罐壁的整体状态 ， 油的上 面 空 间 被抽成真空时 ， 水蒸汽仅从上面得到挥发 ， 挥发面积很小 ，效率很低 。 雾状比体积状有 所 改进 ， 因油液从上部喷淋入分离罐时 ， 喷 淋 形式的颗粒状油滴使油 液 的挥发表面比体 积状 有所增加 ， 但大部份水与气泡仍被封在油滴内 ，挥发效果仍 然很 差。 油膜状是将油渣注入罐内 ， 罐内有很多金属孔板 ， 使得油液有机会在孔扳的表面形 成 薄油膜 ，从 而比前两种形式均 增加 了油的表面积 ， 但实际上效率仍然较 低， 空间利用率较差 ， 体积大 ， 往往要反复多 次过 滤 ， 加温必须很高 ， 否则油中残余含水量难于迅速达到想程度 ， 油质也易老化 5。 油机 对于真空 净油机 ， 要分离效率高 ， 一是要在有限的真空罐内形成的油膜总面积越大越好 ， 其次是油膜表面要不断更新 ， 再就是油液的薄膜状态在真空中流动时间越长越好 ， 以及分离塔板的通气性要好 ， 易于脱除 水 蒸汽 6。 为此 ， 在该机真空分离罐上方首先由喷 雾 式分配器 ， 将来自红外加热器的热油均匀的喷射到上层分离塔板 ， 当刚经 加 而沸腾待净化的压力油液 经 雾化分配器喷入 汽 液分离上方时 ， 首先在折叠金属 网 上方空 间 得到雾状分离 ， 由于进油端雾化分配器的作用 ，很易形成比常规颗粒更细的均匀雾状 ， 紧接着油灌被均匀地分配到上层细孔金属网上。 由于折叠网形成大量的矩形斜面 ， 油液首先在斜面上形成 很 薄的油膜 ， 在保持高真空度的罐 内， 油中水 分 和气泡 极 易得到挥发 ， 再因表面是 倾 斜的 ， 使油渣在 不 断向下流动的同时 ， 有可能伴有翻滚搅拌作用 ， 使油液表面不断得到更新 。分离效果在同一斜面上就处于最佳状态 ， 又由于薄金属网由极细的金属丝 制 成 ，有无数 细微 孔眼 ， 通过这些小孔 ， 油 液 不仅在上表面流动形成油膜 ， 同时还 浸 透到下表面 ， 形成双面薄油膜 ， 且透气性 较 好 。 汽化 成分 很容易被抽除 ， 由于采用了折叠形式 ， 使其 在相 同容 积 内可得到比常规形式大得多的油膜 (展开 )表面积 。每两层折叠网之 间 衬入一块金属孔盘 ， 钻有 密 集小孔的薄盘既对上层折叠 网 起 到支承作用 ， 又对下一层 网 起到油液再分配作用和阻尼搅拌作用 ， 同时上下表面也形成了油膜 7。 因而在不增大整机体积情况下 ， 其总面积 可 增 到常规结构的 250%以上 ， 再 因 曲折的折叠网结构 ， 使油流路径复杂且延长 ，从而使油膜在真空 中保持时间大 为 增加 ， 使油中水 分 与气体的分离效果大大提高。 参考文献 1李胜光一种透平油专用滤油机附加油气分离装置 J重庆工商大学学报：自然科学版， 2002， 19(4)： 942贾玉梅，张贤明，任宏飞真空滤油机油中水分真空蒸发初探 J重庆工商大学学报：自然科学版， 2007， 24(4)： 411 414. 3郭蕾，沈雷，徐善军真空滤油机关键技术的改进研究 J电力建设， 2009 ， 30 (2)： 194张贤明，张春媚，李川，等一种废机械油再生处理装置的设计 J环境工程， 2009， 27 (4 )： 735涂建山，黄福盛真空滤油机的噪声及防治 J工业安全与环保， 2003， 29 (12)：43 45. 6张贤明，李川，顾宏真空干燥， 7王福成，唐尧立用 滤油机对机油进行再生处理 J内燃机车， 2004 (5 )： 48. 重 庆 理 工 大 学 毕 业 设 计（论文）开 题 报 告 题 目 真空加热式高效净油机设计 二级学院 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 109040202 姓 名 涂成康 学 号 10904020226 指导教师 系 主 任 时 间 2013 年 2 月 25 日 2013 年 6 月 14 日 世界的发展离不开机器的运转，机器的运转离不开机油的润滑。在机器的摩擦面加入润滑油不仅可以降低摩擦，减轻磨损，保护零件不遭锈蚀，而且在采用循环润滑时还能起到散热降温的作用，并且润滑油杂质越少，效果就越好。正因为如此，润滑油的提纯工作就显得格外重要。然而不管是从石油中提炼的润滑油，还是 从 收集的废油 提炼的润滑油 都含有大量的杂质，这是不能直接使用的，必须经过专门的机器的提纯才能使用。本课题针对润滑油的提纯，研究一款 真空 净油机。 内外净油机发展现状 国外净油机发展现状：国外的净油机发展较早，技术先进，占据着大 部分净油机的市场。国外有名的公司和产品有：美国颇尔（ 司 703 净油机、 真空变压器油净化设备、日本加滕（ 司 0000 L/h 型全自动净油机、 000L/h 型带电在线净油机、瑞典 净油机、瑞士麦克菲尔（ 司 净油机等。美国颇尔（ 司自 1946 年创立以来以研究流体净化分离技术、开发生产高性能过滤器及过滤系统为主要业务，高性能过滤器及过滤系统年销售额超过 15 亿美元，在全世界同类型过滤行业居第一位。日本加滕（ 司是全球著名的净油机制造厂，创立于 1923 年。目前， 列高真空净油机，流量从 100 L/h 至 60000 L/h。国内电力系统内的大多数省级变电公司，大型发电厂和供电公司及变压器制造商在上世纪九十年代就开始直接向加藤公司购买高真空净油机，其带电在线滤油技术方面已开创世界先列。 国内净油机发展现状：国内净油机制造业现状从产品质量来 看，国产净油机与进口净油机的差距已经在逐步缩小，但自主创新能力缺乏，模仿情况依然普遍存在。而在价格方面，国产设备仍然要比波尔等进口的低很多。目前国产净油机在中国油处理、净油设备市场上的占有率已经超过了六成。从市场需求来看，我国作为机电产品制造大国，净油机的市场有很大的发展潜力，现在净油机行业正面临着产品的升级，如普通压力式板框净油机将会向高效双级真空净油机发展。虽然部分生产厂商已经意识到这个趋势，并且已经开始有所行动，但基本上还是停留在现在技术的改进方面。比如有的设备加装个环保装置，有的控制方式变换个模式等 ，大的技术突破还比较少。大幅提升技术含量、产品更新换代、提高售后服务水平，依然是国产净油机需要重视和解决的问题。重庆市长期以来是我国净油机、产品的主要生产基地。现在，重庆净油机制造企业的生产品种基本覆盖油处理、油净化设备市场需求的各个方面，完全具备了整厂输出能力，部分企业产品技术含量和产品品质接近甚至部分超过国外净油机品牌产品。 课题研究的目的和意义 真空净油机有许多优点： 采用先进的大面积混流式油水分离专利技术，脱气脱水效率高；采用强风冷凝除水，增强了设备输出功率，延长真空泵使用寿命；采用复合微孔过滤技术，寿命长，可满足各种过滤精度要求；结构紧凑，造型美观，装拆容易，清洗方便；可提供大流量的、蒸汽加热的，或有特殊要求的油净化系统。正因为真空净油机有以上优点，使得真空净油机应用极为广泛。本课题在老师的指导下，查阅资料文献，应用所学知识，在现有真空净油机的基础上，设计一款真空净油机，并有所创新，达到知识用于实践，提高自身能力。 实现目标的可行性分析 课题的任务要求 (1） 查阅文献资料，完成开题报告、任务书、文献综述、外文翻译、毕业论文； (2)了解真空净油机的工作原理； (3)净油机总体方案设计； (4)装备的结构设计，绘制总装图； (5)过滤加热装置设计及装备图绘制； (6)加热器机构零件图绘制； (7)建立 真空净油机的 三维模型。 课题的预期目标 (1)掌握特种装备的设计方案制定； (2)熟悉非标件设计方法； (3)可基本具备机械装备设计能力。 现本课题的可行性分析 第一： 本课题的设计任务是建立在现有真空净油机的基础上，进行逆向设计，并有一定创新，不存在凭空设计的问题。 第二： 在大学期间所学的 机械原理、机械设计、机械工程制图、机械装备设计制造、机械制造工艺学、 互换性与测量技术基础、电工学、机电控制原理、微机原理、理论力学、材料力学、大学数学等课程完全可以解决真空净油机的理论知识问题。 第三： 通过图书馆查阅资料文献和咨询老师，了解净油机的发展现状及趋势，了 解净油机的工作原理， 了解真空净油机的组成部件， 为真空净油机的设计打下基础。 第四： 能运用 制图软件 完成真空净油机的三维建模 、 二维制图， 以 完成总体方案设计和重要部件的设计。 关键问题及解决思路 体方案的设计 及解决 方案 总体方案的设计 参照老师所给 真空净油机资料，在保证正常工作和兼顾结构优化的情况下，并有创新，完成真空净油机的布局设计。通过 维软件完成真空净油机的三维建模， 在这个基础上对真空净油机进行计算、校核、检验，待老师检查无误后，以此为模型进行装备图和零件图的绘制。 滤加热装置设计 及解决方法 过滤器加热装置的作用是滤除外部混入或者系统运转中产生的固体杂质，使油液保持清洁，保证系统工作的可靠性。 过滤器的过滤精度用杂质的颗粒大小表示，一般可分为粗过滤器、普通过滤器、精过滤器和超精过滤器四种，分别是： 大于 10010 100m 为普通过滤器， 5 10m 为精过滤器， 1 5m 为超精过滤器。根据杂质颗粒的大小，选择合适的过滤器。参照总体方案和过滤器的常规设计，完成过滤加热装置的设计。 （ 1）具备机械原理、机械设计、机电控制、机械装备设计、机械制图、理论力学、材料力学等知识 。 （ 2）对真空净油机进行市场调研 ，了解发展现状及趋势和发明专利 。 （ 3）熟练使用 电脑绘图软件 。 （ 4）真空净油机 的 设计资料 。 （ 5）合理的任务计划安排 。 2012 年 12 月 28 日 2 月 24 日： 查阅资料、学习相关基础知识、初步拟定任务计划和完成老师布置的作业； 2013 年 2 月 25 日 3 月 17 日：制定任务计划，完成开题报告、任务书、文献综述、外文翻译； 2013 年 3 月 18 日 3 月 31 日：净油机结构初步设计、三维建模； 2013 年 4 月 1 日 5 月 12 日：完成净油系统的结构设计，完成局部部件设计，绘制二维图，完成毕业论文初稿。 2013 年 5 月 13 日 5 月 26 日：指导老师进行论文初稿审核、修改后定稿； 2012 年 5 月 27 日 6 月 5 日：论文定稿并由老师审核，准备毕业答辩。 报告人： (手签名 ) 年 月 日 指导教师意见（要求手写） 指导教师： (手签名 ) 年 月 日 开题报告应根据教师下发的设计（论文）任务书，在指导教师的指导下由学生独立撰写。 重 庆 理 工 大 学 毕 业 设 计（论文）文献综述 题 目 真空加热式高效净油机设计 二级学院 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 109040202 姓 名 涂成康 学 号 10904020226 指导教师 系 主 任 时 间 2013 年 2 月 25 日 2013 年 6 月 14 日 真空净油机总体方案及 过滤加热装置 的设计 摘要： 本文针对润滑油的提纯，设计一款 真空 净油机。本文着重介绍净油机的发展及现状、总体方案设计、过滤加热装置设计 。本文以现有 真空 净油机为基础，通过查阅资料文献和老师指导的方式，对真空净油机 进行逆向设计，并有所创新，达到知识用于实践的目的。 关键词： 净油机发展现状 总体方案 过滤加热装置 外净油机发展现状 国外的净油机发展较早，技术先进，占据着大部分净油机的市场。国外有名的公司和产品有：美国 颇尔（ 司 703 净油机、 本加滕（ 司 0000 L/000L/h 型带电在线净油机、瑞典 司净油机、瑞士麦克菲尔（ 司 净油机等。国外厂商近几年的发展趋势：设有过滤应用技术研究实验室，可及时向用户提供专业水平技术服务，包括流体及过滤器的检测，系统污染状况诊断，过滤系统的设计及选择、现代技术的应用（如全自动控制监测器、 板显示器等），使净油机的使用范围更广阔，清除水、气污染物的效率更快更高。 内净油机发展现状 国内净油机制造业现状从产品质量来看，国产净油机与进口净油机的差距已经在逐步缩小，但自主创新能力缺乏，模仿情况依然普遍 存在。究其原因是净油 机生产厂规模小，重复开发多，产品可以含量不高，较难在国际市场上具备较强的竞争能力。国内净油机主要发展趋势：采用大面积多层次油水分离技术，脱水率高，对高含水油的脱水效果尤其显著。采用多级芯、耐酸碱、耐腐蚀、耐高温，使用寿命长达三年以上。采用反冲洗技术，减少因滤网柱塞而进行的人工清洗次数，有效提高工作效率。采用多功能配置，使装置同时具有脱水、脱气、破乳、再生、净化五大功能。利用先进的系统与控制理论，全过程实现自动控制。 空净油机的工作原理及流程（流程见图 1） 真空净油机是根据水和润滑油的沸点不同而设计的，通过加热使油和水分离，达到提纯润滑油的目的。 油机工作时，待处理油经进滤器过滤，然后通过加热器升温后进入真空罐，在真空罐内油汽分离，分离出的水汽在冷却器内冷凝成水或被真空泵抽出；除去水汽的油从真空罐下部泵出，再经精滤器排除。 进油 出油 出油 冷凝水 排气 图 1 油机工作流程 空净油机特点（以 净油机为例） (1)采用先进的大面积混流式油水分离专利技术，脱气脱水效率高。 (2)采用强风冷凝除水，增强了设备输出功率，延长真空泵使用寿命。 进滤器 真空罐 排油泵 精滤器 贮水罐 冷却器 真空泵 (3)采用复合微孔过滤技术，寿命长，可满足各种过滤精度要求。 (4)结构紧凑，造型美观，装拆容易，清洗方便。 (5)可提供大流量的、蒸汽加热的，或有特殊要求的油净化系统。 空净油机的构成及部件（以 净油机为例） 净油机主要由真空罐、真空泵、电磁阀、排油泵、电加热器、粗滤器、精滤器、冷凝器等部件组成。 空净油机的工艺流程（ 以 净油机为例 ） 工作时，外界油液通过入口 阀 (1)吸 入，进入粗滤 器 (2)滤 除大颗粒杂质，送至加热 器 (4),加热至预定温度，进入真空罐 (7)，通过罐内喷板脱气元件 (9)，在真空条件下，油中的微量水分蒸发为水蒸汽，油中的微量气体冲破油膜而析出，通过装在罐体上部的管道进入冷凝 器 (12)，绝 大部份水蒸汽和油蒸汽补冷凝成水和油液，当存水罐内有存液要放掉时，可打开 阀 (15)即 可。真空罐内油液经脱水、脱气后，沉降在真空罐下部 ,并由排油泵 (19)把油液压向精滤器 (21)过滤，经出口阀 (24)输送到机外储油容器。真空罐内液位控制阀 (8)控制油位，底部的油位达到一定 高度，浮漂随油位的升高而升高，液位阀则相应关小，流量减少，直到关闭，反之，随油液的降低，液位阀相应开大，加大流量，从而使真空罐内油液基本保持在一定油位上。 空净油机总体方案设计步骤 通过以 净油机为例子，了解了真空净油机的工作原理及流程、特点、构成部件、工艺流程，对真空净油机的总体方案设计就有了设计依据。在净油机的基础上，提出了以下的总体设计方案。 (1)进出油系统是油液的进入和排出，由进油泵和排油泵组成，小型净油机只需配排油泵。 (2)真空系统 是创造真空环境，在真空负压条件下，真空罐底部会形成大量直径一般在 1 5右的气泡，从真空罐底部向上运动，使油液不断翻腾，气泡在到达真空罐上部的过程中不断破裂，增加了油液与空气的接触面积，而且使水分变成水蒸汽，从而被真空泵抽走。真空系统由真空罐、真空泵、冷凝器、排水系统等组成。 (3)加热系统是使油液中的油和水达到分离的必要温度。由加热器、温控器等组成。 (4)过滤系统是过滤油液较小直径的固体颗粒物，由粗滤器、磁性过滤器、精滤器等组成。 空净油机的主要部件确定 (1)油泵的确定可分为油泵种类的确定和油泵参数的确定。油泵种类的确定：常用的油泵按结构可分为齿轮泵 、叶片泵、柱塞泵三种。齿轮泵用于低压系统，对油液污染不敏感；叶片泵输出流 量均匀、脉动小、噪声小，但吸油特性不太 好、对油液污染敏感 ；柱塞泵容易得到高精度的配合、泄漏小、容积效率高，和叶片泵一起常用于高压系统中，对油液污染也敏感。因此，真空净油机选用齿轮泵作为进、排油泵。油泵参数的确定。油泵工作压力的确定：为提高系统的可靠性，延长泵使用寿命，一般真空净油机中油泵的正常工作压力为泵额定压力的 70 80 。由于系统 在负压条件下运行工作且没有液压缸及液压马达等执行元件即 p=0 因此油泵的工作压力应不高于 油泵工作流量确定 :油泵的流 量 大于系统工作时的最大流量 一般应使泵的工作参数处在泵的效率曲线的高效区域，常按 机一般允许短时间超载 25 再验算其他工况条件下即可确定电动机功率。 (2)加热器的确定包含加热温度确定和加热器的计算与选择。加热温度的确定。正常工作的油温在 80 以下，结合饱和蒸汽压与温度的关系，确定真空度为 时水的蒸发温度为 70 ，油液能够保持其性能。因此，油液需要加热 60 到 70 度，高海拔地区因能达到较低的真空度，需适当提高加热温度。热器的计算与选择。热功率决定着油液净化再生的速率，功率太小加热时间增加，会降低净化效率；功率太大则成本增加，而且安装困难。由于油液是热的不良导体，单个加热器的功率容量不能太大，以避免其周围油液过度受热发生变质现象，因此选择适当功率的加热器相当重要。 (3)真空罐的设计与校核：空罐内蒸发的水分是以微小的气泡形式存在，在温度和真空度条件满足时，蒸发过程同时在液体的表面和内部进行，由于罐内的油液呈运动状态 ，逸散出液面的气体由真空泵带走，而没有逸散的气泡夹杂在油液中被排油泵重新带回油箱。常压下，部分水蒸气被重新凝结成水混合于油系统中。因此，净油机的公称流量是整个设计的主要参数，结构可采用立式和卧式两 种，实践证明真空罐体的容积应为净油机公称流量的 35 倍。真空罐的强度计算包括圆筒的板压、筒体和封头的壁厚的计算及校核。 (4)真空泵的选用：空泵的选择主要依据泵需要抽掉的气体总量，因真空泵抽气速率决定着真空罐体真空度的大小，选取时还应当考虑抽气速率应大于或等于排油泵排量的 1 2 倍；且能保证在 1 2将罐体 低。 (5)冷凝器的选用：冷凝器安装在真空罐后，常见结构采用风冷，结构简单、价格低廉，但冷却效果比水冷式差。冷凝器是保证真空泵抽出的水蒸汽和轻油可以冷凝成为液体，选择冷凝器的主要参数是散热面积。 (6)过滤器的选用：过滤器可以滤除外部混入或者系统运转中产生的固体杂质，使油液保持清洁，保证系统工作的可靠性。过滤器的分类。过滤器的过滤精度用杂质的颗粒大小表示，一般可分为粗过滤器、普通过滤器、精过滤器和超精过滤器四种，分别是 ： 大于 10010 100m 为普通过滤器 ， 510m 为精过滤器， 1 5m 为超精过滤器。过滤器的选择。选择过滤器时在保证精度的前提下，通油能力越大越好。 具有足够的通油能力，压力损失小；过滤精度满足要求； 滤芯有足够的强度； 滤芯抗腐蚀 性 好，能在规定温度下长期工作； 滤芯更换，清洗及维护方便。 参考文献 : 1 王福成，唐尧立用 滤油机对机油进行再生处理 J内燃机车， 2004 (5)： 48. 2 李胜光一种透平油专用滤油机附加油气分离装置 J重庆工商大学学报：自然科学版， 2002， 19(4)： 94 3 吴晓 型滤油机的研制 J液压与气动， 2000 (3 ) ： 2 4 贾玉梅，张贤明，任宏飞真空滤油机油中水分真空蒸发初探 J重庆工商大学学报：自然科学版， 2007， 24(4)： 411 414. 5 郭蕾，沈雷，徐善军真空滤油机关键技术的改进研究 J电力建设， 2009 ， 30 (2)： 196 张贤明，张春媚，李川，等一种废机械油再生处理装置的设计 J环境工程， 2009， 27 (4 )： 73 7 张成兴真空滤油机的设计 J机械工程师， 2002(4)： 37 39. 8 涂建山，黄福盛真空滤油机的噪声及防治 J工业安全与环保， 2003， 29 (12)：43 45. 9 涂建山，张海珍降低真空滤油机的噪声 J环境工程， 2004， 22(3)： 5610 张贤明，李川，顾宏真空干燥， 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 编号 毕 业 设 计（论文） 题目 真空加热式高效净油机设计 二级学院 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 109040202 学生姓名 涂成康 学号 10904020226 指导教师 职称 时 间 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 目 录 摘 要 1 绪论 1 课题的目的和意义 1 油机工作原理及分析 1 2 3 2 真空净油机的工作原理简介 4 4 4 3 总体方案设计 6 6 6 7 9 10 11 12 12 13 13 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 4 过滤加热装置的设计 15 15 15 16 17 5 净油机机架设计 20 6 管路设计 21 7 法兰盘设计 23 8 阀门设计 24 9 净油机三维装配设计 25 10 净油机工程图设计 29 11 结论 30 致谢 31 参考文献 32 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 I 摘 要 凡是有机器运转的地方，都能看到润滑油的身影。 这是由于在 机器里加入润滑油可以起到 润滑、冷却、防锈、清洁、密封 、 缓冲 、散热 等作用 。 然而，在使用过程中，由于种种原因导致润滑油混入各种杂质，使油液失效，导致机器故障，造成经济损失。 故尔 ， 润滑油必须经过净化处理才能使用。本文针对润滑油中混入的水分进行提纯，在现有真空净油机的基础上，设计一款真空净油机，将完成总体方案设计、过滤加热装置设计、三模建模以及绘制工程图 等工作 。 关键词： 真空净油机 设计 三维 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 of of is in In in a of to be in of on of a 庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 1 1 绪论 课题的目的和意义 世界的发展离不开机器的运转，机器的运转离不开机油的润滑。在机器的摩擦面加入润滑油不仅可以降低摩擦，减轻磨损，保护零件不遭锈蚀，而且在采用循环润滑时还能起到散热降温的作用，并且润滑油杂质越少，效果就越好。正因为如此，润滑油的提纯工作就显得格外重要。然而不管是从石油中提炼的润滑油，还是从收集的废油提炼的润滑油都含有大量的杂质，这是不能直接使用的，必须经过专门的机器的提纯才能使用。 这种机器称之为滤油机或净油机 （图 1） 。 自润滑油诞生之日起，润滑油就被广泛的应用在机械领域内。随着社会不断的发展，润滑油的需求也以令人吃惊的 速度 增长。然而，润滑油最重要的来源 石油 ， 却面临着枯竭的危机。 润滑油在使用过程中， 除了少部分由于挥发、氧化、泄露外，大部分仍留在机械设备中 。另一方面，油液会混入杂质，如水分、 砂 子、尘 土、 锈渣 、 碳粒及内部金属 磨 损颗粒 、 油品氧化 产物， 也会降低油的粘度 、 抗泡沫性 ， 破坏油膜 、 增大摩擦 ，磨 损设备机件 ，甚至 出现严重事故。根据一份调查显示： 机 械设备失效 的 70 由 润滑油污染引起的。国内油液污染更为严重，我国仅机械行业每年排放的废润滑油就达数亿吨 1。 因此 ， 净油机便应运而生 ，这不仅实现了废物利用，还从一定程度上缓解了能源危机，减少了环境污染。 油机工作原理 及分析 2 目 前常用的净油原理有以下 7 种。 力沉 降 原理 该 原理 主要用以除去油中比重较大 、 颗粒较大的杂质 ， 以及在进 水 很严重的情况 下作 粗净化 ，必 须要有其它净化方法作为补充净化 措施。 力过滤 原理 该 原理 也 称机械过滤 原理 。 即传统的 板 框式压力过滤机 ， 它利用 油 泵压力在滤纸两面形成压差 ， 使 废 油通过滤纸时 ， 将杂质与 水分 滤去 。 但效率 低 、 操作麻烦 、 滤纸用量大 、 成本高 、 击穿电压提高不明显 。 脱水能力完全取决于滤纸的干重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 2 燥程度 ， 使 用 前不烘烤 ， 或不勤换滤纸 。 滤纸将会迅速与油中的含水达到平衡状态 ， 即出现饱和现象 ， 甚至将水 分 释放给油渣 。 心分离 原理 该 原理 利用废油中的油 、水 杂质的比重不同 。 在高速旋转所产生的离心力 作用 下 ， 使油 、 水 、 杂质分开达到净化目的 。 该法对要求不高 、 含水 很重 的废透平油 、 液压油 、 机械油可 作 预处理 ， 效率较高 。 但它不能除去溶解的 水分， 并且净化程度不如压力式过滤机 。 离心分离机只能作为一种粗滤装置。 空分离 原理 该原理 利用油与水存在较大沸点差 ， 使油在高真空和一定温度下产生雾化或形成油 膜， 使 水分 汽化 ， 脱除油中 水分、 气体 、 并滤去杂质。真空 净油机 的性能、效率， 因结构 很 多 ， 各不相同 。 新一代体积 、 能耗均很小的高 效 型 设备 正在逐渐取 代传统真空 净油机。 聚净化 原理 该 原理 采用特殊过滤塔 ， 以组 合 细小的 、 分散的水滴成大 水 滴 ， 大水 滴 被阻留在塔内 。 经过逐渐汇集 ， 最后落到分离室底部 。 这种方法主要用于 含 水较重的油液 。 并且一般不作为单独的净化手段使用 。 电分离 原理 该原理 利 用 废油流经高压 (10 40直流电场时 ， 油中的极性分子 ， 如 水、酸性组 分、 油泥 、 大小离子等极性物质将会带电 、 分极 和激励， 从而利用电化学的静电引力 ， 使它们吸附和聚集 ， 把杂质去掉 ， 而纯净的油液不 易 吸附 ， 在油压作用下可强行通过电场 ， 从而起到净 化 目的但该法目前应用还很少 ， 效率偏低 ，故障率较高 ， 维 修困 难 。 生净化 原理 再生净化 原理 又分吸附剂 原理 和化学再生 原理 ， 吸附剂法包括接触法 和 渗滤法 。 传统的吸附剂法利用活性白土 ， 硅 胶 等具有较大活性表面的吸附材料 ， 对废油中的酸性成份 、 树脂 、 沥青质 ， 不饱和烃和 水 等有较强吸附能力的特点 ， 使吸附 剂 与废油充分接触 ，除 去有害物质 。 油机发展现状 3 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 3 国外净油机发展现状：国外的净油机发展较早，技术先进，占据着大部分净油机的市场。国外有名的公司和产品有：美国颇尔 （ 公司 703净油机、 真空变压器油净化设备、日本加滕（ 司0000 L/h 型全自动净油机、 000L/h 型带电在线净油机、瑞典 司 净油机、瑞士麦克菲尔 （ 公司净油机等。 国内净油机发展现状：国内净油机制造业现状从产品质量来看，国产净油机与进口净油机的差距已经在逐步缩小，但自主创新能力缺乏，模仿情况依然普遍存在。而在价格方面，国产设备仍然要比波尔等进口的低很多。目前国产净油机在中国油处理、净油设备市场上的占有率已经超过了六成。从市场需求来看，我国作为机电产品制造大国，净油机的市场有很大的发展潜力，现在净油机行业正面临着产品的升级，如普通压力式板框净油机将会向高效双级真空净油机发展。 高效净油机 简介 （图 2） 本次设计的真空净 油机以 高效净油机为模板，参照 高效净 油机的工艺流程和设计思路，设计一款立式高效净油机。 高效净油机具有以下几个特点：采用先进的大面积混流式油水分离专利技术，脱气脱水效率高；采用强风冷凝除水，增强了设备输出功率，延长真空泵使用寿命 ;采用复合微孔过滤技术，寿命长，可满足各种过滤精度要求 ;结构紧凑，造型美观，装拆容易，清洗方便 ;可提供大流量的、蒸汽加热的，或有特殊要求的油净化系统。 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 4 图 1图 2 高效净油机 2 真空净油机 的 工作原理简介 空净油机 净油 原理 概述 油 原理 真空净油机 利用油与水存在较大沸点差 ， 使油在高真空和一定温度下产生雾化或形成油 膜， 使 水分 汽化 ， 脱除油中 水分、 气体并滤去杂质。 空净油机组件 名称 （图 3、 图 4） 真空净油机组件包括：粗滤器、加热器、真空罐、真空泵、油泵、 联轴器、精滤器、 氮气发生器 、风冷器、缓冲器、冷凝器、电控柜、阀门、管道、开关、电线、继电器、机架等。 图 3 图 411011121314 1516 178901 空净油机 工 艺 流程概述 本次的设计的 立式高效净油机参照 真空净油机的工艺 流程如图 5 所示：重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 5 先打开真空泵与真空罐连接的阀门，让真空泵抽走设备中的空气，使整个工作系统达到预定的真空环境。然后打开进油阀，使润滑油从进油管道流入，通过粗过滤器（第一次过滤）除去较大（ 100杂质，流入加热蒸发器，使润滑油加热到 70 左右，进入真空脱水罐（由真空泵抽成真空状态，水成为气态而润滑油依然保持液态，在真空罐中通过喷淋器、斜板和氮气的作用使润滑油中的水分充分挥发出来，真空罐中挥发出的水蒸气通过冷凝器液化成水排出，而润滑油通过油泵流入精过滤器（第二次过滤，精度在10m）中，达到标准的润滑油则流出待用，没有达到标准的，则经过内循环让润滑油从精过滤器流回粗过滤器进行多次脱水净化。 图 5高效净油机 工艺流程图 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 6 3 总体方案设计 空净油机草图 方案 （图 6） 通过查阅资料以及参照 高效 净油机，拟定了真空净油机的草图方案。新设计的净油机保 除了 留了 油机的工艺流程和部分组件 外 ，其创新之处在于将 卧式 真空罐设计为立式 真空罐 ，使得 净油机 空间更加宽敞，外观更加规整。 草图 中可以看见主要部件的安放位置和管路布局以及整机样式。草图 方案的拟定 为组件的设计提供了方向和参照，保证了互相联系的组件间的位置尺寸、安装尺寸、装配尺寸 等 。 图 612345 67801112空净油机设计要求（表 1） 立式 真空净油机 设计要求参照 高效净油机的 设计 指标。 该设计指标是设计真空罐、过滤器、加热器、油泵、真空泵的主要依据，同时 为其他组件的设计打下基础。 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 7 表 1 净油机设计指标 类别 名称 主要性能、参数 油水分离系统性能指标 油中含水量 :% 闪点（开口 ） : 油温 : 到该油质量标准要求 20 100 真空系统 工作真空度 ： 气速度 ： L/s 5 过滤系统 工作压力 :过滤精度 : m 油中机械杂质 :% 10 氮系统 气体流量 ： m/h 空气中氧含量 :% 0 5 空罐 草图 设计 说明 真空罐 是 油液中 水蒸气 分离的反应容器。 空罐内的水蒸气是以微小的气泡形式存在的，当温度和真空度条件满足的情况下，水分的蒸发过程同时在润滑油的表面和内部进行。由于油液处于不断“沸腾”流动的状态，挥发出来的气体被真空泵抽到冷凝器中冷却，而没有挥发出来的水蒸气，则继续夹杂在润滑油中。真空罐的脱水效率与温度、工作压力、真空罐内的空气流动性有关，温度越高水蒸发越快，工作压力越低水蒸发越快，空气流动性越好水蒸发越快。 真空罐一般分为立式真空罐和卧式真空罐，材质一般为不锈钢。本次设计的真空采用立式的，一方面可以节省空间位置，另一方面可以提升脱水净 化效果。 空罐设计计算 有效厚度设计计算 4 根据工作真空度 临界压力 取 利用 勃莱斯公 式： 3212 （ 3 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 8 式中：e 长圆筒的有效厚度 ， n 长圆筒的名义厚度， D 长圆筒的中间面直径，可近似地取圆筒外径， ， E 圆筒材料的弹性模量； 对于钢制圆筒 102 ； 圆筒材料的泊松比，对于钢制圆筒，可近似取 ； m 稳定系数，我国标准 3m 。 取 5102E ， ， 3m 则（ 3改为： p （ 3 取 00，利用 （ 3可得到： ，e取整数 5 计算长度的设计计算 实践证明 真空罐的 容积一般为公称流量的 3 5倍 ， ，公称流量 取 40 ，取 真空罐容积为 200L 。根据真空罐容积公式： （ 3 将 300,200 入公式 （ 3中可得 ： 。又考虑到真空罐内安装网孔板、喷淋器会占用一部分真空罐容积，故取 000 。 外压 球壳 设计计算 根据外压球壳设计公式： 2/（ 3 p 应大于或等于设计外压力 p ， p 为一个大气压力 系数 B 可以根据压力容器及过程设备设计 ，43查得 将 1.0p ， ， 带入公式 （ 3中 可求得 25 ，因为 故取 由 于 长圆筒的中间面直径 o 600 ， 故 i 4 5 01 5 03 0 0 。 空罐草图设计 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 9 根据 计算 结果 ，确定了真空罐的 主要参数。可以利用 计出三维草图（图 7）和 制二维草图（图 8）。 图 7泵 选择方案 油泵 为油液提供动力，使油液能完成整个过滤工作。油泵一端口与真空泵相通，另一端和精滤器相通。 油泵是成品，不需要专门设计生产，只要确定了主要参数 5，就可以选择产品。 泵种类确定 油泵种类的确定：常用的油泵按结构可分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵三种。齿轮泵用于低压系统，对油液污染不敏感；叶片泵输出流量均匀、脉动小、噪声小，但吸油特性不太好、对油液污染敏感；柱塞泵容易得到高精度的配合、泄漏小、容积效率高，和叶片泵一起常用于高压系统中，对油液污染也敏感。 由于真空罐为负压系统且油液有杂质， 因此真空净油机选用齿轮泵作为进、排油泵。 泵 参数确定 油泵工作压力的确定 ： 为提高系统的可靠性，延长泵使用寿命，一般真空净油机中油泵的正常工作压力为泵额定压力的 70 80 。由于系统在负压条件下运行工作且没有液压缸及液压马达等执行元件即 p=0 因此油泵的工作压力应不高于 (3重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 10 于没有液压缸等元件，所以 0P 。所以 油泵 工作流量的确定 :齿轮 泵的流 量 大于系统工作时的最大流量 ，根据表可 选油泵的流量 。 (30Q ， 所以 ： m 0/3 。 此次设计选择的油泵型号为 率为 流量为 100 ，转速为 1430 ，电压为 380V，电流为 5A 。 泵的三维建模 油泵 的 电机（图 9） 、齿轮泵（图 10）、联轴器（图 11）均以实物测绘为准建立三维模型。 油泵的确定为真空罐的 总体高度和出油管路的参数确定有着重要意义。 图 90 11空泵 选择方案 真空泵 为真空罐提供工作压力， 在低压下油液沸点会降低， 保证油液中水蒸气 能够分离 。真空泵通过缓冲器、风冷器与真空罐相通。 真空泵是成品，不需要专门设计生产，只要确定了主要参数，就可以选择产品。 空泵参数方案 真空泵 泵 体的选择 6： 真 空泵 的选择主要依据泵需要抽掉的气体总量，因真空泵抽气速率决定着真空罐体真空度的大小，选取时还应当考虑抽气速率应大于或等于排油泵排量的 1 2 倍；且能保证在 1 2将罐体和管道的气体压重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 11 力抽 低。 本次设计选择的是 2旋片式真空泵，抽气速率为15L/S，功率为 极限压力为 转速为 470 。 标准大气压下真空泵抽气能力： S =工作真空度真空泵的抽气能力 /标准大气压 。 标准大气压下的脱气能力： 73 。 在标准状态下， 1 摩尔的水体积为 量为 18g，则脱水能力2 0 5 43 6 0 8 。 真空泵电机选择：真空泵电机和真空泵 泵 体是一套机器，只要确定了真空泵体，就会有配套的电机，无需再设计，这包括 带轮、 皮带 、固定螺栓、 防护罩等 。 高效净油机的真空泵电机、皮带、防护罩可以满足要求 。 空泵三维模型 通过 参数可以设计出真空泵泵体（图 12）、电机（图 13）、整机（图 14），为风冷器、凝水器的设计奠定了基础。 图 12 图 13 图 14冷器 选择 方案 风冷器 是为真空罐分离的气体、水分降温，避免温度过高经过真空泵时影响真空泵的正常工作。 风冷器是成品，不需要专门设计生产，只要确定了主要参数，就可以选择产品。 本次设计选择的冷凝器型号为 热面积为 15，风扇电机功率为90量为 1800m/h。 ， 风冷器三维建模见图 15。 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 12 图 15 图 16冲器 设计说明 缓冲器介于风冷器、真空泵之间， 下端连接凝水器。缓冲器由于体积较大，可以减小气体水分的冲击，使得进入真空泵、凝水器的水分、气体平稳，减少冲击和振动。 缓冲器不是标准件，可以根据风冷器，真空泵的尺寸大小、位置关系设计缓冲器尺寸。三维建模见图 16。 水器 设计说明 冷凝器 是保证真空泵抽出的水蒸汽和轻油可以冷凝成为液体，选择冷凝器的主要参数是散热面积。 冷凝器 与缓冲器相连， 冷凝器 顶端开口用于排气，底端开口用于排水， 选用原则根据缓冲器的大小和与真空泵的位置关系 ，其设计尺寸参照 净油机冷凝器 ，开口的位置、大小根据实际情况设计 。三维建模见图 17。 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 13 图 17 18气发生器 选择 方案 氮气发生器 即富氮脱氧装置， 与真空罐底部 相连 ，利用氮气不与油液反应 且互不相容， 冲入氮气可以搅拌油液，使油液中 水蒸气 体充分分离。 氮气发生器 的选择根据表一的 气体流量 : 0 ， 空气中氧含量 : 5% 。高效净油机富氮脱氧装置满足工作需求。三维模型见图 18。 控柜设计说明 电控柜上装有开关 、按钮、继电器、电线、压力表、温度表等元件，可实现对净油机监控。 电控柜（图 19） 的设计根据真空罐和凝水器的高度以及便于操作的原则设计，电控柜一部分参照 真空净油机电控柜的设计参数，一部分根据实际位置关系设计。 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 14 图 19 20芯 图 21重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 15 4 过滤加热装置的设计 油过滤器设计说明 过滤器可以滤除外部混入或者系统运转中产生的固体杂质，使油液保持清洁，保证系统工作的可靠性。过滤器的过滤精度用杂质的颗粒大小表示，一般可分为粗过滤器、普通过滤器、精过滤器和超精过滤器四种，分别是：大于 100m 为粗过滤器， 10 1005 101 5滤器的选择。选择过滤器时在保证精度的前提下，通油能力越大越好。具有足够的通油能力，压力损失小； 过滤精度满足要求； 滤芯有足够的强度； 滤芯抗腐蚀性好，能在规定温度下长期工作； 滤芯更换，清洗及维护方便 7。 芯设计说明 进油过滤器 滤芯 可选择过滤精度可选择 10 100m 的普通过滤 滤芯 ，滤芯的尺寸大小可参照 高效净油机的进油过滤器滤芯。三维模型见图 20。 体设计说明 根据滤芯的大小设计相应的罐体大小，由于 精油过滤器与外界相通，其内部压力为一个大气压，无需特别设计和校核，其外形、尺寸可参照 高效净油机进油过滤器。三维模型见图 21。 滤器设计说明 精滤器是油液最后一道过滤装置 ，将油液中残余的杂质滤去。精滤器主要由精滤罐、滤芯组成。 芯设计说明 精滤器滤芯 可选择过滤精度可选择 5 10m 的精滤滤芯。滤芯的尺寸大小可参照 高效净油机的精滤器滤芯。三维模型见图 22。 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 16 图 22 图 滤罐 图 热管 体设计说明 根据滤芯的大小设计相应的罐体大小，由于精油过滤器与外界相通，其内部压力为一个大气压，无需特别设计和校核，其外形、尺寸可参照 高效净油机精滤器。三维模型见图 23。 热器设计说明 加热器的确定包含加热温度确定和加热器的计算与选择。加热温度的确定。正常工作的油温在 80 以下，结合饱和蒸汽压与温度的关系，时水的蒸发温度为 70 ，油液能够保持其性能。因此，油液需要加热 60 到 70 度 。 热管设计说明 在前面已经知道加热温度为 70 左右， 计算加热器功率可以利用热功公式 8： 60000 （ 4 C 润滑油比热容 ： )./(20931675 油液密度 ： 3/900 mK g ； Q 公称流量 ： L ； 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 17 T 一个循环内的温度差 ： 5 10 ； T 加热时间 ： 0 ； 加热效率 ： 可取： )./(2000 ， 00 ， CT 。所以，经计算得 0 ，考虑到管道和加热器的热损失 （ 20） ， 计算得： 取加热功率 0 。根据计算可选 型号的 2热管 。 热罐设计说明 在 已经 设计好加热管，根据加热管的尺寸，设计相适应的加热罐 ，要考虑与进油过滤器、真空罐的配合 。加热罐的厚度、外观均参照 高效净油机的加热罐，其顶部开口根据实际情况设计。 三维模型见图 25。 空罐最终设计说明 在 是由于与真空罐相连的加热器、风冷器、氮气发生器 、油泵没能确定，无法完成真空罐的外部和内部设计。 空罐外部设计说明 10 根据 计真空罐尺寸为 300600 。 通过应力计算来确定材料的型号。 罐体内压力： 22 （ 4 罐体外压力： 252 104 （ 4 所以真空罐所承受的压力为 。 因此在计算真空罐应力的时候主要考虑的是大气压对罐体的应力 M P 635（ 4 由计算可知，真空罐受到的最大应力为 5远小于 20钢的许用应力 ，所以真空罐的厚度合理。 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 18 顶端 端盖用螺栓与罐体连接，需要 8 个材质 螺栓，下面进行螺栓的强度校核： 每个螺栓所受的轴向载荷：0（ 4 公式中：Z 为螺栓个数 所以，经计算，每个螺栓所受载荷为 ： 5 3 88 螺栓危险截面的拉伸强度条件为： 4 公式中： 许用应力 经过计算可知： M P 2 螺纹连接的许用应力计算： （ 4 公式中：s为屈服极限取 245S 为安全系数取 54， 所以，经计算得螺纹连接的许用应力为 4961于 41于 49合理。 下面计算螺栓杆的剪切强度： 42 4 公式中： f 为摩擦系数取 d 为螺杆公称直径 经计算得 M P 下面计算螺杆的许用剪切应力： （ 4 公式中：s为屈服极限取 235经过计算得 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 19 =所以，螺杆的剪切应力也合理。 综上所述：真空罐本体用 20 钢冲压成型，右端盖用螺栓与罐体连接，罐体外敷 15护层外再设 1在图 26 中，顶部 左端开口与泄压阀相连，右端开口 与加热器相连 。 底面管道高度由电机高度决定。 由上往下第二个开口与风冷器相连 。 第三个突出的螺栓是固定螺栓 。 底部左面开口与 氮气发生器 相连，右面开口与油泵相连，底部和机架固定 。 图 25 空罐外观图 淋器、网孔板、观察窗 空罐内部设计说明 内部 （图 27） 主要是喷淋器、网孔板的设计。喷淋器 将油液喷淋成雾状，利于水分、气体的挥发。网孔板是在网孔处形成油膜，增大挥发面积。 真空罐的喷淋器和斜板选用不锈钢材质。喷淋器焊接在罐体上部，斜板间隔为 100置 5 块，在罐体内设置槽口（角度为 ，用于斜板的固定 11。 喷淋器、网孔板均参照 净油机的喷淋器、网孔板。观察窗 用于 观察真空罐中油液的高度，以方便通过控制进油阀和出油阀来调节油液高度 ，位置由喷淋器、网孔板位置确定。 重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 20 5 净油机机架设计 净油机机架是固定净油机部件的装置，并使组件保持良好的配合，为净油机的正常持续运转提供保障。 机架的材料可以选择 45 钢，机架的尺寸与外 观 根据组件的大小，组件与组件的配合，组件与机架的配合，满足力学要求，利于操作等确定 ，部分尺寸参照 高效净油机的机架尺寸。 在图 28 中可以看到：在机架上安装了 滚轮、铁板，焊接了凸台、铁条 ，钻了螺纹孔 。当部件在机架上安装好后就可以设计螺栓、螺帽、管 道 、阀门等零件。 图 28重庆理工大学毕业论文真空加热式高效净油机设计 21 6 管路设计 管路设计 主要设计管路的 直径和厚度，长度根据两组件位置关系来设计。 常见的管道有钢管、铜管、胶管、尼龙管和塑料管等。铜管抗震性差，胶管用在相互运动的的管道中，而尼龙管不常用，钢管价格便宜安装方便