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重 慶 理 工 大 學(xué)
畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）文獻綜述
題 目 真空加熱式高效凈油機設(shè)計
二級學(xué)院 機械工程學(xué)院
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化班 級 109040202
姓 名 涂成康 學(xué) 號 10904020226
指導(dǎo)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(shè)計
摘要：本文針對潤滑油的提純，設(shè)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(shè)計、過濾加熱裝置設(shè)計。本文以現(xiàn)有真空凈油機為基礎(chǔ)，通過查閱資料文獻和老師指導(dǎo)的方式，對真空凈油機進行逆向設(shè)計，并有所創(chuàng)新，達到知識用于實踐的目的。
關(guān)鍵詞：凈油機發(fā)展現(xiàn)狀 總體方案 過濾加熱裝置
1.國內(nèi)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(shù)先進，占據(jù)著大部分凈油機的市場。國外有名的公司和產(chǎn)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(shè)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(shè)有過濾應(yīng)用技術(shù)研究實驗室，可及時向用戶提供專業(yè)水平技術(shù)服務(wù)，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(shè)計及選擇、現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)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(nèi)凈油機發(fā)展現(xiàn)狀
國內(nèi)凈油機制造業(yè)現(xiàn)狀從產(chǎn)品質(zhì)量來看，國產(chǎn)凈油機與進口凈油機的差距已經(jīng)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(chǎn)廠規(guī)模小，重復(fù)開發(fā)多，產(chǎn)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(nèi)凈油機主要發(fā)展趨勢：采用大面積多層次油水分離技術(shù)，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(shù)，減少因濾網(wǎng)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(shè)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(jù)水和潤滑油的沸點不同而設(shè)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(jīng)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(nèi)油汽分離，分離出的水汽在冷卻器內(nèi)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(jīng)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(shù)，脫氣脫水效率高。
(2)采用強風(fēng)冷凝除水，增強了設(shè)備輸出功率，延長真空泵使用壽命。
(3)采用復(fù)合微孔過濾技術(shù)，壽命長，可滿足各種過濾精度要求。
(4)結(jié)構(gòu)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(gòu)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(zhì)，送至加熱器(4),加熱至預(yù)定溫度，進入真空罐(7)，通過罐內(nèi)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(dāng)存水罐內(nèi)有存液要放掉時，可打開閥(15)即可。真空罐內(nèi)油液經(jīng)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(jīng)出口閥(24)輸送到機外儲油容器。真空罐內(nèi)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(yīng)關(guān)小，流量減少，直到關(guān)閉，反之，隨油液的降低，液位閥相應(yīng)開大，加大流量，從而使真空罐內(nèi)油液基本保持在一定油位上。
2.5真空凈油機總體方案設(shè)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(gòu)成部件、工藝流程，對真空凈油機的總體方案設(shè)計就有了設(shè)計依據(jù)。在ZJB-12型凈油機的基礎(chǔ)上，提出了以下的總體設(shè)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(fù)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(jié)構(gòu)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(fù)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(yīng)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(yīng)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(jié)合飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)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(dāng)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(dǎo)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(zhì)現(xiàn)象，因此選擇適當(dāng)功率的加熱器相當(dāng)重要。
(3)真空罐的設(shè)計與校核：空罐內(nèi)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(nèi)部進行，由于罐內(nèi)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(jié)成水混合于油系統(tǒng)中。因此，凈油機的公稱流量是整個設(shè)計的主要參數(shù)，結(jié)構(gòu)可采用立式和臥式兩種，實踐證明真空罐體的容積應(yīng)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(jù)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(yīng)當(dāng)考慮抽氣速率應(yīng)大于或等于排油泵排量的1～2倍；且能保證在1～2min內(nèi)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(jié)構(gòu)采用風(fēng)冷，結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)中產(chǎn)生的固體雜質(zhì)，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(zhì)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，壓力損失小；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。
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