1、 摘要 1 摘要 传统的人工清罐方式在作业时因效率底、安全性能差等原因逐渐被各种自动化油罐清洗系统所代替。工业油罐清洗喷射枪作为油罐自动清洗系统的关键构件 ,要求结构简单合理 ,可靠 ,且安装控制方便。该喷射枪机械结构设计采用两个成一定角度的旋转副 ,利用旋转副之间的夹角和速度差 ,可实现工业油罐的全方位清洗 ;对喷射枪喷嘴的运动轨迹进行了模拟仿真与分析 ,可以实现预定喷射清洗或全方位清洗轨迹 ;并将样机应用于实际工业油罐清洗 ,取得了良好的社会效益和经济效益。 关键词 ：喷射枪、工业油罐、全方位、结构设计 广东石油化工学院本科毕业 (设计 )论文 2 Abstract: Traditiona
2、l way of artificial tank during operation due to poor efficiency, safety performance is gradually replaced by all kinds of automation of oil tank cleaning system. Industrial oil tank cleaning spray gun as the key component of oil tank automatic cleaning system, simple and reasonable structure, relia
3、ble, and easy installation and control. The mechanical structure design USES two spray gun at an Angle of rotation, using the rotation Angle and velocity difference between vice, which can realize the full range of industrial oil tank cleaning; Motion trajectory of spray gun nozzle for the simulatio
4、n and analysis, can achieve expected jet cleaning or comprehensive cleaning trajectory; And prototypeapp- lcation in actual industrial oil tank cleaning, achieved good social benefits and economic benefits. Key Work:Spray Gun;Oil-Tank;Omnidirectional;Structural Design 目录 3 目录 摘要 . 1 Abstract: . 2 目录
5、 . 3 引言 . 7 第一章 绪论 . 8 1.1 课题背景 . 8 1.2 国内外现状 . 9 1.3 市场前景 . 9 1.4 课题研究的内容 . 10 第二章工业油罐清洗及工作原理 . 12 2.1 工业油罐清洗系统 . 12 2.2 喷射枪结构及工作原理 . 12 第三章 喷嘴、电机及相关参数设计 . 14 3.1 喷嘴结构设计 . 14 3.1.1 喷嘴设计 ： . 14 3.1.2 喷嘴直径设计 . 14 3.1.3 喷嘴自传和枪身公转速度 . 15 3.2 电 机的选择 . 15 广东石油化工学院本科毕业 (设计 )论文 4 3.2.1 气动马达的介绍 . 15 3.2.1 功
6、率的确定 . 16 3.2.2 计算传动装置的各参数 . 17 第四章 齿轮机构的设计 . 20 4.1 减速箱齿轮设计 . 20 4.1.1 1、 2 轮的设计 . 20 4.1.2 3、 4 轮的设计 . 22 4.2 齿轮箱的设计 . 24 4.2.1 5、 7 轮的设计 . 24 4.2.2 6、 8 轮的设计 . 25 4.3 伞齿轮副的设计 . 27 第五章 轴的设计计算 . 31 5.1 I 轴设计 . 31 5.1.1 初步确定轴的最小直径 . 31 5.1.2 轴上零件的轴向定位 . 32 5.1.3 轴上零件的周向定位 . 32 5.2 II 轴设计 . 33 5.2.1
7、初步确定轴的最小直径 . 33 5.2.2 轴上零件的轴向定位 . 34 5.2.3 轴上的周向定位 . 34 目录 5 5.2.4 确定轴上圆角和倒角尺寸 . 35 5.3 III 轴的设计 . 35 5.3.1 初步确定轴的最小直径 . 35 5.3.2 轴上零件的轴向定位 . 36 5.3.3 轴上的周向定位 . 36 5.4 IV 轴的设计 . 37 5.4.1 初步确定轴的最小直径 . 37 5.4.2 轴上零件的轴向定位 . 38 5.4.3 轴上的周向定位 . 38 5.4.4 确定轴上圆角和倒角尺寸 . 39 5.5 VI 轴的设计 . 39 5.5.1 初步确定轴的最小直径
8、. 39 5.5.2 轴上零件的轴向定位 . 40 5.5.3 轴上的周向定位 . 40 5.5.4 确定轴上圆角和倒角尺寸 . 40 5.5.4 轴的校核 . 40 5.6 V 轴设计 . 43 5.6.1 初步确定轴的最小直径 . 44 5.6.2 轴上零件的轴向定位 . 45 5.6.3 轴上的周向定位 . 45 广东石油化工学院本科毕业 (设计 )论文 6 5.6.4 确定轴上圆角和倒角尺寸 . 45 5.6.5 V 轴的校核 . 45 第六章机组的系统控制 . 49 6.1 液压控制系统 . 49 6.2 电路控制系统 . 49 第七章箱体及枪身结构 . 51 7.1 枪身及箱体机构
9、 . 51 7.2 润滑和密封设计 . 51 7.2.1 润滑 . 51 7.2.2 密封 . 51 第八章 结论 . 54 致谢 . 55 参考文献 . 56 引言 7 引言 目前我国清洗油罐的方法一般采用传统的人工清洗油罐法， 此方法需人穿着 防爆或防毒的衣服进入油罐内作业。尽管人工清油罐具有使用设备小、操作简单 和施工成本较低的优点， 但存在着以下问题： 进油罐人员在油气环境下清洗， （ 1） 油气浓度很难降低到非爆环境所要求的 2%以下，极易因为静电、金属敲击等因 素引起爆炸，安全无保障。 （ 2）对施工人员进罐要求很高，容易发生油气中毒等 伤亡事故。 随着我国 大型石油储罐的建设、
10、能源的紧张和对环保问题的日益重视，人工清罐法已不符 合环境和发展的客观要求， 必须研究出封闭式、不用人进入油罐的全自动机械化 的清洗设备，以代替人工清洗油罐，提高原油回收率和清洗效率，提高油罐清洗 度，减少油污，污水和废气对环境的污染，实现安全、健康、环保式的清洗。 油罐储运作业的特殊性促使清罐工作向自动化、高效化、便携化发展。油罐 清洗时间上的不定期性， 位置的分散性，都要求清罐及其油泥处理系统必须是自 动化程度高、装拆简单、移动便利的设备。因此，开发油罐自 动清洗技术显得十 分迫切和必要。于是就出现了各种自动化油罐清洗系统。大部分的清洗工程都要包括 3个重要阶段 :残油移送、供油清洗和清水
11、清洗。清洗喷射枪是油罐清水清洗系统的关键部分 ,现有的喷射枪清洗区域定点、定线 ,难以实现全方位自动清洗。为此 ,针对常见的油罐形式 ,设计了本喷射枪 ,其机械结构和工作过程与其它型式喷射枪相比 ,优势明显。 广东石油化工学院本科毕业 (设计 )论文 8 第一章 绪论 1.1 课题背景 石油在储运过程中，油品中的无机物及沥青质、石蜡等重油性组份在其重力作用下自然沉降，并积累在原油储罐底部，形成又黑又稠的胶状油泥，并占据了很大的储存空间。另外 根据国家油罐修理规定，储罐大修间隔期限为 5 7年，并且在检修或更换储油品种之前必须清洗。 随着原油储罐的大型化， 传统的人工清罐作业已经不能满足生产要求
12、。主要原因是人工清洗难度大、周期长等，人工进入罐内操作，可能会引起人员中毒及火灾爆炸事故。因此，储罐油泥机械化清洗技术将取代人工清洗成为必然。机械作业代替人工作业这是人类社会发展的必然趋势，那是不 可阻挡的。 原油储罐机械清洗与人工清洗工程对比 项目 机械设备清洗 人工清洗 清洗周期 1、停罐时间 25 45天。 2、不受天气或外界环境影响。 3、不受油罐大小及油泥量多少的影响，人员数量每班 5 7人。 1、停罐时间 70 90天。 2、恶劣天气及寒冷地带不宜进行清洗。 3、根据油罐大小及油泥量多少增加清洗人员，数量在 30 50人。 清洗质量 1、油罐内表面清晰可见。 2、清洗后的残渣为少量
13、铁锈，沙粒等块状物。 1、油泥清洗不彻底。 2、油罐内的油砂残留多，造成恶性循环。 安全性 1、封闭式清洗，不需人进入罐内清洗。 1、人必须进入罐内清洗，易发生人为疏忽，易引起事故。 2、注入惰性气体，防静电、防爆炸发生。 2、易产生静电，易发生爆炸事件。 保护环境 1、清洗、回收是封闭式，并进行油水、油砂分离，无污油、污水、废气排出。 1、清洗后不可利用的沉积物多且不易处理，造成大气及水污染。 2、不需要额外的废物处理设施。 2、没有废物处理装置，使废物污染环境。 第一章 绪论 9 资源再利用 1、油回收率达 90%以上 1、油回收率 45% 2、回收原油中几乎不含水分及固体杂质。 2、回收
14、原油中水和固体杂质含量很高。 1.2 国内外现状 原油储罐机械清洗系统， 国外的多家企业其价格差异较大，设计的 原理却基本相同，有 日本 COWS、德国 S&U、丹麦 BLABO 等系统。目前在国内日本 COWS 原油储罐机械清洗系统推广的最好，更结合我们的国情，几乎占据整个国内原油储罐清洗成套设备的销售市场。 由于我国近几年才开始着手石油的战略储备，所以目前已经投用的大型原油储罐还没有达到第一个清洗周期。早先各油田使用的原储油罐数量少、体积小，多数在 1 3万 m3之间，因此，原油储罐机械清洗的重要性和紧迫性没有从根本上表现出来。即使这样，我国现有的较大一些的原油储罐清洗，也不得不采用机械清
15、洗技术。 近十多年以来， 大庆油田、华北油田等企业先后引进了 日本大风 COWS 和丹麦 BLABO机械清罐系统，大大的提高了生产效率、经济效益，保证了安全生产。但是，我国目前的原油储罐清洗，由于受各方面原因的影响，现仍处于起步阶段。主要原因是由于进口设备价格昂贵，每套都在几千万以上，这样不仅增加了原油储罐的机械清洗成本，也限制了这一技术的普及和发展。另外原因，原油储罐的机械清洗打 破原有的人工清罐利益链，采用传统的人工清罐方法，虽然没有施工费用，但大量的罐底油进不了油田储运系统，造成资源浪费和经济损失。机械清罐技术实施触动局部人的利益，因此技术推进受到很大阻力。 国内不乏有的企业院所，已经在
16、开发国产的原油储罐机械清洗系统，实际上多数以引进核心设备为主，开发一部分配套的设备。并且开发出来的原油储罐机械清洗系统能力小、可调节性差等存在着关键技术瓶颈问题。该技术的核心设备是喷射系统，结合我国现有的液体喷射技术而言，短时间内仍存在技术障碍。因此真正研究一套特别适合我国自己国情的国产 设备，降低清洗成本，很 有必要 。 1.3 市场前景 我国目前已经成为世 界第一石油消费大国，石油的战略和商业储备能力近两年里突飞猛进，据不完全统计已经投用和开始建设的储存总量达到 1 亿吨以上，而且单台储罐的规格基本上都是 5 10 万 m3，现在中石油某企业正在研究 15 20 万 m3的。 由政府投资的中国首期 4 个战略石油储备基地分别位于浙江舟山和镇海、辽宁大
