石油管道内壁自动除锈机设计学士学位论文.doc

毕业设计报告(论文)报告(论文)题目：石油管道内壁自动除锈机设计 作者所在系部： 机械工程系 作者所在专业： 机械设计制造及其自动化 作者所在班级： 2 作 者 姓 名 ： 作 者 学 号 ： 指导教师姓名： 完 成 时 间 ： 月 本科生毕业设计（论文）开题报告论文(设计)题目石油管道内壁自动除锈机设计作者所在系别机械工程系作者所在专业机械设计制造及其自动化作者所在班级 作 者 姓 名 作 者 学 号 指导教师姓名 指导教师职称 完 成 时 间2 年 月 毕业设计(论文)开题报告学生姓名 专 业机械设计制造及其自动化班 级 指导教师姓名 职 称教授工作单位机械工程系课题来源教师科研课题（横向课题）课题性质应用设计课题名称石油管道内壁自动除锈机设计本设计的科学依据（科学意义和应用前景，国内外研究概况，目前技术现状、水平和发展趋势等）钢管、铸铁管等管道在我国的石油、化工、给排水、电站、造纸、皮革、通风及抽拔腐蚀性气体烟囱等技术领域应用非常广泛，但钢管铸铁管均为电的良导体，在储存、使用过程中，会因化学、电化学的作用产生局部电池反应，表面极易生锈，对输送介质往往会产生污染; 且随着西部大开发的逐步深入,西气东输成为全国瞩目的前沿工程。为保证天然气输送的畅通与安全,对用作输送管道的钢管也提出了很高的要求。为了去除钢管表面的锈蚀及氧化皮并尽可能提高防腐层的附着力，因而，常需对其表面进行特殊防锈、除锈处理，通常对金属设备和部件的表面处理，一般要经过除锈、除油、酸洗、磷化等表面的处理，但对于锈蚀较重、漆皮牢固的金属表面，用一般的处理方法则不能达到清除标准，要达到特定的标准，常常需要采用抛丸除锈的方式，表面除锈度的质量好坏，对以后涂层耐久性的影响极大，可使涂层耐用年数相差4倍以上，抛丸处理后的金属表面，虽然从微观上仍然是凹凸不平的，但适当的凹凸度对涂装是有利的，因为它有利于涂膜的流平和装饰，使金属表面与涂料有很好的结合力，尤其是高效涂料的部位，更需进行抛丸处理，喷丸对金属表面还起强化作用，金属表面除锈质量对涂膜寿命影响达50%左右，目前除锈工作多采用手工铲、刮、钢丝刷、砂纸打磨等方式，这些方法不但效率低、质量差、劳动强度大，而且污染 环境和危害人体健康，在采用抛丸的地主，往往采用建立开放式抛丸房或直接开放式抛丸建立抛丸房不但造价成本高，结构复杂度加大，仍然存在开放式抛丸不可避免的缺点，严重的污染环境和损害人体健康。国内外钢管除锈技术概况：我国管道除锈技术是比较落后的,1965年以前,普遍采用人工钢丝刷,砂纸除锈, 效率低,质量差,劳动强度高,空气污染严重。后来,采用机械钢丝刷除锈, 沥青防腐厂预制化生产。对延长管道使用寿命和提高经济效益起了一定作用。虽然几经改进,但基本技术仍是钢丝刷除锈,沥青防腐, 并一直延用至今。这种状况与当前国外普遍采用的抛丸除锈和高分子合成材料防腐,落后一代。近年来,随差石油化工业的发展,优质高分子合成防腐涂料大量出现,推动了管道防腐技术的发也对钢管除锈质量提出了更高的要求,在各种除锈方法中,只有喷 (抛)丸才满足其要求,而钢丝刷除锈是无法达到这一等级的。未来发展趋势：新型喷丸机的目的就是提供一种操作灵活、工作效率高，并可将砂料、粉尘、污杂物回收形成不污染环境的自动循环回收式喷丸机。在对管道内壁进行险境除锈作业时，需要一种设备结构紧凑、合理，安装简单，搬运和操作灵活，作业管径范围大，除锈速度快效果好，供砂简单，可以循环使用且价格低廉的自动化设备。未来抛丸机清理机行业将出现两个主要的战略群体：提供全线产品及服务的通才型企业和细分产品或市场的专家型企业。目前，国内龙头企业与跨国公司实力相比还比较弱小，而那些集中精力在部分产品和市场上形成核心竞争力，并以毛利润为导向的专家型企业则更有可能在激烈的竞争中生存下来。在喷丸机清理机行业新的竞争格局中，相当多的国内企业将成为跨国公司生产与市场体系中的一个环节，而少数在产品和服务上具备核心竞争力的企业将有可能成为与跨国公司抗衡的佼佼者。设计内容和预期成果（具体设计内容和重点解决的技术问题、预期成果和提供的形式）设计内容及最终成果：1设计出除锈的机械机构装配图（A0图纸1张）2利用三维实体设计软件设计三维实体装配图（可进行运动模拟仿真）3. 关键零部件图纸4张（A1图纸4张）4. 毕业设计说明书1份 具体设计内容和重点解决的技术问题：1、 选用合理的砂丸适当选用钢丸即使适当降低抛丸速度仍可达到理想清理效果不同弹丸的有关指标：弹丸种类 白口铸铁丸 可锻铸铁丸 铸钢丸 钢丝切丸硬度HRC 5564 3540 4045 3540使用次数 60 8 l570 34lO相对寿命 1 15 26 57易损件磨损速度叶片) 10l5 l l 24相对价格 l l.5 2 22.5 225缘舍效果 差 中 优 良2、 设计合理的喷丸器（关键部件）喷丸器的工作原理就是硬材料丸粒通过漏斗进入高压鼓风管，通过定量控制器进入高速传动的叶轮中，在离心力的作用下，丸粒沿着曲线叶片运动迅速地抛出打击在工件的表面上，起着清理或强化的作用。抛丸器是由驱动装置和芯部部件组成。芯部部件主要包括叶轮、叶片、分配器、定量控制器、漏斗等；驱动装置主要包括轴承、轴承座、主轴、皮带轮、护罩等。（1）喷丸率由下式计算单位功率喷丸量q=QN式中g单位功率喷丸量，单位为kg(minkW)；Q 喷丸量，单位为kgmin；_ 耗用功率，单位为kW。（2）叶轮结构简化叶轮结构，确保安装精度和运行的可靠性。（3）喷丸速度对于喷丸落砂清理设备而言，其钢丸的喷射速度一般在75 mmin左右，而铸件表面清理时其钢丸的喷射速度一般在70 rnmin左右。钢丸的喷射速度由下式计算：Vp= = (2n60) 式中 n 空压机叶轮转速，单位为rmin；R1 叶轮外径，单位为mm ； R2 叶轮内径，单位为mm 。(4)钢丸喷射角=arctg(5)叶轮转动角=t=2 式中 -叶轮转动角；-叶轮转动角速度；t- 时间，单位为s3、设计合理的丸砂分离器（关键部件）分离器是喷丸清理设备中的关键部件，分离效果的好坏直接影响喷丸器易损件的寿命和喷丸清理效果。风选分离器主要由螺旋输送器、分离器壳体、分离级板、纯净丸料仓、混合物仓、回用物料仓、溢流仓等组成螺旋给料器的给料量应与喷丸量一致。螺旋给料量，按下式计算：Q=60(D24)snc式中 D-螺旋直径，单位为mm；s- 螺旋节距，单位为mm；n-螺旋转速，单位为rmin；-物料堆积比重，单位为gcm3 ；c-调节常量，此处取C=1；物料填充系数，：O33035喷丸器的设计要求：结构简单，维修方便。具有较小的叶轮直径和较低的主轴转速，可获得较高的弹丸抛射速度。叶片截面形状随着喷丸速度的变化采用内薄外厚的特殊造型，使得叶片磨损更加均匀，重量更轻，以减少振动和噪声。4、确定斗式提升机的容量和钢丸提升系统的配置及布置结构，并合理选定提升速度及皮带强度和宽度等参数5、设计自动除锈作业线拟采取设计方法和技术支持（设计方案、技术要求、实验方法和步骤、可能遇到的问题和解决办法等）1、设计方案：本新型抛丸除锈机系统组成：主要由输送系统、喷丸系统及电气系统组成。其中喷丸系统是关键部分，包括：（1）喷丸器（2）钢丸分离器 2、总体设计要求及技术要点：钢管直径为610mm1219mm钢管长度为4000mm12000mm涂层厚度为4mm管道涂层温度为55 903、工作环境及技术条件：工作环境：室内X向微调行程：100mm，精度：0.1mmY向微调行程：100mm，精度：0.1mmZ向行程：100mm，精度：0.1mm4、可能遇到的问题和解决办法：（1）喷丸选取不当导致喷丸率和喷丸质量达不到要求，解决方法：重新根据计算以及实际情况选取适当的抛丸（2）喷丸器频繁烧坏、卡死，解决方法：由于喷丸器工作时的高转速导致摩擦产生的热量不能及时散出，致使轴发热伸长，其轴承组合结构的设计不能很好地补偿轴的热伸长，从而使轴承卡死或烧坏，因此需对轴承组合结构重新设计选取实现本项目预期目标和已具备的条件（包括过去学习、研究工作基础，现有主要仪器设备、设计环境及协作条件等）预期目标：1设计出除锈的机械机构装配图（A0图纸1张）2利用三维实体设计软件设计三维实体装配图（可进行运动模拟仿真）3. 关键零部件图纸4张（A1图纸4张）4. 毕业设计说明书1份已具备条件： 1、机械设计理论的学习及机械基础课程的学习。 2、利用internet网络资源查找相关资料 3、在图书馆查到的相关文献。4、已掌握计算机语言编程，PLC控制电路的设计，Solidworks软件的应用各环节拟定阶段性工作进度(以周为单位)时间进度安排：2008年第二学期第六周第十六周进行文献检索、外文翻译、开题报告撰写工作2009年第一学期第一周第四周进行毕业实习及方案论证工作2009年第一学期第五周第十二周进行设计工作2009年第一学期第十三周第十五周进行设计修改及说明书撰写工作2009年第一学期第十六周毕业答辩开 题 报 告 审 定 纪 要时 间地点主持人参会教师姓 名职 务（职 称）姓 名职 务（职 称）论证情况摘要 记录人：指导教师意见指导教师签名： 年 月 日教研室意见教研室主任签名： 年 月 日Study on Cleaning Device for the Pipe WallSHI Guo-hong(Jiangsu University of Science and Technology,Jiangsu Zhenjiang,212013,China)Abstract:It designs a new type of cleaning device ,with which the rust of metal pipe internal wall can be eliminated .The cleaning quality reaches the class Sa2.5 of Swedish Industry Standard the efficiency surpasses 30m2/h,and the life of its nozzle overtakes 1000 hours .Beacuse of its unique structure and excellent spray quality ,this can be used in many fields such as oil and chemical industry,shipbuilding and machine engineering etc .Key words: Nozzle;Sandspraying; Rust eliminating ;Roughening, PipelineAlong with the development of western China, west-east gas transmission project has become the frontier. To ensure the smooth and safe gas transmission pipeline, pipe used also put forward some high requirements. In order to remove the rust and steel surface oxide skin and improving the adhesion and coating on the surface, often need for special anti-rust, derusting processing. For corrosion heavier solid metal paint, surface treatment, use commonly, cannot achieve clear standard, to achieve a specific standards, often need to adopt the way into derusting, surface derusting, for good quality of the durability of the enormous influence after coating, can make the coating are more durable number four times after treatment, shot from the metal surface, although the micro is still uneven, but the appropriate to the coating is concave and convex, because it helps the flow and adornment, make the metal surface and coating has very good adhesion of the paint, particularly effective, need more shot blasting processing, metal surface strengthening function on metal surface derusting, coating quality of life around 50% influence, derusting, more use manual work, steel wire brush, sand paper burnish, etc, these methods not only the efficiency is low, the quality is poor, the labor intensity, and environmental pollution and harm to human health, used in place of blasting, often USES a open shot room or directly open shot blasting room not only establish high cost, structure still exists, complexity of open shot unavoidable disadvantages, severe environmental pollution and harm to human health.Currently most using metal pipe wall derusting chemical pickling method，not only the cost is high, quality derusting unstable, and pollution is serious, the production of operators, unfortunately bad health hazard. Also can form rust corrosion protective coating for surface roughness, thus affecting the coating quality, reduce the pipeline using life.Metal surface sanding derusting process is believed to be the best alternative pickling derusting, especially used in metal sheet metal structure and appearance of coaring, rust, and good effect has been widely used. Cleaning is the most effective before coating surface cleaning method. Again good coating, it is impossible to firmly adhere to the surface, in dirty cleaning not clean before coating, coating failure caused by means of cost, the original coating, coating, all losses, costs, corrosion, except for repairing suffer loss, cease, still need to rejoin the manpower and material resources to painting. This method of pipe length and diameter are wider range of adaptability, productivity high, cleaning effect is good, and the worker labor conditions improved greatly reduce labor intensity, and increased primer, improve adhesion to steel corrosion and corrosion resistance, extend the ability of the pipeline.Use abrators after cleaning the surface of steel has certain anchor grain depth, thus increasing the adhesion of the paint, improve the corrosion resistance of steel and corrosion resistant capability and prolong the life of pipeline. Cleaning is refers to the use of mechanical centrifugal cast to accelerating projectile after cleaning process of workpiece. On the inner surface of tube cleaning shot peening technology, often used for pipe length, its advantage is there greater scope and diameter of adaptability, productivity high, cleaning effect is good, and the worker labor conditions improved greatly decreased, labor intensity. Along with the development of technology, shot blasting equipment, equipment parts into the consumption is increasing. Especially the projectile, as our countrys shot blasting equipment still mainly adopts the projectile which, qualitative hard brittle, internal organization of osteoporosis, work very easily broken, so its consumption. And when the pill, which adopts the blade and into the guard board, impeller, consumption rate is very high abrasion. According to the statistics, roughly about SanWanTai shot at work, consumes unworn about 2 3 billion yuan. The future development direction of blasting technology should be practical, high efficiency, save the development direction. Do the following:(1)simple structure：Shot automatic derusting machine as a cleaning tools, the main function is to metal surface derusting and reinforcement, so the factory for removal of the additional processing all kinds of special structure, universal characteristic.(2) cost：Automatic derusting and shot used for precision machining device is simple, structure. We know that every improve precision grades of a machine to its cost, lower investment returns to factories to obtain the maximum benefit, as far as possible to reduce the cost.(3) easy maintenance：Due to the use of automatic derusting machine shot in the process of machine, especially for internal wear separators and shot in the largest part wear, so to ensure easy, convenient maintenance and replacement should be simplified structure.The design of the large diameter steel cleaning solution to the problem of low, productivity, its main technical performances can achieve clear standard pipe. Design can be to west-east gas pipeline and gas transportation etc. Used for surface treatment, the performance good stability, low failure rate and cleaning effect is good, can be applied in practical production. Compared with the imported equipment, low cost, high suitability for application. Used in petroleum, chemical industry, water etc. With the pipe anticorrosion paint, and before the application range is very wide.管道内壁除锈装置的设计摘要：研究设计的新型喷射装置有独特的喷头结构和形状，用于金属管道内壁喷砂除锈，质量达到瑞典工业标准Sa2.5级，效率达到30m/h以上，喷嘴寿命接近1000h；在喷砂除锈的同时能在金属管道表面形成一定的表面粗糙度，从而提高了涂覆防腐层的附着强度。与传统的酸洗除锈工艺比较，应用该新型喷射装置进行喷砂除锈，综合优越性突出，可望在石油、化工、造船、冶金、机械等领域内得到广泛应用。关键词：喷嘴；喷砂；除锈；粗化；管道随着西部大开发的逐步深入,西气东输成为全国瞩目的前沿工程。为保证天然气输送的畅通与安全,对用作输送管道的钢管也提出了很高的要求。为了去除钢管表面的锈蚀及氧化皮并尽可能提高防腐层的附着力，因而，常需对其表面进行特殊防锈、除锈处理。对于锈蚀较重、漆皮牢固的金属表面，用一般的处理方法则不能达到清除标准，要达到特定的标准，常常需要采用抛丸除锈的方式，表面除锈度的质量好坏，对以后涂层耐久性的影响极大，可使涂层耐用年数相差4倍以上，抛丸处理后的金属表面，虽然从微观上仍然是凹凸不平的，但适当的凹凸度对涂装是有利的，因为它有利于涂膜的流平和装饰，使金属表面与涂料有很好的结合力，尤其是高效涂料的部位，更需进行抛丸处理，抛丸对金属表面还起强化作用，金属表面除锈质量对涂膜寿命影响达50%左右，目前除锈工作多采用手工铲、刮、钢丝刷、砂纸打磨等方式，这些方法不但效率低、质量差、劳动强度大，而且污染环境和危害人体健康，在采用抛丸的地方，往往采用建立开放式抛丸房或直接开放式抛丸建立抛丸房不但造价成本高，结构复杂度加大，仍然存在开放式抛丸不可避免的缺点，严重的污染环境和损害人体健康。目前金属管道内壁除锈大部分采用化学酸洗法, 不仅成本高，除锈质量不稳定，而且污染严重，生产不幸恶劣，对操作人员健康危害大。同时除锈后不能形成涂覆防腐保护层所需的表面粗糙度，从而影响了涂覆质量，降低管道使用寿命。金属表面喷砂除锈工艺被认为是替代酸洗除锈的最好办法，尤其用于金属板材和金属结构件外表面的除锈粗化，效果较好，因而得到了广泛的应用。抛丸清理是涂装前最有效的表面清理方法之一。再好的涂料, 也不可能牢靠的附着在肮脏的表面, 涂装前清理不干净造成涂料失效, 意味着原先的清理成本、涂料成本、涂装费用等等全部损失, 除蒙受腐蚀、停工待修等等损失外, 还需重新投入人力、物力去重新涂装。此方法对管件长度和内径尺寸有较大范围的适应性,生产率高,清理效果好,而且工人劳动条件得到改善,劳动强度大大减小，且增加了底漆的附着力，提高了钢管的抗冲蚀和抗腐蚀的能力，延长了管线的寿命。使用抛丸机抛丸清理后的钢管表面具有一定的锚纹深度，从而增加了底漆的附着力，提高了钢管的抗冲蚀和抗腐蚀的能力，延长了管线的寿命。抛丸清理是指用机械离心式的方式将弹丸加速后抛向工件的清理工艺。对管件内壁的清理常采用喷丸工艺,其优点是对管件长度和内径尺寸有较大范围的适应性,生产率高,清理效果好,而且工人劳动条件得到改善,劳动强度大大减小。随着抛丸技术的发展,抛丸设备大量增加,抛丸设备易损件的消耗量也日益增大。特别是弹丸,由于我国的抛丸设备仍然主要采用白口铁丸,这种弹丸质硬性脆,内部组织疏松,工作时很容易破碎,因此其消耗量十分巨大。而且采用白口铁丸时,抛丸器叶片及护板、叶轮的磨耗率很高,消耗量也很大。据粗略统计,全国约有三万台抛丸器在工作,每年消耗易损件的费用约23亿元。未来抛丸技术的发展方向应向实用、高效、节约方向发展。做到以下几点：(1)、结构简单：抛丸自动除锈机作为一种清理工具，主要的作用在于对金属表面进行除锈以及强化作用，所以除去了工厂内为加工各种管道所附加的各种特殊结构，具有普遍性的特点。(2)成本低廉：抛丸自动除锈机并不是进行精密加工所用装置，结构较简单。我们知道，机床每提高一个精度等级其成本都要很大的提高，工厂投入越低收益才越大，为获得最大收益就尽量减少成本。(3) 维修方便：由于抛丸自动除锈机使用过程中对机器内部磨损较大，尤其对分离器和抛丸器中部件磨损最大，因此为保证维修更换方便简易快捷，应尽量简化机床结构。本设计解决了大管径钢管清理难、生产率低的问题，其主要技术性能可达到管道清理标准。设计成果可对西气东输、天然气输送等所用管道进行良好表面处理，其性能稳定、故障率低、清理效果良好，可应用于实际生产。与进口设备相比造价低，适用性高，便于应用。适用于石油、化工、自来水等行业用管的防腐及喷漆前的处理，应用范围非常广泛。本科生毕业设计(论文)文献综述设计 (论文)题目石油管道内壁自动除锈机设计作者所在系别机械工程系作者所在专业机械设计制造及其自动化作者所在班级 作 者 姓 名 作 者 学 号 指导教师姓名王 指导教师职称教授完 成 时 间 年 月 处制说 明1根据学校毕业设计(论文)工作暂行规定，学生必须撰写毕业设计(论文)文献综述。文献综述作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。2文献综述应在指导教师指导下，由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成，由指导教师签署意见并经所在专业教研室审查。3文献综述各项内容要实事求是，文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4学生撰写文献综述，阅读的主要参考文献应在10篇以上（土建类专业文献篇数可酌减），其中外文资料应占一定比例。本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料。5文献综述的撰写格式按毕业设计(论文)撰写规范的要求，字数在2000字左右。文献综述应与开题报告同时提交。毕 业 设 计（论 文）文 献 综 述摘 要：介绍喷丸除锈机的工作原理、结构特点和选用范围，具有生产效率高、清理效果好等优点，从而提高了劳动生产率，取得了较好的经济效益。关键词：管道 除锈机 砂阀 喷砂头 Abstract：Introduce the working principle,structural features and optional scope of the shot blasting machine of derusting ,with the advantages of the high efficiency of the production ,good effect of cleaning up and so on. Resulting in improved labor productivity. Achieved a better economic efficiency.Keywords : pipeline derusting machine Valve body of sand spray-head of sand 随着西部大开发的逐步深入,西气东输成为全国瞩目的前沿工程。为保证天然气输送的畅通与安全,对用作输送管道的钢管也提出了很高的要求。为了去除钢管表面的锈蚀及氧化皮并尽可能提高防腐层的附着力，因而，常需对其表面进行特殊防锈、除锈处理。对于锈蚀较重、漆皮牢固的金属表面，用一般的处理方法则不能达到清除标准，要达到特定的标准，常常需要采用抛丸除锈的方式，表面除锈度的质量好坏，对以后涂层耐久性的影响极大，可使涂层耐用年数相差4倍以上，喷丸处理后的金属表面，虽然从微观上仍然是凹凸不平的，但适当的凹凸度对涂装是有利的，因为它有利于涂膜的流平和装饰，使金属表面与涂料有很好的结合力，尤其是高效涂料的部位，更需进行抛丸处理，抛丸对金属表面还起强化作用，金属表面除锈质量对涂膜寿命影响达50%左右，目前除锈工作多采用手工铲、刮、钢丝刷、砂纸打磨等方式，这些方法不但效率低、质量差、劳动强度大，而且污染环境和危害人体健康，在采用喷丸的地方，往往采用建立开放式喷丸房或直接开放式喷丸建立喷丸房不但造价成本高，结构复杂度加大，仍然存在开放式喷丸不可避免的缺点，严重的污染环境和损害人体健康。1、 喷丸清理的特点、发展过程及前景抛丸清理是涂装前最有效的表面清理方法之一。再好的涂料, 也不可能牢靠的附着在肮脏的表面, 涂装前清理不干净造成涂料失效, 意味着原先的清理成本、涂料成本、涂装费用等等全部损失, 除蒙受腐蚀、停工待修等等损失外, 还需重新投入人力、物力去重新涂装。此方法对管件长度和内径尺寸有较大范围的适应性,生产率高,清理效果好,而且工人劳动条件得到改善,劳动强度大大减小，且增加了底漆的附着力，提高了钢管的抗冲蚀和抗腐蚀的能力，延长了管线的寿命。喷丸机清理是一种在欧美发达国家已经开始应用的喷丸表面处理方法。世界上第一台喷丸机清理机设备诞生于100年前，开始是在各种金属或非金属表面去除杂质、氧化皮，增加