干酪根自动制备系统关键技术研究和设备设计与实现

论文摘要

在石油勘探研究中,对矿样中分离出的干酪根进行分析检测是一项重要手段和依据。然而,迄今为止,干酪根的分离提取绝大部分仍依赖于手工操作,存在效率低、耗时长、对环境和操作人员健康威胁大等缺点。因此,干酪根制备的自动化、智能化是未来石油勘探研究亟需解决的重大课题。本文将以此为目标,探讨干酪根制备工艺流程的自动化与智能化设计与实现。论文首先分析了干酪根的传统制备工艺流程,在此基础之上,对干酪根制备系统设计做出需求分析,并提出了适合于自动化实现的、新的制备工艺流程;最后对总体方案进行了规划,对其中的重点与难点进行了详细深入研究。在此之后,根据其实现的不同功能对总体设计方案进行了细分,划分为五部分。主要抓住两个核心:即反应容器设计和平面振动平台设计;以及三个硬件支撑系统:即管路系统、废液处理系统和机柜设计。并有所侧重地分别加以讨论分析。第三章提出了新的反应容器的密封结构设计,并分析了材料对密封结构的影响;第四章提出两种基于偏心曲轴的过约束运动平台结构设计,对它们的运动平稳性作了分析比较;并分析了影响运动平稳性的因素,改进了结构设计;之后详述了运动平台系统的具体结构设计。第五章对管路系统的密封方式做了介绍,并提出一种改进密封结构;之后对废液处理系统的控制方案进行了探讨,讨论了搅拌装置设计的关键技术;最后对系统机柜的设计及器件布局进行了规划。系统硬件构建完成后,结合控制系统对各功能模块和整个系统进行了大量的调试和实验,取得了较满意的结果。本系统设计实现了干酪根制备的自动化和智能化,提高了制备效率,降低了技术人员的劳动强度。其整体规划设计方法可用于同类复杂系统设计。其中,反应容器设计中关于材料和密封结构的讨论,同样适用于其它复杂条件下使用的密封容器;所设计的平面运动平台机构亦可用作其它平面运动机械设计的参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.1.1 干酪根简介
• 1.1.2 干酪根的制备原理及其工艺流程
• 1.2 国内外干酪根自动制备设备的发展状况
• 1.2.1 我国石油仪器研制的发展史
• 1.2.2 国内外干酪根自动制备仪的现状与发展
• 1.3 论文的研究内容
• 第二章 干酪根制备系统设计要求及总体规划
• 2.1 系统设计需求分析
• 2.1.1 基本功能需求
• 2.1.2 其他要求
• 2.1.3 系统设计的难点与重点
• 2.2 材料的选用
• 2.2.1 干酪根制备使用的化学药剂的腐蚀性及其危害
• 2.2.1.1 氢氟酸的特性
• 2.2.1.2 盐酸的特性
• 2.2.1.3 其它
• 2.2.2 防腐材料的选用
• 2.3 系统设计方案总体规划
• 2.3.1 系统总体设计及控制方案
• 2.3.2 搅拌方案的设计
• 2.3.3 加热方式的确定
• 2.3.4 过滤方式的选择
• 2.3.5 废液处理方案
• 2.4 系统设计中计算机辅助工程的应用
• 2.4.1 CAD 技术的发展
• 2.4.1.1 二维设计的局限性
• 2.4.1.2 三维设计的优势
• 2.4.2 现代工业设计技术的发展
• 2.4.2.1 面向系统的设计——虚拟样机技术的起源
• 2.4.2.2 虚拟样机技术在现代工业设计中的应用
• 2.4.3 本系统设计中使用的辅助设计软件
• 2.4.3.1 Pro/E 简介
• 2.4.3.2 ADAMS 简介
• 第三章 干酪根制备反应容器的设计
• 3.1 反应容器材料的选择
• 3.2 密封件及材料的选择
• 3.3 反应容器的总体结构设计
• 3.3.1 传统反应容器的设计及其缺点
• 3.3.2 反应容器主体设计
• 3.4 过滤孔板的设计
• 3.4.1 孔的布置方式
• 3.4.2 孔的间距及大小
• 3.5 底盘的设计
• 3.6 反应容器接头设计
• 第四章 干酪根制备平面运动平台的设计
• 4.1 振动机械的基本介绍
• 4.2 振动平台结构方案设计
• 4.2.1 振动平台的预期功用
• 4.2.2 振动平台运动方式的选定
• 4.2.3 两种设计方案
• 4.3 两种机构的动力学理论分析
• 4.3.1 两种机构动力学分析的特点及思考
• 4.3.2 两种机构共性部分分析
• 4.3.3 主动曲轴不在运动平台质心的刚体动力学分析
• 4.3.4 主动曲轴在运动平台质心处的刚体动力学分析
• 4.3.5 两种机构的比较
• 4.3.5.1 起动所需最小驱动力矩
• 4.3.5.2 轴承承受载荷情况
• 4.3.5.3 运转平稳性
• 4.4 基于 Pro/E 中 Mechanism 的动态仿真分析
• 4.4.1 基于机械系统动力学的分析与仿真简介
• 4.4.2 四轴平台动态仿真分析
• 4.4.2.1 四轴平台匀速运动动态分析
• 4.4.2.2 四轴平台加速起动时动态分析
• 4.4.3 三轴平台动态仿真分析
• 4.4.3.1 三轴平台匀速运动动态分析
• 4.4.3.2 三轴平台加速起动时动态分析
• 4.4.4 两种机构的受力分析比较
• 4.4.5 其它因素对于各曲轴受力的影响
• 4.5 运动平台设计的具体实现
• 4.5.1 驱动方式及传动机构设计
• 4.5.1.1 驱动及传动方案的选择
• 4.5.1.2 带传动设计计算
• 4.5.1.3 电机轴与小带轮的锁紧设计
• 4.5.1.4 传动机构安装及调整
• 4.5.2 偏心机构设计
• 4.5.2.1 偏心轴的设计
• 4.5.2.2 轴承的选用及安装
• 4.5.2.3 轴承座的设计
• 4.5.2.4 运动平台的装配
• 4.5.3 加热系统及保温箱的设计
• 4.5.3.1 反应容器的布局
• 4.5.3.2 保温箱及支撑架的设计
• 4.5.3.3 反应容器压紧装置设计
• 4.5.4 运动平台的振动及其消除
• 4.5.4.1 运动机构自身的振动
• 4.5.4.2 传递到地面的振动
• 第五章 管路系统、废液处理系统及机柜设计
• 5.1 系统管路设计
• 5.1.1 管材规格及材料
• 5.1.2 管接头的设计
• 5.1.2.1 常用管接头密封方式
• 5.1.2.2 软管接头的设计与成型
• 5.1.2.3 普通管路接头设计
• 5.1.3 其它管路附件设计
• 5.1.3.1 分（汇）流板及四通、五通的设计
• 5.1.3.2 转换接口的设计
• 5.2 废液处理系统设计
• 5.2.1 废液自动处理流程设计
• 5.2.2 废液处理罐的结构设计
• 5.2.3 废液搅拌装置设计
• 5.2.3.1 轴的联接
• 5.2.3.2 搅拌装置的轴向密封
• 5.3 干酪根制备系统机柜设计
• 5.3.1 系统机柜设计要求
• 5.3.2 机柜面板的设计
• 5.3.3 机柜框架设计
• 5.3.4 器件的布局
• 第六章 干酪根自动制备系统调试
• 6.1 平面运动平台调试
• 6.2 反应容器密封实验
• 6.3 管路系统密封及控制测试
• 6.4 废液自动处理系统调试
• 6.5 结合控制系统进行整体调试
• 第七章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻硕士期间取得的研究成果
• 附件