摘 要

如今在无数行业中都能找到碟式分油机的身影。其中在船舶领域内，碟式分油机大部分被用来澄清和净化重质燃料油，同时也可用来澄清和净化重油、润滑油、液压油和汽轮机油等等。船用碟式分油机不仅仅能够减轻柴油机的严重磨损，还能够达到延长机器和机油的使用寿命的目的。在其他领域中，碟式分油机可用于分离异质悬浮液或乳液。碟式分油机的转鼓是它的核心结构之一，在设计和安装的过程中它经过了精确动态平衡校准，这样就使得它具有了可靠性较高，运行过程中平稳而且振动小、噪音低的特点。碟式分油机采取了自洁式转鼓结构，这样就导致了它的结构十分可靠，分离性能优秀；此外，碟式分油机还具有结构紧密而有序、占地面积相对于其他分油机较小、操作起来也相对简单、维修保养方便的特点，在同档次的机型中容量大。船上的安装方便合理，帮助机组人员大大的降低了劳动强度，还确保了各种机械安全可靠的运行。

在当今时代产品越来越复杂化和多样化，这样就会导致不可靠因素的急剧增加。碟式分油机也是如此。为了迎合时代的发展，我们研究它的可靠性不仅仅只是为了提高产品的寿命，降低它的使用费用，更是为了提高它的国际竞争力和产品的信誉。为了更好的提高碟式分油机的可靠性，本文将从模具（故障树）设计软件出发，利用图书、互联网信息等方法来探索影响碟式分油机可靠性的因素并提出相应的改进措施。

关键词：碟式分油机 运行可靠性 故障树分析 轴承

Abstract

Dish-type oil separators can now be found in countless industries. Among them, most of the disc separators are used to clarify and purify heavy fuel oils in the shipbuilding sector. They can also be used to clarify and purify heavy oils, lubricants, hydraulic oils, and turbine oils. The marine disc separator can not only reduce the severe wear of the diesel engine, but also achieve the purpose of extending the service life of the machine and the oil. In other fields, disc separators can be used to separate heterogeneous suspensions or emulsions. The drum of the disc separator is one of its core structures. During the design and installation process, it has been calibrated with accurate dynamic balance, which makes it highly reliable, smooth in operation, and low in vibration. Low noise characteristics. The disc-type oil separator adopts a self-cleaning drum structure, which leads to its very reliable structure and excellent separation performance. In addition, the disc separator has a compact and orderly structure and covers an area that is relatively different from other points. The oil machine is small, the operation is relatively simple, and the maintenance is convenient. The capacity of the same model is large. The installation on the ship is convenient and reasonable, which helps the crew greatly reduce the labor intensity, and ensures the safe and reliable operation of various machines.

In the modern era, products are becoming more and more complicated and diversified, which leads to a sharp increase in unreliable factors. The same is true for disc separators. In order to cater to the development of the times, we study its reliability not only to increase the product's lifespan, to reduce its cost of use, but also to improve its international competitiveness. Only if the reliability of the product is improved, its credibility will increase.This graduation project is designed to study the reliability factors that affect the operation of the disc separator. In order to better improve the reliability of the disc separator, this article will proceed from the design software of the mold (fault tree), use books, Internet information and other methods to explore the factors that affect the reliability of the disc separator and propose corresponding improvements. Measures.

Key Words: Disc separator；Operation reliability；Fault tree analysis；Bearing

目 录

第1章 绪论 1

1.1 前言 1

1.2 中国碟式分油机的现状与发展 1

1.3 外国碟式分油机的发展与现状 2

1.3.1 趋向向大型化发展 2

1.3.2 向自动化的操作并且不断提升自动化水平的方向发展 2

1.3.3 向密封耐压结构发展 2

1.3.4 转鼓的结构及其发展 2

1.3.5 传动装置及其发展 2

1.4 本文的研究内容和章节安排 2

1.4.1 研究内容 2

1.4.2 章节安排 3

第2章 碟式分油机的运行可靠性 3

2.1 运行可靠性 3

2.1.1 可靠性的概念 3

2.1.2 任务可靠性 3

2.1.3 基本可靠性 4

2.1.4 可靠性评估方法用于机械的运行可靠性评估时的问题 4

2.1.5 运行可靠性概念 4

2.1.6 可靠性的常用度量 5

2.1.7 运行可靠性的度量——运行可靠度R(t) 5

2.1.8 运行可靠性的分析思路 5

2.2 运行可靠性的分析方法 6

2.2.1 FMEA(failure mode and effects analysis)故障模式及影响分析 6

2.2.2 FMMEA(failure mode mechanism and effects analysis)故障模式、机理及影响分析 7

2.2.3 FMECA(Failure Mode Effects and Criticality Analysis)故障模式、影响及危害性分析 7

2.2.4 FTA(Fault Tree Analysis)故障树分析 8

2.3 章节小结 9

第3章 碟式分油机 9

3.1 碟式分油机的基本概念 9

3.1.1 人工除渣型分油机 9

3.1.2 小阀变量排渣型分油机 10

3.1.3 环阀排渣型分油机 10

3.2 碟式分油机的主要结构 11

3.2.1 进出口装置 11

3.2.2 转鼓部分 11

3.2.3 垂直轴部分 11

3.2.4 水平轴部分 11

3.2.5 机盖 11

3.2.6 操作水管路 12

3.2.7 自动控制仪 12

3.3 碟式分油机的工作原理 12

3.3.1 重力分离 12

3.3.2 离心分离 12

3.3.3 分离原理 12

3.4 使用过程中碟式分油机的故障 13

3.4.1 碟式分油机的振动过大 13

3.4.2 碟式分油机的重相跑油 13

3.4.3 碟式分油机的分离效果不好 13

3.4.4 碟式分油机的电流过高 14

3.4.5 碟式分油机的排渣不理想或不能排渣 14

3.5 章节小结 14

第4章 碟式分油机运行可靠性分析 14

4.1 碟式分油机轴承的故障 14

4.1.1 疲劳剥落（点蚀） 14

4.1.2 永久变形 14

4.1.3 磨损 15

4.1.4 腐蚀 15

4.1.5 断裂 15

4.1.6 胶合 15

4.2 轴承的FMEA(failure mode and effects analysis)故障模式及影响分析 15

4.2.1 确定分析机械产品的各个系统 15

4.2.2 故障判据 16

4.2.3 FMEA过程 16

4.2.3 结论及建议 17

4.3 轴承的FTA(Fault Tree Analysis)故障树分析 18

4.4 章节小结 19

第5章 碟式分油机运行可靠性改进策略 19

5.1 选择优良的材料来制作碟式分油机的轴承 19

5.2 在结构上对卡环的进行改进 20

5.3 确保安装时各零部件位置准确 20

5.3.1 碟式分油机的水平轴线必须平直 20

5.3.2 齿轮箱大、小螺旋齿轮的齿隙装配要恰当 20

5.3.3 分离筒必须装到原位 20

5.3.4 拆装时操纵管理要得当 20

5.4 运行管理操作要科学 21

5.4.1 转动部件的检查 21

5.4.2 齿轮箱的检查 21

5.4.3 选择合适的加热温度 21

5.4.4 排渣间隔时间的确定 21

5.4.5 润滑油的选择 22

5.5 章节小结 22

第6章 总结 22

参考文献 23

致 谢 24

第1章 绪论

• 1. 前言

本篇毕业设计的题目是《基于使用过程碟式分油机可靠性影响因素分析及改进策略》。碟式分油机的实质就是一种倾析式离心机，可以用于分离难处理的物料（例如，类似密度的液体或细固体颗粒和粘性液体的混合物等）。同时碟式分油机也是功能丰富，效率高的薄层分离机。在现阶段的分离器中碟式分油机的使用是最广泛的，在很多行业都能看到它的身影。在船舶领域中，碟式分油器通常负责去除主发动机等设备的润滑油和燃油中的杂质和水分。可以减轻机械的严重磨损，从而完成了延长船舶设备使用寿命的目标。

碟式分油机的运转速度特别快能达到每分钟几万转以上。在这种高转速的条件下，对碟式分油机各个结构部件是一个极大的挑战。因此越来越多的人对碟式分油机的可靠性引起了重视并且努力着手研究。无论是在设计中还是运行、维护中，我们都要寻找到一个满足所有需求和所需支出的方案来提升碟式分油机的可靠性。为了更好的提高碟式分油机的可靠性，我将从碟式分油机的制作材料，结构或者人的行为角度来分析影响碟式分油机的可靠性的因素。然后从模具设计软件出发，利用图书、互联网信息等方法来探索影响碟式分油机可靠性的因素。最后利用通过权衡如何避免这些影响可靠性的因素所需要的费用和这些影响因素影响的程度，综合这些方面考虑来提出相应的改进措施。

1.2 中国碟式分油机的现状与发展

我国研究碟式分油机有四十多年了。尤其是在这最近的十几年碟式分油机伴随着我国制造业的发展其应用量也日益增长，并且越来越多的领域需要使用碟式分油机。由于民营企业的参与，中国越来越重视碟式分油机的研发并愿意为其投资。包含碟式分油机主要部件的应力和腐蚀分析，机械稳定性，精密铸件的研究和大型锻件的材料选择。在零部件加工技术方面，数控技术和加工中心的应用以及先进的科学检测手段都对提高国产碟式分油机的水准起到了重要的作用。如今我国一部分型号的碟式分油机达到了欧洲先进产品的水平，越来越多的用户愿意使用国产碟式分油机。对大型分油机和高速分油机，由于国产原材料和制造中精度的因素，与国外同类产品相比还有一定的距离。碟式分油机的种类有很多，在中国，碟式分油机的研制已经系列化和标准化。目前中国有20多个系列和100多个不同规格的碟式分油机。

如今，中国碟式分油机的发展速度是有史以来最快的一个时期，它大大缩短了与欧洲产品的差距。然而，作为目前从事分油机的科研制造公司和科技人员，他们还有很长的路要走，主要表现在以下几个方面：

1. 通过与企业和高校的合作，必须进一步加强碟式分油机理论与实践的结合。要重点选择和测试碟式分油机主要部件的材料，才可以确保碟式分油机的安全可靠的运行。
2. 科研人员需要不停地挖掘碟式分油机的应用行业来增加分离机的种类和数量。
3. 目前环阀排渣型碟式分油机的排渣仍需通过经验来设定时间段控制，如果要更精确地控制渣的排放，则需要使用对转鼓排渣沉淀区的填充水平。也就是说，要让系统自己能够允许转鼓发出排渣信号，进而自动完成排渣。
4. 要建立碟式分油机的液体动力学和分离原理的模型，有助于产品的研制和进步，从而提高我国碟式分油机的国际竞争力。

1.3 外国碟式分油机的发展与现状

1.3.1 趋向向大型化发展

大型化主要是指增大机器的处理量，使一台机器可代替2-3台甚至更多的小机器。大型化可以降低分油机的制造成本，减少操作人员，并相应缩减维护管理费用，使得机器的技术经济指标大为改善。

一般从增大分离机转鼓的直径和增加分离机的转速来增加机器的容量。

1.3.2 向自动化的操作并且不断提升自动化水平的方向发展

由于碟式分油机向大型化的方向发展，这就迫切的要求碟式分油机的操作高度自动化。在生产使用中也要求碟式分油机与工艺设备或整个系统进行集中控制，以求它的运行安全可靠。

1.3.3 向密封耐压结构发展

由于生产工艺的需要，有时碟式分油机必须在压力下或密闭条件下进行操作。气密耐压结构可防止分离后的高速液体在集液室内分散成雾沫，以至汽化，并有利于能量回收。如石油化工生产中，从聚合物溶液中回收催化剂往往是在有压力及有温度的条件下进行的，若使用碟式分油机回收催化剂，此时碟式分油机就必须具备密闭及耐压的结构。

1.3.4 转鼓的结构及其发展

碟式活塞排渣分油机的转鼓，除满足生产工艺条件外，还要求其结构简单，活塞的开闭迅速，使用操作水量少等的特点。

1.3.5 传动装置及其发展

世界上较大的几家制造碟式分油机的公司，其大部分产品的增速装置都采用螺旋齿轮传动。在船舶领域内，碟式分油机大部分被用来澄清和净化重质燃料油，同时也可用来澄清和净化重油、润滑油、液压油和汽轮机油等等。船用碟式分油机不仅仅能够减轻柴油机的严重磨损，还能够达到延长机器和机油的使用寿命的目的。在其他领域中，碟式分油机可用于分离异质悬浮液或乳液。碟式分油机的转鼓是它的核心结构之一，在设计和安装的过程中它经过了精确动态平衡校准，这样就使得它具有了可靠性较高，运行过程中平稳而且振动小、噪音低的特点。碟式分油机采取了自洁式转鼓结构，这样就导致了它的结构十分可靠，分离性能优秀；此外，碟式分油机还具有结构紧密而有序、占地面积相对于其他分油机较小、操作起来也相对简单、维修保养方便的特点，在同档次的机型中容量大。船上的安装方便合理，帮助机组人员大大的减少了劳动量，还确保了各种机械安全可靠的运行。

1.4 本文的研究内容和章节安排

1.4.1 研究内容

（1）掌握可靠性工程的理论与方法，掌握碟式分油机的工作原理与结构，完成碟式分油机可靠性模型并利用可靠性分析软件进行分析；

（2）掌握设备管理的理论与方法，完成影响碟式分油机运行可靠性的因素分析；

（3）掌握优化技术的理论与方法，完成碟式分油机运行可靠性改进策略。

1.4.2 章节安排

在第一个章节中，我们从碟式分油机的国内外现状及发展出发引出我要研究的主题。第二章主要讲述了碟式分油机的运行可靠性并将碟式分油机的运行可靠性与传统的可靠性进行了对比，对研究运行可靠性的方法进行了详细的描述。在第三章中，我对碟式分油机结构及其工作原理的进行了深入学习，并利用这些原理，从碟式分油机的结构、安装、操作、维护保养的角度对碟式分油机运行过程中存在着的各种异常状态，例如振动过大，重相跑油，电流过大等进行了一定的分析。接下来的第四章，我选取了碟式分油机中的一个小的结构——轴承，对其进行了FMEA(failure mode and effects analysis)故障模式及影响分析和FTA (Fault Tree Analysis) 故障树分析，并利用相关可靠性软件绘制出了可靠性模型。在第五章中，通过对碟式分油机运行过程中存在的异常状态，相应地提出了改进措施来提高碟式分油机的可靠度。最后的第六章，自己对这几个月的毕业设计进行了一次小小的总结并发现了自己还需要改进的地方。

第2章 碟式分油机的运行可靠性

2.1 运行可靠性