技术需求基本信息
技术需求解析
技术研发指南
近年来,我国食用植物油消费量持续增长,需求缺口不断扩大,对外依存度明显上升,供需矛盾日益突出。一直以来,油脂加工企业为了提高得油率,对大豆、油菜籽、花生等大宗油料作物制油采用的加工方式是预榨→浸出→精炼的传统工艺。由于能耗高、污染大、化学溶剂残留等不利因素,既不符合国家发改委颁布的《产业结构调整指导目录(2019年本)》政策,更不能满足广大消费者对绿色、健康、环保的食用油需求。发展一次压榨制油工艺,增强健康优质食用植物油供给能力,已成为迫切需要解决的关乎国计民生的大事。
目前国内外在线应用的榨油机,普遍存在产量较小(日处理量≤45t/d)、干饼残油率高>10%),且在油料加工过程中需依附破碎、轧坯、蒸炒等设备及工艺,不仅功能单一、稳定性差,工艺路线长、能耗高、且普遍存在高值加工问题。据科技查新,国内外大处理量榨油机均以预榨机为主,不适用于常温压榨,尚未有适用于油料常温整颗粒入榨、一次压榨制油加工能力达100t/d以上的大型榨油机。因此,研制适用于油料整颗粒常温入榨、不需依附破碎、轧坯、蒸炒等设备及工艺,一次压榨制油加工能力达100t/d以上的大型常温榨油机对我国油脂加工业的发展具有重要意义,也符合粮油适度加工、减损增效的要求。
风能是一种可再生、可预测的清洁型能源,随着我国“双碳”战略目标的提出,风力发电将成为我国可再生资源发电行业的“主力军”。
风电机组中的轮毂、机架、主轴及轴承座等关键构件,是起关键承载和支撑作用的主结构件,承受很大的疲劳载荷,其疲劳性能和寿命至关重要,影响机组安全可靠运行。由于风电不断发展以及平价、竞价持续推进,经济性与可靠性要求日益提高,风电机组关键构件的疲劳设计面临严峻挑战。
本产品一机多用,能够适应油料低温、适温、高温等不同制油工艺,需解决:
1.将榨油机变速箱和传动箱合为一体后,两根螺旋主轴受拉力影响较大,如何保证双螺旋榨油机的同心度和强度,确保榨油机运行稳定。
2.在取消破碎、扎胚、蒸炒等设备及工艺段后,如何合理设计双螺旋压榨轴,榨螺、衬圈尺寸及配置,增强破碎剪切能力以及合适的压缩比,实现油料整颗粒压榨,使油料爬坡角度小,油料受阻力小,产量增大,且实现多级压榨,提高出油率,降低饼中残油,大幅降低能耗。
3.榨油机运行时榨膛内各工艺段温度不同,如何精准检测及智能控制各料段温度以及榨膛压力,以及电流过载保护等智能化控制。
轮毂、机架、主轴及轴承座等风电机组关键构件通常由铸、锻、轧、焊等金属材料和结构加工制造,其疲劳设计主要参考国外相关标准进行,国内外常规做法是:按照 GL 和 IEC 规范中规定的分析原则,根据 Miner 理论等进行分析评判。对于上述疲劳设计,目前完全依据现有规范和常规方式,存在一些亟需解决的问题。
1)国产与国外材料性能有差异,参考国外性能数据进行设计的结果不能准确反映国产构件的服役寿命;材料疲劳的理论曲线与实测曲线也有差异,完全按照理论曲线既可能保守又不尽可靠;而材料疲劳受多种因素影响,如何获取准确可靠的材料疲劳性能数据用以指导疲劳设计一直是工作的难点;
2)参考国外标准选用 Goodman 修正模型以及 Miner 线性损伤累积模型进行设计的服役寿命偏保守,降低了材料利用率,增加了生产成本,而关于疲劳理论和损伤机理等的研究一直都是较难的课题;
3)针对构件局部超屈服工况、压应力疲劳等非常规疲劳设计,没有相关的数据和规范可以参考,无法准确评估此类设计工况构件的安全可靠性,存在服役安全隐患。
a.榨油机生产能力:100~150t/d;
b.干饼残油率(一次压榨):6.5~7.5;
c.油料入榨温度(℃):常温;
d.节能降耗指标:>40%,e.油料入榨水分在线检测及智能控制:<9%;
f.榨油机运行时榨膛内各工艺段在线温度检测及智能控制:进料段<90℃、压榨段<110℃、沥干挂<110℃、出饼段<130℃;
g.榨油机运行时榨膛压力在线检测及智能控制:<50Mpa。
以上问题一方面导致轮毂、机架、主轴及轴承座等设计偏重,成本高,经济性较差;另一方面导致风电机组关键构件容易疲劳失效,可靠性不足,疲劳失效造成批量解体下架将会产生巨大的风险和损失。这些都难以适应风电机组日益发展提高的经济性与可靠性要求。为解决上述问题,需开展系统性的技术攻关,
1)风电机组关键构件疲劳性能数据的测试研究完善对风电机组关键构件典型结构与材料展开疲劳性能实测与分析研究,建立和完善疲劳数据库,并找出实测曲线与理论曲线之间的一般性差异规律;
2)风电机组关键构件疲劳理论模型的研究完善
对风电机组关键构件典型结构与材料的应力比修正模型和损伤累积模型展开理论研究和试验测试,完善适用于风电机组关键构件典型结构与材料的应力比修正模型和损伤累计模型;
3)风电机组关键构件超屈服和压应力疲劳评估研究
针对构件局部超屈服工况、压应力疲劳等非常规疲劳设计进行研究和试验测试,考虑非标试样和试验测试,获得可靠评估此类涉及工况构建疲劳强度的数据和方法;
4)风电机组关键构件疲劳寿命预测软件开发
开发出风电机组关键构件疲劳寿命预测软件,软件集成上述测试结果与研究成果,以指导轮毂、机架、主轴及轴承座等关键构件的疲劳设计与寿命预测。
解析专家署名