高黏度物料一般指的是动力黏度值大的物料,而在固液分离领域可将高黏度物料定义为脱水压力高的物料,如超高分子量聚异丁烯、胶泥等。针对高黏度物料,一般的挤压脱水装备脱水效果不好,甚至在挤压脱水过程中,装备会发生故障。故本文对高黏度物料挤压脱水装备设计及安全性评价进行了研究,其主要工作和成果如下:(1)针对高黏度物料螺旋挤压脱水进行初步的机理研究,分别对高黏度物料在单、双螺杆的不同位置所处的流动状态,建立压榨物理模型及与之对应的数学模型。以模拟物料为研究对象,通过一维压榨脱水实验研究高黏度物料脱水与压力的关系,并选择高黏度物料挤压脱水装置的类型。(2)通过数值模拟的方法得出螺纹元件组的挤出特性曲线。根据基于挤出特性曲线的设计方法设计三种不同的螺杆构型,分析每种螺杆构型的脱水效果,并研究转速对三种螺杆构型压力和填充度的分布的影响,最后对螺杆构型进行优化使其挤压脱水效果更佳。(3)对不同结构形式的机筒的变形、应力分布和端面接触间隙进行有限元数值计算,并分析不同的因素对端面夹紧效果的影响。然后对高扭矩下高黏度物料双螺杆挤压脱水机组渐开线花键芯轴的应力,变形及扭转角的大小进行有限元数值模拟计算,并进一步研究齿数、模数对渐开线花键(GB)的受力影响,最后对整个挤压系统进行安全性分析及优化。(4)结合工程样机实验,分析脱水过程中的可能故障,对系统建立故障树,找出可能导致脱水机发生故障的因素并结合模拟结果,进行安全预警。