随着我国经济社会的快速发展,对成品油的需求和消耗急剧增加。加油站埋地油罐作为盛装成品油的容器,其罐内洁净程度是保障油品质量的关键,因此需要对其进行定期或不定期清洗。随着新《环境保护法》的颁布实施以及对安全问题的日益重视,迫切需要推行机械清洗技术,以替代传统的人工油罐清洗方式。然而,我国当前针对加油站埋地油罐机械清洗技术的相关研究仍处于起步阶段,尚未实现机械清洗成套设备的国产化,尤其是喷射清洗头这一核心部件仍依赖于进口。本文针对加油站埋地油罐机械清洗用旋转喷头进行了系统研究和设计。首先,全面综述了国内外现有机械清洗技术及其发展和应用现状,并指出其存在的不足;通过综合对比分析全球各大公司不同内部结构的旋转喷头及其夹持机构形式,最终确定了通过水力叶轮驱动、以行星齿轮系进行内部传动和减速,并采用导轨式夹持机构的旋转喷头设计方案。其次,从动力、传动和执行三部分进行喷头本体内部叶轮转子、减速机构和喷嘴等关键部件的设计,采用四级NGW行星齿轮系串联传动,总传动比为205;通过一对啮合锥齿轮实现换向传动;借助三维实体造型软件Pro/E进行零件建模、虚拟装配和运动仿真,模拟出单个喷嘴的运动轨迹曲线,与理论上的空间球形包络面基本相符。运动仿真还发现,轨迹曲线的密度和完整性与喷嘴运行时间、叶轮转速及啮合锥齿轮齿数比有关。随后进行了旋转喷头运行测试试验,成功实现了喷嘴的自转和公转运动,且验证了运动仿真结果的准确性。在试验压力约为1.0MPa时,喷嘴喷射半径可达5~6m,达到了国外同类产品的性能。最后,论文提出了一种新型高效环保型加油站埋地油罐机械清洗系统及方法,并进行了主要设备的选型设计,以及清洗系统撬装结构中主要设备和管道的初步安装布置。本文在国内首次对加油站埋地油罐清洗用旋转喷头进行了全面系统的研究,在此基础上开展了新型机械清洗系统的相关设计。相关工作可以推动国内机械化清洗技术和成套设备的国产化进程,进而实现油罐清洗作业市场环保化和可持续化发展。