近年来,随着石油勘探工作和钻井技术的不断发展,对钻井液的回收质量提出了更高的要求,为此必须提高钻井固控系统的性能,特别是振动筛的筛分效率、处理量及节能降噪能力。钻井振动筛作为钻井固控设备中必不可少的第一级筛分设备,在清除钻井液固相的任务中扮演了重要的角色,其工作能力的好坏直接影响着整个固控系统的优劣。本文的研究对象是一种采用筒式筛网的新型振动筛,由于结合了转筒,该新型振动筛有望实现除砂(泥)器、离心机等设备的功能,甚至应用在更广泛的固液分离领域,所以又被称为固液分离机。固液分离机正常工作时,筛网除了随筛箱一同做椭圆运动,还绕自身轴线进行旋转运动。为了提高固液分离机的性能,主要是改变激振电机和转筒的转速,由于固液分离机由两个电机拖动激振器运动实现整个筛箱做椭圆振动,两个电机拖动转筒作圆周运动,如何协调四个电机的工作转速以使固液分离机的处理能力、处理效率(固相运移)、处理效果及功耗等性能达到最优为本文的研究目的。主要开展了以下几个方面的研究。(1)以双轴平动椭圆振动筛为基础,建立了动力学方程,分析了固液分离机的工作原理,并获得了筛箱及筒式筛网上各点的运动轨迹。(2)根据牛顿力学定律,建立了筒式筛网上单颗粒的力学模型,分析了固液分离机的抛掷能力,给出了抛掷指数的数学表达式,通过对抛离筛网的单颗粒进行分析,计算出了单颗粒沿筛网轴向的运移速度。分析了筒式筛网上物料的透筛流动及湿颗粒的运移情况,并给出了固液分离机的处理能力及物料中固相的运移速度表达式。对衡量固液分离机处理效果的指标(含水率)进行了描述,并给出了衡量固液分离机处理效果的表达式。除此之外,还给出了固液分离机的功耗表达式。(3)根据最优化理论,分析了各性能评价指标单独作为目标函数时,激振电机转速和转筒转速对各个目标函数的影响,并进行了仿真分析。基于多目标优化理论,建立了多目标优化模型。分析了两种典型的多目标进化算法NSGA-Ⅱ和MOEA/D,选择对求解该问题较好的MOEA/D算法,对其进行了改进。在MATLAB环境下,采用改进前与改进后的算法分别对多目标优化模型进行了求解,结果表明改进后的算法在求解该类问题时具有更快的收敛性,所得解集具有更好的分布性。(4)基于固液分离机试验样机,在计算出的最优解集基础上,进行了功能性实验。实验结果表明采用最优个体作为固液分离机的转速时,能够提高固液分离机的综合性能,验证了多目标优化模型及算法的可行性。其中一个最优个体对固液分离机的处理效果提高了 0.1%,固相运移速度提高了 11.6%,功耗降低了 3.7%。