柱塞泵凡爾座拆卸專用工具的研制

中國(guó)石油新疆油田分公司重油開發(fā)公司依力科特QC小組

(新疆克拉瑪依834000)

柱塞泵凡爾座拆卸專用工具的研制

中國(guó)石油新疆油田分公司重油開發(fā)公司依力科特QC小組

(新疆克拉瑪依834000)

1 小組概況

1.1 小組簡(jiǎn)介

小組概況見表1。

1.2 小組活動(dòng)計(jì)劃

小組活動(dòng)計(jì)劃具體見表2。

表1 小組概況

表2 小組活動(dòng)計(jì)劃表

2 選擇課題

2.1 問題的提出

2.1.1 立題背景

中國(guó)石油新疆油田分公司重油開發(fā)公司供汽三聯(lián)合站下屬固定供熱站7座,簡(jiǎn)配站6座,配有高壓注汽鍋爐55臺(tái)(其中活動(dòng)鍋爐9臺(tái))。主要擔(dān)負(fù)克淺十井區(qū)、克淺109井區(qū)、六東區(qū)以及新疆油田分公司勘探、開發(fā)試油的注汽任務(wù)。

柱塞泵是油田注汽鍋爐的重要輔機(jī),為注汽鍋爐提供壓力不小于11MPa的給水。柱塞泵屬于容積式泵,利用柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng),使泵腔的容積發(fā)生變化,從而達(dá)到吸入與壓出液體的目的。高壓柱塞泵的結(jié)構(gòu)主要分為2部分：動(dòng)力端和液力端。動(dòng)力端主要由箱體、十字頭組合、連桿組合、曲軸齒圈、高速軸、壓蓋、軸承等組成。液力端主要由泵頭體、進(jìn)排液閥、填料函、柱塞、溢流閥、截止閥部件等組成。

柱塞泵在運(yùn)行時(shí),液力端凡爾片不停的開啟,撞擊凡爾座密封面,造成凡爾座密封面凹凸不平,出現(xiàn)泄漏,泵排量下降,給鍋爐正常運(yùn)行造成很大影響,因此需及時(shí)更換凡爾座。現(xiàn)場(chǎng)在拆卸柱塞泵凡爾座時(shí),由于沒有合適的工具,通常拆卸凡爾座需要管鉗、加力棒、凡爾座拉力器、拉力器固定座等工具,需3～5人操作。柱塞泵凡爾座及凡爾座室由于經(jīng)常受高壓水力沖刷,造成凡爾座與凡爾室之間出現(xiàn)卡滯,這種情況下凡爾座的拆卸非常困難。

當(dāng)卡滯嚴(yán)重時(shí),5個(gè)人拆1個(gè)凡爾座,耗時(shí)2周,扳斷凡爾座拉力器2個(gè),800mm、1200mm管鉗各1把,還是沒能拆下來,最后只能使用電氣焊,利用熱脹冷縮的原理,對(duì)凡爾座室進(jìn)行加熱取出凡爾座。使用氣焊加熱對(duì)柱塞泵損害較大,易造成凡爾座室內(nèi)壁脆化,使用壽命降低,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使柱塞泵凡爾座室發(fā)生變形,柱塞泵報(bào)廢。

2.1.2 掌握現(xiàn)狀

小組對(duì)聯(lián)合站2012年6～12月柱塞泵凡爾座拆卸情況進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計(jì)(表3),由表3可知2012年6～12月聯(lián)合站共計(jì)維護(hù)柱塞泵21臺(tái)次,凡爾座拆卸需4人,平均耗時(shí)為103min。

小組針對(duì)2012年6～12月柱塞泵凡爾座拆卸時(shí)間超過60min的9臺(tái)柱塞泵進(jìn)行了進(jìn)一步調(diào)查統(tǒng)計(jì),查找凡爾座拆卸時(shí)間長(zhǎng)的原因(表4)。

由表4看出,現(xiàn)場(chǎng)拆卸凡爾座時(shí)需多人合作,耗時(shí)長(zhǎng)、損壞工具多。

表3 聯(lián)合站2012年6～12月柱塞泵凡爾座拆卸現(xiàn)狀調(diào)查表

2.2 提出課題并從中優(yōu)選,確定課題

針對(duì)“如何方便、快捷的拆卸柱塞泵凡爾座”這一問題,小組運(yùn)用“頭腦風(fēng)暴法”提出了以下課題：①研制新型柱塞泵凡爾片;②研制新型柱塞泵凡爾座;③柱塞泵凡爾座拆卸專用工具研制。

小組針對(duì)3個(gè)可供選擇的課題進(jìn)行了分析、評(píng)估,選定課題(表5)。

通過分析評(píng)價(jià),小組成員一致認(rèn)為：若要解決柱塞泵凡爾座拆卸難的問題,需研制適用的柱塞泵凡爾座拆卸專用工具。柱塞泵凡爾座拆卸專用工具的研制確定為課題。

3 設(shè)定目標(biāo)及目標(biāo)可行性分析

3.1 設(shè)定目標(biāo)

小組確定活動(dòng)目標(biāo)為柱塞泵凡爾座拆卸時(shí)間由

平均103min降低到25min,拆卸人數(shù)由4人降為2人(柱狀圖略)。

表4 柱塞泵凡爾座拆卸現(xiàn)狀調(diào)查表

表5 課題的分析、評(píng)價(jià)選擇表

3.2 目標(biāo)可行性分析

目標(biāo)值是否可行,小組開展了表6的試驗(yàn)來確定目標(biāo)值可行。

4 研制方案的提出與最佳方案的確定

4.1 研制方案提出

如何開展新型柱塞泵凡爾座拆卸工具的研制,小組召開會(huì)議,運(yùn)用“頭腦風(fēng)暴法”,相互啟發(fā),深入思考,提出許多想法,小組運(yùn)用親和圖對(duì)收集的意見進(jìn)行了整理(圖1)。

通過親和圖,小組提出研制新型柱塞泵凡爾座拆卸工具最基本的3部分組成做為一級(jí)方案,并逐級(jí)分解如圖2所示。

4.2 新型柱塞泵凡爾座拆卸工具最佳方案的確定

4.2.1 千斤頂選擇

1)千斤頂型號(hào)選擇(表7)。

2)立式液壓千斤頂形狀、大小選擇(表8)。

3)千斤頂定位方案選擇。小組通過對(duì)立式液壓千斤頂形狀、大小選擇對(duì)比,選擇了4t液壓千斤頂,由于要分放在兩側(cè)端面上,因此需用2個(gè)千斤頂,為了便于攜帶,同時(shí)保證操作安全,小組決定制作一個(gè)千斤頂定位器,將2個(gè)千斤固定在一定位置上,同時(shí)對(duì)千斤頂定位器制作提出了2種制作方案(表9)。

4.2.2 力傳動(dòng)方案選擇

1)拉力傳動(dòng)桿方案選擇(表10)。

2)力平衡塊研制方案選擇(表11)。

4.2.3 凡爾座固定器研制方案選擇

方案可行性評(píng)價(jià)見表12。

根據(jù)以上一系列的分析試驗(yàn)和對(duì)比選擇后,小組人員確定了研制機(jī)械回旋取樣冷卻器的最佳方案見圖3。

表6 確定目標(biāo)值的可行性試驗(yàn)

5 制定對(duì)策

根據(jù)確定的最佳方案,為保證實(shí)施成功,小組繪制了研制過程流程圖(圖4),依據(jù)流程圖制定了對(duì)策表(表13)。

圖1 研制方案提出親和圖制圖人：顧嶸制圖時(shí)間：2013年4月15日

圖2 研制方案選擇制圖人：顧嶸制圖時(shí)間：2013年4月15日

6 對(duì)策實(shí)施

6.1 實(shí)施一:訂購(gòu)液壓千斤頂、制作拉桿

1)依據(jù)對(duì)策方案,2013年5月初,小組成員用一周時(shí)間選定4t液壓千斤頂?shù)男吞?hào),并制訂了材料購(gòu)置計(jì)劃,上報(bào)公司物管部門。

2)實(shí)施效果。2013年8月10日小組訂購(gòu)的4t液壓千斤頂?shù)截?小組選定的千斤頂小巧、輕便,底座尺寸與柱塞泵液力端上堵蓋兩邊大小相符,達(dá)到小組要求。

3)制作拉桿。現(xiàn)場(chǎng)拆卸柱塞泵泵閥拉力器的絲桿直徑為20mm,螺紋保證載荷為7.6t·m/s2。符合對(duì)策里對(duì)拉桿的要求,小組將其長(zhǎng)度截成1m作為拆卸凡爾座的拉桿。

4)效果：小組成員開動(dòng)腦筋,集思廣益,利用現(xiàn)有材料,制作出了與拆閥工具相配的拉桿,高于千斤頂產(chǎn)生的最大拉力,節(jié)省了材料費(fèi)用。

表7 千斤頂?shù)倪x型

表8 方案可行性評(píng)價(jià)表

表9 千斤頂定位方案選擇

表10 拉力傳動(dòng)桿方案選擇

表11 力平衡塊方案選擇

表12 方案可行性評(píng)價(jià)表

6.2 實(shí)施二:設(shè)計(jì)凡爾座固定器、力平衡塊圖紙

1)依據(jù)對(duì)策方案,小組運(yùn)用solidworks設(shè)計(jì)軟件,根據(jù)柱塞泵凡爾座的構(gòu)造尺寸,考慮到2個(gè)液壓千斤頂同時(shí)作用時(shí)產(chǎn)生的力達(dá)到800MPa左右。在設(shè)計(jì)時(shí),為保證操作安全性及預(yù)防意外應(yīng)力,將固定器增加至能承900MPa拉力的厚度。2013年6月22日,小組設(shè)計(jì)出凡爾座固定器加工圖紙(圖5)。

2)同樣考慮到2個(gè)液壓千斤頂同時(shí)作用時(shí)產(chǎn)生的合力,及為保證操作安全性及預(yù)防意外應(yīng)力,將力平衡器導(dǎo)向孔周邊設(shè)計(jì)成能承受900MPa拉力的厚度。小組采用solidworks軟件設(shè)計(jì)出力平衡塊的加工圖紙(圖6)。

3)實(shí)施效果。設(shè)計(jì)圖明確標(biāo)注了各部件之間尺寸,精確反映了凡爾座固定器、力平衡塊的結(jié)構(gòu),為加工制作提供了方便。

圖3 研制柱塞泵凡爾座拆卸專用工具的最佳方案制圖人：曾俊制圖時(shí)間：2013年4月25日

6.3 實(shí)施三、加工制作

1)力平衡塊圖紙?jiān)O(shè)計(jì)好后,經(jīng)公司技術(shù)科審核后于2013年8月25日交到具有相關(guān)資質(zhì)的加工單位進(jìn)行加工。

2)在等待平衡塊加工的同時(shí),小組成員自己動(dòng)手,利用5mm扁鐵,加工制作了千斤頂定位套。

3)效果驗(yàn)證：千斤頂定位套將2個(gè)千斤頂組合,固定了千斤頂之間的距離和拉桿的位置,攜帶方便、穩(wěn)定性好,提高了操作安全性。

6.4 實(shí)施四:現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

凡爾座固定器、力平衡塊加工好后,小組在6#供熱站8#鍋爐進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

圖4 凡爾座拆卸工具研制對(duì)策流程圖制圖人：鐘漢昌制圖時(shí)間：2013年5月8日

采用小組研制的凡爾座拆卸了3個(gè)凡爾座,3次平均用時(shí)14min,達(dá)到了預(yù)期效果(表14)。

6.5 實(shí)施五:鞏固驗(yàn)證

6.5.1 推廣應(yīng)用

表13 對(duì)策表

小組又加工制作了5套凡爾座拆卸工具,分別在5個(gè)供熱站拆卸了8個(gè)凡爾座,具體拆卸情況見表15。

6.5.2 效果對(duì)比

實(shí)施前后效果對(duì)比見表16。

圖5 凡爾座固定器設(shè)計(jì)圖

圖6 力平衡塊設(shè)計(jì)圖

表14 凡爾座拆卸工具現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)間統(tǒng)計(jì)表

由表16可知,柱塞泵凡爾座拆卸專用工具應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)后,柱塞泵凡爾座拆卸時(shí)間由103min降到13.8min,大幅度的降低了柱塞泵凡爾座拆卸時(shí)間,小組的研制取得了成功。

表15 凡爾座拆卸工具現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證時(shí)間表

7 效果確認(rèn)

7.1 成果驗(yàn)收

2013年11月,重油公司生產(chǎn)技術(shù)科組織相關(guān)技術(shù)專家,對(duì)小組研制的工具實(shí)用性能、安全性能進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)鑒定。通過專家現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作一致認(rèn)為：小組研制的柱塞泵凡爾座拆卸專用工具體積小,操作安全、簡(jiǎn)便,有效解決了柱塞泵閥座拆卸難的問題,為柱塞泵維護(hù)保養(yǎng)提供了較好的實(shí)用工具,具有較大的推廣應(yīng)用前景。

表16 實(shí)施前后效果對(duì)比

7.2 效果調(diào)查

2013年10～12月,小組對(duì)聯(lián)合站15臺(tái)鍋爐使用新型工具拆卸柱塞泵凡爾座的情況進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計(jì)(表17)

表17 實(shí)施后柱塞泵凡爾座拆卸現(xiàn)狀調(diào)查表

小組通過此次活動(dòng),使用小組研制的柱塞泵凡爾座拆卸工具由2人平均用13.7min即可完成凡爾座拆卸操作,完成并超過了小組年初設(shè)定的目標(biāo),減少了維修工作量,節(jié)約了時(shí)間,提高了設(shè)備維修質(zhì)量(折線圖、柱狀圖略)。

7.3 經(jīng)濟(jì)效益

小組研制的柱塞泵凡爾座拆卸工具,有效降低了鍋爐柱塞泵維修時(shí)間,提高了設(shè)備維修質(zhì)量,活動(dòng)期間產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益如下：

經(jīng)濟(jì)效益=節(jié)約維修時(shí)間產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益+實(shí)施前損壞工具費(fèi)用-拆卸工具的加工費(fèi)用=37× (103-13.7)÷60×21×82+10×210-6×2750=78327(元)

7.4 社會(huì)效益

1)降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度;降低了操作人員在維修過程中的機(jī)械傷害風(fēng)險(xiǎn),杜絕了事故的發(fā)生,確保安全生產(chǎn)。

2)設(shè)備維修時(shí)間的降低,減少了注汽鍋爐停爐時(shí)間,保證了連續(xù)注汽生產(chǎn)順利進(jìn)行,提高了注蒸汽效果。

3)該成果科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn),投入少、見效快,具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值,可在所有注汽鍋爐柱塞泵上推廣應(yīng)用。

8 標(biāo)準(zhǔn)化

1)將柱塞泵凡爾座拆卸工具設(shè)計(jì)資料、圖紙整理,報(bào)公司技術(shù)科歸檔備案,準(zhǔn)備在公司所有供熱站推廣使用。

2)制定了柱塞泵凡爾座拆卸操作規(guī)程。

3)小組成員正在將柱塞泵凡爾座拆裝工具申請(qǐng)國(guó)家實(shí)用新型專利,目前專利申請(qǐng)已上報(bào)集團(tuán)公司。

4)采取以上鞏固措施后,小組對(duì)2014年1～2月鍋爐柱塞泵凡爾座拆卸情況進(jìn)行了跟蹤調(diào)查(表18)。由調(diào)查統(tǒng)計(jì)表可見,采用小組研制的柱塞泵凡爾座拆卸工具平均13.5min拆卸1個(gè)凡爾座,整個(gè)拆卸過程快捷方便。

表182014 年1~2月柱塞泵凡爾座拆卸現(xiàn)狀調(diào)查表

9 總結(jié)及下一步打算

9.1 總結(jié)

小組通過利用QC管理知識(shí),運(yùn)用創(chuàng)新思維,成功研制了柱塞泵凡爾座專用拆卸工具,小組自我總結(jié)如表19。根據(jù)表19數(shù)據(jù)可得自我評(píng)價(jià)雷達(dá)圖7。

表19 自我總結(jié)表

圖7 小組自我評(píng)價(jià)雷達(dá)圖制圖人：曾俊制圖時(shí)間：2014年2月25日

由雷達(dá)圖知通過本次活動(dòng)：①團(tuán)隊(duì)精神得到提升,凝聚力和團(tuán)隊(duì)意識(shí)進(jìn)一步增強(qiáng);②QC知識(shí)的掌握更加深入,成員的技術(shù)能力在活動(dòng)中提高。

9.2 下步打算

新型凡爾座拆卸工具研制與應(yīng)用,使拆卸凡爾座的時(shí)間由原來半小時(shí)以上,縮短到不到15min,大大縮短了設(shè)備維修保養(yǎng)時(shí)間,同時(shí)亦減少了工人現(xiàn)場(chǎng)操作強(qiáng)度,降低工作量,達(dá)到了預(yù)期效果,同時(shí)小組成員在團(tuán)隊(duì)精神、創(chuàng)新意識(shí)、改進(jìn)意識(shí)方面有明顯提高,小組將繼續(xù)開展QC活動(dòng),2014年小組的活動(dòng)課題為“管道籃式過濾器組件提升裝置的研制”。

■成果點(diǎn)評(píng)

優(yōu)點(diǎn)：用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析目標(biāo)可行,最佳方案選擇做到有理有據(jù),活動(dòng)過程層次清楚,邏輯性強(qiáng)。

不足之處：選題理由敘述過多,評(píng)價(jià)選題時(shí)缺少事實(shí)和數(shù)據(jù),如采用打分方式?jīng)Q定選題。統(tǒng)計(jì)工具運(yùn)用不夠恰當(dāng),如采用“親和圖”歸納新工具的性能要求,此環(huán)節(jié)可以省略,可以直接針對(duì)目標(biāo)進(jìn)行方案選擇?！艾F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、鞏固驗(yàn)證”等內(nèi)容,不應(yīng)該放在對(duì)策表中。

攝影/徐志武

尉立崗

2014-09-15