研制集输泵站泵机组移位装置QCWord下载.docx

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实施单位

操作

人数

（人/台次）

故障

次数

（台次）

平均移位时间（分钟/台次）

备注

1

泵机械密封渗漏

5-6

23

47

2

电动机轴承损坏

9

55

移动电机时挤伤手指

3

电动机电气故障

5

54

4

电动机声音异常

53

泵运转部件更换

45

平均值：

总使用时间／操作次数

51

调查人：

数据来源：

《采油厂集输泵站设备保养台帐》

从表中可以看出，泵机组故障移位在全厂7座集输泵站均不同程度的发生，职工在操作过程中存在费时费力问题以及不安全因素。

为解决以上问题，我们QC小组决定把《研制集输泵站泵机组移位装置》作为本次QC活动的课题。

三、设定目标：

（1）目标：

研制集输泵站泵机组移位装置。

（2）目标值：

移位时间由51分钟/台次降低到25分钟/台次。

图2小组活动目标柱状图

四、提出方案并确定最佳方案

（一）提出方案

针对如何研制集输泵站泵机组移位装置这个问题，小组成员集思广益，运用头脑风暴法，绘制出研制集输泵站泵机组移位装置亲和图。

图3集输泵站泵机组移位装置亲和图

根据亲和图，小组成员对整体方案进行了分解，同时对每个技术参数进行优选。

（二）方案优选

1、结构的优选

结构形式

示意图

叉车式随车吊式行吊式

图4三种结构示意图

对比表

表3三种结构优选对比表

项目

叉车式

随车吊式

行吊式

适用性

由于该结构的特殊性，只能在电动机后端（风扇处）进行移位操作，受现场空间位置的影响大。

对重量在400kg以上的电动机移位较困难。

适用性有一定限制。

该结构现场可安装在故障泵机组左右两端处，不受现场空间的影响。

由于该结构辅助支架可拆卸，外送维修时整体移出方便。

适用性广。

但由于是整体结构，电动机需外移送修时整体移动不方便。

不适合运出操作。

适用范围

电动机重量在400kg以下

电动机重量在（150-850）kg

经济性

2.5万元

1万元

6000元

操作时间

18分钟

25分钟

45分钟

操作人数

（3-4）人

3人

（4-5）人

实现目标

水平移位、整体移出

垂直吊起、水平移位、整体移出

垂直吊起、水平移位

优选评价

不选

选用

①叉车式

主要由立式液压缸、链条传动机构、滚动管排等部件组成。

（见图4）

图5叉车式现场运行轨迹图

小组成员张洪岐、许永军根据现场模拟操作发现（见图5），由于泵机组型号不同，其基础长度、宽度、高度也不同，电动机底座长度小于其本身的整体长度。

该结构管排前段无法直接与电动机底座平面接触，中间留有（10-20）cm的空间，电动机移到装置上还需要借助其他工具或人抬的方式，对重量在400kg以上的电动机移位较困

难，操作比较费力。

②随车吊式

主要由横梁、主支架、辅助支架、底盘等部分组成。

图6随车吊式现场运行轨迹图

小组成员张洪岐、薛云利在热采区泵房通过模拟操作，认为由于电动机在吊起后移动，因此操作不受泵机组基础长度、宽度、高度的

影响，可以实现电动机吊起、移动、运出一体化的功能。

③行吊式

主要由人字形支撑架、横梁、手拉葫芦等部件组成。

图7行吊式现场运行轨迹图

小组成员张洪岐、卜春霞经现场模拟操作（见图7）认为，通过手拉葫芦可以实现电动机在原位置上垂直升降和水平移动，但电动机外送维修移动时，需要挪动整个装置，由于该结构为一

体式，体积较大，移动不方便，在移动过程中存在不安全因素。

小组成员随后对该装置结构中的长度、高度进行优选。

（2）长度

表4结构长度可行性评价表

　名称

尺寸（m）

结构长度范围（m）

泵机组基础最小宽度

0.7

1.5-1.7

泵机组基础最大宽度

0.9

装置底盘长度

0.8

结构可选长度

1.50m

2.0m

2.5m

可行性

分析

装置仅适用于基础宽度为0.7m的泵机组，装置与泵机组基础接触过于紧凑，不利用现场调整，使用范围小。

装置适用于基础宽度为（0.7～0.9）m的泵机组，装置与泵机组基础接触有0.3m的活动余量，装置通用性强。

装置适用于基础宽度为（0.7～0.9）m的泵机组，装置与泵机组基础接触有0.8m活动余量。

余量大，横梁的抗拉强度减小，同时装置整体移动、存放受到限制。

简易

图示

评价

不可行

可行

该结构长度取决于现场泵机组基础的宽度和装置底盘的长度。

考虑到装置安装调整的灵活性和现场实际，对整体长度预留0.3m的活动余量比较符合现场操作实际。

因此，确定长度2.0m。

（3）高度

表5结构高度可行性评价表

名称

结构高度范围（m）

电动机与基础最小高度

1.3-1.7

电动机与基础最大高度

1.1

H型钢与倒链长度

0.4

电动机提升高度

0.2

结构可选高度

1.5m

1.8m

适合于电动机与基础高度在（0.7～0.9）m的泵机组。

该高度仅用于部分泵机组移位。

适合于电动机与基础高度在（0.7～1.1）m的泵机组。

该高度适合全部泵机组，高度适中。

但高度高出最大高度0.3m，整体稳定、美观性差。

对比优选

不选用

结构高度取决于电动机在基础上的高度和倒链与H型钢的整体长度。

基于上述参数要求，考虑到结构整体的美观、实用和稳定性，确定最佳高度为1.8m。

2、传动方式的优选

①三种传动方式

②传动方式示意图

图8三种传动方式

③传动方式对比表

表6三种传动方式性能比较

类型

操作时间

环境要求

构造

运行速度

维护

价格

液压式

35分钟

区域防爆

需专业厂家定做，制作精度高。

复杂

（0.2-0.5）米/分

专业人员，复杂

1.8万元

电动式

10分钟

可购买，容易实现

1米/分

1.0万元

机械式

任何环境

0.5米/分

一般工人，简单

0.1万元

小组成员张洪岐、许永军先后于2013年6月27-28日，在技术检测大队泵修车间、总机械厂咨询有关技术人员，查阅《工程机械基础》等相关资料，对三种传动方式进行性能对比。

从表中可以看出，机械传动现场容易实现，成本低，日常维护操作简单易行。

因此，优选机械传动方式。

3、连接方式的优选

（1）主支架连接

①连接方式

②工房施工照片

图9焊接图10铆接

③两种连接对比表

表7焊接质量跟踪表

方案

实验分析

优缺点

综合评价

焊接

1、操作人数：

2人

优点：

对几何形体适应性强，构造简单，整体结构稳固，现场易于实现。

缺点：

对材质及焊接质量要求高。

2、操作时间：

1天

3、成本：

人工费、材料费600元

4、加工：

小组成员委托专业机械加工厂家，由2名专业资质焊接人员负责施工。

5、试验：

在现场进行1500kg承载量的强度抗压测试，连接处无异常变化。

试验时间：

2013年7月2日地点：

东营孚德机械厂责任人：

表8铆接质量跟踪表

铆接

连接

传力可靠，韧性和塑性好。

费钢、费工，操作精度高，成本高，开孔截面受力消弱，操作难度大。

人工费、材料费2500元

小组成员委托专业机械加工厂家，由2名专业资质人员负责施工。

2013年7月8日地点：

小组成员通过对上述两种连接方式的对比，认为在施工质量、安全性上两种连接均能达到要求，但从经济性和加工难以程度上，焊接比较普遍，容易实现。

而铆接目前只用于承受较大的动力荷载的大跨度钢结构，一般情况下在工厂几乎为焊接所代替。

因此，选用焊接连接。

（2）辅助支架

①连接方式

②对比表

表9辅助支架螺栓连接可行性评价表

螺栓规格

普通精制螺栓

普通粗制螺栓

精度分类

A级和B级

C级

强度等级

5.6级和8.8级

4.6级和4.8级

加工方式

车床经过切削而成

由未经加工的圆杆制成

加工精度

螺杆与栓孔直径之差为

（0.25～0.5）mm

（1.5～3）mm

经济性能

价格高

价格经济

用途

构件精度很高的结构（机械结构），在钢结构中很少采用

沿螺栓杆轴受拉的连接，次要的抗剪连接，安装的临时固定。

评价结果

③销轴安装示意图

图11销轴安装示意图

④剪切强度及挤压强度分析

对选用粗制螺栓销轴的设计。

计算得到：

销轴直径

现场实际选用的销轴直径为D=25mm

受到的剪切应力为：

所以，足以满足剪切强度要求。

挤压应力计算：

综上所述，所选直径的粗制螺栓销轴足以满足设计中的剪切强度和挤压强度要求。

4、材质的优选

（1）横梁材质选择

①横梁材质

②横梁示意图

图12横梁受力示意图图13横梁弯矩图

③受力分析

起重量最大为1000kg，横梁长度为2m，倒链等附件重量约为100kg，考虑装置起吊重物时具有一定的动载荷，取动载荷系数为1.2。

所以得到横梁受到的集中力为：

根据横梁承受弯矩、强度和挠度计算公式，分别得到10#、12#、14#H型钢数据为：

表1010#、12#、14#型H字钢参数对比

钢号

中央最大弯矩N/m

强度MPa

刚度（挠度）cm

重量kg

价格（元）

10

6524

133.143

0.42354

22.4

12

6539

84.343

0.21288

28.4

14

6552

64.235

0.14635

33.8

许用值

140MPa

吊装横梁要求l/500=0.4

参考价：

3800元/吨

从表中看出，10#、12#、14#H型钢理论上都可满足横梁强度要求，但从刚度校核看，10#H型钢结果非常接近于许用值（

），不满足要求，12#、14#满足要求，考虑成本等因素，优先选择12#H型钢。

（2）主支架材质选择

①主支架材质

②主支架示意图

图14主支架截面示意图

③主支架受力分析

当起重物移动到主支架顶部时，主支架的受力最大。

此时，不计横梁等自重，并考虑动载荷系数，主支架顶部受力为：

P=12939N

强度校核

选择8号、10号、12号槽钢进行应力计算。

查机械设计手册可知8号、10号、12号槽钢的相关数据如下：

表11主支架强度校核表

槽钢规格

截面积，cm2

实际应力MPa

8

20.48

6.32

各规格槽钢计算以两根槽钢按照图对焊而成

25.48

5.08

31.38

4.12

可知，各规格槽钢

可以看出，各规格槽钢均满足强度条件要求。

稳定性校核

计算选用不同规格槽钢的主支架的失稳临界力如下。

临界力如下表：

表12主支架临界力计算结果

临界力

安全系数

53041.00

4.10

81798.16

121387.20

9.38

以上计算未考虑主支架所受的弯矩及振动影响。

由于横梁选用12号H型钢，考虑横梁与主支架在安装时尺寸的匹配对应性，所以应选择较大规格的槽钢作为主支架，选择10号槽钢。

（3）辅助支架：

①辅助支架材质

②辅助支架受力分析

设辅助支架与横梁的夹角为α，两根辅助支架之间的夹角为β。

1）不同的角度对应的两辅助支架的长度计算如下表：

表13辅助支架的长度（单位：

m）数据

βα

10°

20°

30°

40°

50°

60°

图例

1.89

1.99

2.15

2.43

2.90

3.73

2.11

2.22

2.40

2.71

3.23

4.16

90°

2.58

2.72

2.94

3.32

3.96

5.09

从上述计算数据中看出，辅助支架两个角度过大，会占用较大的作业空间，施工不方便，同时不利于结构稳定。

两辅助支架可看做二力杆，所受的内应力计算公式如下：

式中，D和d分别为所选钢管的外径和内径，单位：

m，钢管规格初步选择1寸、1.5寸、2寸。

利用公式求出对应的辅助支架受到的压力

，单位：

N。

表14辅助支架选择不同尺寸钢管的内应力（单位：

MPa）

从表中看出，不同规格的钢管，不同角度对其内应力产生较大影响。

两支架与横梁夹角越大，两辅助支架之间夹角越大，所受的内应力越大，但都满足强度要求。

2）辅助支架稳定性校核

根据不同情况下辅助支架的长度，计算其稳定性。

根据欧拉公式计算临界力为：

其中长度系数取

。

不同角度下各规格支架所得的临界力（见表15）。

表15辅助支架选择不同尺寸钢管的临界力（单位：

N）

从表中看出，辅助支架与横梁夹角越大，两支架之间夹角越大，辅助支架失稳的临界力越小。

选择1.0寸钢管不满足稳定性要求；

选择1.5寸和2.0寸钢管时，在不同角度下会失稳（如图15红色所示）。

综上所述，两辅助支架之间的夹角为20°

-60°

较合适，而辅助支架与横梁的夹角应在20°

-30°

（如图15蓝色所示）。

该范围的数据既能满足强度要求，又能满足支架稳定性要求，同时其长度也适合现场实际。

小组成员决定选用1.5寸钢管。

（三）确定最佳方案

图15集输泵站泵机组移位装置最佳方案

五、制定对策

表16对策表

六、对策实施

实施一：

设计图纸。

2013年7月20日图纸设计完毕。

图16随车吊式装置加工图

实施二：

加工组装。

2013年7月25日，小组成员委托具有加工资质的东营孚德机械制造厂进行加工制作。

8月3日装置加工组装完成。

图17集输泵站泵机组移位装置样机

实施三：

现场试验。

2013年8月5日，小组成员将装置运至一矿掺水接转站在1#外输泵进行试验，取得预期效果。

图18现场试验照片

8月15日，小组成员用该装置对接转站2#外输泵更换机械密封实施电动机移位操作。

同时邀请采油厂集输科、机动科、安全科、科技办等专家对装置现场应用试验情况进行评价、论证。

图19现场试验照片

8月24日，小组成员又将装置运到胜采一矿宁海站，对该站4#脱水泵进行电动机移位操作。

图20电动机移位操作照片

经过三次现场操作进一步验证，泵机组故障移位装置取得预期效果。

操作只需三名职工，时间在25分钟以内，操作方便，安全可靠。

七、效果确认

（一）目标值检查

装置应用后，小组成员统计了2013年9月—2014年2月现场使用情况，取得预期效果。

表17泵机组故障移位装置使用情况统计表

实施日期

设备名称

实施人

实施

单位

实施情况

使用时间（分）

2013.9.22

3#外输泵

张新华、李明涛李卫东、

接转站

换新电机

25

2013.10.14

2#外输泵

张新华、李卫东、徐集跃

泵机封漏

21

2013.11.25

1#调水泵

王晓君、赵可才，王震

宁海站

电机轴承坏

24

2013.12.5

2#清水泵

郭汝胜、牛强

刘炜

坨一站

2014.1.14

4#外输泵

郭汝胜、邬春雷、林宝华

22

6

2014.2.15

1#外输泵

总是用时间／操作次数

23.1

数据来源：

图21小组活动后目标对比柱状图

（二）效益评价

社会效益：

集输泵站泵机组移位装置的研制应用，解决了集输系统泵房内在无行吊的情况下，泵机组重型设备的移位问题，大大减轻职工的劳动强度，深受现场操作职工的好评。

在油田各集输泵站具有很好的推广价值。

八、标准化

制定《集输泵站泵机组移位装置》使用操作规程，并纳入作业指导书，实行专人管理。

九、总结及下步打算

集输泵站泵机组移位装置的研制成功，提高了职工对泵机组故障移位操作过程的安全系数，减轻了操作人员的劳动强度，取得可观的社会效益。

我们将在此次活动的基础上，加强该装置的推广应用。

下一步我们将针对《降低集输泵站污水腐蚀率》课题开展活动。

附件：

集输泵站泵机组移位装置操作规程

操作步骤：

1、将移位装置推至待更换的设备处。

2、把推车上的两个固定支架旋至与地面紧密接触。

2、将推车后端两轮刹车装置锁紧。

3、安装支撑架，注意两个支撑的倾斜度不易过大。

与地面要接触紧密。

4、用拉紧卡链分别对支撑架之间、支撑架两侧与推车间拉紧。

5、安装手拉葫芦，悬挂电动机。

操作时，一人操作手动葫芦将设备慢慢吊起至规定高度，一人再慢慢拉动水平滑轨，将设备移开原位置，再慢慢放松将电动机放置在装置底盘上。

6、依次拆下拉紧卡链、支撑架。

7、将推车推至所需位置即可完成移位操作。

装置技术参数：

承载量：

1吨

高度：