降低柱塞泵的故障停机率

降低柱塞注水泵的故障停机率小组名称：胜科输油队QC小组单位名称:石油开发中心胜科管理区注册编号：SYKF-015-2009小组类型：攻关型前言胜科管理区组建于2003年5月，地处广饶县石村镇（即草桥地区），主要负责草桥地区草4、草104、草109、草127、草128块的开发生产管理工作，含油面积22.11平方千米，地质储量3724万吨，原油产量30万吨，占到中心产量的37%，是开发中心原油稳产的主战场。胜科管理区输油队管理着5座输油站库和1座注水站，草4-1注水站于2007年12月份投产，设计注水能力500m3/d，设计工作压力16MPa污水处理A3级，承担着草4沙42+3的注水任务，目前有注水井7口，日注水量170m3，现有3S125A-12.5/16型柱塞泵3台。目录六、制定对策七、对策实施八、效果确认九、巩固措施十、下步打算一、小组概况二、选题依据三、现状调查四、确定目标五、原因分析及要因验证小组名称：胜科输油队QC小组建组时间：2008年3月注册时间：2009年5月注册编号：SYKF-015-2009小组类型：攻关型TQC教育：24小时TQC获证率100%活动日期：2009.3-.9活动次数：15次活动时间：60小时活动方式：集中活动与分散相结合活动主题：降低柱塞注水泵的故障停机率小组简介小组成员简介表小组成员简介序号姓名性别年龄职务(称)组内分工1孙宝国男39副队长组长2邢君男36队长协调实施3余建春男39副队长组织实施4金朝科男33工程师方案实施5崔字田男39技师方案实施6武宏伟男29技术员现场实施7张学全男32注水泵工现场操作8李吉川男27注水泵工现场操作9马金银男22注水泵工资料整理技术顾问：彭庆基蒋鲁奕方法指导：李明、孙相亮柱塞泵属于容积式往复泵，瞬时流量随时间而变化，泵的压力取决于管路特性，柱塞泵具有工作压力高、温度高、输送介质矿化度高，设备故障率居高不下，严重影响了正常的生产进行，导致设备维修费用超支。针对上述情况我们选择了以《降低柱塞注水泵的故障停机率》作为本次QC小组活动的课题。二、选题依据三、现状调查针对草4-1站柱塞注水泵在2008年的使用过程中出现以下异常现象并造成停机：柱塞泵不起压，经常出现5～6MPa的情况；柱塞泵震动大，噪音高，严重时整个泵房和污水罐都在振动注水泵流量低，不足额定流量的1/3柱塞磨损腐蚀严重，泄漏量大管线、设备憋压导致安全阀及控制电路继电器起跳针对上述情况，小组成员对2008年草4-1#注水站三台柱塞泵运行过程中的故障次数进行了统计,具体情况下表（表2）:草4-1#站2008年柱塞泵故障停机统计表表二草4-1#站2008年柱塞泵故障停机统计表制表人：李吉川制表时间：2009.06.16时间设备名称及编号故障次数故障原因停机时间(h)故障停机率(%)备注10023#注水泵1柱塞腐蚀81.1更换柱塞30041#注水泵1震动大噪音高不起压162.2更换吸入阀总成3套52#注水泵1震动大噪音高不起压162.2更换吸入阀总成3套61#注水泵1震动大噪音高不起压121.7更换吸入阀总成3套72#注水泵1震动大噪音高不起压121.7更换吸入阀总成3套81#注水泵2震动大噪音高不起压203.6更换吸入阀总成3套1柱塞漏失量大6更换柱塞及盘根3套92#注水泵1柱塞腐蚀漏失量大42.0更换柱塞及盘根3套2#注水泵1震动大噪音高不起压10更换吸入阀总成3套10000112#注水泵1柱塞漏失量大60.8更换盘根3套121#注水泵1安全阀起跳30.4更换安全阀合计121131.30设备故障停机率=作业时间内由于设备故障而不能工作的时间÷作业时间×100%从上表中我们可以看出，柱塞泵故障停机率高，平均故障停机率达1.3%，设备维修工作量大、费用高，工人劳动强度高。因流量低同时启2台泵保生产，加大了生产成本和能源消耗。数据取自输油队《设备运行记录本和设备技术档案》1、确定小组活动目标（一）目标制定：将3S125A-12.5/16型注水泵平均故障停机率目前1.3%降低到0.5%。见小组活动目标柱状图小组活动目标柱状图1.30.500.20.40.60.811.21.4活动前目标值故障停机率%活动前目标值（二）依据：胜利油田基层“三基”创建标准条件规定，创中石化银牌队必须有过硬的指标，设备故障停机率属于核心指标不能高于0.5%(1)设备故障停机率不能高于0.5%，是创建中石化银牌队综合管理指标的要求，必须达到。(2)设备故障停机率直接影响注水生产运行质量，各级领导及小组成员高度重视。(3)参观东辛采油厂辛二注水站，辛二注的设备故障停机率不到0.3%。经以上分析论证，我小组有能力完成这个课题2、目标可行性分析原因分析关联图五、原因分析及要因验证1、因果分析制图人：孙宝国制表时间：2009.06.18吸入阀总成阀板受热膨胀卡槽柱塞腐蚀磨损密封不严流量小不起压工人操作标准不规范排出过程排量漏失吸入阀关不严柱塞盘根泄露量大设备使用保养不当吸入阀打不开吸入过程供液不足排出过程局部水力冲击震动大噪音高控制电路中间继电器起跳数字压力表发送信号安全阀起跳频繁干线及设备超压流程切换操作不当设备故障停机率高五、原因分析及要因验证1、因果分析根据此图可以看出造成注水泵故障停机率高：工人操作标准不规范边缘因素柱塞腐蚀磨损密封不严（1）（2）（3）吸入阀总成阀板受热膨胀卡槽五、原因分析及要因验证2、要因验证要因验证一验证时间：2009.04.10验证地点：草4-1注水站验证人：余建春崔字田在切换流程、启停设备以及设备保养维护过程中，由于操作人员对操作标准的理解有差异，容易发生误操作造成设备故障停机。为避免人为因素对设备故障停机的影响，我们加强了对操作工人的技术业务培训，推行标准化操作，由技术熟练的工人技师带领职工进行现场演练，保证了所有职工在操作过程中的标准统一；同时组织岗位工人外出学习注水泵工岗位知识，并于2008年取得了《中石化注水泵工操作证》，降低了人为因素对设备故障停机率的影响，故确认为非要因。（一）工人操作标准不规范图3操作培训现场五、原因分析及要因验证1、要因验证要因验证二验证时间：2009.04.15验证地点：草4-1注水站泵房验证人：孙宝国彭庆基与分体式的吸入阀和排出阀不同，该泵的吸入阀和排出阀是集成式。吸排水阀总成由阀座、吸入阀板、吸入阀弹簧、排出阀组件等组成，该总成是常用易损件，也是该泵的关键专利部件，具有体积小，结构简单的特点。该总成除吸入阀板以外均采用不锈钢铸钢结构，液缸在吸入过程时，为降低泵必要的净正吸入压头，利于吸入阀板在导向槽内往复开启，采用了轻质的工程塑料，以及较小弹簧刚度的吸入阀弹簧。（二）吸入阀总成阀板受热膨胀卡槽图4吸入阀总成五、原因分析及要因验证1、要因验证图5柱塞泵吸入阀总成结构图阀压套排出阀组件吸入阀板吸入阀弹簧制图人：孙宝国制表时间：2009.04.18阀座柱塞五、原因分析及要因验证1、要因验证吸入口通道排除口通道制图人：孙宝国制表时间：2009.04.18图6吸入阀板和阀座示意图五、原因分析及要因验证1、要因验证图7阀板与板槽柱塞注水泵最初的故障表现为震动大、噪音高、流量低、不起压，针对故障原因进行多方查找，我们在2008年柱塞注水泵故障停机统计表中发现，该类故障共发生7起，主要集中在4-9月份，初步断定故障与天气温度有关。注水站处理的污水来自相邻的油站，污水温度不低于80℃，夏天热量损失少，冬天热量损失大。五、原因分析及要因验证1、要因验证结构解剖通过对泵头的结构进行了细致解剖，掌握其工作原理，发现吸入阀板材料为工程塑料，阀板导向槽等其他部件均为不锈钢铸钢结构。而工程塑料和不锈钢铸钢的受热线性膨胀系数相差3-10倍，随着气温转暖，故障出现的频率越高。在一次故障出现时，为保生产立即组织抢修，在取吸入阀板时发现阀板卡死在导向槽内，泵头温度降低以后才能取出。这就印证了吸入阀板受热卡死在阀板导向槽内，造成的流量低、噪音大、不起压等故障，其原理如下：柱塞泵的结构及原理柱塞泵结构及工作原理柱塞泵结构及工作原理柱塞泵结构及工作原理柱塞泵结构及工作原理柱塞泵结构及工作原理柱塞泵结构及工作原理五、原因分析及要因验证1、要因验证要因验证二验证时间：2009.06.15验证地点：草4-1注水站泵房验证人：孙宝国彭庆基阀板受热膨胀后，这两种情况都会引起设备故障停机，故确认为要因。200502阀板受热膨胀卡槽有两种情况危害排出过程液缸内压力迅速升高，气泡重新凝结溃灭引起局部水力冲击，导致震动大、噪音高、流量低，其危害会引起液缸和吸入阀总成疲劳损坏02阀板卡在导向槽的前端吸入阀打不张，吸入过程液缸吸入量不足，液缸内的压力为负压真空，水在饱和蒸汽压降低的情况下，迅速汽化产生大量小气泡阀板不能打开或不能闭合都会引起设备故障停机，故确认为要因01阀板卡死在导向槽的后端吸入阀关不严，排出过程排量漏失，造成注水泵流量小，压力低柱塞泵结构及阀板卡槽故障演示阀板卡在导向槽前端，吸入阀打不开柱塞泵结构及阀板卡槽故障演示阀板受热膨胀卡槽不能打开柱塞泵结构及阀板卡槽故障演示阀板受热膨胀卡槽不能打开柱塞泵结构及阀板卡槽故障演示阀板受热膨胀卡槽不能打开五、原因分析及要因验证1、要因验证要因验证三验证时间：2009.05.24验证地点：队练兵场验证人：刑君李明油田污水矿化度高，含有硫酸盐还原菌、硫化物等物质，对柱塞产生强烈腐蚀，而且柱塞往复运动时与盘根直接接触，存在机械磨损，因而导致柱塞与盘根密封不严，污水泄露柱塞腐蚀加剧，在泄露量达到一定程度时被迫停机更换柱塞，故确认时要因。（三）柱塞腐蚀磨损密封不严图6柱塞箱2、吸入阀总成阀板受热膨胀卡槽非要因1、工人操作标准不规范要因3、柱塞腐蚀磨损密封不严五、原因分析及要因验证结论要因对策表要因对策目标措施地点负责人时间阀板受热膨胀卡槽改造吸入阀板防止吸入阀板受热膨胀卡槽将吸入阀板外径车削至合适尺寸草4-1注水站崔字田2009年6月柱塞腐蚀磨损密封不严加装滴油盒在柱塞表面形成一层油膜起到润滑防腐的作用1、清理柱塞箱的锈迹和污垢。2、用白铁皮自制了一个机油盒，并在每根柱塞的上方打一个小孔，让机油滴在柱塞上起润滑防腐的作用。草4-1注水站余建春崔字田2009年6月制表人：马金银制表日期：2009年8月3日通过要因分析可以看出，柱塞泵故障停机率高的主要原因是吸排水阀总成阀板受热膨胀卡槽、柱塞腐蚀磨损密封不严。根据确定的要因，小组成员认真讨论研究，制定对策如下表（表3）：可行对策可行性评估结论由此认为可行外部环境阀板材质是一种叫做聚甲醛的塑料，可以用车床加工至所需尺寸上级领导及有关部门大力支持减少阀板外径滴油盒可以就地取材使用白铁皮等材料制作，结构简单制作方便加装滴油盒（一）改造阀板、防止受热膨胀卡槽（1）确定思路图10吸入阀板和阀座示意图减小吸入阀板外径，低温时既能保证正常使用，高温时又能防止其膨胀卡在板槽内。阀座和吸入阀导向槽等材料是不锈钢铸钢结构，吸入阀板材料是一种叫聚甲醛的工程塑料，注水泵的工作温度在80℃。随着温度的变化，材料都会发生热胀冷缩，塑胶受热膨胀,其线性热膨胀系数要比金属大3~10倍，容易受温度变化而影响尺寸的稳定性，导致阀板卡槽故障的发生。在工况温度下，根据塑料比不锈钢铸钢材料多出来的受热膨胀的余量，对阀板外径进行切削加工。（2）阀板外径切削量的确定钢材的线性热膨胀系数是12，温差按40℃，按照钢材膨胀系数的5倍计算阀板的受热膨胀余量：阀板外径的削磨量取整数2mm车削量阀板其外径为74mm，而阀座吸入孔的外缘距离为66.4mm，在低温时能够保证吸入阀正常工作，高温时又能防止卡死。76mm*12*10-6*40℃*5=1.824mm≈2mm普通钢材的线膨胀，每1000米长度，温差1摄氏度，变化12毫米(3)措施的实施按照上述思路，我们将柱塞泵的吸入阀板拆出，用车床进行车削加工至要求外径尺寸后安装就位，启泵运行经过1周的观察，震动大、噪音高、流量低、不起压的故障被排除。（三）制作安装滴油盒、在柱塞表面形成一层油膜起到润滑防腐的作用在彻底清理柱塞箱锈迹和污垢后，用白铁皮