QC钻井水龙头强制润滑装置

黄河钻井四公司安全机动办QC小组钻井水龙头强制润滑装置目录•课题介绍•小组简介•选择课题•设定目标•提出并确定方案三四五二一•制定对策•对策实施•确认效果•巩固措施•总结和下步打算八九十七六一、课题介绍钻井水龙头现场经常出现运转中卡死现象。出现这种现象的原因90%以上是润滑不良造成的。主要是因为水龙头在结构设计上存在缺陷，润滑系统没有油压表、没有清洁手段，杂质不能及时清除出来，造成设备润滑的恶性循环，加速了润滑油的变质，造成轴承损坏，易引发水龙头卡死故障，造成人身伤害、设备损坏、停产误工、井下事故等严重后果。针对上述问题和所引发的严重故障，特设计本装置，以便有效去除水龙头润滑系统内的杂质，减少水龙头的维修和更换频率，降低使用成本，尽可能提高设备使用安全性，间接提高钻井工作时效，降低井下施工风险。小组名称钻井四公司机动办QC小组注册编号hhzj036-2015课题类型创新型活动时间2015年1月-10月姓名性别年龄学历职务组内工作分工于佰秋男43本科高级工程师组长李克宁男44本科高级工程师质量分析张福军男43本科工程师现场实施单保民男51技校高级技师现场实施赵子良男31本科工程师现场实施刘文侠女35研究生工程师统计分析我们的团队二、小组简介表1：小组成员简介表本QC小组由具有较强专业特长和业务能力的成员组成，自成立以来，紧紧围绕钻井生产，先后完成了多项成果，其中《钻井柴油机余热回收利用装置》、《钻井泵空气包气动装置》均获得中石化胜利石油工程有限公司优秀QC成果二等奖。2013年小组获《中国石油工业优秀质量管理小组》称号。三、选择课题本QC小组分组对井队在用的水龙头使用情况及近几年的故障维修情况进行调查，目前在钻井现场多采用SL-225、SL-450型水龙头。图2：在用水龙头实物图图1：现场调查图3：在用水龙头结构图水龙头主体内部是一个封闭的油池，安装有承转部分的主轴承、防跳轴承、扶正轴承和旋扣部分的气马达、齿轮、离合器，这些部件的润滑方式为飞溅润滑，润滑效果较差。选题理由1：润滑方式单一润滑效果较差图3：在用水龙头结构图水龙头的润滑系统没有油压表、没有清洁手段，现场使用时多为人工排污，杂质不能及时有效地清除干净，造成设备润滑的恶性循环，加速了润滑油的变质，易引发水龙头卡死故障。选题理由2：存在结构缺陷不能清除杂质三、选择课题对近五年水龙头的修理情况进行调查分析，可以看出其故障多数为轴承问题，而90%以上是润滑不良造成的。现场使用中，水龙头卡死故障，不仅会产生设备维修费用，还可能造成人身伤害、停产误工、井下事故等严重后果。选题理由3：轴承故障频发、经济损失较大年份修理台次密封问题轴承问题润滑不良引起修理费用（万元）20105144142011615517.52012404310.520135054142014716517.5表2：水龙头修理情况调查表三、选择课题选题理由1：润滑方式单一、润滑效果较差怎么办？主要原因：存在杂质、润滑不良选题理由3：轴承故障频发、经济损失巨大选题理由2：存在结构缺陷、不能清除杂质四、设定目标根据小组人员钻井施工现场收集的第一手资料，结合水龙头使用现状，以及井队设备实际情况综合分析，确定了活动目标：依靠现有科技手段，不对水龙头进行较大结构改变，利用现有润滑系统，研发强制润滑装置。图4：小组活动目标柱状示意图表3：小组活动计划表凡事预则立不预则废五、提出并确定方案表4：设计方案汇总表1、提出方案设计方案方案一方案二方案三方案四项目内部加装油泵外加油泵+电机（1）外加油泵+电机（2）外加油泵+皮带结构原理水龙头内部进行结构改造，加装润滑油泵电机带动油泵，整个装置安装于水龙头上电机带动油泵，整个装置安装于地面上中心管通过皮带带动油泵，整个装置安装于水龙头上优点简单直接，无需附加动力压力恒定，工作稳定压力恒定，工作稳定无需附加动力，节能低耗，工作稳定缺点需对水龙头结构进行改造，成本较高需外加动力设备，电机电缆随水龙头上下运动，风险大需外加动力设备，进出油管线随水龙头上下运动，风险大压力不恒定图5：设计方案讨论五、提出并确定方案表5：解决问题方案综合评价表2、解决方案综合评价序号项目方案一方案二方案三方案四1动力来源中心管外加电机外加电机中心管2传动方式齿轮传动电传动电传动皮带传动3水龙头结构改变内部结构，加装传动齿轮不改变内部结构不改变内部结构不改变内部结构4安全指数安全危险危险安全5安装指数空间限制受空间限制受空间限制不受空间限制6经济指数改造费用高运行成本高运行成本高运行成本低7适用指数低低低高8预计有效性需要对水龙头内部结构进行改造，成本过高电缆上下运动易漏电伤人，不安全因素较高油管线上下运动易破损伤人，不安全因素较高满足钻井生产使用需要9可推广指数不适合推广不适合推广不适合推广适合推广五、提出并确定方案表5：解决问题方案综合评价表2、解决方案综合评价序号项目方案一方案二方案三方案四1动力来源中心管外加电机外加电机中心管2传动方式齿轮传动电传动电传动皮带传动3水龙头结构改变内部结构，加装传动齿轮不改变内部结构不改变内部结构不改变内部结构4安全指数安全危险危险安全5安装指数空间限制受空间限制受空间限制不受空间限制6经济指数改造费用高运行成本高运行成本高运行成本低7适用指数低低低高8预计有效性需要对水龙头内部结构进行改造，成本过高电缆上下运动易漏电伤人，不安全因素较高油管线上下运动易破损伤人，不安全因素较高满足钻井生产使用需要9可推广指数不适合推广不适合推广不适合推广适合推广通过综合分析对比，方案四具有安全可靠，操作简单，无需外加动力，不改变水龙头结构，成本低，可推广性强等特点，因此决定采用方案四作为实施方案。六、制定对策1、设计思路图6：设计思路分析图六、制定对策表6：计划实施表2、实施计划表序号步骤内容负责人完成日期1工作原理设计是否合理直接关系到研制结果成败，保证科学性、实用性、准确性于佰秋李克宁张福军2015年5月底之前2装置结构设计安装方便，不受空间限制，满足钻井队生产需要于佰秋李克宁单保民2015年5月底之前3技术参数设计依据相关钻井设备的技术参数，设计装置参数，满足工作要求。于佰秋李克宁赵子良2015年5月底之前4主要部件选择能够满足工作需要，保证经济性、实用性。李克宁张福军单保民2015年5月底之前七、对策实施图7：工作原理图实施步骤一：工作原理设计水龙头转动时，中心管通过皮带轮带动机油泵运转，润滑油从水龙头放油孔经粗滤器过滤后吸入机油泵，再经精滤器、调压阀后，由呼吸器口进入水龙头内进行润滑.调压阀上接有回油管线，将多余润滑油回流水龙头内。七、对策实施图8：装置结构示意图实施步骤二：装置结构设计本装置主要由油泵皮带轮、齿轮油泵、油过滤器、油压表、中心管皮带轮、球阀以及管线等组成。水龙头的排污口和加油口，这作为强制润滑系统的进油和回油之用。油泵安装在一个底板上，底板利用水龙头原有的下部固定螺栓固定在水龙头的底部。七、对策实施表7：装置技术参数表实施步骤三：技术参数设计依据胜利油田钻井队在用的水龙头技术参数及工作状况，设计装置技术参数，见下表。序号中心管转速r/min润滑油压力MPa润滑油排量L/min1600.0852700.106.53800.1274900.148.551000.161061100.1811.571200.2013七、对策实施图10：齿轮油泵实物图实施步骤四：主要部件选择1、齿轮泵的选择：正常钻进时，水龙头中心管的最低转速为60r/min,最高转速120r/min，即中心管皮带轮转速为60-120r/min。根据中心管转速，选择型号CB10齿轮泵，额定转速800r/min,额定压力0.2Mpa。图9：部件检验选择七、对策实施图11：中心管皮带轮实物图实施步骤四：主要部件选择2、皮带轮的设计：中心管皮带轮内孔直径为196mm，与中心管连接为过盈配合,外径为224mm；油泵皮带轮内孔直径为10mm，与油泵采用键连接，外径为32mm,皮带传动比为7。图12：油泵皮带轮实物图七、对策实施图13：传动皮带实物图实施步骤四：主要部件选择3、皮带的选择：皮带采用万能A型皮带，油泵的安装位置可以调整以便调节皮带张紧度。皮带张紧度调节八、确认效果（一）现场实验效果2015年6月，水龙头强制润滑装置在厂内进行组装调试.图14：厂内试验这个装置可以满足需要！八、确认效果2015年7月，在32563队安装水龙头强制润滑装置，进行首次现场试验，水龙头型号为SL-225，使用润滑油为长城L-CKC220工业闭式齿轮油，强制润滑装置安装完成后，进行现场使用效果检验，采用的方法是分别在水龙头使用一定时间后，检查油滤器中杂质含量，并对齿轮油进行斑点测试。图15：现场安装图（一）图16：现场安装图（二）图19：500小时后油品检测图20：500小时后油滤器图21：700小时后油品检测图22：700小时后油滤器图17：250小时后油品检测图18：250小时后油滤器八、确认效果强制润滑装置使用800h后再次清洗检查，发现过滤器中更多杂质颗粒，润滑油斑点测试为四级立即换油，如图所示。图23：800小时后油品检测图24：800小时后油滤器试验结论：1、使用强制润滑装置后，可以明显地去除润滑系统中的杂质；2、为确保水龙头润滑良好，确定油滤器清洗时间为250小时；3、为保证润滑油性能，润滑油更换时间为700小时。八、确认效果八、确认效果（二）存在不足及改进措施1、水龙头强制润滑装置进行试验后，QC小组在现场进行调研，使用队伍职工提出，装置试验效果较好，但整体尺寸偏大、不够紧凑。图25：QC小组现场活动有什么要改进的？2、针对装置在现场使用中出现的不足，QC小组商讨制定了改进措施，使装置更加轻巧紧凑。图26：改进后的效果图八、确认效果（三）效果论证1、去除杂质依靠粗滤器和精滤器的两级滤清作用，能够有效地清除润滑系统中的油泥、金属屑等杂质，起到净化润滑系统的作用。图27：粗滤器实物图图28：精滤器实物图八、确认效果2、强化润滑油泵的使用、进出油口的设计、油管线的选择等，实现了压力润滑与飞溅润滑相结合，极大地提高了系统的润滑效果。图29：系统进油口图30：系统出油口图31：5/16″油管线八、确认效果3、减少故障、降低风险减少水龙头发生故障的机率，提高了水龙头的安全运转性能，延长设备的使用年限；降低了水龙头出现负荷轴承卡死，造成的损坏设备、停产误工，扭断大绳钻具落井、人身伤害、井下事故等发生的风险。八、确认效果4、降本增效使用本装置以后，水龙头的大修周期可延长2-3倍，按延长大修周期2倍，大修费用3.5万元计算，5年内可减少一次大修，年度节约维修费：3.5/5=0.7万元。按照黄河钻井总公司在用水龙头40台计算，则年度可节约水龙头维修费0.7×40=28万元。八、确认效果5、推广性强本装置针对钻井作业现场应用的水龙头进行设计，对水龙头结构不进行任何变动，可与各种型号的水龙头进行匹配和安装；除传动皮带轮和护罩需加工外，其它配件均为标准件。图32：零部件实物图八、确认效果结论:利用钻井水龙头强制润滑装置，起到了去除杂质、强化润滑、减少故障的作用，能够发挥安全增效的优势，并有较强的推广性，在钻井队推广使用意义深远。八、确认效果图33：目标实施图八、确认效果九、巩固措施1、编制《钻井水龙头强制润滑装置安装、使用说明书》、《安全管理制度》，规范该装置的安装、使用和维护保养。规范和指导日后的设备管理使用图34：管理措施九、巩固措施2、开设技术培训课堂，推广新装置并对井队职工进行培训。图36：培训课堂学习本无底前进莫徬徨九、巩固措施3、本装置在公司各队推广后，QC小组进行跟踪检查，本装置得到了现场职工的认可。图35：跟踪检查十、总结及下步打算通过开展本次QC活动，增强了团队凝聚力，提高了小组成员的个人能力和创新意识。图37：成果获奖证书为企业赢得了效益，同时该成果还获得2015度山东省经济和信息化委员会设备管理成果二等奖。2015年，我们的目标已经实