QC成果报告-河南油田分公司QC成果材料-01抽油机电机快速移动装置的研制

2013年度优秀QC小组活动成果抽油机电机快速移动装置的研制小组名称：古城油矿设备安全QC小组发布人：翟晓东 王月单位名称：河南油田分公司第二采油厂2013年12月25日目 录一、小组概况1二、选择课题21、问题的提出22、确定课题3三、设定目标3四、提出方案并确定最佳方案51、提出各种方案52、方案选择73、确定最佳方案10五、制定对策表10六、按对策表实施11七、确认效果141、目标完成情况142、经济效益153、社会效益16八、标准化17九、总结和今后的打算171、小组体会172、今后的打算18河南油田分公司2013年QC小组成果抽油机电机快速移动装置的研制抽油机电机快速移动装置的研制一、小组概况古城油矿设备安全QC小组自成立以来，主要针对生产现场存在的疑难问题、安全隐患等开展活动。小组成员平均接受TQC教育36学时，基本情况如下：（见表1）表1QC小组简况表小组名称古城油矿设备安全QC小组课题注册编号2013C2G01课题名称抽油机电机快速移动装置的研制成立时间2010年2月课题类型创新型活动时间2013年212月小组人数10当年活动次数11小组成员全部来自生产及管理岗位，均参加过全面质量管理基本知识普及教育培训，取得了合格证书。序号姓名年龄文化程度职务、职称组内分工备注1燕列进45本科安全副主任师全面组织副组长2刘建朴34本科安全副队长方案选择及评估成员3马迎菊36本科助理工程师技术资料收集成员4翟晓东37本科高级技师编写成果报告并发布成果组长5王月33本科站长参与对策实施并发布成果成员6倪和红45本科助理工程师方案选择及评估成员7许继红38本科助理工程师参与对策实施成员8朱瑞娜29本科工程师参与对策实施成员9汪志雄28本科助理工程师技术资料收集成员10谭磊42本科工程师参与对策实施成员- 19 -二、选择课题1、问题的提出抽油机电动机是原油生产的动力设备，通过皮带传递动力带动抽油机运转，实现原油开采。皮带24小时连续运转，磨损较快，且需调整松紧度以延长皮带使用寿命，加皮带和调整皮带松紧度是采油工经常进行的操作。而现场电机滑轨（如图1）在更换皮带和调整松紧度时存在工序多、耗时长，体力消耗大等问题。图1 现场电机滑轨我们对现场20口井做更换皮带和调整皮带松紧度的试验。（见表2）表2 更换皮带、调整松紧度耗时试验序号井号更换皮带耗时（分钟）调整松紧度耗时（分钟）序号井号更换皮带耗时（分钟）调整松紧度耗时（分钟）1古326292111古220524182古328221612古430932253古257211413古480725194古4403292314古33519125古4305251915古33228226古2709342816古33120137古4604292317古491417118古3504252018古440422169古3005261919古4911251810古411231720古40611812平均值2418制表人：翟晓东 制表时间：2013年2月7日从上表可以看出，更换皮带和调整皮带松紧度耗时较长，体力消耗大，造成采油现场很少进行调整皮带松紧度的操作，皮带打滑造成烧断，增加工作量。因此，“如何在较短时间内快速移动电机，实现更换皮带和调整松紧度操作”是摆在我们面前首要解决的问题。我们在网上查询了目前抽油机电机滑轨的最新技术发展情况，在国家知识产权局网站上用关键词“电机滑轨and快速”进行了高级搜索，共检索到两条相关信息，均不符合生产现场的需求。（见图2）图2 专利检索结果检索人：翟晓东 检索时间：2013年2月8日2、确定课题为了解决上述问题，我们小组经过分析，选择抽油机电机快速移动装置的研制这一课题进行活动。三、设定目标图3 小组活动目标设定柱状图分钟制图人：翟晓东更换皮带调整皮带松紧度制图时间：2013年2月10日2415618分钟小组根据自身的活动能力，提出了活动目标如下：研制出电机快速移动装置，使更换皮带时间由目前的24分钟降低到15分钟，调整皮带松紧度时间由目前的18分钟降低到6分钟。图4 水闸可行性分析：1、我们从大通径闸板阀和水渠水闸获得灵感（见图4），认为可以设计出快速移动装置。2、我们在古326井做更换皮带和调整皮带松紧度试验，分步计时统计，制作操作流程图。（见图5） 古326井更换皮带操作用时情况图3 更换皮带轮工作流程图停机卸固定螺栓前移电机更换皮带后移电机紧固定螺栓启机标准时间：1min 3min 3min 1min实际用时：1min 8min 5min 1min标准时间： 3min 3min 1min 合计：15min实际用时： 5min 8min 1min 29min停机卸固定螺栓后移电机紧固定螺栓启机标准时间：1min 3min 2min 3min 1min 合计：10min实际用时：1min 8min 3min 8min 1min 21min 古326井调整皮带松紧度操作用时情况图5 流程图制图人：刘建朴 时间：2013年2月8日小组认为更换皮带操作若省略卸固定螺栓、紧固定螺栓环节，所需时间为：29-8-8=13分钟；调整皮带松紧度操作若省略卸固定螺栓、紧固定螺栓环节，所耗时间为：21-8-8=5分钟。因此，我们认为经过小组成员的共同努力，目标一定能够完成。四、提出方案并确定最佳方案1、提出各种方案电动机快速移动装置 亲和图采用横向结构采用纵向结构设计条形孔设计U形槽设计为活动底座采取“丝杠+螺帽”移动方式普通螺纹梯形螺纹安装推力轴承直接接触不安装推力轴承与固定框架连接方式机厂加工废旧料自行加工材料选用组件20钢45钢丝杆电机底座螺栓孔间距按配套电机进行设计固定框架移动距离满足要求采用方形框架，电机底座可前后移动配合间隙合适，防止电机底座振动移动装置丝杠长度满足移动距离要求丝杆连接方式与电机底座连接方式焊接活动链接调整轻便连接可靠材料选用合适,易于加工小组成员运用“头脑风暴法”，针对研制电机快速移动装置提出了各种想法，并用亲和图归纳整理：（见图6）图6 亲和图制图人：燕列进 制图时间：2013年2月12日根据亲和图，我们绘制了方案选择树图。（见图7）轨道式框架固定框架槽形框架横向底座电机底座纵向底座普通螺纹电机快速移动装置移动丝杠梯形螺纹焊接与底座连接连接方式活动链接直接接触与框架连接加装推力轴承机厂加工底座、框架废旧料自加工材料选用20钢丝杠装置45钢制图人：燕列进 制图时间：2013年2月12日2、方案选择（1）固定框架我们共提出了轨道式框架和槽形框架两种方案。（见表3）表3 移动框架方案分析对比表方案轨道式框架槽形框架结构示意图优缺点侧面为开有滑道的空心圆钢侧面为开口朝内的槽钢电机底座在滑道内移动，接触面积小，便于移动。圆钢可用报废的油管或废旧钢管，费用低。电机底座在槽钢内移动，接触面积大，阻力大，移动起来费力。结果采用不采用制表人：王月 制表时间：2013年2月15日（2）电机底座我们共提出横向底座和纵向底座两种方案。（见表4）表4 电机底座方案分析对比表方案横向底座纵向底座结构示意图优缺点稳定性强，左右调整电机实现四点一线结构简单，加工方便，较稳定只适用于同型号电机（可通过改变中间连接杆尺寸来适应不同型号电机）。无法实现电机“四点一线”调整。结果采用不采用制表人：王月 制表时间：2013年2月15日（3） 移动丝杠移动丝杠评估：我们分别提出了两种方案，并绘制了示意图。（见表5）表5 移动丝杠方案分析对比表方案普通螺纹梯形螺纹结构示意图优缺点自锁性能好，主要用于连接紧固作用螺距大，移动速度快，主要用于传动和位置调整装置中，强度相对较高 螺距小，移动速度慢，强度较低自锁性能不如普通螺纹好，加备帽可锁紧结果不采用采用制表人：王月 制表时间：2013年2月15日（4）连接方式 1）与电机底座连接方式评估：我们分别提出两种方案，并绘制了示意图 （见表6）表6 与电机底座连接方式方案分析表方案方案分析结果结构图分析特点方案一：丝杆与活动底座焊接1、制作简单2、丝杆与活动底座连接成一体电机震动直接传递给移动装置，造成移动装置寿命缩短不采用方案二：丝杆与活动底座链接1、需要在丝杆头部加工拉环2、丝杆通过拉环、滑杆与活动底座连接。吸收电机震动，延长移动装置寿命采用制表人：王月 制表时间：2013年2月15日2）与框架连接方式评估：我们分别提出两种方案，并绘制了示意图（见表7） 表7 与框架连接方式方案分析表方案方案分析结果结构图分析特点方案一：螺母直接调节1、结构简单2、限位套焊在螺母上，旋转时分别与支架硬摩擦，阻力较大。转动螺母时摩擦阻力大不采用方案二：螺母+轴承调节1、借鉴阀门丝杆、铜套结构，加装两副推力轴承2、调节时摩擦阻力小，速度更快。调整省力快捷结构复杂采用制表人：王月 制表时间：2013年2月15日（5）材料选用1）丝杠考虑到丝杠要有足够的强度，我们从碳钢中选取20钢、45钢两个方案，并进行了评估。（见表8）表8 各组件材质选用对比表序号方案机械性能对比经济性（元）对比结果屈服点MPa抗拉强度MPa塑性（%）切削性120钢24541025好100不采用245钢35560016一般120采用评估说明：从对比评估来看，45钢机械性能明显优级于20钢，因此我们选择了45钢。制表人：王月 制表时间：2013年2月15日制图人：燕列进 制图时间：2013年2月12日2）底座、框架选择考虑到加工成本问题，我们选择利用73废旧油管和槽钢制作固定框架，利用22废旧抽油杆和槽钢制作电机底座。3、确定最佳方案最终我们得到最佳研制方案如下：（见图8）电机快速移动装置材料选用废旧料自加工底座、框架丝杠装置电机底座轨道式框架固定框架移动丝杠连接方式加装推力轴承活动链接梯形螺纹横向底座45钢与底座连接与框架连接制图人：燕列进 制图时间：2013年2月16日五、制定对策表针对已确定的方案，我们制定了对策表如下。（见表9） 表9对策表序号方案对策目标措施地点责任人完成日期1电机底座制作横向电机底座1、满足多种电机型号的要求；2、电机可在底座上实现横向调整距离150mm1、设计、绘制图纸；2、电机底座纵向使用不同长度的拉杆；3、在电机底座上横向设计170mm开口槽；现场工房刘建朴2月22日2固定框架制作轨道式框架电机底座在轨道内前后移动距离要达到300mm1、设计、绘制图纸；2、框架轨道长度设计为350mm现场工房刘建朴2月22日3移动丝杠制作梯形螺纹丝杠1、 丝杠长度400mm2、螺距为6mm1、设计、绘制图纸；2、螺纹型号设计为Tr306-7H/7e-400办公室刘建朴2月26日4与框架连接选购推力轴承直径在4560之间选购51409型号推力轴承库房采购翟晓东3月25日5现场应用组装试验1、使加皮带和调整皮带松紧度操作控制在10分钟和3分钟之内1、按设计要求组装、试用；2、验证操作时间。井场谭磊4月3日制表人：谭磊 制表时间：2013年2月21日六、按对策表实施根据制定的对策及进度安排，我们逐项落实，认真组织实施。1、制作横向电机底座由刘建朴测量了各型号电机长度和宽度方向尺寸（见表10），长度方向可通过在横向底座上开长度为170mm槽实现，宽度方向可设计不同尺寸连接杆实现。材料选用100105的槽钢和22废旧抽油杆。（见图9） 表10电机尺寸调查表序号电机型号(KW)长度方向尺寸（mm）宽度方向（mm）115300210218.5310220322360260430400340537400340制表人：刘建朴 制表时间：2013年2月21日图9 电机底座2、制作轨道式框架由刘建朴测量，根据横向电机底座尺寸设计轨道式框架。在框架两侧轨道长度设计为350mm，实现电机底座前后300mm的调整距离。材料选用100105的槽钢和73废旧油管。（见图6）图10 固定框架3、制作梯形螺纹丝杠根据现场调查更换皮带需要前后移动电机200-300mm，调整皮带松紧度需要50-100mm，活动电机底座需要300mm的有效位移，因此选用丝杆螺纹旋合长度为400mm，螺纹直径为30mm，为保证移动速度螺距设计为6mm，螺纹型号选定为Tr306-7H/7e-400。（见图）图11 移动丝杠4、选购推力轴承经过网上查询，我们最终选购了山东通联推力轴承厂生产的51409型号推力球轴承。其内外径分别为45、60mm，承受轴向推力，使丝杠带动电机底座前后移动时更省力。（见图）00图12 推力轴承5、现场试用2013年4月16日，我们把加工好的电机快速移动装置进行组装，并在古4305井进行了现场实验。（见图13）调整螺母图13 组装图图14 现场安装图安装方式及要求：首先拆除原电机滑轨，在抽油机底座上焊接两根压杠，皮带轮对正后直接将快速移动装置焊接在压杠上；安装电机时，电机需安装在滑轨开槽的中心位置。需更换皮带或调整电机松紧度时，只需松开备帽，通过旋转调整螺母实现电机快速移动。试验结果：经过现场试验，一名采油女工可在很短时间内完成皮带更换，调整皮带松紧度更是毫不费力。操作人员用时12分钟完成了加皮带操作；调整皮带松紧度用时3.5分钟，实现了原定目标。七、确认效果1、目标完成情况我们对电机快速移动装置在一年的推广应用情况进行了统计。（见表11）表11 推广应用情况统计表序号井号更换皮带操作时间（分钟）调松紧度操作时间（分钟）1古4305123.52古30051143古410982.54古27091035古4604133.56古350492.57古4403123.58古411839古470592.510古33111311古3405123.512古25772.513古220573.514古430911415古4807102.516古3287217古332143.518古335112.5平均10 3 制表人：刘建朴 制表时间：2013年12月24日制图人：翟晓东分钟更换皮带调整皮带松紧度图15 小组活动目标设定完成情况柱状图制图时间：2013年12月25日分钟分析统计表可以看出：更换皮带操作平均时间为10分钟，调整松紧度平均时间更是降为3分钟即可完成，活动目标圆满完成（见图15）。2、经济效益投入：加工安装一套电机快速移动装置成本400元（油管、抽油杆利旧）。产出：该装置在古335等18口皮带消耗严重的抽油机井进行了应用，我们对皮带的使用寿命进行了统计（见表12），实施前这些井平均皮带使用寿命19天，实施后因皮带对中度提高及对皮带松紧度的及时调整使用周期延长到78天，年节约皮带（365/19-365/78）18=262组；每组皮带平均450元。表12 皮带使用寿命统计表序号井号更换前皮带使用周期（天）更换后皮带使用周期（天）1古430515602古300530403古4109201504古270915455古4604201606古3504201007古4403301208古411151009古4705156010古331154011古3405154012古257104513古2205104514古4309258015古4807106016古3282510017古332209018古3353070平均值1978制表人：刘建朴 制表时间：2013年12月25日直接经济效益：产出-投入=262450-40018=11.07万元3、社会效益 （1）、18口井年节约皮带262组经测算每组旧皮带重量为2Kg，年减少生产垃圾产生2262=524Kg，减少生产过程对环境的污染。（2）、降低劳动强度，提高油井开抽时率：原更换皮带操作需24分钟完成，使用该装置只需10分钟内即可完