电子打火器的研制和应用

1、胜利油田2010年QC成果材料电子打火器的研制和应用 石油开发中心胜龙技改QC小组14目 录前 言一、小组概况1二、选题理由2三、现状调查2四、目标设定3五、原因分析及要因确认4六、制定对策5七、实施对策7八、效果检查11九、下步改进措施 13前 言胜龙管理区目前管理孤北21、渤3、孤南131、孤南12、孤南151等五个主力区块，包括Ng、Ed、S1、S2、S3、Mz共6套含油层系，主力开发层系为沙二段、沙三段。共上报探明含油面积9km2，探明地质储量1184×104t，可采储量347×104t。共有油井150口，开井92口，水井28口，开井16口，注水站3座、接转站2座，

2、交油点2个（605交油点和孤南12交油点），计量站8个，配水间7个，年注水量24万立方米。外输干线10.2Km，单井管线50.5 Km，日产液量1420m3 ,日油量350 m3，含水75.2%。油藏类型主要为中低渗断块构造稀油油藏，原油属高凝高含蜡油。孤北21断块渤三断块孤南131断块孤南12孤北1渤21垦627块孤南151一、小组概况1、 小组成员简介（见表1）：表1 小组成员概况表序号姓 名年 龄文化程度职务、职称组内分工备注1李学广35大学工程师组 长2张玉凤39大学工程师组织协调3魏光虎37大学工程师技术指导4蔡建昌42高中作业监督方案设计5田延喜26大学助理工程师资料统计6董宁伟3

3、1大学助理工程师现场实施7崔桂胜27研究生助理工程师现场实施8孙相亮37大学工程师现场实施9刘东升45大学工程师现场实施10邓洪军39大学工程师现场实施2、QC小组活动情况 (见表2)表2 小组活动情况统计表小组名称胜龙技改小组注册编号SYKF-028-2010课题名称研制水套炉点火系统成立时间2010-3-24课题注册时间2010.3.24活动方式分散与集中相结合活动时间2010.3.248.30课题类型创新型小组人数10人活动次数30次二、选题理由胜龙管理区原油具有低密度、低粘度、高凝高含蜡的特点，例如GDB3-C24原油凝固点为52。目前原油一个是通过管道运输，另一个是单井拉油。管道运输

4、是指将原油加热后进入管道加压输送，通过提高原油输送温度降低其粘度。需要重视的是油流温度接近凝固点时，单位长度管路的压降会急剧上升，容易出现管道事故。因此需要在管道流经地方设置加热炉，给原油加热。单井拉油就是原油先进入多功能罐，多功能加热后用油罐车拉往交油点。当原油温度降低时，粘度变大，会堵塞管道。因此原油运输过程中要保持原油的温度在凝固点以上。目前胜龙管理区主要是烧天然气来加热原油，人工气体点火存在一次点火成功率低、安全风险大等问题。基于此，我们QC小组设计了电子点火器，取代原先的人工点火，提高了点火效果，降低了安全隐患。三、现状调查胜龙管理区目前加热所用的加热设施是煤气两用炉（图1）、多功能

5、罐（图2）。所用的天然气，来源于套管气和接转站油气分离产生的气体，这些气体由计量站汇总后通过管道输送到各个加热点。目前气体使用存在的问题有：1）所用气体受游离水等的影响，相对湿度大，点火困难；2）天然气到达炉口压力不稳定，给点火带来很大的危险；3）点火受天气因素的影响较大，大风、阴雨天等都会导致点火困难，存在很大地安全隐患；4）员工操作不熟练，或思想麻痹、大意，导致点火过程发生事故，危害人身安全；5）目前点火通过人工方式，即用铁丝绑上棉纱，点着棉纱后放进炉口，拧开气体阀门点火。成功率受到气体、天气和人为因素影响，一次点火成功率低。图1 煤气两用炉 图2多功能罐四、目标设定1、 制定小组活动目标

6、：遵循QHSE的要求，用电子打火器取代人工点火，点火一次成功率在90%以上，简单安全，降低点火危险性，减轻员工负担。2、目标值可行性分析（1）原理简单，即当用手打开点火开关的瞬间,从电池里释放出的电流经过变压器(电子脉冲电火器)的变压后,电压非常高。当它击穿空气后,便产生了电子脉冲火花,打开气体开关后,气体同时也通过管道到达管口,到达管口后便因电子点火的火花而迅速燃烧. 电子打火在燃气灶、打火机应用广泛；（2）得到了胜龙管区领导的大力支持。QC小组成员生产经验丰富，技术力量强，有能力解决生产中遇到的技术难题。综上所述，目标值可以实现。五、原因分析及要因验证1、原因分析我们QC小组根据调查的情况

7、，全体成员集思广益，对影响点火的主要问题进行了深入分析，并绘制出导致点火费时、费事和不安全的关联图（见图3）：点火因素气体因素相对湿度大气体量不稳定人工点火工人操作不熟练点火费时、费事、不安全工人思想不重视大风阴雨潮湿天人为因素 天气因素图3 点火影响因素关联图绘图人：崔桂胜 绘图时间：2010-9-2分析人：李学广、董宁伟、蔡建昌、崔桂胜图例： 主要问题 因素 由关联图可知，边缘因素有四个：1） 天气因素2） 人为因素3） 气体因素4） 点火因素2、 要因确定小组成员对以上四条边缘因素逐一进行了分析验证：要因验证一：天气因素天气对点火的成功率有着直接影响。大风天，雨季阴雨天或者冬季下雪天，都

8、会导致点火困难，对员工人身安全是个很大的隐患。但天气因素是客观存在的，谁也无法改变，故确定为非主因。要因验证二：人为因素点火人员操作不规范，不熟练，或者思想麻痹大意，忽视安全，都会导致点火失败，甚至危及人身安全。但胜龙管理区自成立以来，就把安全放在生产的首位，同时加强对采油班组人员的培训。人为因素对点火的影响，确定为非主因。要因验证三：气体因素验证时间：2010年月5日至日验证地点：GBB3-12 GBB3-20验 证 人：田延喜 崔桂胜 胡义天然气炉口压力不稳定 受接转站气体量的影响，天然气到达炉口时压力很不稳定。我们在GBB3-12和GBB3-20井炉口气体闸门处安装压力表，记录了炉口压力

9、值。表2 2010年7月5日至12日炉口压力值日期7.57.67.77.87.97.107.117.12压力/MPa0.050.010.030.10.090.020.060.07制表人：田延喜 制表时间：2010.7.30稠，装填时挤入其中的空气不易排出，难以装满整个枪筒，造成充满度由于天然气来源于原油，原油产量和含水率对气体有着直接影响。气体产量和纯度的不稳定是客观存在的，故确定为非主因。4）点火方式验证时间：2010年月日至日验证地点：GBB3-12 GBB3-20验 证 人：董宁伟 崔桂胜 田延喜人工点火 人工点火，不仅费时而且危险性大。点火时采油工不能确定气体的量是大还是小，气体阀门该

10、开大还是开小，点火只能试探。量大时火苗过大，烧灼采油工，量小时开大气体阀门，同样会导致火苗过大，伤害员工身体。同时如果天气情况不好，譬如大风天，雨季阴雨天或者冬季下雪天，都会导致点火困难，对员工人身安全是个很大的隐患。故把点火方式确定为要因。六、制定对策根据确定的要因，我们QC小组决定改进点火方式。由人工点火转变为电子点火。为了做到目标明确，责任到人，措施具体，我们制定了相应的对策措施。1）产品考察我们QC小组考察了2个家用的电子点火器（图4）和1个手持式电焊枪（图5）。由于现场用天然气与家庭用天然气相比，气体相对湿度大，受影响因素多，点火难度更大。同时为了保证员工的人身安全，必须让员工与炉口

11、相隔一段距离。因此，我们QC小组分析认为，自行设计个电子打火器。 图4 家用电子打火器图5 手持式电焊枪2） 产品设计我们QC小组经过讨论，集思广益，设计了电子打火器。电子打火器的原理是将DC12V电池电压进行逆变升压、整流后获得1250V直流高压，向储能电容充电，采用气体放电管做为控制开关元件，使电容上高压穿放电管，通过半导体层的引弧作用，击穿半导体，同时使电嘴产生强烈的脉冲电火花，引燃燃气。将直流电池电压进行逆变升压、整流后获得直流高压，向储能电容充电，采用气体放电管做为控制开关元件，使电容上高压穿放电管确定点火器研制电子打火器将高能点火器电能传输到半导体电嘴确定电缆和导线杆将来自点火器的

12、脉冲电能转换成光能和热能，点燃可燃性混合气体。确定电嘴七、对策实施我们QC小组在设计电子点火器过程中，由易而难，并结合现场实际，综合考虑，设计了电子打火器。实施一、确定电子打火器的各部分尺寸以及各部分连接方法。 实施对策表（表3）实施项目实施情况实施人员完成日期地点确定电子打火器的各部分尺寸根据上述确定的各种方案，我们对电子打火器结构示意图的各部分尺寸进行了标注魏光虎蔡建昌2010.5.8办公室实施效果：1、 标注了各部件之间的尺寸，能够精确反映电子打火器的结构，为电子打火器的制作提供了依据。实施二、制作电子打火器的各个部分实施对策表（表4）实施项目实施情况实施人员完成日期地点便携式高能点火器

13、由DC12V电池、逆变压器、储能电容组成，DC12V电池电压进行逆变升压、整流后获得1250V直流高压，向储能电容充电李学广蔡建昌崔桂胜2010.5.10维修班材料加工室电缆承受数千伏及数百安脉冲电压与电流张玉凤2010.5.12购买导杆由刚性部分和挠性部分组成，前端挠性部分能弯曲一定角度及承受数百度高温。为便于检修及节约更换成本，刚性和挠性两部分可以拆装。蔡建昌田延喜2010.5.15维修班材料加工室电嘴半导体电嘴两极是经过烧制的具有负电阻温度特性的半导体瓷，使电嘴在几百伏电压下即可击穿放电，以保证点火可靠性。半导体电嘴具有起始发火电压低、耐电蚀、抗污染结焦等特点。蔡建昌魏光虎2010.5.

14、17维修班材料加工室实施三、工具定型定型后的电子打火器如图6所示。电子打火器由变压器、电缆（图6）和手控导杆（图7）三部分组成。该电子打火器的特点：1）变压器为可携带变压器，可用220V电压充电，蓄电能力强；电缆可耐高压和高温；手控导杆操作方便。1）经过变压器变压后，导杆头电压可达到2500V。电压高，可轻松点燃天然气。如果天然气里面有游离水等杂质时，亦可点燃天然气。导杆开关手柄电缆变压器图6 电子打火器2）电缆把变压器和导杆分离开，导杆把人跟炉口隔离开，可有效防止点火时发生事故，有利于人身安全；3）电子打火器携带方便，可多次使用，具有很好的经济效益。导杆图7 导杆变压器和电缆图8 变压器和电

15、缆图9 半导体电嘴电子打火器的使用方法：（1）将便携式高能点火器放置在安全区域内，电缆一端接便携式点火器，另一端接导电杆后端，导电杆前端接半导体电嘴。装好后先不要将导电杆伸进炉膛，打开便携式点火器上开关这时可以看到便携式点火器上的逆变红灯较慢的闪烁并伴有蜂鸣器间歇的鸣叫，此时表明供电正常。这时即可将导电杆伸进炉膛，调好最佳点火位置进行点火。（2）按动导电杆开关点火，拧开气体闸门，气体进入炉口后即被引燃。点火成功后即可放开按住的开关按钮，同时抽出导电杆，远离锅炉点火口。然后调整气体闸门来控制火势的大小。注意事项：当便携式点火器上逆变红灯亮并伴有蜂鸣器快速鸣叫，就表明电池电量不足需要充电。充电时只

16、需将充电插头插入单相插座，打开便携式点火器上开关，此时可以看到充电灯红灯亮，电池开始充电。八、效果检查8.1点火效果电子打火器于2010年8月15日至18日在胜龙管理区试验50余次，人工点火与电子打火进行对比，效果明显。电子点火不仅节约了点火时间，而且大大提高了一次点火的成功率，一次点火成功率达到了98%以上，超出了我们当初设定的90%的目标。图10 目标值与实现值对比制表人：田延喜 制表日期：2010.8.20我小组通过活动，达到并超过了目标值，同时在团队合作、实践操作等各方面都收到了很好的效果。8.2经济效果导杆500元电缆350 变压器4300元电嘴 250总费用成本 5400元电子打火

17、器使用时间长，可持续使用5年以上，批量采购，成本可控制在每台3000元以内。8.3社会效果点火迅速简单，不仅减轻了员工工作负担，而且保证了员工的人身安全。现场施工图9、10所示。 图11 煤气两用炉铁丝点火VS电子点火 图12 多功能罐铁丝点火VS电子打火8.4使用注意事项电子打火器使用中应注意事项：1) 便携式点火器最大连续工作时间为每次20秒钟。点火完全后，电嘴应退燃烧区。2) 便携式点火器久放三个月后或初次使用时，应充电10小时以上，以保电池使用寿命。3) 便携式点火器、导电杆内与电嘴内装有瓷件，应轻拿轻放，不允许从高处跌落，点火器不得倒置。4) 使用一段时间后（80-100次），应及时充电，以保证电池能量充足。5) 为确保安全，请不要自行打开机盖，如果出现故障，可与专业维修人员联系。6) 充电时严禁点