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柱塞泵新型挡水板的研究与应用

发表时间：2021/5/25 来源：《基层建设》2021年第2期作者：刘建林陈伟李士澜徐立鑫王志龙陈海林

[导读]

        大港油田公司第六采油厂
        一、现状及存在问题
        1、背景介绍
        第六采油厂有4座注水、注聚站，共有柱塞泵30台，通过现场调查发现柱塞泵液力端盘根刺水是柱塞泵常见故障之一，高压水从盘根盒压帽处刺出可能会从油封处进入曲轴箱，造成曲轴箱润滑油进水变质。
        2、存在问题
        目前现场使用的挡水板多为一体式橡胶材质，易老化使用寿命短，一般使用6个月左右，有的甚至1个月就会发生变形或断裂，无法满足现场生产需求。而且挡水板装在挺杆槽内，难装难拆，易损坏。在实际维修过程中，防护板需要频繁拆装，给维修工作带来了诸多不便。
        3、原因分析
        针对挡水板易损坏的问题，采油六厂技能骨干成员就“人机料法环”五个影响因素进行了分析，最后得出了以下六点原因。

        4、要因确定
        我们针对发现的6点原因，逐一进行了验证落实。

        通过研究讨论，我们认为挡水板易损坏的影响因素虽然很多，但其症结归根结底在于其本身材质耐久度不高。
        二、技术创新点及措施内容
        1、措施内容
        （1）通过挡水板易损坏的问题原因分析后，我们分别从材质筛选、挡水板的结构设计两方面入手设计新型挡水板。
        挡水板材料筛选
        为解决挡水板材质不合理问题，通过对比硬质塑料、胶木、玻璃钢、不锈钢四种材料性能优缺点等筛选出耐腐蚀、耐高温、抗冲击好、硬度强、抗高温氧化、加工性能好的不锈钢作为最后确定使用的挡水板首选材料。
        （2）挡水板形状设计
        为便于现场安装，将挡水板做成两片分体式，同时为了保证挡水板原有功效，综合考虑制作加工与安装等因素，最终将挡水板形状确定为面积更大的方形，并在方形四角加工倒角，防止安装过程中划伤。
        （3）新型挡水板卡子设计
        首先为了提高挡水板功效，并且将连接卡子的防腐蚀纳入考虑，我们决定将挡水板由原来的挺杆上移动至卡子另一侧；其次将挡水板与连接卡子通过焊接固定在一起，形成一新型挡水板卡子，这样即能挡水又起到保护连接卡子的作用。
        2、技术创新点
        （1）独创一体式新型挡水板
        将挡水板与卡子通过焊接固定在一起，既不破坏卡子现有结构，也不改变卡子受力情况，最大限度保留卡子原有特性，确保项目实施安全可靠；同时实现安装一个工具起到连接固定、挡水、防腐蚀等多种效果的目的，提高现场维护效率。
        （2）独创竖折式方形挡水板
        挡水板方形设计改变了以往圆形结构，在保证挡水板不互相影响的情况下，既增加了挡水面积，又便于现场安装操作，同时在上下两片挡水板的中间焊接接缝遮挡条，并固定在上片挡水板，形成竖折式方形挡水板结构，防止渗漏刺水从两片挡水板中间通过将挡水板做成分体两片。柱塞泵出现刺水情况时，液体也会顺流而下，不会漏进卡子中间。
        三、创新举措实施情况
        1.创新过程
        在小组攻关过程中，新型挡水板创新过程涉及经历了四个阶段：
        阶段一：原始橡胶材质挡水板，加工简单成本低，但使用寿命短，更换安装难度大；
        阶段二：胶皮固定分体式挡水板，效果未经长期验证，使用寿命仍不适应现场需求；
        阶段三：螺丝固定式组合挡水卡子，卡子钻孔加工，挡水板螺栓固定，改变卡子结构特性，现场应用难度较大，不满足现场生产需求；
        阶段四：创新型一体式挡水卡子，焊接固定，不改变结构，适应现场需求，精简维修机泵的操作流程，大幅度降低了员工劳动强度。
        2.持续改进与优化
        柱塞泵挡水板易损坏难题项目通过材质筛选、挡水板形状设计、挡水板的安装位置设计、一体化连接卡子设计四个方面入手，按照PDCA循环方式持续推进，利用TRIZ创新理论不断优化改进，最终设计出新型挡水板，通过现场试验，持续跟踪改进后满足生产需求。
        3.现场使用效果
        7月21日在羊注水站5#柱塞泵上安装5组新型挡水板目前均运行正常，生产指标数据满足现场需求，有效避免盘根刺水造成的机油变质情况发生，解决了柱塞泵挡水板易损坏难题，现场应用效果显著。
        四、效益分析对比、影响意义及推广前景
        1.单项明细情况：
        （1）柱塞卡子每年因腐蚀更换1次，中标价每个97元。
        （2）挡水板每年损坏更换2次，中标价每个25元。
        （3）挡水板损坏造成曲轴箱进水润滑油损失，每2年每台泵进水更换润滑油一次，更换润滑油每次材料消耗2000元，人工4小时。
        （4）人工成本：人均工资按每人每年台帐12万，每月收入1万，每月工作20天每天工作8小时计算，每人平均每小时62.5元。更换连接卡子每个拆装需要15分钟，更换1台泵需要1人工作1.25小时。更换挡水板每个拆装需要20分钟，更换1台泵需要1人工作1.6小时。
        2、经济效益分析对比：
        （1）每年每台泵更换1次连接卡子：
        卡子费用97×5+人工费用62.5×1.25=485+78.13=563.13元/年•台。
        （2）每年每台泵更换2次挡水板：
        挡水板费用25×5×2+人工费用62.5×1.6×2=450元/年•台。
         （3）每台泵两年因刺漏造成润滑油变质更换1次：
        （2000+62.5×4）÷2=1125元/年•台。
        （4）合计每年每台泵节省费用：97×5+62.5×1.25+25×5×2+62.5×1.6×2+（2000+62.5×4）÷2=2138.13元/年•台。
        因此单台柱塞泵推广应用新型挡水板后可创造经济效益共计2138.13元。
        3、影响意义：
        （1）有效减少机油变质情况出现，降低了设备出现故障的风险。
        （2）有效降低机泵停运维修频次，提高设备运行时率。
        （3）提升员工安全操作系数，同时减轻员工劳动强度。
        （4）大港油田有现有各类柱塞泵全部应用新型挡水板每年可创造显著的经济效益。
        因此柱塞泵新型挡水板卡子成功实施，提高设备运行时率，提升员工安全操作系数、减轻员工劳动强度，创造出较好的经济效益，具有广泛推广应用潜力。
        总结
        项目在实施过程以提质增效为指引，结合柱塞泵挡水板易损坏难题，强化技术创新、优化工具设计，引领一线技能人才开展技术革新，节约了生产成本，提高了劳动效率，取得了良好的应用效果。同时项目实施带动了班组员工技术革新的热情，激发了员工的创造活力，形成了浓厚的技术革新与创新创效氛围。
        下一步，我们将按照计划将成果推广应用，并在生产实践中继续发挥小组攻关优势，不断发现并解决生产中的各种问题。