广西电网有限责任公司柳州供电局变电管理二所检修二班QC小组油泵智能控制装置的研制.docx

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油泵智能控制装置的研制广西电网有限责任公司柳州供电局变电管理二所变电检修二班QC小组 2019年2月２变电管理二所变电检修二班QC小组目录一、小组简介 3 二、选择课题 5 三、设定目标 7 四、提出方案并确定最佳方案 7 五、制定对策 12 六、对策实施 12 七、确认效果 16 八、标准化 19 九、总结与今后打算 19 ２３油泵智能控制装置的研制一、小组概况柳州供电局变电管理二所变电检修二班QC小组成立于2012年8月，是一个“团结、创新、务实、奉献”的团队，坚持以提高员工创新素质为根本，以降低设备故障概率、提高供电可靠率为己任。小组概况如下：（一）小组简介表1 小组简介表小组名称柳州供电局变电二所变电检修二班QC小组成立时间 2012年8月1日注册日期 2018年5月20日注册号 QC-LZG-074-2018 活动时间 2018年5月 -2019年1月活动次数 14次每次活动时间 2小时课题类型创新型小组人数 10 参加率 100% QC教育时间 24小时/每人活动课题油泵智能控制装置的研制制表人员：陈三伟制表时间：2018年5月15日（二）荣誉简介表2 小组荣誉简介表年度成果名称获得荣誉 2013 有载分接开关的拆接工具的研制 2013年全国电力行业优秀质量管理小组 2015 油泵进出油换向装置的研制 2015年全国电力行业优秀质量管理小组二等奖 2015 油泵进出油换向装置的研制第35届中南六省（区）质量管理论坛QC活动二等奖 2015 降低隔离开关故障率，减少设备停电时间 2015年南方电网公司创新工作室QC成果二等奖 2015 降低隔离开关故障率，减少设备停电时间 2015年广西电网公司创新工作室QC成果二等奖制表人员：陈三伟制表时间：2018年5月15日图1 小组荣誉证书（三）小组成员概况表3 小组成员一览表序号姓名性别文化程度职务职称组内分工 1 陈三伟男硕士作业师助理专家全面负责（组长） 2 梁洛耕男本科作业师高级专家方案主持、技术指导 3 王刚男本科高级作业员技师技术指导、具体实施 4 杨鑫源男本科初级作业员高级工成果撰写、具体实施 5 黄子恒男硕士中级作业员高级工方案编制、分析实施 6 符安宇男本科中级作业员高级工方案编制、分析实施 7 黄宇男本科班长高级技师具体实施 8 韦富方男本科副班长高级技师方案编制、技术指导 9 刘俊良男本科中级作业员技师技术指导 10 杨柳青女本科中级作业员高级工资料整理制表人员：陈三伟制表时间：2018年5月15日二、选择课题（一）问题提出柳州供电局共有82个变电站，共管辖110kV及以上变压器125台，变电检修二班主要负责电力变压器等设备的日常巡视和检修工作，在对运行中的充油设备进行检修过程中都需使用油泵对其进行排放油或者补加油，由于传统油泵有单向进出油要求，因此需要现场断开油泵电源停泵反复拆换进出油管管头，具体操作步骤如下：图2 油泵进出油换向步骤小组通过对2-4月份传统油泵总共换向次数和单次换向各环节平均用时情况进行记录分析: 表4 油泵总共换向次数和单次换向各环节平均用时时间换向次数排油拆管换管装管单次总耗时渗漏次数渗漏率（%） 02月 23次 4.1min 2min 0.9min 3min 10min 5次 21.7 03月 30次 3.9min 2.1min 0.8min 3.2min 10min 8次 26.7 04月 25次 4min 2min 0.9min 3.1min 10min 6次 24.0 每月每次平均 4min 2min 0.9min 3.1min 10min / 24.3 制表人员：杨鑫源制表时间：2018年6月4日通过以上数据可知，小组平均换向一次用时10min（排放油管残油：4min、拆除油管：2min、互换油管1min、安装油管：3min），发生渗漏油概率为24.3%。根据活动前油泵进出油换向各环节用时及占总用时百分比，记录数据和绘制饼形图如下：表5 油泵进出油换向各环节用时步骤名称排残油T1 拆管T2 换管T3 装管T4 用时 4min 2min 1.0min 3min 百分比 40% 20% 10% 30% 制表人员：杨鑫源制表时间：2018年6月4日图3 油泵进出油换向各环节用时饼图制图人员：杨鑫源制表时间：2018年6月4日通过表4、表5和图3可以看出，排放油管残油(T1)、拆装油管(T2、T3)共占90%。同时为了防止异物进入设备需要在油泵进油口处加装过滤器，油泵就只能一个方向进油，而在整个检修过程中需要反复排油和注油时，只能停机互换油管，浪费大量的检修时间，同时也造成互换油管时发生油撒落，污染环境；油泵有固定的功率，出口保持一定油压，对于有压力限制要求的设备，也只能更换小型油泵进行，造成一台设备检修需要带上两台油泵工作。因此，目前存在如下问题： 1.一台变压器有载调压开关检修，平均检修时间4小时，排油、注油共有8次互换油管，仅换管时间就累计需要1个小时，耗时长； 2.在互换油管时，油管内部仍有部分残油，拆管时虽然做了防护，仍难免发生油少量撒落，污染环境； 3.出口油压过大造成设备损坏，增加检修时长。有载调压开关头盖防爆膜破坏压力为30±20%kPa，注油时极易超压损坏,导致设备异常停运； 4. MR公司有载调压开关的流速继电器，带电补油时出口油流速过大引起重瓦斯动作，重瓦斯动作后需要手动复归，由于安全距离不足，必须停电复归，增加主变停、送电时间至少4小时，也增加了操作风险和电网运行风险。 5.为了防止异物进入设备，在油泵进油端设置了过滤器，因此油泵只能单一方向进油，油泵采用三相电机，接电时需要核对转向，浪费时间。（二）确定课题每次使用油泵进行工作，都需要反复的将进出油管换向，传统的换向方式费时费力，还缩短了油管的使用寿命，且容易对环境和油品造成污染。经过调研及在南方电网上、相关设备厂家范围内查询，查询结果如下表：表6 油泵智能控制装置查新表序号查询范围查询内容结果 1 南方电网具有安全、稳定、可靠、方便油泵智能控制装置。无 2 油泵设备厂家无制表人员：杨鑫源制表时间：2018年6月20日因此，为了提高工作效率，降低劳动强度，研制一种新型排、注油装置势在必行，我小组确定此次活动的课题为：油泵智能控制装置的研制。三、设定目标 1、目标值：小组通过对2-4月份油泵单次换向用时情况进行了分析，每次平均用时10分钟，而最短一次的为8分钟。小组以缩短油泵换向时间为目的进行讨论，设想将油管拆装步骤进行简化或者取消，将大大缩短换向用时，故小组将目标值设定为小于或等于5分钟。图4 单次油泵换向时间（s）制图人员：杨鑫源制表时间：2018年6月22日 2、目标可行性： 1、由图3：油泵进出油换向各环节用时饼图可知，“拆除油管”、“互换油管位置”两个步骤分别占总耗时20%、30%。如果能设计出不需要频繁拆除及更换油管，可以依靠智能控制实现自动切换排、注油功能的装置，油泵换向总时长将减少50%。600×50%=300s，与目标值吻合。 2、小组拥有南方电网公司技能专家2名，4名高级技师和2名技师，同时小组本科以上学历10人综上我们有能力实现这一目标。四、提出方案并确定最佳方案小组逐召开会议，针对“油泵智能控制装置的研制”这个主题，从提高人机功效、减少时间耗费、延长油管的使用寿命及防止对环境和油品造成污染四个方面分析确定最佳方案。（一）方案的提出 QC小组集思广益，围绕现有的油泵换向流程不能适应各类工作环境这一思路，运用“头脑风暴”的方法提出方案，整理成树图，如下：图5 小组提出方案及讨论图6 方案提出树状图制图人员：杨鑫源制表时间：2018年7月10日（二）方案的分析、评估、优选 1.研制油泵进出油换向系统图7 油泵进出油换向系统方案制图人员：杨鑫源制表时间：2018年7月16日（1）油泵信息上海铁泉泵阀制造有限公司的WCB75的油泵流量为75L/min 变压器油的密度为0.895kg/m 一分钟油泵的排油量为：M=ρV=67.125kg 油泵进出油口口径为：D=25mm （2）小组对上述提出的2种不同方案，分别进行了多次试验，统计数据如下：表7 油泵进出油换向系统方案安全性、耗时对比名称耗时人员安全性性能改变油管方向 5s 1人安全优良改变油泵转向 300s 2人触电风险一般制表人员：杨鑫源制表时间：2018年7月31日通过试验发现，电机反转，需要改变电源相序，另外由于油泵具有单一转向要求。强行使电机反转，一方面造成过滤器内的杂质或者异物进入设备，另一方面，长时间反转加速电机损坏，缩短电机使用寿命，增加生产成本投入。并将2种方式的优缺点进行如下对比： 1）使用改变进出油管路的优点： 1、改造成本低，不改变电机本体构造； 2、维护方便、操作简单； 3、无需接电，消除触电风险。 2）使用电机反转的缺点： 1、加速电机损坏，造成成本高； 2、存在触电风险、操作性差； 3、人物投入大； 4、容易造成异物进入设备，导致设备非计划停运。通过对比，方案1）在活动性上有绝对优势，我小组确定使用φ25油管与微型电动球阀制作进出油管路，并与油泵进行连接。 2.研制油泵出口油压控制系统图8 油泵出口油压控制系统方案制图人员：杨鑫源制表时间：2018年8月6日方案一：由于油泵出口管径为φ25，为配合其使用配备只能配备管径一致的油管，故只能选用φ25的油管，故改变油管出口管径的思路行不通。方案二：直接改变油泵转速，现实中无法直接实现。但通过改变油泵电机的控制电源频率，间接实现对油泵转速的控制。从而实现油泵出口油压的可控制。方案三：由于原油泵必须使用380V交流电，但为更方便使用和减少接线麻烦，故计划将控制电源改成220V输入，380V输出的控制系统。故综上所述：改变油泵控制电源是改变油泵出口油压最有效的办法。（三）方案的确定根据以上一系列的分析对比之后，小组成员确定了油泵智能控制装置的最佳方案。图9 最佳方案设计图制图人员：杨鑫源制表时间：2018年8月13日小组结合改变进出油管路思路进行细化讨论，最终确定2种方案。第一种是每次根据需要来回安排2人进行油管的互换，第二种是在油泵前加装一个具有两种油流方向的管路。其中，第一种方案就是现有的处理方法，存在工作效率低，变压器油易洒落污染环境，人力投入大等缺点。而第二种方案比较新颖，安装后可以永久使用，不用反复拆装，拥有操作简便、快捷等优点。小组随后以在油泵前加装一个具有两种油流方向的管路为课题进行讨论和分析，最终确定如下设计图纸，并进行分析运行，确保方案的可行性和适用性。油泵进出油换向系统设计图如下：图10 油泵进出油换向系统制图人员：杨鑫源制表时间：2018年8月21日小组一致坚持改变油泵控制电源是改变油泵出口油压最有效的办法，并就此开展一系列的讨论分析，并结合分析结果进行控制回路设计和仿真运行。随着现有变频技术的不断成熟应用，小组在设计中加入变频控制技术。最后通过仿真运行的结果和设计思路的不断优化，最终形成下图控制系统。图11 油泵出口油压控制系统制图人员：杨鑫源制表时间：2018年8月23日五、制定对策根据选定的最佳方案，小组成员制定了对策表表8 对策表方案对策目标措施地点责任人完成时间油泵智能控制装置的研制购买原材料满足设计要求，验收合格率为100% 对照设计图纸选择购买相应型号尺寸的材料仓库陈三伟 2018年8月加工零部件按照设计尺寸加工，检查合格率达100% 根据图纸对材料进行切割、焊接桂林金秉航唐伟生 2018年8月组装将零部件按照设计图纸组装到一起，零部件出现脱落松动现象为0 对加工成形以及买到的零部件进行组装变二所车间陈三伟 2018年9月试验油泵快速、正确换向，无渗漏油现象在油库进行试验变二所油库梁洛耕、陈三伟 2018年9月制表人员：杨鑫源制表时间：2018年9月3日六、对策实施实施一：小组成员通过对油泵的进、出油口进行测量，再结合油泵流量和转速等数据进行计算，得知油泵进出油口径为φ25，故油泵进出油换向系统选择型号为的快速接头、φ25微型电动球阀开关、φ25专用油管。表9 油泵进出油换向系统需要材料及尺寸测量实施项目实施情况实施人员时间地点购买原材料 1、购买了φ25不锈钢微型电动球阀开关4个、φ25硬油管400mm长、不锈钢快速接头4套。陈三伟 2018年5月3日五金店按照图纸设计对材料进行验收唐伟生 2018年5月4日变二所车间制表人员：杨柳青制表时间：2018年9月10日实施效果：小组成员使用游标卡尺对购买的不锈钢微型电动球阀开关和快速接头、硬油管进行测量，确保满足安装要求，测量数据如下：表10 油泵进出油换向系统选材及验收名称长度管径外观检查不锈钢快速接头 50mm 30mm 完好不锈钢微型电动球阀开关 70mm 25mm 操作正常硬油管 400mm 30mm 完好制表人员：杨柳青制表时间：2018年9月17日通过以上测量数据和自身合格证数据进行比对，无差错。经过验收，其合格率为100%。实施二：小组成员通过参考油泵名牌信息，再结合油泵额定运行时的相关等数据进行计算，故油泵出口油压控制系统选择型号为CDI-EM60G0R75S2的变频器、LW-20旋钮开关、DH20-3芯航空插头插座等电子元器件。表11 油泵出口油压控制系统选材及验收实施项目实施情况实施人员时间地点购买电子元器件 CDI-EM60G0R75S2的变频器、LW-20旋钮开关、DH20-3芯航空插头插座等电子元器件韦富方、黄宇 2018年5月3日电子商城按照图纸设计对材料进行验收杨柳青 2018年5月4日变二所车间制表人员：杨柳青制表时间：2018年9月20日实施效果：小组成员使用万用表、兆欧表、钳形电流表对各电子元器件进行测量和摇测，部分通电进行实际运行，通过以上测量数据和自身合格证数据进行比对，所有电子元器件满足要求，无异常。经过验收，其合格率为100%。实施三：小组成员严格按照设计图纸开展工作，保证加工的零部件合格。加工结束后按照图纸对其加工过的零部件进行验收。图12 油泵进出油换向系统实施效果：小组成员对加工的装置部件进行测量和核对，检查发现加工的零部件与图纸要求尺寸一致。加工装置部件，验收合格率达100%。实施四：小组成员按照设计图纸对各电子元器件进行组装、安装，保证连接可靠。图13 油泵出口油压控制系统实施效果：小组成员使用万用表、兆欧表进行测量，确保满足安装要求。通过以上测量数据和图纸进行一一比对，各安装部件均与图纸保持一致。小组成员逐将其固定在油泵上，对其完整性、可靠性进行检测，满足试验要求。实施五：图14 油泵智能控制装置成品小组待油泵智能控制装置加工制造完成后，于2018年9月27日在车间油库进行试漏和用时试验，并将试验结果与使用之前旧装置的数据进行对比。（一）试漏试验油泵运行运动试漏试验：将油泵智能控制装置安装好后，对油罐进行排放油，油泵运行30min，未发现渗漏油现象。反之，切换进出油电动球阀，把进油管变向为出油管，把出油管变向为进油管，使用油泵将排放出的变压器油重新补回至油罐。运行30min之后，检查未发现渗漏油现象。接着按照同样的方法再次对装置进行3次试验，试验结果均合格，试验结束。试验未检测到渗漏、永久变形，连接处未出现松动或损坏。油泵停止静止试漏试验：按照《电力变压器检修导则》，将油管升高至3m，并对油管充满变压器油，静止24h，检查发现未出现渗漏油现象。使用相同的方法对其进行3次试验，试验结果均合格，试验结束。试验未检测到渗漏、永久变形，连接处未出现松动或损坏。（二）用时试验根据作业规范和程序规定，将油泵智能控制装置安装好后，对油罐进行排放油，待油管油正常匀速流动时，对油管的油流方向进行改变，并记录其工作步骤和用时情况。表12 活动前后油泵进出油换向换向耗时活动后: 步骤关闭球阀打开球阀合计用时 1s 1s 2s 活动前：步骤排放残余油（1）拆卸油管（2）互换油管管头（3）安装油管（4）合计用时 240s 120s 60s 180s 600s 制表人员：刘俊良制表时间：2018年10月8日单次油泵进、出油换向活动后比活动前足足节省598s。实施效果：活动前油泵进出油换向用时10min，在使用油油泵智能控制装置后，油泵换向时间只要2s，且可靠性高，到达预期效果。（三）出口油压调节试验在对油罐进行排放油，将油泵控制电源频率由原来的0赫兹无间断调节至50赫兹，观察油泵出口油压呈现递增趋势，调节期间不定时间断，间断期间观察出口油压稳定，未发现出口油压不稳定现象。反之，切换进出油电动球阀，把进油管变向为出油管，把出油管变向为进油管，使用油泵将排放出的变压器油重新补回至油罐。也将油泵控制电源频率由原来的0赫兹无间断调节至50赫兹，观察油泵出口油压呈现递增趋势，调节期间不定时间断，间断期间观察出口油压稳定，未发现出口油压不稳定现象。七、确认效果 2018年10月至11月小组已到蝴蝶站、航银站、拉堡站等多个变电站进行实际应用，使用数据统计如下：表13 油泵智能控制装置现场应用时间工作内容节约用时单次平均用时渗漏油次数 10月蝴蝶站#1主变B类检修 50min 2s 0 航银站#2主变B类检修 88min 2s 0 11月都乐站#1主变B类检修 30min 2s 0 月山站#1主变B类检修 45min 2s 0 拉堡站#1主变A类检修 60min 2s 0 朱雀站#1主变B类检修 55min 4s 0 制表人员：杨鑫源制表时间：2018年12月28日小组成员在现场使用油泵智能控制装置，单次换向平均用时2s，未发生过变压器油渗漏现象。图15 油泵智能控制装置现场应用本装置还顺利通过了由柳州供电局生产设备管理部专家小组的验收，得到了专家的肯定：图16 油泵智能控制装置验收证书事实证明油泵智能控制装置适用于管辖范围内所有充油设备的检修工作，值得在同行业进行推广应用。通过多次实际应用和用时统计，小组绘制如下柱形图：图17 单次油泵换向时间（s）制图人员：杨鑫源制表时间：2019年01月4日由表13和图17看出活动前油泵改变一次进、出油方向平均耗时10min，目标值5min，活动后时间缩短至2s，同时油管再未发生变压器油渗漏现象，实现并超过了预期目标。通过活动产生的经济效益和社会效益有： 1、延长油管使用寿命； 2、节省了对设备检修和维护生产费用； 3、降低了检修人员的劳动强度，提高了工作效率； 4、缩短设备停电时间，提高了用户的满意度。图18 2018年油泵智能控制装置产生的经济效益验证结果：油泵智能控制装置，可以根据工作需要，任意变换油泵的进、出油方向。操作简单、耗时短、安全性高，不存在变压器油渗漏的现象。结论：达到了预定目标。八、标准化 1、对相关设计资料、图纸进行整理归档，经相关部门审批后，以此作为油泵智能控制装置的制作标准，在柳州供电局范围内推广； 2、制作油泵智能控制装置的操作规程、宣传使用手册，培训职工正确使用； 3、该成果已与广西桂林金秉航科技有限公司，签订专利使用合同，成果已经批量生产并进入社会全面销售。图19 油泵智能控制装置专利实施许可九、总结与今后打算在此次QC活动创造性的解决了生产中的实际问题，达到了预期效果，我们将进一步改进油泵智能控制装置的加工工艺，使其更安全、更实用、更多元化，加大它的宣传和推广。我们小组下一步活动课题是：《套管换油装置的研制》。

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