中国石油天然气管道第二工程公司管道施工技术研究QC小组.doc

1、SPCC创新型QC成果管内自动清洁装置研制管道施工技术研究QC小组中国石油天然气管道第二工程公司2013年5月目 录一、小组概况1二、课题选定2三、目标确定3四、提出方案并确定最佳方案3五、制定对策12六、对策实施12七、效果检查16八、标准化18九、总结与今后打算19一、小组概况小组名称管道施工技术研究QC小组成立日期2001年3月10日成员人数10人课题类型创新型注册日期2012年4月1日注册编号QC-2012-KY-01活动次数15次活动时间2012.4.12012.12.1活动地点施工技术研究所获奖情况先后获得省部级、国家级奖项共计4项序号姓名性别年龄文化程度职称职务组内分工备注1尹中

2、霞女47大专工程师组长全面策划、实施2张燕超女29硕研工程师组员方案实施3丁英利男42本科工程师组员组织协调4张世伟男32大专助理工程师组员方案实施5王礼来男31本科助理工程师组员方案实施6吴寅虎男29本科工程师组员方案实施7孙国庭男45大专工程师组员方案实施8童少先男58大专技 师组员操作实施9王利群男39大专工程师组员方案实施10李迎春女36大专高级工组员操作实施图1：管道施工技术研究QC小组获奖证书二、课题选定选题理由一：GB50369-2006油气管道工程施工及验收规范中明确要求，管道组对前，应通过管内清扫，确保管内无污物。选题理由二：目前普遍采用的人工清洁方式存在劳动强度大、工作效率

3、低、清洁质量无保障等弊端。图2：用抹布擦拭管内壁图3：用吸尘器清洁管内壁选题理由三：通过对本课题“管内自动清洁装置研制”进行科技查新，发现国内尚无同类产品。图4：“管内自动清洁装置研制”科技查新报告因此，我们选定“管内自动清洁装置”作为本次活动的课题。三、目标确定经QC小组讨论，确定课题目标为：针对914mm1219mm管径的钢管，为使钢管内碎瓦砾、碎土块、小泥块、浮灰等污物清洁度相同，管内自动清洁装置的工效较人工清理提高1倍。四、提出方案并确定最佳方案（一）总体结构方案的提出及确定方案编号方案名称方案说明三维效果图方案分析分析结论方案一车载简易清管器设计一个遥控小车，小车前后各安装一个简易清

4、管器。简易清管器是在两块等径圆钢板上安装环形橡胶皮制作而成。优点：结构简单，成本低，易操作。缺点：对粘附管壁的污物不易清理。不采用方案二车载清洁刷、吸尘器设计一个遥控小车，小车前端设计可控旋转清洁刷，后端载入吸尘器，将清洁刷剥离掉的污物吸走。 优点：可清理粘附管壁的污物。缺点：吸尘范围有限，污物清理不彻底，耗电量大。不采用方案三车载清洁、清理、擦拭、隔离四合一装置设计一个遥控小车，小车上设计有可控旋转清洁刷、污物清理器、封堵板，封堵板也可起到擦拭管壁的作用。 优点：能够彻底清理碎瓦砾、碎土块、小泥块、浮灰等各种污物，清洁能力强，易于操作。缺点：结构较复杂。采用（二）总体结构构成车载清洁、清理、

5、擦拭、隔离四合一装置清洁部分清理部分擦拭、隔离部分电控部分清洁刷刷杆刷杆分配器污物清理器封堵板电源电机开关图5：管内自动清洁装置总体结构框图（三）局部结构方案的提出及确定1. 清洁部分（1）清洁刷材质选择方案编号方案名称方案说明方案分析分析结论方案一铜丝刷优点：铜丝较硬，能刷掉粘附管内壁的污物。 缺点：易划伤管内壁防腐层，且铜丝易被折弯。不采用方案二毛刷优点：刷毛较软，不会划伤管内壁防腐层。 缺点：不易清理粘附管壁的污物。 不采用方案三塑料刷优点：刷毛硬度适中，可清理粘附管壁的污物，且不会划伤管内壁防腐层。 缺点：易老化，更换频率高。采用（2）清洁刷数量选择由人在管内最大清洁速度约为6m/mi

6、n，根据装置行走轮直径为0.15m，换算成转速约为12.7r/min（换算过程为12.76(0.15)），考虑到装置的行走稳定性，将装置的最大行走速度定为12.5 r/min。设清洁刷的旋转速度（也就是旋转电机的转速）用v表示，如装置行走0.1m（等于清洁刷的长度），管内壁每个点的清洁次数N=nv0.1（12.50.15）=0.017nv，根据人用抹布擦拭粘附管壁的土块需10次左右的试验，则装置的清洁次数N10才能满足要求。据此，QC小组对清洁刷的数量进行了选择，选择过程如下：方案编号方案名称方案说明方案分析分析结论方案一4把取清洁次数N=10，清洁刷数量n=4，则清洁刷旋转速度v =N(0.

7、017n) 147 r/min。优点：结构简单、拆装方便。 缺点：旋转速度高，电机稳定性较差。不采用方案二8把取清洁次数N=10，清洁刷数量n=8，则清洁刷旋转速度v =N(0.017n) 73.5 r/min。优点：电机稳定性好。 缺点：拆装较复杂。 采用（3）清洁刷清洁方式选择方案编号方案名称方案说明方案分析分析结论方案一单排刷同向旋转8把清洁刷呈单排等距周向分布，同向旋转进行清洁作业。优点：结构简单。 缺点：拆装非常困难，且受力偶矩的影响，易导致清洁作业中的装置行走方向跑偏，影响清洁质量。不采用方案二双排刷同轴同向旋转8把清洁刷均分为2排，2排清洁刷分别呈等距周向分布，2排清洁刷同轴同向

8、旋转进行清洁作业。优点：拆装方便。 缺点：也容易受力偶矩的影响，导致清洁作业中的装置行走方向跑偏，影响清洁质量。不采用方案三双排刷同轴逆向旋转8把清洁刷均分为2排，2排清洁刷分别呈等距周向分布，2排清洁刷同轴逆向旋转进行清洁作业。优点：拆装方便，且2排清洁刷的力偶矩方向相反使得装置行走平稳，清洁质量有保障。 缺点：结构复杂。采用（4）清洁刷刷杆材质选择方案编号方案名称方案说明方案分析分析结论方案一不锈钢材质采用30mm、厚2mm的钢管。优点：强度和硬度较高，便于加工。 缺点：较重,单根刷杆重约0.85kg，计算公式为m=7.9103(1219/2)10-33.14(152-132)10-60.

9、85kg，外观不够美观。不采用方案二铝合金材质 采用25mm25mm、厚2mm的铝合金方管。优点：外观好看，重量轻,单根刷杆重约0.3kg，计算公式为m=2.7103(1219/2)10-3(252-212)10-60.3kg。 缺点：加工较为复杂。采用（5）清洁刷与刷杆的组装方式设计方案编号方案名称方案说明三维效果图方案分析分析结论方案一双压簧外置法分别用两个压簧和螺栓直接将清洁刷固定在刷杆上。 优点：结构简单，加工容易。 缺点：拆装不便。不采用方案二单压簧内置法在刷杆的杆头设计一个清洁刷底座，底座上端加工一段内螺纹，用螺栓将清洁刷固定其上；底座下端加工长条通孔，刷杆相应位置也加工通孔，将压

10、簧置于底座内，用铝销将底座与刷杆连接成一体。优点：外观整齐划一，装拆方便。 缺点：结构较复杂，加工较困难。采用（6）清洁刷刷杆分配器设计方案编号方案名称方案说明三维效果图方案分析分析结论方案一顶丝固定刷杆的分配器分别设计2个圆柱形轴套，沿其周向各加工4个等距的方孔，分别将刷杆插入方孔中，用顶丝将其固定。优点：结构简单、加工容易。 缺点：较重；装拆不便；顶丝松弛会导致刷杆甩出，存在安全隐患。不采用方案二螺栓连接固定刷杆的分配器分别设计2个轴套，沿其周向各焊有4个等距分支插管，在插管上加工通孔，用螺栓将刷杆和插管连接在一起。优点：较轻；装拆方便；安全可靠。 缺点：加工程序较复杂。 采用2. 清理部

11、分（污物清理器设计）污物清理器是将选定材质的材料裁剪为弧形（弧长为钢管内圆周长的1/4），通过螺栓安装在封堵板底部。方案编号方案名称方案说明方案分析分析结论方案一塑料皮采用3mm厚的塑料皮优点：价格较便宜，约为86元/米2，材质柔软，不会划伤管壁。 缺点：硬度较低，不易清理瓦砾、碎土块等污物，不够耐磨，容易变形。 不采用方案二尼龙板采用10mm厚的尼龙板优点：硬度较高，可清理各种污物，耐磨，不易变形。 缺点：易划伤管壁，价格较高，约为310元/米2 。不采用方案三橡胶皮采用15mm厚的橡胶皮优点：硬度适中，有一定的弹性，既能够清理各种污物，也不会划伤管壁；价格适中，约为150元/米2； 耐磨、

12、不易变形。 缺点：重量稍重。采用3. 擦拭、隔离部分（1）封堵板的选材及组装方式设计方案编号方案名称方案说明三维效果图方案分析分析结论方案一螺栓周向固定钢板、海绵的方式在1mm厚的不锈钢圆形钢板和圆环钢板上分别沿周向打孔，用螺栓将圆形钢板、1块直径稍大于钢板的圆形海绵、圆环钢板连接成为一个整体。其中：海绵的直径与待清洁钢管的内径相当，圆环钢板的外径和钢板的直径相等。优点：选材容易，加工方便，成本较低。 缺点：装拆麻烦，不便于更换擦拭海绵；外观不美观；较重，约为方案二的1.5倍。不采用方案二海绵塞入铆接铝合金板间隙的方式用铆钉将两块1mm厚的铝合金圆板铆接成一个具有一定间隙的整体，将清洁海绵直接塞入到铝合金圆板间隙中即可。优点：拆卸清洁海绵较为方便；重量较轻；外观美观。 缺点：选材较难，成本较高，约为方案一的5倍。采用（2）封堵板的安装位置选择方案编号方案名称方案分析分析结论方案一安装在装置后端优点：整体结构显得较为协调，安装较为方便。 缺点：清洁刷剥离掉的污物容易通过传动轴与不锈钢壳体之间的调节孔飞溅入内，造成电机和电控部分受损。 不采用方案二安装在装置前端优点：可将装置的电机和电控部分全部隔离在已清洁管段，免受污物损坏。 缺点：拆卸较麻烦。采用4. 电控部分（1）电源选型方案编号方案名称方案说明方案分析分析结论方案一电瓶供电