縮短挖泥船設備故障停產時間降低工程施工成本

(1.水利部海河水利委員會，天津 300170;2.華北水利水電工程集團有限公司，天津 300170)

1 工程概況

淮干蚌浮段行洪區(qū)調整和建設工程施工12標“河道疏浚工程”以左岸坡高土方切灘拓浚為主，疏浚挖方量約520萬m3，工期為2015年10月至2017年5月，受淮河汛期水位陡漲陡落影響，挖泥船有效施工時間短。12標開工前3個月挖泥船運行數(shù)據(jù)表明，設備故障停產使施工進度滯后，難以完成工期要求，還增加了施工成本。傳統(tǒng)方法難以有效解決上述問題，因此，為達到有效縮短挖泥船設備故障停產時間，降本增效的目的，施工單位通過QC方法開展問題攻關。

2 選擇課題

完成合同工期需要單船月均設備故障停產時間不超過100h，開工前3個月平均停產時間180h。為完成工期要求，針對如何縮短挖泥船設備故障停產時間開展QC問題攻關。

3 現(xiàn)狀調查

3.1 調查分析一

對與12標同等條件下(同類型船舶、同挖區(qū)、同排距)施工的3條挖泥船2016年9—11月運行數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析(見表1)。

表1 挖泥船生產運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計 單位： h

由表1可知，海華50、52號月平均設備故障停產時間都是76.7h，符合100h以內的合同工期要求；海華51號為180h，遠遠超過了100h，是問題所在，下一步分析查找哪些因素導致51號停產180h。

3.2 調查分析二

查看海華51號船2016年9—11月運行記錄，對由于泥泵系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和其他系統(tǒng)這五類機械運行系統(tǒng)故障導致的停產時間，進行合計分類統(tǒng)計并繪制排列圖(見圖1 )。

圖1表明：泥泵系統(tǒng)故障引起的停產時間占總停產時間的74%，因此，找到導致泥泵系統(tǒng)故障的具體部位是問題的關鍵。

圖1 海華51號船設備系統(tǒng)故障停產時間排列圖

3.3 調查分析三

查看海華51號船2016年9—11月泥泵系統(tǒng)修理記錄，對由于泵殼、葉輪、襯板、泵蓋及機封這五類設備故障導致的停產時間進行合計分類統(tǒng)計并繪制排列圖(見圖2 )。

圖2 泥泵系統(tǒng)故障停產時間排列圖

圖2表明：泥泵機封故障引起的停產時間占泥泵系統(tǒng)故障總停產時間的86%，泥泵機封部位的故障是停產的主要原因。

通過以下計算為目標設定提供依據(jù)。依據(jù)海華51號挖泥船施工經驗，經努力可以解決癥結問題的90%，針對上述3個層次的邏輯分析，可列出下式：

180-180×74.07%×86%×90%≈77h(即：課題小組可以使停產時間不超過77h)

4 目標設定

依據(jù)上述分析，保留解決癥結4%的富裕度，將目標設定為：挖泥船月均設備故障停產時間不超過80h。

5 原因分析

利用魚刺圖從“5M1E”(即“人、機、料、法、環(huán)、測”) 6方面進行分析，查找導致“癥結”——泥泵機封故障產生的原因，見圖3。如針對材料方面問題，首要原因是“選用材料不達標”，而“泥泵機封動靜環(huán)耐磨材料差”是造成“選用材料不達標”的原因，把可以直接采取措施的原因稱為“末端因素”，因此，“泥泵機封動靜環(huán)耐磨材料差”是材料方面的末端因素。

同理共找到11項末端因素：技術交底覆蓋率不足、培訓不到位、泥泵葉輪磨損嚴重、泥泵機封裝配精度差、泥泵機封動靜環(huán)耐磨材料差、泥泵機封質量缺陷、泥泵水封日常維護保養(yǎng)不及時、封水泵與泥泵壓力差過小、挖泥操作手法錯誤、高土方塌方引起泥泵振動、泥泵過流介質雜物多。

圖3 魚刺圖

6 確定主要原因

依據(jù)“5W1H”要求，編制要因確認計劃，通過現(xiàn)場驗證、測試測量和調查分析等方法對引起泥泵機封故障的11項末端因素進行逐一確認，找到其中主要原因。

如針對“泥泵機封裝配精度差”這一末端因素，基于用數(shù)據(jù)和事實說話的原則，在海華51號船上進行現(xiàn)場拆檢，發(fā)現(xiàn)彈簧壓緊量誤差達到5mm，超過了標準±2mm的150%；徑向竄量達到0.1～0.8mm，超過標準值0.04～0.05mm的150%～260%，對癥結“泥泵機封故障”停產時間長影響程度大，確認為主要原因。圖4為現(xiàn)場確認過程。

圖4 末端因素3確認過程

經確認：泥泵機封裝配精度差、泥泵機封動靜環(huán)耐磨材料差、封水泵與泥泵壓力差過小、高土方塌方引起泥泵振動這4項末端因素是導致癥結的主要原因，詳見表2。

表2 要因確認及結果

7 制定對策

按照“5W1H”原則，制定消除4項主要原因的對策實施計劃，即對癥下藥。

a.針對泥泵機封裝配精度差，對策為提高裝配精度。目標是彈簧壓縮量誤差為±2mm，軸向及徑向誤差小于0.05mm,實現(xiàn)對策的措施是“開展員工專業(yè)培訓，聘請設備廠專業(yè)技術人員協(xié)助安裝”。

b.針對泥泵機封動靜環(huán)耐磨材料差，對策為提高貼合端面材質硬度。目標是控制動靜環(huán)端面磨損不超過0.02mm/100h，實現(xiàn)對策的措施是將球墨合金鍍層動靜環(huán)更換為高硬度鎳鉻合金鍍層材質。

c.針對封水泵與泥泵壓力差過小，對策為提高封水壓力。目標是控制動靜環(huán)端面磨損不超過0.02mm/100h，實現(xiàn)對策的措施是在封水管路上加裝調節(jié)閥，通過控制閥門開度增加封水壓力。

以上3項措施均在海華51號挖泥船實施。

d.針對高土方塌方引起泥泵振動，對策為降低邊坡土方高度。目標是邊坡土方高度降至與水平面齊平，實現(xiàn)對策的措施是采用推土機輔助施工。此項措施在海華51號挖泥船施工斷面實施。

8 對策實施

對癥下藥后，實施對策就可以消除癥結，實現(xiàn)目標。

8.1 對策實施一：解決泥泵機封裝配精度差的問題

對船員進行培訓，按順序對泥泵機封進行密封裝配，確保軸套、密封腔體、壓蓋及機封本身清潔，將軸端及密封端倒角修整平滑等。

實施效果：經檢測，彈簧壓縮量為簧長的50%(±2mm)，軸向及徑向誤差0.04～0.05mm，實現(xiàn)了對策目標。

8.2 對策實施二：解決機封動靜環(huán)材質耐磨性差問題

采取提高貼合端面材質硬度的方法，將機封球墨合金鍍層動靜環(huán)更換為高強高硬的鎳鉻合金鍍層材質，增加了耐磨性，有效降低因磨損或偏轉受力而導致的泄漏，有效保障泥泵正常運轉。

實施效果：經檢測，控制使用壽命內動靜環(huán)端面磨損不超過0.02mm/100h，實現(xiàn)了對策目標。

8.3 對策實施三：解決封水泵與泥泵壓力差過小問題

采取提高封水壓力的方法，從減小進口管徑入手，在機封進水管路上加裝一個同通徑的調節(jié)閥，通過調節(jié)閥門開度實現(xiàn)調節(jié)封水系統(tǒng)壓力目的，加裝調節(jié)閥后，調整4/5開度。

實施效果：封水泵壓力0.64MPa，實現(xiàn)了對策目標。

8.4 對策實施四：解決高土方塌方引起泥泵振動問題

用推土機將高土方直接推入水中，層層降土至水線上下后，再由挖泥船連續(xù)生產，避免了絞刀自行絞灘，配合直接掏挖時高土方塌方對泥泵及封水系統(tǒng)帶來的危害。為滿足合同1∶4邊坡要求，降土方高度與修坡同步進行，保證了斷面邊坡美觀順直。

實施效果：推土機配合施工后，水線以上土方高程基本與水面齊平，實現(xiàn)對策目標。

9 檢查效果

9.1 目標完成情況

經統(tǒng)計2016年9—11月海華51號挖泥船運行記錄，設備故障停產時間由原來的180h/月降低至73.3h/月，達到了設定目標。

9.2 成本降低情況

降低機封引起的泥泵故障停產時間，使機封更換次數(shù)由原來的4次/季減少至1次/季，累計少更換9次，更換一次約需5.2萬元，扣除小組活動費用約1.8萬元，節(jié)約成本約45萬元。

9.3 標準化情況

總結降本增效的有效措施，編制了《絞吸式挖泥船泥泵系統(tǒng)維護保養(yǎng)作業(yè)指導書》(HS-ZD-18-01)，既鞏固了實施效果，還可指導不同土質、不同工況泥泵封水系統(tǒng)密封形式的選擇及養(yǎng)修工藝，提高了同類作業(yè)標準化水平。

9.4 創(chuàng)新情況

創(chuàng)新了降低施工成本的途徑。本課題立足崗位，運用QC這一創(chuàng)新抓手，進行了“升質量-降成本”協(xié)同創(chuàng)新的探索。