TRIZ理論在翻車機軌道對準裝置改造方面的應用

孫哲

摘 要：為了提高翻車機系統(tǒng)的安全性，保證翻車機系統(tǒng)的安全、經濟運行，必須要保證翻車機軌道錯位能被準確地檢測出來。對翻車機軌道對準裝置目前存在的問題及原因進行分析，并提出改進方案。

關鍵詞：TRIZ理論；翻車機軌道；對準裝置；技術矛盾

中圖分類號：TH237.3 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.092

1 翻車機軌道對準裝置概述

萊城電廠翻車機系統(tǒng)所處環(huán)境惡劣，灰塵多、翻車機系統(tǒng)動作頻繁，外加每節(jié)車皮的重量不一致、翻車機剎車片磨損等諸多原因導致翻車機回返后偶爾會發(fā)生軌道錯位現象。如果此時控制系統(tǒng)檢測不到錯軌信號，撥車機會繼續(xù)向翻車機本體上牽車，并從翻車機本體內牽出空車，這樣就會發(fā)生車皮脫軌的重大安全事故。為提高翻車機系統(tǒng)的安全性，保證翻車機系統(tǒng)的安全、經濟運行，必須要保證翻車機軌道錯位能被準確地檢測出來。

2 翻車機軌道對準裝置存在的問題及原因

2.1 翻車機軌道對準裝置存在的問題

萊城電廠翻車機軌道對準信號由兩套檢測系統(tǒng)，即翻車機主令控制器中的零位信號和安裝在翻車機本體上的零位感應探頭。為了能使翻車機在返回時準確停車，邏輯中兩個零位信號采用“或”邏輯，即當任一個開關信號到來時，控制系統(tǒng)都會發(fā)出停車指令驅動制動器動作。在撥車機判斷翻車機零位軌道是否對準時，使用這兩個信號的“與”邏輯。而主令控制器的零位開關為旋轉凸輪式機械開關，當翻車機未到零位時，零位信號不會發(fā)出。當翻車機回返到零位時，觸點閉合，信號發(fā)出。當翻車機回翻過位時，由于主令控制器的機械結構決定其觸點還是閉合的，翻車機零位信號仍然存在。

2.2 原因分析

當翻車機正翻后再回翻時，靠主令開關和軌道對準開關檢測軌道位置，主令開關因其特殊的單向性結構只能保證在不到位時發(fā)出報警信號，一旦回翻過位，無法向撥車機發(fā)出報警信號，而軌道對準因其是感應開關，所以誤差較大，導致有時無法判斷翻車機軌道的準確位置，有可能造成車皮脫軌，屬于重大安全隱患。經以上分析研究不難發(fā)現，主令開關的結構單向性和軌道對準開關感應面積大、誤差大，是極易發(fā)生車皮脫軌事故的主要原因。

3 技術矛盾分析

3.1 確定矛盾的工程參數

一方面，要提高翻車機系統(tǒng)停止后軌道對準的可靠性，就要增大探頭的感應面積，但如果探頭感應面積過大，翻車機每次停止位置的精確性降低，軌道就有可能已經錯位；另一方面，更換較小的探頭，使感應面積變小，精確度變高，提高信號誤報的概率，軌道錯位就會較小，不影響運行，但有時候會感應不到，可靠性變低，影響卸車效率。翻車機軌道對準裝置故障及分析如表1所示。

根據39個工程參數及阿奇舒勒矛盾矩陣分析，本案例中，有兩項工程參數在改善和惡化。需要改善的參數是NO.27——可靠性，即提高翻車機系統(tǒng)停止后軌道對準檢測信號的可靠性；惡化的參數是NO.5——運動物體的面積，要提高翻車機系統(tǒng)軌道對準檢測信號的可靠性，就要增大軌道對準開關感應面積。但是感應面積增大后，測量精度變差，誤差增大；感應面積變小，測量精確度提高，但可靠性變低。

根據39個工程參數及阿奇舒勒矛盾矩陣得到4條原理提示，即NO.17——一維變多維，NO.10——預先作用，NO.14——曲面化，NO.16——不足和超額行動。

分析以上4條發(fā)明原理，對翻車機軌道對準檢測系統(tǒng)改進的問題求解如下。

NO.17（一維變多維）：一個探頭變成兩個探頭（行程開關）；NO.10（預先作用）：提高感應靈敏度，設置預先警報；NO.14（曲面化）：將感應塊由方形改為圓弧形；NO.16（不足和超額行動）：增大感應探頭滑塊的運動半徑，放大軌道偏差。

4 改進方案

根據發(fā)明原理提示，經過工作組成員的討論和可行性研究及技術論證，計算成本收益和投入產出，現給出以下解決方案。

在翻車機側面增加一套側面檢測軌道對準系統(tǒng)，增大感應探頭滑塊的運動半徑，放大軌道偏差。軌道錯開的距離實際上就是以翻車機為圓，以錯開角度為圓心角，以軌道到翻車機圓心的距離為半徑時所對應的弧長。

我們將新的軌道檢測系統(tǒng)安裝在翻車機側面外圈，碰觸行程開關的滑塊到翻車機圓心的距離為R，當翻車機錯位角度為n時，滑塊錯位的距離為nπR/180.因為我們行程開關滑塊所安裝位置到翻車機圓心的距離R遠遠大于軌道到翻車機圓心的距離r，所以就實現了放大軌道偏差的效果，可以使檢測系統(tǒng)輕易檢測到軌道不對準的狀態(tài)。實際軌道距離翻車機中心圓點的半徑為0.7 m，滑塊到距離翻車機中心圓點的半徑為3 m。

除了增大感應探頭滑塊的運動半徑這一解決方法外，還可通過以下幾個方法解決翻車機軌道對準裝置存在的問題：①提高監(jiān)測精度，同時，使用兩個帶滾輪的伸縮行程開關，它們之間的距離可調，由此使監(jiān)測精度可調。②感應滑塊由方形感應式改為弧面接觸式，滑塊沒有同時碰到兩個開關則信號均發(fā)出。③新增翻車機軌道對準邏輯判斷。新增加軌道對準系統(tǒng)檢測信號不干擾原來的翻車機軌道對準邏輯，只添加在撥車機牽車邏輯中，用來增加一套判斷，增加系統(tǒng)的安全性。

5 擬實現目標

根據TRIZ矛盾矩陣進行分析得出的4條發(fā)明原理，對翻車機軌道對準檢測系統(tǒng)進行技術改進。改進中，需重點檢查多次傾翻翻車機，邏輯中信號通斷情況是否正確；多次傾翻翻車機，在軌道不對位時，開關靈敏度是否合格；在軌道不對位時，撥車機是否能夠牽車這幾個問題。

6 TRIZ創(chuàng)新效果

自萊城電廠翻車機系統(tǒng)投產以來，已經發(fā)生過三次因軌道錯軌而導致的車皮脫軌事故，每次直接經濟損失就達30萬元以上。改造后，大大提高了翻車機軌道對準裝置的可靠性，減少了車皮脫軌事故的發(fā)生，降低了萊城電廠的經濟損失。

〔編輯：王霞〕

Abstract： In order to improve the safety of car dumper system， guarantee of car dumper system security， economic operation， we must to ensure that the car dumper rail misalignment can be detected accurately. Analyze the problems and reasons of the dumper track alignment device at present， and put forward the improvement plan.

Key words： TRIZ； dumper track； alignment device； technical contradiction