TRIZ原理在移動蓄熱車產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用

高洪濤　都平

【摘要】本文闡述了TRIZ原理在移動蓄熱車產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用。核心為將蒸汽蓄熱器裝載于載重汽車上使其變?yōu)榭梢苿拥男顭彳?，本文從傳統(tǒng)的供熱模式出發(fā)，利用系統(tǒng)進化法則，提出在現(xiàn)有供熱系統(tǒng)中增加可動物體，從而實現(xiàn)移動供熱，經(jīng)過分析在新系統(tǒng)中存在技術(shù)沖突—時間損失造成系統(tǒng)工作不可控，通過標準工程參數(shù)對這一技術(shù)參數(shù)進行描述，由沖突矩陣查出發(fā)明問題解決方法，從而得出了在原有系統(tǒng)上增加無線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，本控制系統(tǒng)的加入可以最大限度的減少時間損失對系統(tǒng)運行過程中不可控性的影響。

【關(guān)鍵詞】TRIZ；供熱；蒸汽蓄熱器；牽引車；技術(shù)計劃路線；沖突解決

引言

目前，蒸汽蓄熱器已經(jīng)是社會普遍認可的節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，可用于解決熱能供給與需求失配的矛盾，在廢熱和余熱的回收利用、電力的“移峰填谷”等利用中有著無可比擬的優(yōu)越之處，本文主要講述如何通過蒸汽蓄熱器將廢熱余熱回收利用以供需要蒸汽的周邊企業(yè)在不新建鍋爐的情況下以最低成本使用蒸汽。

創(chuàng)新是一個企業(yè)在發(fā)展過程中的制勝法寶，如何在市場競爭中先人一步進行創(chuàng)新以及發(fā)現(xiàn)問題，無疑對企業(yè)很重要。起源于前蘇聯(lián)的發(fā)明問題解決理論（TRIZ）不論對學(xué)術(shù)界還是工業(yè)界都應(yīng)是指導(dǎo)創(chuàng)新的重要理論。TRIZ是俄文發(fā)明問題解決理論的詞頭，其主要研究為：技術(shù)進化理論、分析、沖突解決原理、效應(yīng)、場—物質(zhì)分析、發(fā)明問題解決算法。

一、技術(shù)系統(tǒng)的進化理論

1.1技術(shù)系統(tǒng)進化理論簡介

TRIZ中的技術(shù)系統(tǒng)進化理論是由Altshuller等在前蘇聯(lián)通過對世界專利的分析和研究，發(fā)現(xiàn)并確認了技術(shù)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)進化上的趨勢，即系統(tǒng)進化模式，以及技術(shù)系統(tǒng)進化路線，通過總結(jié)將其歸納為十一種技術(shù)系統(tǒng)的進化模式，這些模式能引導(dǎo)設(shè)計人員盡快發(fā)現(xiàn)新的核心技術(shù)。

1.2技術(shù)系統(tǒng)進化模式之增加動態(tài)性和可控性

在系統(tǒng)進化過程中，技術(shù)系統(tǒng)總是通過增加動態(tài)性和可控性不斷地得到進化，也就是說，系統(tǒng)會增加本身靈活性和可變性以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境和滿足多重需求。

在增加系統(tǒng)的動態(tài)性中有5中方法，本技術(shù)中用到的是引進一個可動物體，通過這一方法使系統(tǒng)更加靈活。

二、技術(shù)系統(tǒng)進化模式應(yīng)用

2.1傳統(tǒng)供熱模式

能源的輸送一般有二種方法，一種是運送燃料，它靠傳統(tǒng)的運輸工具如汽車、火車、輪船等輸送，第二種是通過管網(wǎng)輸送熱能的區(qū)域化集中供熱，對于第一種供熱模式其存在以下問題，用熱方需要建鍋爐以及一些配套設(shè)備，投入大量資金，投運后還要面臨燃料價格上漲以及環(huán)保達標的問題；第二種供熱模式毋庸置疑適用于區(qū)域供熱，當距離遠時其就不適用或者是需要鋪設(shè)過長的管道增加了投資成本。

傳統(tǒng)供熱模式比較單一，并且能源消耗環(huán)境污染嚴重，在工業(yè)生產(chǎn)中，有許多廢熱、余熱由于各種原因未能利用而被白白地浪費掉，同時又有許多用戶依靠自備燃油燃氣鍋爐等來生產(chǎn)熱能，從而造成了熱能浪費和優(yōu)質(zhì)能源消耗雙重能源損失，并且產(chǎn)生了大量的環(huán)境污染。如一些工廠工藝需要建設(shè)了余熱鍋爐，但由于沒有使用蒸汽環(huán)節(jié)，大量的蒸汽白白放空，周圍也沒有能夠使用消化單位，為這些余熱蒸汽尋找出路就成為工廠增加效益的迫切要求；或者一些供熱熱源廠、熱電廠在冬季供熱負荷大，尖峰時間甚至需求大于供應(yīng)能力，但在夏季供熱需求不足，鍋爐只能降負荷運行，而低負荷時鍋爐熱效率大大降低，如果夏季富裕生產(chǎn)能力生產(chǎn)的蒸汽能夠利用，則鍋爐能夠運行在熱效率較高區(qū)間，生產(chǎn)成本可以降低，同時可以增產(chǎn)增加新的效益。而在需求大于供應(yīng)能力的高峰時間，如果能夠有臨時的蒸汽源進行補充，則不必建設(shè)新的熱源鍋爐（可能由于土地原因不能建設(shè)），可以大幅度減少建設(shè)投資；故如何滿足冬季高峰負荷缺口和利用夏季富余的蒸汽生產(chǎn)能力增加效益對其也是一道難題。如果能夠把其他地方的蒸汽如余熱蒸汽不用管道運輸過來，補充滿足冬季高峰負荷缺口，把夏季富余的蒸汽生產(chǎn)能力產(chǎn)生的蒸汽移走利用，顯然是解決以上問題的可行思路。

2.2系統(tǒng)優(yōu)化

我們試圖通過增加系統(tǒng)動態(tài)性來使這一系統(tǒng)進行進化，則增加可動物體進行熱能的移動利用，則通過將蒸汽蓄熱器裝設(shè)在牽引車上實現(xiàn)熱能的移動利用，下圖為通過技術(shù)系統(tǒng)進化模式后的供熱方式：

三、應(yīng)用沖突矩陣解決表對系統(tǒng)進行最優(yōu)化處理

在將蒸汽蓄熱器裝載于牽引車上進行熱能的移動利用時，本系統(tǒng)的適應(yīng)性增強即其可以為更多熱能需要單位提供熱能，但同時與傳統(tǒng)的供熱模式相比其使得完成供熱這個動作的時間加長即時間損失惡化，所以對這一技術(shù)用沖突矩陣進行描述其優(yōu)化了適應(yīng)性和多用性35，但同時惡化了時間損失25。

3.1 沖突解決原理

TRIZ理論將沖突分為三類，即管理沖突，物理沖突以及技術(shù)沖突。

技術(shù)沖突是指一個作用同時導(dǎo)致有用和有害兩種效果，也可指有用作用的引入和有害效應(yīng)的消除導(dǎo)致一個或幾個子系統(tǒng)或系統(tǒng)變化。技術(shù)沖突常表現(xiàn)為一個系統(tǒng)中兩個子系統(tǒng)之間的沖突。

Altshuller通過對沖突的深入研究已發(fā)現(xiàn)了39個標準參數(shù)，任何一個技術(shù)沖突都可用其中的一對參數(shù)來描述；同時還發(fā)現(xiàn)，由其中一對參數(shù)描述的任一技術(shù)沖突都有創(chuàng)新解，而且求該創(chuàng)新解的方法是可確定的，原理是獲得沖突解所應(yīng)遵循的一般規(guī)律。這些原理被歸納為40條。Triz還提供了一種沖突矩陣，該矩陣將描述技術(shù)沖突的39個通用工程參數(shù)與40條發(fā)明創(chuàng)造原理建立了對應(yīng)關(guān)系，很好的解決了設(shè)計過程中選擇發(fā)明原理的難題。

3.2 應(yīng)用沖突矩陣的步驟

應(yīng)用該沖突矩陣的過程步驟如下：

1） 將系統(tǒng)中的問題用30個通用工程參數(shù)描述；

2） 確定質(zhì)量提高以及降低的工程參數(shù)A及B的序號，在對應(yīng)行交叉處確定一特定矩陣元素，則該矩陣元素給出的數(shù)字為推薦解決技術(shù)沖突可采用的發(fā)明原理序號。

3.3 應(yīng)用移動蒸汽蓄熱器后供熱系統(tǒng)中沖突的解決

針對這一技術(shù)系統(tǒng)的具體問題，確認了其技術(shù)沖突為提高了其適應(yīng)性但是其完成這一動作所用的時間增加了，用通用工程參數(shù)描述如下：

改善的技術(shù)參數(shù)：適應(yīng)性及多用性 35

惡化的技術(shù)參數(shù)：時間損失 25

通過沖突矩陣表，可用發(fā)明原理序號為35、28來解決（35、參數(shù)變化；28、機械系統(tǒng)的替代）

應(yīng)用28、機械系統(tǒng)的替代這一發(fā)明原理進行場的變化，結(jié)合本系統(tǒng)實際，我們可以在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加入一個無線網(wǎng)絡(luò)控制場，變隨機場為確定場，在用熱方需要熱能前一定時間（具體時間根據(jù)路程以及當日情況具體確定）通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)出需求信號，調(diào)度人員收到這一信號后通過GPRS定位移動蒸汽蓄熱車的當前位置以尋找離用熱方最近的車輛進行車輛調(diào)度，以不耽擱用熱方用熱需求的情況下完成供熱，此舉可以消除路途上的時間損失對整個供熱的影響以及變隨機場為確定場。

四、總結(jié)

本文提出了在原有供熱系統(tǒng)上增加移動蒸汽蓄熱器，增強了系統(tǒng)的適應(yīng)性和應(yīng)用范圍，在此系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加無線網(wǎng)絡(luò)場，變隨機的路程時間為確定的可控制的，既提高了系統(tǒng)應(yīng)用范圍與不必擔心其時間損失。

參考文獻：

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