TRIZ原理在移动蓄热车产品开发中的应用

高洪涛　都平

【摘要】本文阐述了TRIZ原理在移动蓄热车产品开发中的应用。核心为将蒸汽蓄热器装载于载重汽车上使其变为可移动的蓄热车，本文从传统的供热模式出发，利用系统进化法则，提出在现有供热系统中增加可动物体，从而实现移动供热，经过分析在新系统中存在技术冲突—时间损失造成系统工作不可控，通过标准工程参数对这一技术参数进行描述，由冲突矩阵查出发明问题解决方法，从而得出了在原有系统上增加无线网络控制系统，本控制系统的加入可以最大限度的减少时间损失对系统运行过程中不可控性的影响。

【关键词】TRIZ；供热；蒸汽蓄热器；牵引车；技术计划路线；冲突解决

引言

目前，蒸汽蓄热器已经是社会普遍认可的节能环保产品，可用于解决热能供给与需求失配的矛盾，在废热和余热的回收利用、电力的“移峰填谷”等利用中有着无可比拟的优越之处，本文主要讲述如何通过蒸汽蓄热器将废热余热回收利用以供需要蒸汽的周边企业在不新建锅炉的情况下以最低成本使用蒸汽。

创新是一个企业在发展过程中的制胜法宝，如何在市场竞争中先人一步进行创新以及发现问题，无疑对企业很重要。起源于前苏联的发明问题解决理论（TRIZ）不论对学术界还是工业界都应是指导创新的重要理论。TRIZ是俄文发明问题解决理论的词头，其主要研究为：技术进化理论、分析、冲突解决原理、效应、场—物质分析、发明问题解决算法。

一、技术系统的进化理论

1.1技术系统进化理论简介

TRIZ中的技术系统进化理论是由Altshuller等在前苏联通过对世界专利的分析和研究，发现并确认了技术系统在结构进化上的趋势，即系统进化模式，以及技术系统进化路线，通过总结将其归纳为十一种技术系统的进化模式，这些模式能引导设计人员尽快发现新的核心技术。

1.2技术系统进化模式之增加动态性和可控性

在系统进化过程中，技术系统总是通过增加动态性和可控性不断地得到进化，也就是说，系统会增加本身灵活性和可变性以适应不断变化的环境和满足多重需求。

在增加系统的动态性中有5中方法，本技术中用到的是引进一个可动物体，通过这一方法使系统更加灵活。

二、技术系统进化模式应用

2.1传统供热模式

能源的输送一般有二种方法，一种是运送燃料，它靠传统的运输工具如汽车、火车、轮船等输送，第二种是通过管网输送热能的区域化集中供热，对于第一种供热模式其存在以下问题，用热方需要建锅炉以及一些配套设备，投入大量资金，投运后还要面临燃料价格上涨以及环保达标的问题；第二种供热模式毋庸置疑适用于区域供热，当距离远时其就不适用或者是需要铺设过长的管道增加了投资成本。

传统供热模式比较单一，并且能源消耗环境污染严重，在工业生产中，有许多废热、余热由于各种原因未能利用而被白白地浪费掉，同时又有许多用户依靠自备燃油燃气锅炉等来生产热能，从而造成了热能浪费和优质能源消耗双重能源损失，并且产生了大量的环境污染。如一些工厂工艺需要建设了余热锅炉，但由于没有使用蒸汽环节，大量的蒸汽白白放空，周围也没有能够使用消化单位，为这些余热蒸汽寻找出路就成为工厂增加效益的迫切要求；或者一些供热热源厂、热电厂在冬季供热负荷大，尖峰时间甚至需求大于供应能力，但在夏季供热需求不足，锅炉只能降负荷运行，而低负荷时锅炉热效率大大降低，如果夏季富裕生产能力生产的蒸汽能够利用，则锅炉能够运行在热效率较高区间，生产成本可以降低，同时可以增产增加新的效益。而在需求大于供应能力的高峰时间，如果能够有临时的蒸汽源进行补充，则不必建设新的热源锅炉（可能由于土地原因不能建设），可以大幅度减少建设投资；故如何满足冬季高峰负荷缺口和利用夏季富余的蒸汽生产能力增加效益对其也是一道难题。如果能够把其他地方的蒸汽如余热蒸汽不用管道运输过来，补充满足冬季高峰负荷缺口，把夏季富余的蒸汽生产能力产生的蒸汽移走利用，显然是解决以上问题的可行思路。

2.2系统优化

我们试图通过增加系统动态性来使这一系统进行进化，则增加可动物体进行热能的移动利用，则通过将蒸汽蓄热器装设在牵引车上实现热能的移动利用，下图为通过技术系统进化模式后的供热方式：

三、应用冲突矩阵解决表对系统进行最优化处理

在将蒸汽蓄热器装载于牵引车上进行热能的移动利用时，本系统的适应性增强即其可以为更多热能需要单位提供热能，但同时与传统的供热模式相比其使得完成供热这个动作的时间加长即时间损失恶化，所以对这一技术用冲突矩阵进行描述其优化了适应性和多用性35，但同时恶化了时间损失25。

3.1 冲突解决原理

TRIZ理论将冲突分为三类，即管理冲突，物理冲突以及技术冲突。

技术冲突是指一个作用同时导致有用和有害两种效果，也可指有用作用的引入和有害效应的消除导致一个或几个子系统或系统变化。技术冲突常表现为一个系统中两个子系统之间的冲突。

Altshuller通过对冲突的深入研究已发现了39个标准参数，任何一个技术冲突都可用其中的一对参数来描述；同时还发现，由其中一对参数描述的任一技术冲突都有创新解，而且求该创新解的方法是可确定的，原理是获得冲突解所应遵循的一般规律。这些原理被归纳为40条。Triz还提供了一种冲突矩阵，该矩阵将描述技术冲突的39个通用工程参数与40条发明创造原理建立了对应关系，很好的解决了设计过程中选择发明原理的难题。

3.2 应用冲突矩阵的步骤

应用该冲突矩阵的过程步骤如下：

1） 将系统中的问题用30个通用工程参数描述；

2） 确定质量提高以及降低的工程参数A及B的序号，在对应行交叉处确定一特定矩阵元素，则该矩阵元素给出的数字为推荐解决技术冲突可采用的发明原理序号。

3.3 应用移动蒸汽蓄热器后供热系统中冲突的解决

针对这一技术系统的具体问题，确认了其技术冲突为提高了其适应性但是其完成这一动作所用的时间增加了，用通用工程参数描述如下：

改善的技术参数：适应性及多用性 35

恶化的技术参数：时间损失 25

通过冲突矩阵表，可用发明原理序号为35、28来解决（35、参数变化；28、机械系统的替代）

应用28、机械系统的替代这一发明原理进行场的变化，结合本系统实际，我们可以在本系统的基础上加入一个无线网络控制场，变随机场为确定场，在用热方需要热能前一定时间（具体时间根据路程以及当日情况具体确定）通过无线网络发出需求信号，调度人员收到这一信号后通过GPRS定位移动蒸汽蓄热车的当前位置以寻找离用热方最近的车辆进行车辆调度，以不耽搁用热方用热需求的情况下完成供热，此举可以消除路途上的时间损失对整个供热的影响以及变随机场为确定场。

四、总结

本文提出了在原有供熱系统上增加移动蒸汽蓄热器，增强了系统的适应性和应用范围，在此系统基础上增加无线网络场，变随机的路程时间为确定的可控制的，既提高了系统应用范围与不必担心其时间损失。

参考文献：

[1]赵新军.技术创新理论（TRIZ）及应用.化学工业出版社

[2]程祖虞.蒸汽蓄热器的应用和设计.机械工业出版社

[3]谢东钢，王建国，杨拉道，陈坚兴，张国华.TRIZ理论是科技化创新的现代化工具