趙二雷

摘 要：本研究采用TRIZ理論解決高溫高壓熱力管道密封技術(shù)，本文介紹利用TRIZ理論解決高溫高壓熱力管道密封問題的研究方案，并對評估了解決高溫高熱力管道密封問題的研究方案進(jìn)行了評估。

關(guān)鍵詞：TRIZ；高溫高壓；熱力管道密封

一、前言

高溫高壓熱力管道密封通常采用法蘭結(jié)構(gòu)連接。法蘭由絕緣螺栓連接，法蘭間設(shè)置密封墊，同時實(shí)現(xiàn)密封流體的目的。密封墊采用特制石棉橡膠墊，其穩(wěn)定性和可加工性差，成品率低。為滿足熱力管道密封的要求，需要設(shè)計能耐更高溫度和壓力的密封結(jié)構(gòu)。

TRIZ（發(fā)明問題解決理論）由前蘇聯(lián)發(fā)明家Altshuller先生在分析大量專利的基礎(chǔ)上提出，目前在許多發(fā)達(dá)國家都有應(yīng)用。TRIZ認(rèn)為產(chǎn)品及其技術(shù)的發(fā)展總是遵循著一定的客觀規(guī)律，而且同一條規(guī)律往往在不同的產(chǎn)品或技術(shù)領(lǐng)域被反復(fù)應(yīng)用。即任何領(lǐng)域的產(chǎn)品改進(jìn)、技術(shù)的變革過程，都是有規(guī)律可循的。

二、研究方法

TRIZ 解決發(fā)明問題思路是具體問題→TRIZ 標(biāo)準(zhǔn)問題→ TRIZ 通用發(fā)明啟示→實(shí)際解決方案），借助TRIZ強(qiáng)大的綜合分析工具和優(yōu)秀專利的創(chuàng)新方案庫，不同工程領(lǐng)域的技術(shù)人員在面臨每一技術(shù)難題時，可打破思維定勢、拓寬思路，以全新的視角和思路分析問題，快速得到可操作的高效解決方案。

1.原理分析

該部分介紹如何將原始問題轉(zhuǎn)變?yōu)檫m用于TRIZ軟件能處理的初始問題。TRIZ理論對高溫高熱力管道密封方案建立模型。高溫高壓熱力管道密封的問題是管內(nèi)部流體具有高壓和高溫，材料性質(zhì)改變密封性下降，從而出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，通過以上分析給出帶有具體條件參數(shù)的初始問題。

2.密封技術(shù)研究

根據(jù)TRIZ理論，需解決的問題為高溫高壓管道密封問題，根據(jù)問題建立系統(tǒng)組件模型。

通過對組件模型進(jìn)行組件價值分析，發(fā)現(xiàn)理想度指標(biāo)最低的組件是熱力管道。從而歸結(jié)出解題方向?yàn)闊崃艿赖拿芊獯嬖诘膯栴}。

對問題高溫高壓密封熱力管道進(jìn)行分解找出根本子問題。為密封材料和密封結(jié)構(gòu)引起的問題、以及實(shí)際工況中的設(shè)計需求引起的問題。

這樣就選定了最終的解題方向結(jié)構(gòu)以及密封材料和它的結(jié)構(gòu)入手。

3.技術(shù)方案

針對分析出的解題方向在解決方案庫和專利查詢模塊進(jìn)行相應(yīng)的檢索，獲得相關(guān)解決方案，結(jié)合實(shí)際問題提出具體解決方案，通過TRIZ理論中矛盾矩陣的運(yùn)用，找到了常用于解決矛盾的4個創(chuàng)新原理。根據(jù)創(chuàng)新原理-分割原理，形成如1圖所示的解決方案：將密封材料制成的墊圈由扁平型改變成鋸齒型，從而改善了它的密封性能。

根據(jù)上面分析密封材料使用中常常出現(xiàn)的問題，我們將其定義為另一對通用技術(shù)參數(shù)形成的矛盾：力 –穩(wěn)定性。

通過矛盾矩陣的運(yùn)用，根據(jù)創(chuàng)新原理并依據(jù)局部質(zhì)量原理，如圖2所示的解決方案：采用鋼墊圈來密封，如圖所示，在密封墊圈的局部采用變形層以及不同的密封材料，從而提高密封的可靠性。

需要找到的材料應(yīng)具有以下屬性：首先要絕緣，其次耐高溫、高壓，最后還需要能夠密封。三點(diǎn)缺一不可。這樣材料的選擇范圍就縮小了很多。當(dāng)然，材料選擇了之后，還要考慮密封的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題。依此確定材料選擇的原則：首先要絕緣，其次要耐高溫高壓，最后看這種材料是否做密封用。

根據(jù)設(shè)計者對材料的了解和分類，結(jié)合設(shè)計者的工作經(jīng)驗(yàn)，將材料大體分類如下：金屬材料、非金屬材料與合金三大類。很顯然，大部分金屬材料都是導(dǎo)電體，所以基本上排除使用金屬材料的可能性；非金屬材料，大部分具有良好的非導(dǎo)電性，所以可作為選擇的方向，從中選擇出適合本課題的耐高溫高壓密封材料；合金，作為新型的復(fù)合材料，也可以作為選擇方向，進(jìn)行相關(guān)的查找。

通過軟件檢索到大量的相關(guān)資料，經(jīng)過整理得到了可供選擇的材料：硅酸鹽無機(jī)膠黏劑、?？茲櫥⒕鬯姆蚁?、陶瓷纖維、云母、石墨、NiO薄膜等。

三、結(jié)論建議

綜合基于TRIZ技術(shù)方案，主要是對絕密封片進(jìn)行改進(jìn)，例如復(fù)合材料和新型密封結(jié)構(gòu)。TRIZ解決方案有一定的借鑒意義，對其提出的新型結(jié)構(gòu)和新型材料，需要進(jìn)一步作出試驗(yàn)驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)：

[1] 熊挺，閆曉等.超臨界流動不穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)的通道不對稱性研究[ J]，原子能科學(xué)技術(shù)，2013， 47（11）：62-65.

[2] Altshuller.G..Creativity as an Exact Science，The Theory of the solution of Inventive Problems[ M].Gordon and Breach Science Publishers，New York，1988.

[3] 牛占文， 等.發(fā)明創(chuàng)造的科學(xué)方法論—T RIZ[ J] .中國機(jī)械工程，1999， 10（1）：84-89.