熱力管道密封技術研究

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，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行了評估。

關鍵詞：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構連接。法蘭由絕緣螺栓連接，法蘭間設置密封墊，同時實現密封流體的目的。密封墊采用特制石棉橡膠墊，其穩定性和可加工性差，成品率低。為滿足熱力管道密封的要求，需要設計能耐更高溫度和壓力的密封結構。

TRIZ（發明問題解決理論）由前蘇聯發明家Altshuller先生在分析大量專利的基礎上提出，目前在許多發達國家都有應用。TRIZ認為產品及其技術的發展總是遵循著一定的客觀規律，而且同一條規律往往在不同的產品或技術領域被反復應用。即任何領域的產品改進、技術的變革過程，都是有規律可循的。

二、研究方法

TRIZ 解決發明問題思路是具體問題→TRIZ 標準問題→ TRIZ 通用發明啟示→實際解決方案），借助TRIZ強大的綜合分析工具和優秀專利的創新方案庫，不同工程領域的技術人員在面臨每一技術難題時，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變為適用于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部流體具有高壓和高溫，材料性質改變密封性下降，從而出現滲漏現象，通過以上分析給出帶有具體條件參數的初始問題。

2.密封技術研究

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

通過對組件模型進行組件價值分析，發現理想度指標最低的組件是熱力管道。從而歸結出解題方向為熱力管道的密封存在的問題。

對問題高溫高壓密封熱力管道進行分解找出根本子問題。為密封材料和密封結構引起的問題、以及實際工況中的設計需求引起的問題。

這樣就選定了最終的解題方向結構以及密封材料和它的結構入手。

3.技術方案

針對分析出的解題方向在解決方案庫和專利查詢模塊進行相應的檢索，獲得相關解決方案，結合實際問題提出具體解決方案，通過TRIZ理論中矛盾矩陣的運用，找到了常用于解決矛盾的4個創新原理。根據創新原理-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。

根據上面分析密封材料使用中常常出現的問題，我們將其定義為另一對通用技術參數形成的矛盾：力 –穩定性。

通過矛盾矩陣的運用，根據創新原理并依據局部質量原理，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。三點缺一不可。這樣材料的選擇范圍就縮小了很多。當然，材料選擇了之后，還要考慮密封的結構設計問題。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。

根據設計者對材料的了解和分類，結合設計者的工作經驗，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，作為新型的復合材料，也可以作為選擇方向，進行相關的查找。

通過軟件檢索到大量的相關資料，經過整理得到了可供選擇的材料：硅酸鹽無機膠黏劑、埃科潤滑脂、聚四氟乙烯、陶瓷纖維、云母、石墨、NiO薄膜等。

三、結論建議

綜合基于TRIZ技術方案，主要是對絕密封片進行改進，例如復合材料和新型密封結構。TRIZ解決方案有一定的借鑒意義，對其提出的新型結構和新型材料，需要進一步作出試驗驗證。

參考文獻：

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