基于TRIZ的變電站擋鼠板改進

金廣偉

鞍鋼教育培訓中心 遼寧 鞍山 114032

一、前言

鼠類對工業的危害主要是在電力方面,鼠類常常進入變電站配電室高壓柜內,或啃咬電纜絕緣材料,或竄入變壓器中,引起短路造成停電事故甚至引發火災,經濟損失非常巨大。擋鼠板廣泛應用于電廠、變電站、糧庫、加油站、化工廠等單位,對鼠害起到了很好的防護作用。

現有擋鼠板均采用固定安裝,即先將擋鼠板的兩側卡槽沿門框固定,再將擋鼠板順卡槽的內徑滑入卡槽中,從而起到防止鼠害的作用。擋鼠板高度一般在500mm 左右,寬度與門的寬度一致,如圖1所示。

圖1 變電站擋鼠板

擋鼠板對于防止鼠害方面確實有效,能擋住鼠類進入各室。但卻對通過裝有擋鼠板的工作人員造成安全隱患。據了解,幾乎每天都有在人員在通過裝有擋鼠板的門時發生不同程度的擦碰更有甚者被其絆倒導致骨折,因此需要對此擋鼠板進行改進。既能保證有效防鼠害,又能滿足不危機人身安全。

二、問題分析與矛盾模型的建立

當前的擋鼠板為剛性結構,因此對防止鼠害是很有效,但正是由于剛性結構,對進出的工作人員造成傷害。因此,建立矛盾模型。

物理矛盾1:擋鼠板要剛性的,以便防止老鼠進入；擋鼠板要柔性,以便防止人員受到傷害。

物理矛盾2:擋鼠板要有,以便防止老鼠進入；擋鼠板要無,以便人員進入不受傷害。

三、解決矛盾

針對上述矛盾問題,運用分離方法進行分析,提出解決問題的方案設想。

對于物理矛盾1,運用時間分離思想給出的提示:有老鼠時,擋鼠板是剛性的；當人員進入時,擋鼠板是柔性的。要求擋鼠板具有時間可變性,且能夠自動識別人員的到來。運用空間分離思想給出的提示:擋鼠板在一個空間上是剛性的,在另一個空間上是柔性的,如下圖設計。

圖2中下面采用剛性材料,而上部采用柔性材料；圖3中是對圖2的改進,即上中部采用柔性材料,其它地方采用剛性材料。圖4中下面采用剛性材料,上部采用可在外力作用下能打開但又能自動閉合的結構設計。

圖2 擋鼠板設計1

圖3 擋鼠板設計2

圖4 擋鼠板設計3

運用系統級別的分離思想給出啟示:整個擋鼠板用小的剛性材料拼接而成,拼接要做到表面近似光滑(防鼠攀爬),而整體上具有柔性(保護人員)。如圖5

圖5 擋鼠板設計4

圖中的每一小格是剛性材料,而整個拼接后的整體是柔性的。

結合圖3的方案將圖5想法進行改進后為圖6所示。

圖6 擋鼠板設計5

設計5只是在上部中間改成柔性連接件,與設計4相比較減少了制作工作量。

對物理矛盾2,運用時間分離思想啟示為:當老鼠來時要有擋鼠板,而當人員來時擋鼠板要沒有。這就是提示擋鼠板要根據不同情況可變(變有和變無)。

考慮將擋鼠板智能化,設計一款能夠感知人類來到時移動的擋鼠板或通過光電感應的擋鼠板。

在擋鼠板或墻壁一定高度增加一個感應裝置,當人員到了時擋鼠板自動縮回地面以下,如圖7。

圖7 擋鼠板設計6

四、方案評價

對上述方案,根據可行性、經濟性等常用的評價依據進行評價,選出較好的問題解決方案。

首先看設計6方案,方案很好地解決了問題,但采用光電或智能化設計,系統較為復雜,成本不具有優勢,電子系統需要經常維護。如果不太在乎成本,此方案可行。

設計4和設計5(設計5是設計4的改進)也很好地解決了問題,但在制造上比較復雜,且要考慮小部件組合后表面的光滑度(防止老鼠攀爬)。如果采用向上逐漸加寬的方案可能比較容易制造。

設計1、2在制造上相對容易實現,但必須要找到合適的柔性材料。

設計3是一個很好的方案。它的下半部分采用固定剛性材料,上半部分也可采用同樣的剛性材料,但上半部分為可開閉的。當其受到外力沖擊時會自動打開,然后自動閉合,這里可利用彈簧和磁性材料來實現開閉。為防止上下之間留有縫隙(有利于老鼠攀爬),可將上部做的比下部稍寬,這樣比較容易制造。進一步的改進是在最上部邊緣處貼上柔性材料防撞條(如橡膠條),增強保護作用,如圖8所示。

圖8 擋鼠板設計7

五、分析結論

綜合以上的評價分析,作為設計3的改進,設計7是較好的解決方案。它的制造更容易,材料容易找到,成本也有優勢。在增加了防撞條后對人員的保護作用進一步得到提升。