基于TRIZ理論的優化冷庫測溫曲線精度及范圍

2024-06-15 04:56:23郭健劉永睿

科技創新與品牌 2024年4期

郭健劉永睿

摘要：船舶冷庫系統又稱冷藏系統，冷庫的重要指標是回溫曲線時間參數。在船舶建造完工后，調試人員需要對冷庫進行試驗，獲取制冷及回溫速度等技術性參數。冷庫的回溫曲線數據是評估冷庫保溫性能的一項重要指標。通過學習TRIZ創新方法，模式的靈活運用，細節構思的轉變，拓展了解題思路，能夠有效地解決系統問題的主要矛盾。

關鍵詞：回溫；采樣精度；TRIZ創新原理

一、引言

船舶冷庫系統又稱冷藏系統，冷庫的重要指標是回溫曲線時間參數。在船舶建造完成后，調試人員需要對冷庫進行試驗，獲取制冷及回溫速度等技術性參數，冷庫的回溫曲線數據是評估冷庫保溫性能的一項重要指標。

在船舶行業能夠有效解決測量回溫數據的精度及范圍，完全可以減少冷庫回溫試驗次數及調試人員的人力投入，也為縮短船舶系泊試驗周期提供了保證，每年企業將節約成本約20萬元。

二、問題描述

問題所在的技術系統是船舶冷庫系統（圖1），通過目前現狀分析，它的主要功能是通過制冷壓縮機制冷并由冷庫保溫材料進行恒溫，在該系統工程完工后，精準測量船舶冷庫回溫溫度參數，來驗證冷庫的保溫性能及施工質量，評估船舶意外失電后，為冷庫系統保存食品的新鮮和儲藏恒溫時間的程度提供判斷依據。

在測溫的實施過程中，存在如下約束條件：（1）不能增加冷庫的開關門次數；（2）制冷壓縮機不能投入工作；（3）記錄間隔不大于5分鐘；（4）記錄時長不小于10小時；（5）檢測試驗設備電纜無法有效進入冷庫室內。

1.現有技術系統的工作原理

制冷壓縮機（圖2）對冷庫制冷（魚庫、肉庫、蔬菜庫、緩沖間）至規定溫度后，壓縮機停止工作，用溫度記錄設備測量冷庫溫度并繪制曲線，根據溫度曲線衡量冷庫保溫性能，要滿足回溫4小時后，內部溫度不高于零攝氏度的要求。

2.當前系統存在的問題

在船舶制冷系統制冷試驗過程中，目前有效的機艙監測報警系統，只記錄系統報警溫度且無繪制曲線功能。當前雖采用進口機械裝置實時記錄，但機械試驗記錄卡的精度低、機械裝置遇冷凝水汽、機械臂卡頓、響應時間長，測試最小單位為2小時，在該模式下，檢測溫度范圍小和精度低，單位時間內無法準確讀數，需要多次巡查工作狀態。在試驗人員獲取數據過程中，進、出冷庫巡檢次數增加，本體回溫速度加快，數值波動大。

3.問題出現的條件和時間

根據以往試驗數據統計，在進、出冷庫讀取記錄過程中，冷庫內、外受對流溫度影響。冷庫內部濕度達到90%，機械測溫裝置連桿機構受力不均，行程范圍受影響。

4.問題現有解決方案及其缺點

方案：

對現有測溫裝置防凍防護。

缺點：

反應靈敏度下降。

觀察讀數不方便。

三、TRIZ理論應用

1.通過運用功能分析，列出相關的系統組件（表1），建立功能模型等分析方法

2.根據組件名稱找出作用關系和對象（表2）

3.建立系統功能模型（圖3）

通過功能模型分析有害因素及不足因素，采用雙層冷庫防護門，可以減少冷空氣泄漏量。增加保溫板厚度，增強保溫效果。

4.功能裁切（圖4）

冷庫門組件的作用：工作人員進、出冷庫送取食物及設備檢查通道。根據裁剪實施策略，有害組件是冷庫門，裁掉組件冷庫門，暫找不到替代方案，故此方案不能正常實施。

5.因果鏈分析

通過因果鏈分析查找末端因素（圖5），并對末端因素提出相應的技術方案，減少冷庫門的開關次數，可以有效控制冷空氣泄漏。

通過TRIZ工具，最終理想解、九屏圖、資源分析相關分析方法，可以找出問題的關鍵點和矛盾所在，經過方案的可行性分析進行改進與功能裁剪策略相似。例如，為解決最終理想解不出現這種條件：減少冷庫門的開關次數，延長溫度采樣時間，或者增大繪圖圖紙尺寸，提高曲線圖分辨率；利用九屏圖的系統與子系統對比分析得出方案：復合材料真空保溫板替換現有隔熱保溫板，也可利用真空負壓特性環境，減少空氣外泄。

四、運用TRIZ工具

1.技術矛盾

通過原問題減少冷庫門的開關次數，延長溫度采樣時間技術矛盾表述：如果減少冷庫門的開關次數，那么冷庫溫度影響小，回溫速度慢，但是測溫曲線圖的采樣點少、精度低；反之，則采樣點多、精度高。

參照39個通用工程常用參數中精度范圍、溫度、頻率、測量的難度，查找阿奇舒勒矛盾矩陣如表3所示。