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中国电业【2020年第7期】

  • ID:271850
  • 浏览:4361
  • 学科:产业经济
  • 更新时间:2020-07-17 15:16:34
  • 期刊: 中国电业
内容简介
《中国电业》杂志创办于1950年,是全国电力行业创办时间最早、覆盖面最广、影响最大的杂志。杂志以多种形式准确、及时、深刻地反映电力工业的改革和发展,以深度调查和理论探讨形成独到风格,在国际国内及电力行业内外都有较大影响,在电力媒体中长期处于领军位置。

TRIZ创新思维方法在解决电气设备问题上的运用

2020-07-20 16:47:23 产业经济 刘勇,1,周丽霞,2
资料简介

摘要:发明问题解决理论( TRIZ)是指导人们进行发明创新、解决工程问题的系统化的方法学体系, TRIZ中的方法包括帮助克服思维惯性、正确分析问题、有效解决问题以及预测产品未来发展等一系列工具和方法。本文以提高 C-GIS开关柜直插式电压互感器可靠性为例,运用 TRIZ理论解题过程中创新思维的方法—— IFR法、九屏幕法、小人法和金鱼法,找到解决电气设备问题的可行性方案。

TRIZ创新思维方法在解决电气设备问题上的运用

刘勇 1 周丽霞 2

1.中国石油化工股份有限公司长岭分公司 湖南岳阳 414000

2.岳阳长炼机电工程技术有限公司 湖南岳阳 414000

摘要:发明问题解决理论(TRIZ)是指导人们进行发明创新、解决工程问题的系统化的方法学体系,TRIZ中的方法包括帮助克服思维惯性、正确分析问题、有效解决问题以及预测产品未来发展等一系列工具和方法。本文以提高C-GIS开关柜直插式电压互感器可靠性为例,运用TRIZ理论解题过程中创新思维的方法——IFR法、九屏幕法、小人法和金鱼法,找到解决电气设备问题的可行性方案。

关键字:TRIZ 创新思维 电压互感器

1 问题描述

1.1 工作原理

电压互感器是一种专门用作变换电压的特殊变压器。电力互感器的一次绕组并联在电力系统的线路(母线)上,二次绕组接有计量模块、测控模块和继电保护模块等设备,这些设备就是电压互感器的二次负荷。根据电力系统的电压等级,电压互感器一、二次绕组之间设置足够的绝缘,以保证所有低压设备与高压设备隔离。

C-GIS开关柜为三相共箱式结构,充 SF6气体作为绝缘介质,内部安装有主母线、 真空断路器、三工位开关。与传统开关柜相比,具有绿色环保、环境适应性强、体积小、高模块化等优势,因而电力行业得以广泛应用。

1.2 存在的问题

C-GIS开关柜所使用的电压互感器,则是直接插在母线上,一是可以节约空间,二是可以节约成本,不像传统开关柜设置独立的电压互感器柜,在电压互感器和母线间加装隔离刀闸和熔断器。这样配置的电压互感器存在的问题是,电压互感器故障将会蔓延到母线上,从而扩大事故发生的范围,破坏电力系统的稳定,给企业生产造成巨大的经济损失。

2 创新思维方法运用

2.1 最终理想结果——IFR

IFR的实现可以这样来表述:系统在最小程度改变的情况下能够实现最大程度的自服务(自我实现、自我传递、自我控制等)。通常IFR有两个基本点:系统自己实现这个功能;没有利用额外的资源,并且实现了所需要的功能,简言之:一个系统最理想结果是这个系统不存在,却实现了这个系统的功能。

设定了IFR,就是设定了技术系统改进的方向,IFR是解决问题的最终目标。即使理想的解决方案不能100%的获得,但会引导你得到最巧妙和有效的解决方案

IFR的确定和实现可以按照下面提出的6个问题进行分析,以电压互感器为例:

问题

分析结果

设计的最终目的是什么?

不用电压互感器,采数模块能采集电压

定义IFR?

采数模块能随时采集电压数据

达到IFR的障碍是什么?

高电压损坏采数模块

这些障碍产生的原因是什么?

绝缘强度不够

不出现这种障碍的条件是什么?

采数模块具有足够的绝缘强度

创造这些条件时可利用的资源是什么?

电压互感器、电能、采数模块、SF6气体等

解决方案:通过无线传输设备,将电压参数传递给采数模块

2.2 九屏幕法

九屏幕法是经典的“系统思维”方法,能帮助人们从结构、时间及因果关系等多维度全面、系统地分析问题,即该方法对事物进行系统地思考,不仅考虑当前,还要考虑过去和未来;不仅考虑系统本身,还要考虑系统内部及相关的其他系统,从而系统、动态、联系地看待事物。

在分析思考一个问题或认识一个事物时,通常从问题或事物的当前状态开始考察,这通常是思维屏幕的起始屏。系统为完成其功能,就必须具备正常运行所需的要素,这些要素称之为“子系统”。考察系统的组成要素可获得“子系统”屏;任何系统都不是独立存在的,在空间上,每个系统本身都作为一个“子系统”纳入更大的系统,即“超系统”中,成为其中一部分,并与其他部分相互作用。这样以空间为纵轴,考察当前系统及其子系统和超系统(系统的环境与归属),借助3个“屏”描述“子系统——系统——超系统”空间关系。

将电压互感器作为当前系统,运行九屏幕法分析如下:

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图1:多屏幕分析

解决方案:1)、将电压互感器安装在母线室内。该方案去除了电压互感器环氧树脂绝缘材料,减少了故障发生的概率。

2)将电压互感器环氧树脂绝缘材料更换成惰性气体。该方案中的惰性气体比环氧树脂材料绝缘性能稳定、可靠。

2.3 小人法

小人法可以打破技术或专业术语导致的思维定势,并可用于微观级别上分析系统。当系统内的某些组件不能完成其必要的功能,并表现出相互矛盾的情况时,可以用一组小人代表这些不能完成特定功能的部件。通过使用能动的小人,实现预期的功能,并根据小人模型对结构进行重新设计。

电压互感器动静触头运行小人法进行分析:

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图2:小人法1

解决方案:动触头在大电流时自动打开,动静触头分离

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图3:小人法2

解决方案:静触头在大电流时自动回缩,动静触头分离。

2.4 金鱼法

有时候在解决问题过程中产生的想法看起来不可行甚至不现实,并且与其说属于真实世界,还不如说是属于科学幻想。金鱼法就是将一个异想天开的想法分为两部分:现实部分及非现实部分,接着把非现实部分再分成两部分:现实部分和非现实部分,继续划分,直到余下的非现实部分有时会变得微不足道,而想法看起来却愈加可行为止。

如何在电压互感器故障时与母线分离,用金鱼法进行分析如下:

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图4:金鱼法

解决方案:1)在动静触头之间加自动脱扣器,故障产生大电流时自动脱扣;

2)将动触头改成熔丝材料,故障产生大电流时,发热熔断,使动静触头分离。

综上所述:本文阐述了运用TRIZ理论解决问题过程中的一部分,对工程问题的描述、分析和评价未进行详细阐述,只是通过IFR法、九屏幕法、小人法和金鱼法,找到了一些解决当前问题的方案,但是方案是否可行,还需要进一步研究和评价。

4 结束语

当今的中国,正处于高速发展期,创新正在被越来越多的企业所意识和重视,很多企业并不缺乏优秀的人才,但能设计出在世界上具有竞争力产品的人却如凤毛麟角。究其根源,企业真正缺乏一套完整的、具体的创新理论和方法。真正使得 TRIZ 对企业产生巨大效益,还是需要将TRIZ 工具在实践中具体化、与研发、设计活动有机的结合起来。

参考文献

[1] 杨得成,曲凤成,曹福全.基于系统思考的TRIZ九屏分析应用探讨[J]. 黑河学院学报. 2019(2).

[2] 林岳.创新方法教程[M]. 北京高等教育出版社.2015.

[3] 李永平,汪旭东,辛优美,王磊,龙军,范旭丰.TRIZ 在科研创新管理中的应用[J].科技创新与应用。2019.14.

邮寄信息:湖南省岳阳市云溪区长炼热电部 刘勇 15897309737