刘明涛，张松林

（无锡深南电路有限公司，江苏无锡 214142）

0 引言

节能降耗是公司比较关注的问题，压机次级炉设备24 h不间断工作，即使待机状态时候也没有停止，能源耗费大，不利于绿色节能生产，存在较大优化空间。TRIZ作为一种系统化的创新方法，它揭示的是创新发明内在遵循的原理和规律，目的在于从根本找出问题系统中存在的矛盾，它抛弃了传统折衷或妥协的方法解决矛盾，其最终的目标是完全解决矛盾，获得理想解。本文将TRIZ理论引入到层压次级炉控制方案改进中，通过分析现有层压次级炉控制方案，确定改进目标，进而通过一系列TRIZ工具进行分析对优化设计方案进行评价分析，确定出最优方案。

1 TRIZ理论

TRIZ理论起源于20世纪60年代的苏联，由根里奇·阿奇舒勒及其科研小组动用了数千名专家经过半个多世纪对数以百万计的专利文献加以搜集中、整理、归纳、研究、提炼和重建，建立的一整套、成体系、实用的解决发明问题的理论方法体系。TRIZ基本思想是利用最少的资源，解决创新过程中遇到的矛盾或冲突，使系统朝理想化状态发展。TRIZ提供了系统化创新方法，使工程师在创新过程中不在依赖经验、试错、头脑风暴，而直接采取系统化思维方式去解决问题。

TRIZ的解题步骤：第一步，描述问题，定义问题，分析问题，建立TRIZ分析模型，第二步选择相应的问题解决工具，如发明原理，标准解，效应，功能导向，知识库等工具。第三步，根据TRIZ理论得出的方案进行验证，确定结果是否符合预期要求，并选择是否得出IFR，或继续分析。在实际工程应用中，需将面对的实际技术问题，转化为TRIZ标准问题模型，之后利用TRIZ解题流程寻找理想解决方案。

2 运用TRIZ理论寻找解决方案

2.1 问题描述分析

压机加热简易过程：主炉—次级炉—压机，介质使用煤油为热载体提供加温需求，中间环节次级炉使用15 kW的循环泵与压机实现热交换，次级炉24 h满载满频运行，为压机系统重点耗能单元，所以降低次级炉能耗可实现大幅节能需求，但压机工作流程中为满足工艺要求，对压机升温过程有一定的要求，要满足升温速率＞15℃/min，升温段开始5 min，所有点温差＜5℃，保温段开始10 min，所有点温差≤1℃，次级炉又为核心加温单元，若降低功耗，很难满足温度要求。解决问题过程出现技术矛盾：降低能耗和升高温度，解释：为满足低功耗要求，采取降频降速方法，但升温速度会降低，不满足工艺要求；反过来要满足温度要求，就不可降频降速实现节能降耗。转化为TRIZ理论标准理论模型即为：能量损失和温度之间的矛盾冲突。

2.2 TRIZ工具选择和解决方案

针对分析中出现的矛盾冲突，根据TRIZ理论的解题过程，选择发明原理来解决出现的矛盾，将出现的技术矛盾查找39个通用工程参数锁定关键参数：能量损失和温度，如图1所示。查询阿奇舒勒矛盾矩阵，可以得到相应的TRIZ发明原理，结果见图2。

根据图2可知，恶化的工程参数17和改善的工程参数22，对应的发明原理为19，38，7，查询40个发明原理表，可以得出对应的发明原理标准解，如图3所示。

图1 39个通用工程参数

图2 阿奇舒勒矛盾矩阵简表

图3 40个发明原理标准解

通过对原理解释的分析，其中原理19对问题解决具有启发性。根据原理19的解释其一，用周期性动作或脉冲动作代替连续运动的启示，分析压机完整工作流程，整体分3个阶段，升温、保持、降温、待机，考虑每个阶段对温度的要求各不相同，把整个过程分割为4个周期过程。根据原理19的解释其二，对周期性动作改变其运动频率，得到启示采取变频控制，每个周期需求不同，频率不同。两者结合最终采取周期性变频控制方案：升温阶段满频运行保证升温速度，保持阶段采取低频运行保持温度稳定，降温、待机阶段采取低频运行降低消耗，以此完成节能需求。

3 成果及效益

基于TRIZ理论的解题模型在对原有次级炉控制系统改进设计后，能够满足所有工艺条件的同时，解决了次级炉耗能大的问题，实现每年约125万元的节能降耗。

4 结束语

TRIZ理论将难以琢磨的发明问题或技术难题通过一种系统性逻辑方法展现在人们眼前，使发明或技术问题解决得以简化。基于TRIZ理论的39个工程参数、40个发明原理、因果链分析等工具对现有次级炉控制系统进行改进设计，使得该控制方案在满足工艺要求的基础上，解决了压机能耗问题，证明了TRIZ理论在解决实际工程技术问题中的重要作用。因此，TRIZ理论是一种非常有效的程式化的创新设计方法。另外，TRIZ的基础就是方法论+知识库，有方法的同时，更要不断补充知识，获取更多的探索，以高质量的解决更多问题。