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  应用案例
 
 
汽轮发电机组轴封端封严系统的关键部件解决方案
发布时间:2009-11-10     

 

 

哈尔滨通能电气股份有限公司 总经理助理 马长娇 

一、案例名称
1.1试点企业简介
  哈尔滨通能电气股份有限公司注册在国家级高新技术产业开发区,公司注册资金1000万元,2008年通过了高新技术企业的重新认定,主要从事高效节能产品的开发、生产和销售,产品主要用于改善、提高大型旋转机械运行环境和提高机械设备的工作效率。
  公司于2008年成为黑龙江省首批TRIZ理论试点企业,参加了五次专题培训,作为企业代表参加第三届国际创新方法大会,购置了服务器,安装了TRIZ理论学习软件,为设计人员开拓了新的设计理念和思路。
1.2案例名称:汽轮发电机组轴封端封严系统的关键部件的解决方案
二、案例描述
2.1开展技术创新和技术创新方法的总体认识
  创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。对于企业而言,在激烈的市场竞争中立于不败之地,技术创新就是企业致胜的关键武器。在不断的技术创新过程中,开发出新产品、新技术,为企业带来利润这是微观的具体问题,解决社会剩余劳动力,培养优秀的人才资源,为国家增加税收,更会为国家和社会科技进步做出一份力量,才是企业作为创新主体责无旁贷的任务。
  技术创新是一个艰苦、漫长、复杂的过程,为了新产品、新技术的问世,企业投入的人力、物力、资金等资源是巨大,但投入并不意味着有产出,技术创新过程中的风险巨大且显而易见。所以,在技术创新过程中应用正确的解决方法是非常有效的、必要的,而TRIZ理论无疑就是企业技术创新过程中的必备法宝。
2.2 开展技术创新和技术创新方法工作针对解决的问题
2.2.1 问题的提出
  2008年底,公司开发升级换代产品,在汽轮发电机组轴端封严系统的设计与试制过程中,产品关键部件滑板的韧度和强度成为困扰该产品课题组的难题。
  设计这一产品的功用是保证汽轮机的高、中、低压缸的做功效率,避免做功蒸汽泄漏,提高汽轮机工作效率,进而换算出节约的发电用煤。高压缸在高温高压状态下工作,低压缸在常温常压状态下工作。
  根据设计理念,该关键部件应是与转轴零间隙接触,在汽轮机起、停的工况时,要与转轴自动脱离,这一功能是避免与转轴磨擦,损伤转轴,在汽轮机启机后正常运行工况下,该关键部件可以支撑转轴跳动,追随转轴的偏移,起到完全接触转轴的作用。
  该产品关键部件应用于高压缸时需耐高温500℃以上,高压在18Mpa,如何在这一运行工况中保持该关键部件不变形,不碎裂,实现产品功能成为该产品研制成功的主要问题。
2.2.2 问题分析
  应用TRIZ理论进行上述问题分析,TRIZ理论的核心是发现并解决冲突,技术进化的过程就是不断解决存在冲突的过程。TRIZ的概念设计流程图就是围绕问题的分析与解决冲突来进行的。TRIZ的分析是指对产品的功能、理想解、可用资源、冲突区域进行确定,从而为解决问题提供方向。

图1.TRIZ概念设计流程图


  1)关键部件即滑板的断裂、碎裂问题的系统分析:滑板作为与转轴接触运行主要部件,用于防止高压缸做功汽体泄漏,由于机组运行工况条件所限,机组与滑板长时间碰磨,转子过临界转速时的震动,滑板部件在高温、高压工况下与汽封环产生共震,导致滑板断裂等情况发生,机组被迫停机。
  2)技术冲突及解决办法:如果要进行创新设计,就要克服目前设计中存在的冲突,即滑板既要起到防止高压缸做功汽体泄漏,又要避开转子过临速时的震动。通过TRIZ理论中39个标准工程参数中的第15和第31个参数描述就论及了这两个相关问题:
  第15运动物体作用时间:物体完成规定动作的时间及服务期。
  第31物体产生的有害因素:有害因素将降低物体或系统的效率或完成功能的质量。而这些有害因素是由物体或系统操作的一部分而产生的。
  通过利用TRIZ的冲突矩阵发现,可以直接利
用发明原理序号37、18、16来解决相关问题。
  第37变有害为有益。热膨胀使滑板处于有害的环境因素下,却要获得有益的结果;通过与另一种有害因素结合消除另一种有害因素,加大一有害因素的程度使其不再有害。改变滑板的膨胀系数,增加其物质稳定性。
  第18紧急行动。通过改进相关部件结构,达到柔性支撑滑板功能,有效避开共振临界点,就可以避免破裂等现象的发生。
  第16未达或超过的作用。100%达到所希望的效果是困难的,稍微未达到或稍微超过预期的效果将大大简化问题。滑板完全接触将有利于实现该部件功能,但可从接触的时间及接触的频率考虑,保证不磨损转轴,又避免因频率过高产生部件损坏。
  通过上述分析,课题组成功实现了滑板这一关键部件的设计功能,达到了产品的设计目标。
2.2.3 企业开展技术创新方法工作主要的方法、步骤、措施
  1)主要方法
  公司选派技术人员参加TRIZ理论的专题培训,再用“以点带面”的形式对公司内部相关人员进行TRIZ理论的入门培训;通过登录黑龙江省科技厅的网页,进入TRIZ理论的专题网页,进行学习,通过培养与技术相关人员的兴趣,再结合简单易懂的例子,学习TRIZ理论的原理和工程参数,结合企业实际问题,进行应用。
  2)步骤及措施
  首先,是公司领导的高度重视,公司总经理曾先后参加了黑龙江省科技厅的企业动员会和第三届国际创新方法大会,对TRIZ理论结合企业实际情况给出了指导性建议,批准购置服务器、设置局域网络,安装和共享TRIZ理论学习软件,对每次参加专题培训都给予大力支持;其次,相关人员能够耐心、虚心地学习,肯花时间仔细琢磨,使TRIZ理论的学习和应用能够开花结果。
三、成效和经验
3.1取得的各项成果
3.1.1 技术成果
  通过运用TRIZ理论,已获得实用新型专利权一项,专利名称可逆接触汽封,专利号200820006754.8;再申请专利两项,专利名称阻尼型自调边界汽封和铁素体自调边界汽封。
3.1.2 经济效益情况
  在学习和运用TRIZ理论的过程中,开发出的技术成果已获得国家专利,举一反三,轴封端封严系统的关键部件已应用在企业的主导产品“接触汽封”中,且该产品的专利技术已获得第十一届中国专利优秀奖;已申报的实用新型专利“铁素体自调边界汽封”已准备进行小试阶段;同时培养了一批TRIZ理论的相关人员,调动了企业设计人员的积极性和主动性,激发了设计人员的设计灵感。
3.2 取得的主要经验
  实践证明,运用TRIZ理论,可大大加快人们创造发明的进程,而且能得到高质量的创新产品。它能够帮助我们系统的分析问题情境,快速发现问题本质或者矛盾,它能够准确确定问题探索方向,不会错过各种可能,而且它能够帮助我们突破思维障碍,打破思维定势,以新的视觉分析问题,进行逻辑性和非逻辑性的系统思维,还能根据技术进化规律预测未来发展趋势,帮助我们开发富有竞争力的新产品。
四、下一阶段工作设想
  工欲善其事,必先利其器。企业需要创新,产品需要技术创新,就必须找到合适的技术创新方法。TRIZ理论走过了半个世纪的历程,经过国内外专家研讨论证并实施,成功地揭示了创造发明的内在规律和原理,着力于澄清和强调系统中存在的矛盾,而不是逃避矛盾,其目标是完全解决矛盾,获得最终的理想解,而不是采取折衷或者妥协的做法,而且它是基于技术的发展演化规律研究整个设计与开发过程,而不再是随机的行为。TRIZ理论成为取代传统的试错法、头脑风暴法等新的、更为适用的技术创新方法。
  企业在下一步的工作中,将会进一步推进学习TRIZ理论,深刻领会其精髓,更好地应用这一技术创新方法,解决企业的实际技术难题,同时形成更多的专利技术,形成企业的自主知识产权体系,推进企业自主创新能力建设,巩固企业科技竞争实力,培养出更多的优秀技术人才。

                                      

                   二OO九年十月三十日