基于TRIZ理论的优化冷库测温曲线精度及范围

2024-06-15郭健刘永睿

科技创新与品牌 2024年4期

郭健刘永睿

摘要：船舶冷库系统又称冷藏系统，冷库的重要指标是回温曲线时间参数。在船舶建造完工后，调试人员需要对冷库进行试验，获取制冷及回温速度等技术性参数。冷库的回温曲线数据是评估冷库保温性能的一项重要指标。通过学习TRIZ创新方法，模式的灵活运用，细节构思的转变，拓展了解题思路，能够有效地解决系统问题的主要矛盾。

关键词：回温；采样精度；TRIZ创新原理

一、引言

船舶冷库系统又称冷藏系统，冷库的重要指标是回温曲线时间参数。在船舶建造完成后，调试人员需要对冷库进行试验，获取制冷及回温速度等技术性参数，冷库的回温曲线数据是评估冷库保温性能的一项重要指标。

在船舶行业能够有效解决测量回温数据的精度及范围，完全可以减少冷库回温试验次数及调试人员的人力投入，也为缩短船舶系泊试验周期提供了保证，每年企业将节约成本约20万元。

二、问题描述

问题所在的技术系统是船舶冷库系统（图1），通过目前现状分析，它的主要功能是通过制冷压缩机制冷并由冷库保温材料进行恒温，在该系统工程完工后，精准测量船舶冷库回温温度参数，来验证冷库的保温性能及施工质量，评估船舶意外失电后，为冷库系统保存食品的新鲜和储藏恒温时间的程度提供判断依据。

在测温的实施过程中，存在如下约束条件：（1）不能增加冷库的开关门次数；（2）制冷压缩机不能投入工作；（3）记录间隔不大于5分钟；（4）记录时长不小于10小时；（5）检测试验设备电缆无法有效进入冷库室内。

1.现有技术系统的工作原理

制冷压缩机（图2）对冷库制冷（鱼库、肉库、蔬菜库、缓冲间）至规定温度后，压缩机停止工作，用温度记录设备测量冷库温度并绘制曲线，根据温度曲线衡量冷库保温性能，要满足回温4小时后，内部温度不高于零摄氏度的要求。

2.当前系统存在的问题

在船舶制冷系统制冷试验过程中，目前有效的机舱监测报警系统，只记录系统报警温度且无绘制曲线功能。当前虽采用进口机械装置实时记录，但机械试验记录卡的精度低、机械装置遇冷凝水汽、机械臂卡顿、响应时间长，测试最小单位为2小时，在该模式下，检测温度范围小和精度低，单位时间内无法准确读数，需要多次巡查工作状态。在试验人员获取数据过程中，进、出冷库巡检次数增加，本体回温速度加快，数值波动大。

3.问题出现的条件和时间

根据以往试验数据统计，在进、出冷库读取记录过程中，冷库内、外受对流温度影响。冷库内部湿度达到90%，机械测温装置连杆机构受力不均，行程范围受影响。

4.问题现有解决方案及其缺点

方案：

对现有测温装置防冻防护。

缺点：

反应灵敏度下降。

观察读数不方便。

三、TRIZ理论应用

1.通过运用功能分析，列出相关的系统组件（表1），建立功能模型等分析方法

2.根据组件名称找出作用关系和对象（表2）

3.建立系统功能模型（图3）

通过功能模型分析有害因素及不足因素，采用双层冷库防护门，可以减少冷空气泄漏量。增加保温板厚度，增强保温效果。

4.功能裁切（图4）

冷库门组件的作用：工作人员进、出冷库送取食物及设备检查通道。根据裁剪实施策略，有害组件是冷库门，裁掉组件冷库门，暂找不到替代方案，故此方案不能正常实施。

5.因果链分析

通过因果链分析查找末端因素（图5），并对末端因素提出相应的技术方案，减少冷库门的开关次数，可以有效控制冷空气泄漏。

通过TRIZ工具，最终理想解、九屏图、资源分析相关分析方法，可以找出问题的关键点和矛盾所在，经过方案的可行性分析进行改进与功能裁剪策略相似。例如，为解决最终理想解不出现这种条件：减少冷库门的开关次数，延长温度采样时间，或者增大绘图图纸尺寸，提高曲线图分辨率；利用九屏图的系统与子系统对比分析得出方案：复合材料真空保温板替换现有隔热保温板，也可利用真空负压特性环境，减少空气外泄。

四、运用TRIZ工具

1.技术矛盾

通过原问题减少冷库门的开关次数，延长温度采样时间技术矛盾表述：如果减少冷库门的开关次数，那么冷库温度影响小，回温速度慢，但是测温曲线图的采样点少、精度低；反之，则采样点多、精度高。

参照39个通用工程常用参数中精度范围、温度、频率、测量的难度，查找阿奇舒勒矛盾矩阵如表3所示。