TRIZ在换流阀冷却系统关键部件可靠性研究中的应用

摘要

换流阀水冷系统的稳定运行是高压直流输电安全的基础，只有配备了可靠性高的水冷系统才能保障高压直流输电的长久运行。本文在研究水冷系统故障模式的基础上，发现导致其发生故障概率最大是水冷系统的泄漏，在泄漏具体原因中很多都与阀门有关，只要解决了阀门的泄漏就能在一定程度上提高水冷系统的可靠性。本文在对三通阀分析之后，利用创新方法TRIZ提高水冷系统三通阀的可靠性，TRIZ是一套对专利分析归纳而成的先进创新体系，在世界上已有了很多成功的实例。
　　为了对三通阀更好的设计分析，首先对三通阀的失效机理、失效模式等进行深刻的研究分析。在高澜公司提供良好实验设备的基础上，对三通阀的泄漏问题进行可靠性试验，对数据进行处理分析，得到了三通阀失效所服从威布尔分布，求出相关可靠性指标。
　　针对三通阀泄漏问题，通过TRIZ对三通阀的因果分析，可以发现故障的更多原因;通过理想解分析，可以知道产品设计所要达到理想目标的方向;通过40个创新原理和矛盾矩阵的分析，可以得到改善三通阀泄漏的解决原理。经过TRIZ的分析，影响可靠性指标的相关物理量有力、变形等参数，本文根据这些参数从连接面、封盖端面、接触面材料等方面对三通进行改进，提供提高可靠性的设计方案。
　　为了检验设计的效果，本文利用ANSYS中的静力学分析模块以影响可靠性指标中的力和变形这两个物理量为参数对改进前后的三通阀连接面的这一个创新点进行了对比分析，通过软件模拟分析发现在总变形、应力、应变三个方面都得到了很大的改善，论证了设计方案的有效性，证实了TRIZ创新设计的可行性，为企业的产品设计提供一条解决的思路。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．1．1 纯水冷却系统在高压直流输电过程中发挥着重要作用

1．1．2 使用TRIZ提高水冷系统及其关键部件可靠性的优势和好处

1．2 国内外创新方法研究现状

1．2．1 国外创新方法研究现状

1．2．2 国内创新方法研究现状

1．3 课题研究的目标及内容

1．3．1 研究的目标

1．3．2 研究内容

1．4 本章小结

第二章 可靠性试验分析概述

2．1 可靠性试验

2．2 常用的可靠性指标

2．2．1 可靠度

2．2．2 寿命分布函数

2．2．3 失效率

2．2．4 平均寿命

2．2．5 可靠寿命

2．3 可靠性工程中常用的分布

2．3．1 指数分布函数

2．3．2 威布尔分布函数

2．4 可靠性分布类型常用检验方式

2．4．1 K-S检验

2．4．2 F检验

2．4．3 x2检验

2．5 本章小结

第三章 高压输电水冷系统关键部件三通阀的可靠性试验分析研究

3．1 水冷系统概述

3．1．1 水冷系统的结构组成

3．1．2 水冷系统的工作原理

3．1．3 水冷系统三通阀的故障模式及分析

3．2 基于实验数据的可靠性分析

3．2．1 数据分析的方法和步骤

3．2．2 三通阀故障试验平台的搭建

3．2．3 建立三通阀故障分布模型

3．3 故障间隔时间的经验分布函数

3．4 故障分布模型的参数估计

3．4．1 指数分布的参数估计

3．4．2 威布尔分布的参数估计

3．5 分布拟合度检验及确定分布函数

3．5．1 指数分布的K-S检验

3．5．2 威布尔分布的K-S检验

3．5．3 图形化拟合比较

3．6 本章小结

第四章 TRIZ在提高三通阀可靠性结构设计中的应用

4．1 TRIZ理论解决问题的一般流程

4．1．1 分析问题

4．1．2 冲突

4．1．3 原理

4．1．4 评价

4．2 TRIZ解决冲突的原理

4．2．1 因果分析

4．2．2 39个工程参数

4．2．3 40条解决原理

4．2．4 矛盾解决矩阵

4．3 基于TRIZ的三通阀结构设计

4．3．1 功能及理想解分析

4．3．2 因果分析

4．3．3 TRIZ解决矛盾问题

4．4 备选方案确定

4．5 本章小结

第五章 基于ANSYS的三通阀设计前后对比分析

5．1 结构静力分析简介

5．2 三通阀静力学分析

5．2．1 建立模型

5．2．2 划分网格

5．2．3 添加载荷及约束

5．2．4 结果分析

5．3 设计后的三通阀有限元分析

5．3．1 网格划分和施加条件

5．3．2 设计后的结果分析

5．4 设计前后结果对比

5．5 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢