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染整企业数字化转型的基础构建(五)——染整工艺湿度的控制②

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-12-16  作者:陈立秋  浏览次数:82
核心提示:陈立秋,中国纺织工程学会染整专业委员会特聘首席专家,获得中国染整行业终身荣誉奖。现从事染整工程的创新工作。
 3.2.2 测量原理
微波信号源发射一定能量的微波,经过隔离器1后,通过波导转换器输送到发射天线,再经过非接触运行的高湿织物后,余下的能量被接收天线接收。被接收到的信号经隔离器2隔离后,由检波器、信号放大电路等处理成0~2.5V的电压信号后,传送至S3C4480X的A/D输入端口0,输入到微处理器,再通过触摸屏输入织物的种类或参数,当检测到按键ON闭合时,微处理器开始采集外部输人的信号,经过均值滤波后,调用标定曲线计算出湿度,输送给显示电路显示,从而完成一次测量过程。
3.2.3 硬件构成
(1)微波信号源
微波信号源是产生微波的装置。微波信号源性能指标:幅度稳定度0.01~0.02dB,频率稳定度1×10-4~5x10-4,稳定性持续时间3~10min,源端匹配的电压驻波比为1.3。系统采用f=10GHz,输出功率为34mW,自带隔离器的点频固态源——体效应管作为试验的微波信号源。
(2)隔离器
微波信号源在传输过程中,由于负载不匹配易引起反射,反射回来的功率会叠加在信号源直接产生的微波信号上,一起向负载传输。为了减小反射的影响,必须设置隔离器。隔离器又称单向器,工作原理为:首先将变送器或仪表的信号,通过半导体器件调制变换,然后通过光感或磁感器件进行隔离转换,再进行解调变换回隔离前原信号,同时对隔离后信号的供电电源进行隔离处理,保证变换后的信号、电源、地之间绝对独立。
(3)检波器
检波器是从调幅波中恢复调制信号的电路,又称幅度解调器。与调制器一样,检波器必须使用非线性元件,因而通常含有二极管或非线性放大器。检波器分为包络检波器和同步检波器。前者的输出信号与输入信号包络成对应关系,主要用于标准调幅信号的解调。后者实际上是一个模拟相乘器,为了得到解调作用,需要另外加入一个与输入信号的载波完全一致的振荡信号。为了器件间连接的方便和简化电路,本系统选用波导式检波器。检波器主要技术性能参数:频率范围8~12GHz,频响(Pin:0.02mW)≤±1.5dB,驻波比≤2.0mV/uW,电压灵敏度≥0.6mV/uW。
(4)传输线
连接天线和发射机输出端(或接收机输入端)的电缆称为传输线或馈线。传输线的主要任务是有效地传输信号能量。由于它能将发射机发出的信号功率以最小的损耗传送到发射天线的输入端,或将天线接收到的信号以最小的损耗传送到接收机输入端,同时它本身不应拾取或产生杂散干扰信号,因此,传输线必须屏蔽。
微波湿度传感系统测量范围:湿度(含水量)0~25g/m2~5000g/m2布,误差±1g/m2布。织物左、中、右含湿率相等均匀,不等于上染均匀。
使用微波传感器,测量干燥物体与含一定水分的含湿物体所引起的微波信号的相移与衰减量,就可以换算出物体的含水量。目前,连续轧染工艺过程仅采用温度控制,对工艺过程的左、中、右色差的控制,仍停留在以均匀轧车轧液左、中、右的调节量来弥补工艺过程发生的色差弊端,也可说“积累误差等于零”吧!全凭人为的感觉操作。
微波高湿度检测装置对织物浸轧后带液量能自动控制,但由于织物在织造或前处理(毛效、钡一值)所产生的弊端,因而织物左、中、右含湿均匀,并不能说明染料的分布均匀。
连续轧染的色差控制是个系统问题,前处理的优质半制品提供;可调轧车(均匀轧车)的灵活操作;轧染后上染、固色,温度、湿度、时间的优化互补皆极为重要。
 3.3 染整烘房蒸箱的气氛湿度测控
湿短蒸染色反应箱内的相对湿度、蒸化机内的气氛湿度、热风烘燥的排气湿度等工艺在线控制,是产品质量及降低能耗的技改重点。
3.3.1 由热平衡的热量分析:
 
 

由以上分析:染整的热机排气热损失很大,从节能的角度,蒸化机合理控制进步湿度;热风拉幅定型机合理控制排气湿度;热风拉幅机合理控制进布含水率及排气湿度;皆可取得极好的热能节省。
3.3.2 最佳的烘层排气湿度
不同相对湿度相应输入补充空气量公式(4)所示。

式中:VS是水蒸汽的比容积,100℃排气温度,1个大气压(101KPa),值为1.725m3/kg;H是相对湿度,对比5%RH,10%RH,20%RH,可得补充VA为32.775m3、15.525m3、6.9m3。所补充的空气是车间环境空气,进入烘房需加热到工艺温度是要消耗热量的。实践佐证20%RH排气是节能的最佳相对湿度。
以20%为100%的能耗费,当湿汽含量为10%时,就需额外增加150%的费用;而当循环空气含湿量为5%时,能耗费用则需增加375%。以湿汽含量20%时蒸发能力为100%,10%时提高到110%;5%时提高到118%。
可知,20%RH的排气是凸显节能减排。
3.3.3 气氛湿度在线测控
生产过程中,烘燥条件往往会有各种变化,如车速快慢,温度高低、进布的含湿率、织物厚薄、门幅宽窄等等,要使烘干机的排气湿度保持在20%的含湿最佳值,靠人力调节是极不可能的,热风烘燥机的排气风门的挡板,极大多数染整厂,从机器安装、结束后,都再也不去调节,因此,只有采用湿度传感器经变送后,由控制器控制排气机的变频器输出,实时在线排风机速度自控,或者用一伺服电动机调节风门挡板的开启角度。
MsCX型气氛湿度在线检测控制系统,采用温度传感数字信号作为信号输入,经过高精度A/D转换器后,由信号处理仪表变换以及线性处理放大后,显示并传送到PLC中,经工程数据处理变换,输出报警变送和控制等信号,并通过人机接口设定报警范围控制和显示检测点的气氛湿度。
本系统由检测探头、信号处理仪表和控制箱等组成。系统原理见图5。
图6是气氛湿度在线检测控制安装示意。
 
该系统测量范围:温度40~85℃或50~200℃,湿度0~100%RH。
测量精度:±1.5%RH,±0.3℃。
传感器特性:重复性<0.5%RH,<0.1℃;漂移<1.0%RH,<0.1℃。
染整工艺过程织物的含水率,烘房载热体的湿度、排气湿度的在线测控,对改善工艺质量,节能减排,降低生产成本,资源利用最大化皆极为重要。
 
 
 
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