快速平衡技術在棉花公檢實驗室的應用探討

容永紅

摘要：

本文回顧了新疆現有的棉花公檢實驗室建設模式，針對性地分析了平衡間的空調系統設置及平衡效果，倡議采用快速平衡通道代替現有的房屋式平衡間，以提高棉花儀器化公檢的效率，實現進一步環保、節能的目標。

關鍵詞：棉花；公證檢驗實驗室；平衡間；快速平衡；效率

一、現狀分析

新疆已經成為我國重要的棉花產區，棉花產量占到全國總產量的60%以上。國家對棉花產量和質量非常重視，在新疆實行國家收儲政策和100%免費公證檢驗政策。

新疆棉花收獲季節在9月份以后，收獲期相對集中。大量上市的棉花要在檢驗規程限定的時間內檢驗完畢入庫，檢驗勞動強度很大，檢測時間很長。遍布新疆的17個棉花公證實驗室，自9月下旬開始，開足馬力，沒有節假日，一直持續到第二年的2月份左右，才能完成檢驗工作。檢驗工作勞動強度大、持續時間長，對從事檢驗工作的人員身心健康都是巨大的挑戰。

為應對如此大量高強度的棉花檢測任務，新疆各地州纖維檢驗所建設了大面積的棉花儀器化公證檢驗實驗室（下文簡稱棉花公檢實驗室），購置了大量的HVI檢測儀器。這些棉花公檢實驗室50%以上的面積設置為平衡間和HVI間。根據現行的國家棉花檢驗規范，被檢棉樣在進行HVI儀器檢測前必須要在平衡間靜置平衡24h以上，平衡間為恒溫恒濕的空氣環境，溫度（20±2.0）℃，相對濕度（65±3）%，為了與HVI機的快速高效檢測能力相匹配，平衡間的面積通常比HVI間的面積大，以保證足夠的平衡棉樣供給。

棉花公檢實驗室檢測效率提升的瓶頸就在于平衡間的產出——棉樣平衡速度。這種房屋式平衡間具有以下特征：

（1）面積大、凈空較高。大型的棉花公證實驗室通常設置面積不等的幾個平衡間，以應對不同的棉花收獲批量。

（2）平衡間做保溫圍護處理。

（3）采用恒溫恒濕空調系統，采用頂部孔板送風，架空地板或回風地溝底回風方式，室內空氣采用頂送底回的氣流組織方式。室內風速≤0.3m/s（人在實驗室內無明顯吹風感），溫度控制精度（20±2.0）℃，相對濕度（65±3）%。

（4）棉樣平衡籃為塑料或不銹鋼材質，通風透氣型設計。

（5）每個棉樣平衡籃裝10個棉樣。

（6）棉樣平衡籃裝在平衡架上，平衡架為不銹鋼材質，平衡架分固定式和可移動式兩種，5～7層設計。每個平衡架可放置14～24個平衡籃，籃與籃之間有100mm～200mm的層間距。

（7）平衡間內放置若干列平衡架，每一列內的平衡架緊密排列在一起。列與列之間有人行通道，便于放置或取出棉樣平衡籃。

通過研究分析不難發現，目前的平衡間設計在棉花平衡處理方面有以下兩個顯而易見的欠缺，正是這些欠缺導致棉花的平衡效果并不理想，所以必須通過延長平衡時間來彌補平衡效果，也因此降低了平衡間的產出效率。第一，裝滿了棉花樣品的平衡籃一層層放置在平衡架上，平衡架在平衡間呈多隊列方式排列。每一列的平衡架一個挨一個緊靠在一起，列與列之間才有人行搬運通道。這就使得平衡間的空氣根本無法全面、徹底吹掃過下面4層棉樣的表面。第二，平衡間的氣流速度太小，人站在平衡間內幾乎無明顯吹風感，平衡架下層的棉樣只能被動等待、自然緩慢平衡。而生活的經驗和常識告訴我們，無論是晾曬濕衣服還是吹干濕頭發，高速度、大流量的氣流才是第一要素，溫度反而是第二要素。

二、快速平衡新技術方案

為解決上述問題，我們發明了一種棉樣快速平衡通道，結構如圖1所示；可安裝在現有的棉花公檢實驗室平衡間內，如圖2所示，也可以建設新型的快速平衡間，替代目前普遍采用的24h房屋式平衡方法。

與現有的房屋式平衡間相比，快速平衡通道方案具有如下特點：

（1）棉樣快速平衡通道采用自動化通道方式，降低了棉樣平衡籃的人工周轉搬運的工時和勞動強度。

（2）將傳統的多層棉樣籃堆疊靜置平衡方式，改進為單層棉樣籃運動平衡方式。

（3）將傳統平衡間微風速（≤0.3m/s）長時間（≥24h）自然平衡方式，改為大流量、高風速（不吹飛棉樣的最大值）強制對流平衡方式，保證恒溫恒濕空氣全面吹掃過棉樣籃，且讓強氣流盡可能吹透棉樣，提高平衡效果。

（4）提高氣流吹過棉樣表面的頻次。按傳統的房屋式平衡法，室內恒溫恒濕空氣循環次數設計為不小于15次/小時，但吹掃棉樣表面的有效頻率卻遠遠低于此值；改用快速平衡通道技術后，吹掃棉樣表面的有效頻率提高至50～60次/小時，因此可以顯著提高棉樣平衡效果。

（5）采用棉樣快速平衡通道技術后，將傳統的大面積大空間房屋式平衡間改為體積小巧的平衡通道，與此對應配置的恒溫恒濕空調機組的數量、制冷量、風量規格都會顯著降低，大大節省了空調系統的投資費用，也降低了平衡間的保溫圍護裝修投資。

（6）采用棉樣快速平衡通道技術后，將現有大水漫灌式平衡法——整個房屋式平衡間都要達到恒溫恒濕的環境，改為精準滴灌式平衡法——恒溫恒濕空氣流直接吹掃在需要平衡處理的棉樣表面。最高效利用了能源，降低了能耗，節省了運行費用。

（7）采用棉樣快速平衡通道技術后，不再需引入新風——工作人員無需進入快速平衡通道，所以不需要提供新風；空調系統無需承擔新風的冷熱負荷，降低了能耗。

（8）采用棉樣快速平衡通道技術后，還可以顯著提升棉樣平衡的科技監測控制水平。例如可以采用基于RFID技術的智能監控系統，全過程定位、采集、記錄、控制棉樣的平衡效果及裝置運行參數，可以有針對性地調整恒溫恒濕空調機組的送風量、傳輸裝置的運動速度，自動記錄棉樣的回潮率、含濕量，判斷棉樣平衡效果等，對系統的運行故障、異常參數可以及時發出聲光報警信號。

三、技術經濟對比分析

下面以筆者主持設計的、正在建設中的中國棉花儀器化公證檢驗石河子實驗室異地遷建項目為例，進行兩種技術方案對比，該對比僅供業內人士進行技術、學術領域的探討。

四、結論

通過以上分析說明及對比分析可以得出結論，快速平衡通道方案平衡效果要好于傳統的房屋式平衡間方案，平衡速度也更快，有利于消除房屋式平衡間平衡能力差的瓶頸，充分發揮HVI的高速檢測性能。雖然快速平衡通道方案需要新增快速平衡通道裝置的投資，但空調機組、保溫圍護措施、送回風管路、新風系統所節省出來的投資完全可以彌補。快速平衡通道方案后期運行費用很低，如果結合新的棉花公檢實驗室規劃建設，則新的平衡間的建筑成本也可以大大降低。

（作者單位：上海約頓環境科技有限公司）endprint