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瑞雪调试维修手记(十九) （毕加索篇）
------美湿卡TM 烘干过程控制的原理和解决方案
摘要：论述了染整烘干过程的湿度控制的意义和原理，介绍了美湿卡TM 烘干过程湿度控制方案，包括布面湿度（回潮率）和排气湿度在线检测和控制。 本文可供纺织印染机械设备厂高级技术人员和印染厂设备改造高级技术人员参考，也可供印染厂工艺和质量控制人员参考。
关键词： 烘燥过程湿度控制 回潮率 排气湿度 在线测控 美湿卡TM
1、染整烘干过程的湿度控制
染整烘干的目的就是把水分从纺织品中分离出去，使纺织品由湿变干。烘干了没有，是烘干过程是否完成的标志，烘干的结果怎么样，是烘干过程任务完成得好坏的标志。另一方面，烘干过程式一个水分持续蒸发的过程，对于如热风式烘干机，水分从纺织品中脱离，首先变成蒸汽，然后经排风机构排出进入大气环境。水分不断蒸发、排出构成一个动态的烘干过程。在烘干过程中，水蒸气必须不断排出，烘干过程才可以持续进行，但一定量的蒸汽存在又有助于保证烘干效率和降低能源消耗。因此，染整烘干过程控制应从两个角度入手，一是根据落布的剩余含水率（回潮率）来控制烘干的温度或烘干的时间（生产速度），来保证烘干的目的指标；二是根据烘箱内部的环境湿度（排气湿度）来控制风门大小和排风机的速度，来保证烘干过程的条件指标。布面湿度和排气湿度这两个湿度控制是烘干过程控制的核心。由于烘干非常普遍，所以烘干过程控制也是染整企业最基本的生产过程控制内容之一。
2、染整烘干过程的湿度控制的意义和原理
染整烘干过程对落布回潮率的控制关系到三个重要指标：产品质量、生产效率和能耗成本，其中降低能耗成本主要是针对避免过烘而言；对排气湿度控制关系到能耗成本、生产效率和质量；其中对质量的影响主要指若排湿不足造成滴水或烟气的存在，会严重破坏产品质量和企业形象。 相关研究和实践统计表明，美湿卡TM 烘干过程落布回潮率控制和排气湿度控制，比通过手感测试落布回潮率和经验型排气湿度控制，具有明显的经济价值：（1）依靠设备使生产操作数据化和自动化，工人对生产质量指标的控制能力就可以程序化和规范化，否则就没有一个评价的标准；（2）程序化和规范化的结果就是可以避免浪费，保证品质，生产效率被理性化提高。因此，美湿卡TM 烘干过程控制技术被国内染整工艺专家称为“染整的最后一分钟”，美湿卡TM 烘干过程控制产品被称为“是关系到企业质量、效率、成本和员工健康的，构成企业质量体系、环保体系、员工健康体系的基本元素之一”
2.1 落布回潮率控制重要性的原理
落布回潮率的控制十分重要。一方面，过烘必然造成能源浪费；另一方面，从前处理到后整理，一切染整工艺实施过程中，纤维的回潮率是唯一可控制和干预的、影响工艺成败和好坏的物理特性指标。影响工艺成败和好坏的物理特性指标包括胚布或半成品的组织结构、纤维特性等多种因素，当纺织品确定以后，美湿卡TM 烘干过程控制的原理和解决方案 其组织结构、纤维特性已经不能改变，然而通过环境条件或人为干预来改变回潮率，却可以使纤维的加工特性发生很大变化，例如烧毛、丝光、上染、固色、预缩、轧光、起绒、定型等，回潮率数据的合理性和均匀性对质量和质量均匀稳定起决定作用。 国内理论研究和生产实践证明，对于烘干落布回潮率的控制分两种情况进行。（1）对于落布后需要进行存放的织物，回潮率以控制在与当地（生产地或用户所在地）或生产地当天气候条件下平衡回潮率的数
据为宜，以保证产品的风格（颜色、光泽、垂性等）、手感、克重等指标。（2）对于落布后直接进入下道工艺的生产，例如进行蒸化、预缩、轧光一类的工艺，则要求进布回潮率处于特定的数据。过烘以后通过存放来改善回潮率的方法不可靠，因为放在布箱内或者打卷的织物半成品，在存放过程其表层织物的回潮率可以与空气中的水分交换达到平衡数据，但内层却不能。在烘干过程控制落布回潮率直接处于希望的数据，一是避免过烘浪费能源和提高效率；二是经此过程所形成的回潮率，比二次给湿增加含水更有利于工艺。因为在烘干过程所达成的回潮率，纤维吸湿过程的最后阶段——毛细凝结过程完成得充分，而在二次给湿过程，由于时间太短凝结过程基本无法完成，而这一程度的吸湿对工艺所起的作用才最关键，所
以在烘干过程回潮率的控制对企业来讲非常重要，不但节约能源，提高生产效率，而且最利于质量。假如烘干过程落布回潮率控制不好，则一定浪费能源、降低效率、影响质量。
2.2 排气湿度控制重要性的原理
烘干过程的排气湿度控制直接关系到烘干能量消耗成本、节能和生产效率。在一定的烘干时间内，烘箱内水分蒸发量与织物的原料成分、克重、幅宽、烘干前后本身含水率以及烘干速度等参数有关，当生产品种和烘干工艺（设备、温度、生产速度、落布回潮率）确定以后，烘干过程中的成本取决于所需补充的新鲜空气用量和排出空气中的水分含量，烘箱内湿度含量与烘干效率的关系曲线如图一所示；由图可见， 随着烘干机内湿度含量的减少，水分蒸发的效率变化比较平缓，但是所需要补充的新鲜冷空气和能量消耗比较陡峭。特别是当排气阀门一直开得很大时，烘箱内的水蒸气含量很少，烘干效率提高不多， 但烘干成本却急剧上升。因此在保证产量和烘干效果的的同时，应尽可能提高排气中的湿度含量。不同排气湿度下的蒸发效率和能耗指数如下表一，由表可见，当排气湿度从20%降至10%或5%时,蒸发效率提高10%或18%，而能耗却增加150%或375%。据资料表明，，一般将20%作为烘燥机排气湿度的最佳值，如要进一步节能，排气湿度也可以略高于20%，但在实际生产过程中，若烘房含湿过高，容易造成滴水现象，破坏产品质量。 表一、不同排气湿度下的蒸发效率和能耗指数 排气湿度 蒸发效率指数 能量消耗指数
20% 1.00 1.00 10% 1.10 2.50 5% 1.18 4.75
3、美湿卡TM 烘干过程湿度控制方案
美湿卡TM烘干过程湿度控制方案从系统设计角度而言分为分立式和系统式。前者，对于落布回潮率和排气湿度分别检测和各自独立自动控制；后者，对于落布回潮率和排气湿度分别检测后，接入烘干机械的PLC 系统，由PLC 来完成自动化控制。从功能来看，就是在传统的烘干机上，以增加美湿卡TM回潮率测控装置，来取代没有在线检测措施的方案；以增加美湿卡。 图一、烘干效率与排气湿度的关系
美湿卡TM 烘干过程控制的原理和解决方案
美湿卡TM 排气湿度测控装置，来取代没有在线检测措施的方案。如图二。
3.1 落布回潮率在线检测和控制
在烘干机落布位置安装美湿卡TMMS310 回潮率传感器，美湿卡TM 回潮率控制器或变送器对回潮率数据进行显示、报警、数据发送或自动控制。
MS310 包括三只测湿辊，沿纬向分布，三只测湿辊是并联关系，每次反映的数据以最湿部分为主，如果客户需要，可以提供左中右独立方式，用于分别检测和控制左中右的回潮率。美湿卡TM 回潮率测控装置适用于棉、毛、麻、丝、各种再生化学纤维及各种混纺纤维，部分纺织品的测量范围如下：纯棉cotton 3~20%；涤棉65/35 TC 1.6~9%；亚麻 Linen 5.5~25%； 黄麻 Jute 6.4~30%；羊毛Wool 10.5~35；粘胶纤维 7~40%；采用每个测湿辊相互独立的传感器方式时， 根据客户要求定制回潮率控制器。采用标准配置的并联结构传感器时，数据显示、报警和自动控制有三种方案可供选择。
3.1.1 采用嵌入式的回潮率变送器，用PLC 自控 用户购买烘干机或烘干机械制造厂为用户设计方案，可以采用美湿卡TMYHM8023回潮率变送器，如图三。YHM8023将回潮率信号，用标准电流电压接口， 向烘干机的PLC系统传送数据。烘干设备制造厂或用户采用烘干机的人机界面（触摸屏）和PLC控制来完成回潮率的显示、报警和自动控制。 这一解决方案的特点是，回潮率的检测采用了最精简的方案，数据显示和处理统一到主机的PLC系统，工人操作时各参数集中在一起。缺点是要求设备系统开发者对于烘干过程自动控制有足够的经验和技术。
3.1.2 独立的回潮率测量控制解决方案
用户和烘干机械厂都可以采用美湿卡TMYHM812 型回潮率测控装置，来完成对回潮率数据的在线检测和自动控制。YHM812 采用64*192 点阵单色LCD+4 按键人机界面方案，可以很好地解决回潮率在线检测和自动控制。定义了三种回潮率数据单位，来统一用户对于多品种生产参数的管理。控制参数可调。如果认为三种参数的定义规范不便或者不够用，可以选用美湿卡TMM808 型回潮率测控装置。M808 把回潮率变送器和PLC、人机界面设计在一起，设计了专门的PLC 控制软件和人机界面显示软件，可以对回潮率进行智能化PID 控制。如图四。独立的回潮率测量控制解决方案，现在厂家推荐使用型号为YHM812。
3.1.3 在线检测手动控制的解决方案
由于实际生产过程工艺复杂，或者因控制执行机构改造不便，很多用户希望提供一种仅具在线检测功能的回潮率设备。美湿卡TMM909 满足这一需要。回潮率在线检测和报警是现役烘干机械改善必备的项目，M909 是这一项目最佳的选择，M909 采用250o 华强 烘燥机Escape Enter Up Down YHM802 ............ 主机PLC 人机界面
图三、烘干机/单元布面湿度测控PLC 系统解决方案
华强 烘燥机
图五、烘干机/单元改造布面湿度检测解决方案
华强 烘燥机回潮率测控装置M808
图四、烘干机/单元改造布面湿度测控全自动解决方案
美湿卡TM 烘干过程控制的原理和解决方案
行程指针式仪表显示数据，相当于国外1990 年代初期产品，但这种显示方式具有几何视觉分辨优势适合工人远距离观察，对生产操作非常方便和实用。M909 具有五级声光报警来协助工人的操作，可升级自动控制功能。如图五。
3.2 排气湿度在线检测和自动控制解决方案
在蒸气湿度最大的位置（对于八节热定型机来说一般选择第三节烘箱），安装一只美湿卡TM AS101 排气湿度传感器，通过美湿卡TMYHA101 排气湿度测控装置设定并自动控制排风机的转速。YHA101 的自动控制采用智能的PID 算法，在控制中首先将风机开到最大的速度，以利烘箱内的不新鲜空气全部排出，然后以较快的速度，将风机速度降低至排气湿度约16%~18%,最后通过PID 算法将排气湿度调整至设定指标， 具有效防止风机速度频繁摆动功能。
3.2.1 新型染整烘干机械装备
新型烘干机械装备可以采用包含自动控制功能的YHA101 型，也可以采用不包含自控功能的YHA102 排气湿度变送器。在编程时间短的情况下，选择YHA101 较好，由于风机的控制是一个独立的变量，所以， 风机速度控制作为一个单独单元也利于用户维护。两种型号均有标准电压电流接口。
3.2.2 现役染整烘干机械装备加装解决方案
YHA101 排气湿度测控装置，提供用户现役烘干机械安装使用。自动监测，LCD 显示，自动控制。首台设备已被用户广州天海花边有限公司成功地安装布鲁克纳拉幅定型机上。 YHA101 也可以用于燃煤锅炉含氧量的自动控制。
4、结束语
美湿卡TM 烘干过程湿度控制技术和产品的上市，结束了国内烘干机械在线监测和控制技术长期依赖进口的局面，与进口产品相比，无论烘干机械厂装备还是用户现役机械安装，都更具有适用性和灵活性， 同时，在测控技术指标、可靠性方面，立足国内用户的执著追求和支持，都不低于进口产品。希望国产的先进技术，以较低的成本优势，能为广大用户带来巨大的回报。由于水平所限和各种具体情况下矛盾的特殊性，文中数据和实施方法仅供参考。