文/夏增勇 莊楚津 李小紅
錐形瓶由于其材質(zhì)優(yōu)良,結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定,可以通過(guò)清洗干凈后重復(fù)利用,成為紡織品纖維含量分析化驗(yàn)室最常用的實(shí)驗(yàn)儀器。錐形瓶里試劑的殘留或清水的積存都會(huì)導(dǎo)致溶液濃度的變化,以及纖維殘留在錐形瓶里會(huì)直接導(dǎo)致定性定量差錯(cuò),從而影響檢驗(yàn)結(jié)果,所以錐形瓶的干凈是保證試驗(yàn)結(jié)果正確的重要因素。
目前行業(yè)內(nèi)對(duì)錐形瓶的清洗采用的是人工在水龍頭下用水一個(gè)一個(gè)沖洗的方式,這一步驟需要檢驗(yàn)員手持錐形瓶在水龍頭下將其注滿(mǎn)水,再將水倒空,重復(fù)兩遍后完成。這種人工洗瓶模式存在著諸多問(wèn)題:一是洗瓶這一步驟會(huì)耗費(fèi)檢驗(yàn)員大量的體力與時(shí)間,且效率低下;二是在取放錐形瓶過(guò)程中水空流造成耗水量大;三是不同人員操作手法的差異可能導(dǎo)致清洗不干凈,影響后續(xù)試驗(yàn)的準(zhǔn)確性與效率;四是試驗(yàn)環(huán)境差,再加上工作強(qiáng)度大,檢驗(yàn)員承受的生理壓力大、工作體驗(yàn)差;五是操作過(guò)程中錐形瓶容易因磕碰導(dǎo)致破損,在增加檢驗(yàn)成本的同時(shí),也會(huì)造成檢驗(yàn)員操作風(fēng)險(xiǎn)過(guò)高。在機(jī)械自動(dòng)化高速發(fā)展日新月異的今天,越來(lái)越多的自動(dòng)化設(shè)備在各行各業(yè)大放異彩,纖維成分含量中錐形瓶的清洗也應(yīng)跟上時(shí)代的步伐。因此,我團(tuán)隊(duì)結(jié)合檢測(cè)行業(yè)中實(shí)際工作的需求和經(jīng)驗(yàn),依托計(jì)算機(jī)技術(shù)與機(jī)械自動(dòng)化基礎(chǔ)建立自動(dòng)化的洗瓶設(shè)備。
自動(dòng)化洗瓶設(shè)備是通過(guò)微電腦預(yù)設(shè)洗瓶程序,采用倒置式氣壓水流法在程序的控制下對(duì)錐形瓶進(jìn)行多點(diǎn)的自動(dòng)化內(nèi)外清洗,達(dá)到縮短清洗時(shí)間、降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度以及提升檢驗(yàn)效率的目的。
自動(dòng)化洗瓶設(shè)備的裝置設(shè)計(jì),如圖1所示,主要有電器裝置和機(jī)械裝置兩大部分。結(jié)構(gòu)零件和功能零件組成了機(jī)械裝置。包括(1)支撐架、(2)24位倒置板、(3)頂部噴淋器、(4)底層噴嘴。電器裝置(5)主要完成控制氣壓大小、水流大小、多點(diǎn)同時(shí)清洗等控制功能,使洗瓶設(shè)備順利完成清洗工作。
圖1 自動(dòng)化洗瓶裝置結(jié)構(gòu)示意圖
批量清洗錐形瓶的方法,即通過(guò)24位倒置板將24個(gè)錐形瓶置于頂部噴淋器和底層噴嘴中間,水流經(jīng)過(guò)加壓后從導(dǎo)管流向頂部噴淋器和底層噴嘴,通過(guò)電器裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)對(duì)錐形瓶進(jìn)行內(nèi)外沖洗,達(dá)到去除錐形瓶中殘余試劑、水分以及污漬的目的。機(jī)械結(jié)構(gòu)和電器控制兩部分的有機(jī)結(jié)合,使設(shè)備能自動(dòng)添加清洗液、自動(dòng)排水以及多點(diǎn)洗瓶裝置同時(shí)進(jìn)行清洗。
本設(shè)備方法能夠在提高清洗效率、減少實(shí)驗(yàn)儀器損耗的同時(shí),大大降低檢驗(yàn)員的勞動(dòng)程度。另外,通過(guò)內(nèi)外沖洗的方式,可以使錐形瓶清洗得更加干凈徹底,確保檢驗(yàn)結(jié)果的一致性與準(zhǔn)確性。自動(dòng)化洗瓶模式的實(shí)現(xiàn)也可以避免錐形瓶的相互磕碰,不僅可以節(jié)約檢驗(yàn)成本,還能提高檢驗(yàn)員操作時(shí)的安全性。
試驗(yàn)分為兩個(gè)部分,第一部分是將自動(dòng)化洗瓶設(shè)備應(yīng)用到我司的實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中,通過(guò)耗時(shí)、耗水量及清洗合格率三個(gè)方面的試驗(yàn)與人工洗瓶模式進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,比較兩種清洗方式的清洗效率;第二部分是通過(guò)收集目前實(shí)際工作中的樣品,用不同的清洗方式洗滌后的錐形瓶進(jìn)行樣品的纖維成分含量試驗(yàn),并對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較驗(yàn)證。
3.1.1 清洗耗時(shí)試驗(yàn)
通過(guò)分析人工洗瓶流程的每個(gè)步驟,對(duì)流程進(jìn)行動(dòng)作分解并分析計(jì)時(shí),得出人工洗瓶清洗1瓶次及3000瓶次的用時(shí);根據(jù)多次試驗(yàn)后對(duì)自動(dòng)化洗瓶設(shè)備預(yù)設(shè)清洗效果最佳的清洗流程,通過(guò)試驗(yàn)得出自動(dòng)化洗瓶清洗24瓶次及3000瓶次的用時(shí)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 人工洗瓶與自動(dòng)化洗瓶清洗耗時(shí)比較
通過(guò)表1可以知道,人工洗瓶清洗1個(gè)錐形瓶需要18s,清洗24個(gè)錐形瓶則需耗時(shí)432s,而自動(dòng)化洗瓶清洗24個(gè)錐形瓶只需20s。自動(dòng)化洗瓶的效率約是人工洗瓶效率的21倍。在我司纖維成分含量項(xiàng)目現(xiàn)有規(guī)模下,化驗(yàn)室每天需清洗約3000瓶次的錐形瓶,自動(dòng)化洗瓶在耗時(shí)方面具有明顯優(yōu)勢(shì),相當(dāng)于每天節(jié)約一個(gè)工作人員1.8個(gè)工作日的時(shí)間。自動(dòng)化洗瓶設(shè)備的研制與應(yīng)用可以提升洗瓶效率,給企業(yè)生產(chǎn)減少人工成本。同時(shí),勞動(dòng)程度的降低也為檢驗(yàn)員緩解工作壓力。
3.1.2 耗水量試驗(yàn)
通過(guò)3.1.1試驗(yàn)得知人工洗瓶與自動(dòng)化洗瓶清洗3000瓶次各自的耗時(shí),再根據(jù)不同洗瓶方式所需的水流量,得出兩種清洗方式的耗水量。結(jié)果見(jiàn)表2。
從表2可以看出,清洗3000瓶次的情況下,人工洗瓶的耗水量是14.85噸,自動(dòng)化洗瓶的耗水量是2.07噸。自動(dòng)化洗瓶設(shè)備的研制及應(yīng)用可以較大地節(jié)省能耗,減少檢驗(yàn)成本。另一方面,水資源消耗量減少的同時(shí)也是排放量的減少,可以降低污水處理費(fèi)用、保護(hù)環(huán)境,促進(jìn)檢驗(yàn)行業(yè)環(huán)?;M(jìn)程。
表2 人工洗瓶和自動(dòng)化洗瓶耗水量
3.1.3 清洗合格率
分別在人工洗瓶模式和自動(dòng)化洗瓶模式進(jìn)行3次清洗試驗(yàn)驗(yàn)證,每次試驗(yàn)清洗1000瓶次錐形瓶,清洗后用燈檢法做試劑廢液殘余、可見(jiàn)污漬檢查,依次得出每次試驗(yàn)兩種清洗方式的清洗合格率。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。
表3 人工洗瓶和自動(dòng)化洗瓶的清洗合格率
人工洗瓶模式因不同檢驗(yàn)員操作手法及習(xí)慣的差異會(huì)導(dǎo)致清洗合格率不穩(wěn)定,平均合格率較低。自動(dòng)化洗瓶方式的應(yīng)用可以顯著地提高錐形瓶的清洗合格率,明顯地改善檢驗(yàn)過(guò)程中洗瓶步驟的清洗效果及效率,為后續(xù)檢驗(yàn)流程提供保障,確保了檢驗(yàn)結(jié)果的一致性和準(zhǔn)確性。另外,合格率的提升意味著不合格瓶次的減少,可以減少檢驗(yàn)員重復(fù)清洗錐形瓶的情況,避免重復(fù)性工作,加快檢驗(yàn)速度及提升工作效率。
通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證,自動(dòng)化洗瓶設(shè)備得到應(yīng)用下的自動(dòng)化洗瓶模式在清洗耗時(shí)、耗水量、合格率3個(gè)方面,相比人工洗瓶模式具有顯著優(yōu)勢(shì),明顯地減少了纖維成分分析過(guò)程中洗瓶步驟的用時(shí)、用水量,在節(jié)能降耗的同時(shí),為企業(yè)生產(chǎn)節(jié)約了人工成本,對(duì)企業(yè)具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
為了驗(yàn)證本自動(dòng)化洗瓶設(shè)備洗瓶的可操作性及適用性,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法堿性次氯酸鈉法、二甲基甲酰胺法、80%甲酸法、75%硫酸法,用人工洗瓶以及自動(dòng)化洗瓶方式清洗后的錐形瓶分別進(jìn)行纖維成分含量試驗(yàn),并將試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。
表4 人工洗瓶與自動(dòng)化洗瓶的織物纖維成分含量
通過(guò)用人工洗滌和自動(dòng)化洗滌后的錐形瓶分別進(jìn)行堿性次氯酸鈉法、二甲基甲酰胺法、80%甲酸法、75%硫酸法4種不同溶解方法得到的纖維含量結(jié)果和差值。因洗瓶方式的不同,溶解過(guò)程中纖維有不同程度的損傷等因素導(dǎo)致兩種清洗方式得出的含量結(jié)果存在差異,但通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證兩種洗瓶方式得出的試驗(yàn)結(jié)果差值均在1.0%之內(nèi),可見(jiàn)通過(guò)自主研制的自動(dòng)化洗瓶設(shè)備洗瓶得到的纖維含量差異小,結(jié)果穩(wěn)定。充分說(shuō)明在纖維成分含量分析中,自動(dòng)化洗瓶設(shè)備的應(yīng)用及自動(dòng)化洗瓶模式的實(shí)現(xiàn),使洗瓶步驟更加安全便捷、高效低耗,并保證纖維含量結(jié)果的穩(wěn)定可靠。
從以上多個(gè)試驗(yàn)結(jié)果可得:(1)自動(dòng)化洗瓶設(shè)備在清洗耗時(shí)、耗水量、合格率方面相比較傳統(tǒng)的人工洗瓶具有顯著的優(yōu)勢(shì),綜合清洗效率高,多點(diǎn)清洗裝置的設(shè)計(jì)可以同時(shí)清洗多個(gè)錐形瓶,快捷安全成本低;(2)使用自動(dòng)化洗瓶與人工洗瓶清洗后的錐形瓶進(jìn)行纖維成分含量試驗(yàn)得出的結(jié)果差異小,差值均在1.0%之內(nèi),結(jié)果穩(wěn)定可靠。自動(dòng)化洗瓶設(shè)備的應(yīng)用解決了檢驗(yàn)行業(yè)需人工重復(fù)清洗錐形瓶勞動(dòng)強(qiáng)度高、效率低以及耗費(fèi)水量大的問(wèn)題,對(duì)推進(jìn)檢驗(yàn)技術(shù)發(fā)展提供了良好的保障,促進(jìn)檢測(cè)行業(yè)朝向更加環(huán)保的方向發(fā)展。因此,采用自動(dòng)化的檢測(cè)設(shè)備是未來(lái)紡織品檢測(cè)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),研究成果的可操作性及適用性強(qiáng),可在檢測(cè)機(jī)構(gòu)廣泛推廣。應(yīng)用前景與發(fā)展空間較大,具有深遠(yuǎn)的社會(huì)效益。