快速平衡技术在棉花公检实验室的应用探讨

容永红

摘要：

本文回顾了新疆现有的棉花公检实验室建设模式，针对性地分析了平衡间的空调系统设置及平衡效果，倡议采用快速平衡通道代替现有的房屋式平衡间，以提高棉花仪器化公检的效率，实现进一步环保、节能的目标。

关键词：棉花；公证检验实验室；平衡间；快速平衡；效率

一、现状分析

新疆已经成为我国重要的棉花产区，棉花产量占到全国总产量的60%以上。国家对棉花产量和质量非常重视，在新疆实行国家收储政策和100%免费公证检验政策。

新疆棉花收获季节在9月份以后，收获期相对集中。大量上市的棉花要在检验规程限定的时间内检验完毕入库，检验劳动强度很大，检测时间很长。遍布新疆的17个棉花公证实验室，自9月下旬开始，开足马力，没有节假日，一直持续到第二年的2月份左右，才能完成检验工作。检验工作劳动强度大、持续时间长，对从事检验工作的人员身心健康都是巨大的挑战。

为应对如此大量高强度的棉花检测任务，新疆各地州纤维检验所建设了大面积的棉花仪器化公证检验实验室（下文简称棉花公检实验室），购置了大量的HVI检测仪器。这些棉花公检实验室50%以上的面积设置为平衡间和HVI间。根据现行的国家棉花检验规范，被检棉样在进行HVI仪器检测前必须要在平衡间静置平衡24h以上，平衡间为恒温恒湿的空气环境，温度（20±2.0）℃，相对湿度（65±3）%，为了与HVI机的快速高效检测能力相匹配，平衡间的面积通常比HVI间的面积大，以保证足够的平衡棉样供给。

棉花公检实验室检测效率提升的瓶颈就在于平衡间的产出——棉样平衡速度。这种房屋式平衡间具有以下特征：

（1）面积大、净空较高。大型的棉花公证实验室通常设置面积不等的几个平衡间，以应对不同的棉花收获批量。

（2）平衡间做保温围护处理。

（3）采用恒温恒湿空调系统，采用顶部孔板送风，架空地板或回风地沟底回风方式，室内空气采用顶送底回的气流组织方式。室内风速≤0.3m/s（人在实验室内无明显吹风感），温度控制精度（20±2.0）℃，相对湿度（65±3）%。

（4）棉样平衡篮为塑料或不锈钢材质，通风透气型设计。

（5）每个棉样平衡篮装10个棉样。

（6）棉样平衡篮装在平衡架上，平衡架为不锈钢材质，平衡架分固定式和可移动式两种，5～7层设计。每个平衡架可放置14～24个平衡篮，篮与篮之间有100mm～200mm的层间距。

（7）平衡间内放置若干列平衡架，每一列内的平衡架紧密排列在一起。列与列之间有人行通道，便于放置或取出棉样平衡篮。

通过研究分析不难发现，目前的平衡间设计在棉花平衡处理方面有以下两个显而易见的欠缺，正是这些欠缺导致棉花的平衡效果并不理想，所以必须通过延长平衡时间来弥补平衡效果，也因此降低了平衡间的产出效率。第一，装满了棉花样品的平衡篮一层层放置在平衡架上，平衡架在平衡间呈多队列方式排列。每一列的平衡架一个挨一个紧靠在一起，列与列之间才有人行搬运通道。这就使得平衡间的空气根本无法全面、彻底吹扫过下面4层棉样的表面。第二，平衡间的气流速度太小，人站在平衡间内几乎无明显吹风感，平衡架下层的棉样只能被动等待、自然缓慢平衡。而生活的经验和常识告诉我们，无论是晾晒湿衣服还是吹干湿头发，高速度、大流量的气流才是第一要素，温度反而是第二要素。

二、快速平衡新技术方案

为解决上述问题，我们发明了一种棉样快速平衡通道，结构如图1所示；可安装在现有的棉花公检实验室平衡间内，如图2所示，也可以建设新型的快速平衡间，替代目前普遍采用的24h房屋式平衡方法。

与现有的房屋式平衡间相比，快速平衡通道方案具有如下特点：

（1）棉样快速平衡通道采用自动化通道方式，降低了棉样平衡篮的人工周转搬运的工时和劳动强度。

（2）将传统的多层棉样篮堆叠静置平衡方式，改进为单层棉样篮运动平衡方式。

（3）将传统平衡间微风速（≤0.3m/s）长时间（≥24h）自然平衡方式，改为大流量、高风速（不吹飞棉样的最大值）强制对流平衡方式，保证恒温恒湿空气全面吹扫过棉样篮，且让强气流尽可能吹透棉样，提高平衡效果。

（4）提高气流吹过棉样表面的频次。按传统的房屋式平衡法，室内恒温恒湿空气循环次数设计为不小于15次/小时，但吹扫棉样表面的有效频率却远远低于此值；改用快速平衡通道技术后，吹扫棉样表面的有效频率提高至50～60次/小时，因此可以显著提高棉样平衡效果。

（5）采用棉样快速平衡通道技术后，将传统的大面积大空间房屋式平衡间改为体积小巧的平衡通道，与此对应配置的恒温恒湿空调机组的数量、制冷量、风量规格都会显著降低，大大节省了空调系统的投资费用，也降低了平衡间的保温围护装修投资。

（6）采用棉样快速平衡通道技术后，将现有大水漫灌式平衡法——整个房屋式平衡间都要达到恒温恒湿的环境，改为精准滴灌式平衡法——恒温恒湿空气流直接吹扫在需要平衡处理的棉样表面。最高效利用了能源，降低了能耗，节省了运行费用。

（7）采用棉样快速平衡通道技術后，不再需引入新风——工作人员无需进入快速平衡通道，所以不需要提供新风；空调系统无需承担新风的冷热负荷，降低了能耗。

（8）采用棉样快速平衡通道技术后，还可以显著提升棉样平衡的科技监测控制水平。例如可以采用基于RFID技术的智能监控系统，全过程定位、采集、记录、控制棉样的平衡效果及装置运行参数，可以有针对性地调整恒温恒湿空调机组的送风量、传输装置的运动速度，自动记录棉样的回潮率、含湿量，判断棉样平衡效果等，对系统的运行故障、异常参数可以及时发出声光报警信号。

三、技术经济对比分析

下面以笔者主持设计的、正在建设中的中国棉花仪器化公证检验石河子实验室异地迁建项目为例，进行两种技术方案对比，该对比仅供业内人士进行技术、学术领域的探讨。

四、结论

通过以上分析说明及对比分析可以得出结论，快速平衡通道方案平衡效果要好于传统的房屋式平衡间方案，平衡速度也更快，有利于消除房屋式平衡间平衡能力差的瓶颈，充分发挥HVI的高速检测性能。虽然快速平衡通道方案需要新增快速平衡通道装置的投资，但空调机组、保温围护措施、送回风管路、新风系统所节省出来的投资完全可以弥补。快速平衡通道方案后期运行费用很低，如果结合新的棉花公检实验室规划建设，则新的平衡间的建筑成本也可以大大降低。

（作者单位：上海约顿环境科技有限公司）endprint