文/夏增勇 莊楚津 李小紅

1 引言

錐形瓶由于其材質(zhì)優(yōu)良，結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，可以通過清洗干凈后重復(fù)利用，成為紡織品纖維含量分析化驗室最常用的實驗儀器。錐形瓶里試劑的殘留或清水的積存都會導(dǎo)致溶液濃度的變化，以及纖維殘留在錐形瓶里會直接導(dǎo)致定性定量差錯，從而影響檢驗結(jié)果，所以錐形瓶的干凈是保證試驗結(jié)果正確的重要因素。

目前行業(yè)內(nèi)對錐形瓶的清洗采用的是人工在水龍頭下用水一個一個沖洗的方式，這一步驟需要檢驗員手持錐形瓶在水龍頭下將其注滿水，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題：一是洗瓶這一步驟會耗費檢驗員大量的體力與時間，且效率低下；二是在取放錐形瓶過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)試驗的準確性與效率；四是試驗環(huán)境差，再加上工作強度大，檢驗員承受的生理壓力大、工作體驗差；五是操作過程中錐形瓶容易因磕碰導(dǎo)致破損，在增加檢驗成本的同時，也會造成檢驗員操作風(fēng)險過高。在機械自動化高速發(fā)展日新月異的今天，越來越多的自動化設(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)跟上時代的步伐。因此，我團隊結(jié)合檢測行業(yè)中實際工作的需求和經(jīng)驗，依托計算機技術(shù)與機械自動化基礎(chǔ)建立自動化的洗瓶設(shè)備。

2 自動化洗瓶設(shè)備

自動化洗瓶設(shè)備是通過微電腦預(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錐形瓶進行多點的自動化內(nèi)外清洗，達到縮短清洗時間、降低人員勞動強度以及提升檢驗效率的目的。

2.1 自動化洗瓶設(shè)備的設(shè)計與組成

自動化洗瓶設(shè)備的裝置設(shè)計，如圖1所示，主要有電器裝置和機械裝置兩大部分。結(jié)構(gòu)零件和功能零件組成了機械裝置。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、多點同時清洗等控制功能，使洗瓶設(shè)備順利完成清洗工作。

圖1 自動化洗瓶裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 批量清洗錐形瓶的清洗方法設(shè)計

批量清洗錐形瓶的方法，即通過24位倒置板將24個錐形瓶置于頂部噴淋器和底層噴嘴中間，水流經(jīng)過加壓后從導(dǎo)管流向頂部噴淋器和底層噴嘴，通過電器裝置自動調(diào)節(jié)對錐形瓶進行內(nèi)外沖洗，達到去除錐形瓶中殘余試劑、水分以及污漬的目的。機械結(jié)構(gòu)和電器控制兩部分的有機結(jié)合，使設(shè)備能自動添加清洗液、自動排水以及多點洗瓶裝置同時進行清洗。

本設(shè)備方法能夠在提高清洗效率、減少實驗儀器損耗的同時，大大降低檢驗員的勞動程度。另外，通過內(nèi)外沖洗的方式，可以使錐形瓶清洗得更加干凈徹底，確保檢驗結(jié)果的一致性與準確性。自動化洗瓶模式的實現(xiàn)也可以避免錐形瓶的相互磕碰，不僅可以節(jié)約檢驗成本，還能提高檢驗員操作時的安全性。

3 試驗驗證

試驗分為兩個部分，第一部分是將自動化洗瓶設(shè)備應(yīng)用到我司的實際生產(chǎn)活動中，通過耗時、耗水量及清洗合格率三個方面的試驗與人工洗瓶模式進行對比驗證，比較兩種清洗方式的清洗效率；第二部分是通過收集目前實際工作中的樣品，用不同的清洗方式洗滌后的錐形瓶進行樣品的纖維成分含量試驗，并對結(jié)果進行比較驗證。

3.1 清洗效率

3.1.1 清洗耗時試驗

通過分析人工洗瓶流程的每個步驟，對流程進行動作分解并分析計時，得出人工洗瓶清洗1瓶次及3000瓶次的用時；根據(jù)多次試驗后對自動化洗瓶設(shè)備預(yù)設(shè)清洗效果最佳的清洗流程，通過試驗得出自動化洗瓶清洗24瓶次及3000瓶次的用時。試驗結(jié)果見表1。

表1 人工洗瓶與自動化洗瓶清洗耗時比較

通過表1可以知道，人工洗瓶清洗1個錐形瓶需要18s，清洗24個錐形瓶則需耗時432s，而自動化洗瓶清洗24個錐形瓶只需20s。自動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目現(xiàn)有規(guī)模下，化驗室每天需清洗約3000瓶次的錐形瓶，自動化洗瓶在耗時方面具有明顯優(yōu)勢，相當(dāng)于每天節(jié)約一個工作人員1.8個工作日的時間。自動化洗瓶設(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，勞動程度的降低也為檢驗員緩解工作壓力。

3.1.2 耗水量試驗

通過3.1.1試驗得知人工洗瓶與自動化洗瓶清洗3000瓶次各自的耗時，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，自動化洗瓶的耗水量是2.07噸。自動化洗瓶設(shè)備的研制及應(yīng)用可以較大地節(jié)省能耗，減少檢驗成本。另一方面，水資源消耗量減少的同時也是排放量的減少，可以降低污水處理費用、保護環(huán)境，促進檢驗行業(yè)環(huán)?；M程。

表2 人工洗瓶和自動化洗瓶耗水量

3.1.3 清洗合格率

分別在人工洗瓶模式和自動化洗瓶模式進行3次清洗試驗驗證，每次試驗清洗1000瓶次錐形瓶，清洗后用燈檢法做試劑廢液殘余、可見污漬檢查，依次得出每次試驗兩種清洗方式的清洗合格率。試驗結(jié)果見表3。

表3 人工洗瓶和自動化洗瓶的清洗合格率

人工洗瓶模式因不同檢驗員操作手法及習(xí)慣的差異會導(dǎo)致清洗合格率不穩(wěn)定，平均合格率較低。自動化洗瓶方式的應(yīng)用可以顯著地提高錐形瓶的清洗合格率，明顯地改善檢驗過程中洗瓶步驟的清洗效果及效率，為后續(xù)檢驗流程提供保障，確保了檢驗結(jié)果的一致性和準確性。另外，合格率的提升意味著不合格瓶次的減少，可以減少檢驗員重復(fù)清洗錐形瓶的情況，避免重復(fù)性工作，加快檢驗速度及提升工作效率。

通過試驗驗證，自動化洗瓶設(shè)備得到應(yīng)用下的自動化洗瓶模式在清洗耗時、耗水量、合格率3個方面，相比人工洗瓶模式具有顯著優(yōu)勢，明顯地減少了纖維成分分析過程中洗瓶步驟的用時、用水量，在節(jié)能降耗的同時，為企業(yè)生產(chǎn)節(jié)約了人工成本，對企業(yè)具有較好的經(jīng)濟效益。

3.2 纖維成分含量試驗

為了驗證本自動化洗瓶設(shè)備洗瓶的可操作性及適用性，根據(jù)標(biāo)準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化洗瓶方式清洗后的錐形瓶分別進行纖維成分含量試驗，并將試驗結(jié)果進行比較，試驗結(jié)果見表4。

表4 人工洗瓶與自動化洗瓶的織物纖維成分含量

通過用人工洗滌和自動化洗滌后的錐形瓶分別進行堿性次氯酸鈉法、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，但通過試驗驗證兩種洗瓶方式得出的試驗結(jié)果差值均在1.0%之內(nèi)，可見通過自主研制的自動化洗瓶設(shè)備洗瓶得到的纖維含量差異小，結(jié)果穩(wěn)定。充分說明在纖維成分含量分析中，自動化洗瓶設(shè)備的應(yīng)用及自動化洗瓶模式的實現(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。

4 結(jié)論

從以上多個試驗結(jié)果可得：（1）自動化洗瓶設(shè)備在清洗耗時、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，綜合清洗效率高，多點清洗裝置的設(shè)計可以同時清洗多個錐形瓶，快捷安全成本低；（2）使用自動化洗瓶與人工洗瓶清洗后的錐形瓶進行纖維成分含量試驗得出的結(jié)果差異小，差值均在1.0%之內(nèi)，結(jié)果穩(wěn)定可靠。自動化洗瓶設(shè)備的應(yīng)用解決了檢驗行業(yè)需人工重復(fù)清洗錐形瓶勞動強度高、效率低以及耗費水量大的問題，對推進檢驗技術(shù)發(fā)展提供了良好的保障，促進檢測行業(yè)朝向更加環(huán)保的方向發(fā)展。因此，采用自動化的檢測設(shè)備是未來紡織品檢測行業(yè)的發(fā)展趨勢，研究成果的可操作性及適用性強，可在檢測機構(gòu)廣泛推廣。應(yīng)用前景與發(fā)展空間較大，具有深遠的社會效益。