技术领域
[0001] 本
发明涉及一种定型机的自控装置，特别是一种定型机高温湿度自控节能装置及其处理方法。
背景技术
[0002] 定型机是在
染色整理工程端的关键设备。热定型机原理是利用热空气对针织物或平织物(如布匹)进行烘干和
树脂整理加工，并使之定型的装置。一般热定型机内所需热
风温度约为180℃左右，分析定型机整体的
热能消耗，定型后织物本身热能损失约占整体烘房热能消耗的3-4％，烘房结构热能损失约整体烘房热能消耗的5-6％，排气放热能则占整体烘房热能消耗的90-92％。
[0003] 现有的织物定型机设备，在加工过程中会通过排风机时刻以同一功率转动工作排气，排放出大量废气，能耗较大；离开热定型机的废气温度一般在140-170℃，废气中含有大量未充分利用的热能，如果加上
燃料燃烧损失以及
机体散热损失等，真正用于处理织物所消耗的热量占输入定型机总热量的比例其实不大，对于废气的
回收利用较少，热量损耗较多，造成生产成本上的浪费较多，生产成本较高；此外，目前对于废气的处理效果仍不够理想，废气中存在的织物
纤维及油污还容易导致火灾的发生，形成火灾隐患,安全性低，对环境的污染也较大。因此，现有的织物定型机设备，存在能耗较大、生产成本较高、安全性较低、环境污染较大的问题。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于，提供一种定型机高温湿度自控节能装置及其处理方法。本发明具有节约
能源、降低生产成本、提高安全性、减少环境污染的特点。
[0005] 本发明的技术方案：一种定型机高温湿度自控节能装置，包括PLC控
制模块，所述PLC
控制模块依次经放大
电路和
模数转换器分别与织物
电阻传感器和温
湿度传感器连接，所述PLC控制模块还分别与数据传输模块、报警模块、排风机调速装置和电源模块连接。
[0006] 前述的定型机高温湿度自控节能装置中，所述织物电阻传感器和所述温湿度传感器均设有至少两个。
[0007] 前述的定型机高温湿度自控节能装置中，所述排风机调速装置包括排气风机，排气风机的进风口与定型机的烘房连接，排气风机经变频调速器与PLC控制模块电连接，排气风机的出风口通过排风管连接有余热回收装置；所述余热回收装置通
过热风回入管与烘房连接，余热回收装置通过排烟管连接有废气
净化处理系统。
[0008] 前述的定型机高温湿度自控节能装置中，所述排风管的内径朝着出风口的方向变大，所述排风管的外部包裹有隔
热层，所述排风管的两端均设有过滤罩，所述过滤罩上涂覆有
活性炭颗粒。
[0009] 前述的定型机高温湿度自控节能装置中，所述废气净化处理系统包括净化箱，所述净化箱内从下至上依次设有冷却管和喷淋管，所述冷却管的一端与排风管连接，所述冷却管上设有出液孔，所述喷淋管上设有喷淋头，所述净化箱上连接有静电装置，所述静电装置上设有排气管，所述排气管的进气端设有气体检测器，所述排气管的出气端与
回流管的一端连接，所述回流管的另一端与排烟管连接，所述回流管与排气管之间设有转换
阀，所述回流管与排烟管之间设有
单向阀。
[0010] 前述的定型机高温湿度自控节能装置中，所述冷却管弯曲设置，所述冷却管的外部包裹有过滤网，所述过滤网的外侧设有
吸附层。
[0011] 前述的定型机高温湿度自控节能装置中，所述净化箱的底面为倾斜面，所述净化箱底面的最下端连接有油
水分离器，所述油水分离器的一端连接有集油箱，所述油水分离器的另一端与喷淋管连接。
[0012] 根据上述的一种定型机高温湿度自控节能装置的处理方法，包括如下步骤：
[0013] A、采集数据：织物电阻传感器实时采集定型机内织物的出布含水率；温湿度传感器实时采集定型机内的温湿度；
[0014] B、上传数据：织物电阻传感器将出布含水率，温湿度传感器将温湿度分别经过模数转换器进行模数转换，然后经过放大电路进行放大处理，再上传至PLC控制模块；
[0015] C、
数据处理：PLC控制模块将出布含水率、温湿度进行处理，包括数据有效性校验、温湿度自动补偿、出布含水率非线性补偿的数字化运算，建立温湿度和出布含水率的拟合曲线，利用拟合曲线根据所需的出布含水率得到温湿度的正常
阈值；
[0016] D、排风机调速装置控制：PLC控制模块根据补偿后的高
精度温湿度值，与正常阈值进行对比，若高精度温湿度值不在正常阈值的
波动范围内则通过报警模块发出警报，同时将
信号通过数据传输模块发送到上位机；若高精度温湿度值低于正常阈值，则通过控制排风机调速装置减少排风量，若高精度温湿度值高于正常阈值，则通过控制排风机调速装置增加排风量。
[0017] E、废气处理。
[0018] 前述的处理方法中，所述温湿度自动补偿，是采用
粒子群优化算法对BP神经网络进行优化，建立温湿度传感器的补偿模型，利用补偿模型根据检测的有效的温湿度参数获得自动补偿后的温湿度值。
[0019] 前述的处理方法中，所述步骤E为，包括以下步骤：
[0020] 将高温废气排入余热回收装置进行热交换，交换后的热风回到定型机内，低温废气则进入到净化箱内进行净化处理；
[0021] 进入到净化箱内的低温废气先进入到冷却管内，受到喷淋管的冷水喷淋，进一步降低温度，低温废气从出液孔流出，经过过滤网和吸附层的过滤和吸附作用，去除杂质和油烟，然后进入到静电装置内，进一步去除油烟、臭气，净化后的达标气体排入大气，未达标气体则次进入到净化箱内净化处理；
[0022] 净化箱内的液体通过油水分离器进行油水分离，将分离出的油收集储存，将水重新输入到喷淋管使用。
[0023] 与
现有技术相比，本发明通过织物电阻传感器测量织物出布含水率，稳定通过高温湿度传感器测量在线温湿度变化，构建定型机内温湿度、出布含水率与排气风机的排风量之间的模型，检测控制烘房内湿度大小，将检测到的出布含水率和温湿度经过处理传送到PLC控制模块，与正常阈值进行对比，若温湿度参数低于正常阈值，则PLC控制模块控制排风机调速装置降低转速，减少排风量，若温湿度参数高于正常阈值，则通过排风机调速装置提高转速，增加排风量，稳定烘房内湿度，确保出布含水率，稳定成布克重，避免过烘或者烘干不足的现象，在烘干织物和保证织物含水率的前提下，尽可能降低排气风机转速，减少了湿热空气的排出，加强定型机保温，使车速加快，产量增加，同时还通过余热回收装置把排出的余热进行热能源全面回收，节约燃料，降低了能耗，减少生产时成本上的浪费，降低生产成本。
[0024] 本发明还将排出的废气送入到废气净化处理系统进行净化处理，通
过冷却管和喷淋管将废气进一步降温，废气中的油污温度降低形成液态落入到净化箱的底部，同时废气中的细小颗粒物与水结合，在重
力作用下容易与气体分离，被经过滤网和吸附层被过滤吸附，或者落入到净化箱的底部，去除废气中的油污和颗粒等杂质，降低起火概率，提高安全性，净化箱底部的液体被油水分离器进行分离，将油和水分离，分离出的油收集储存，分离出的水重新输入到喷淋管使用；而净化后的废气接着通过抽气
泵进入到静电装置，进一步去除油污，然后通过气体检测器进行检测，若净化后的气体达到排放标准，则通过排气管排入大气，若净化后的气体仍未达到排放标准，则通过回流管进入到排烟管内再次进入到净化箱内净化处理，减少环境污染。因此本发明具有节约能源、降低生产成本、提高安全性、减少环境污染的特点。
附图说明
[0025] 图1是本发明的结构示意图；
[0026] 图2是排风机调速装置的结构示意图；
[0027] 图3是过滤罩的结构示意图；
[0028] 图4是冷却管的结构示意图；
[0029] 图5为BP神精网络的局部示意图。
[0030] 附图中的标记为：1、PLC控制模块；21、放大电路；22、模数转换器；23、织物电阻传感器；24、温湿度传感器；25、数据传输模块；26、报警模块；27、排风机调速装置；28、电源模块；29、上位机；3、定型机；31、烘房；32、排气风机；33、排风管；331、
隔热层；332、过滤罩；333、活性炭颗粒；34、余热回收装置；341、换热器；342、热风回入管；343、排烟管；4、废气净化处理系统；41、净化箱；42、冷却管；43、喷淋管；44、出液孔；45、喷淋头；46、过滤网；47、吸附层；5、静电装置；51、排气管；52、气体检测器；53、回流管；54、转换阀；55、单向阀；6、油水分离器；61、集油箱。
具体实施方式
[0031] 下面结合
实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
[0032] 实施例。
[0033] 如图1所示，一种定型机高温湿度自控节能装置，包括PLC控制模块1，所述PLC控制模块1依次经放大电路21和模数转换器22分别与织物电阻传感器23和温湿度传感器24连接，所述PLC控制模块1还分别与数据传输模块25、报警模块26、排风机调速装置27和电源模块28连接。所述织物电阻传感器23和所述温湿度传感器24均设有至少两个。所述温湿度传感器24采用型号为DHT20的温湿度传感器24。
[0034] 如图2和图3所示，所述排风机调速装置27包括排气风机32，排气风机32的进风口与定型机3的烘房31连接，排气风机32经变频调速器与PLC控制模块1电连接，排气风机32的出风口通过排风管33连接有余热回收装置34；所述余热回收装置34通过热风回入管342与烘房31连接，余热回收装置34通过排烟管343连接有废气净化处理系统4。
[0035] 所述排风管33的内径朝着出风口的方向变大，越靠近出风口，内径越大，使得排风管33内的废气传输速度逐渐变慢，进入到余热回收装置34内与换热器341之间
接触时间长，有利于提高热交换效率，加强热回收效果，节省能源，所述排风管33的外部包裹有隔热层331，设置的隔热层331起到隔热保护的作用，避免排风管33的外部温度过高而烫伤工作人员，提高安全性能。所述排风管33的两端均设有过滤罩332，所述过滤罩332上涂覆有活性炭颗粒333。通过多个过滤罩332对废气中的颗粒状杂质进行过滤，通过大量的活性炭颗粒333对排出的废气中的油污、异味等物质进行吸附，初步对废气进行处理，保证余热回收的热空气的纯净度。
[0036] 所述废气净化处理系统4包括净化箱41，所述净化箱41内从下至上依次设有横向分布的冷却管42和喷淋管43，所述冷却管42与净化箱41之间可拆卸连接，方便清洗、维修和替换；所述冷却管42的一端与排风管33连接，所述冷却管42的底面设有出液孔44，所述喷淋管43上设有至少两个朝向冷却管42的喷淋头45，所述净化箱41上连接有静电装置5，所述静电装置5上设有排气管51，所述排气管51的进气端设有气体检测器52，所述排气管51的出气端与回流管53的一端连接，所述回流管53的另一端与排烟管343连接，所述回流管53与排气管51之间设有转换阀54，设置的转换阀54用来转换回流管53和排气管51之间的流通情况，只允许其中一个管道流通。所述回流管53与排烟管343之间设有单向阀55。设置的单向阀55只允许气流从回流管53流向排烟管343，不允许气流从排烟管343流向回流管53。
[0037] 如图4所示，所述冷却管42弯曲设置，延长废气在冷却管42内的时间，增加接触面积，提高降温效果，所述冷却管42的外部包裹有过滤网46，所述过滤网46的外侧设有吸附层47，所述吸附层47可以采用活性炭或者
氧化
铝等。
[0038] 所述净化箱41的底面为倾斜面，所述净化箱41底面的最下端通过分离管连接有油水分离器6，所述油水分离器6的一端连接有集油箱61，所述油水分离器6的另一端与喷淋管43连接。将净化箱41的底面设置为倾斜面，使得净化箱41内的液体沿着倾斜面全部输入到油水分离器6内，避免遗漏和残留。
[0039] 根据上述的一种定型机高温湿度自控节能装置的处理方法，包括如下步骤：
[0040] A、采集数据：织物电阻传感器23实时采集定型机3内织物的出布含水率；温湿度传感器24实时采集定型机3内的温湿度；
[0041] B、上传数据：织物电阻传感器23将出布含水率、温湿度传感器24将温湿度经过模数转换器22进行模数转换，然后经过放大电路21进行放大处理，再上传至PLC控制模块1；
[0042] C、数据处理：PLC控制模块1将出布含水率和温湿度进行处理，包括数据有效性校验、温湿度自动补偿、出布含水率非线性补偿的数字化运算，建立温湿度和出布含水率的拟合曲线，利用拟合曲线根据所需的出布含水率得到温湿度的正常阈值。
[0043] 数据有效性校验，是剔除干扰数据，选择出有效的温湿度参数和出布含水率参数；
[0044] 所述温湿度自动补偿，是采用粒子群
优化算法对BP神经网络进行优化，建立温湿度传感器的补偿模型，利用补偿模型根据有效的温湿度参数获得自动补偿后的温湿度值。补偿模型采用BP与PSO结合的算法，提高了传感器的可靠性和准确性，使得后续的排风量调整更加精确。
[0045] 如图5所示，所述BP神经网络采用两个机构相同的三层结构的BP神经网络，网络的
输入层为相对温度值和温度值，向网络的输入层输入
相对湿度值和温度值的向量，X＝[x1...x10]T；
中间层为隐层，通过训练调整选择18个
节点数；
输出层为一个向量，即传感器的
输出电压V。Wij为输入节点到网络隐层节点的权值；
[0046] 网络的隐层节点为计算节点，计算节点的激活函数选为双极性Sigmoidal函数，其输出表达式： 输出层也是计算节点，激活函数选为线性函数，表达式为：y＝φ；用非零的随机数作为隐层的权矩阵W和输出层的权矩阵V的初值；网络的训练精度取为Emin＝0.00003，将计算节点的阈值θi放入权向量中；
[0047] 输入训练样本对Xn ,Vn； 计算
输出节点的输出根据输入的训练本对，计算网络的均方根误差
计算各层误差信号调整网络权值矩阵，计算权值的调节量，再按
照加运量项改进BP算法得到新的权值矩阵。
[0048] 所述出布含水率非线性补偿，采用模拟电路、数字电路，利用PLC的运算功能对织物电阻传感器23自动检测系统的非线性进行补偿。当输出
电信号与织物电阻传感器23的参数(出布含水率)之间有确定的数字表达式时，采用PLC进行非线性补偿。被测参数(出布含水率)经过
采样、滤波和标定变换后直接进入PLC进行计算，计算后的数值经过线性化处理，输出参数；得到补偿后的出布含水率。
[0049] 设传感器的
输入信号为y，
输出信号为x(x也就是被采集的数据)，输入与输出的函数关系为y＝f(x)，通过标定到对应于n+1个相异的输出值x0＜x1＜···＜xn的传感器输入值yi＝f(xi)(i＝1,2,···,n)，设法用一个多项式pn(x)去逼近f(x)，并使pn(xi)＝f(xi)，则pn(xi)称为f(x)的插值多项式，xi称为插值节点。在pn(x)确定后，可根据传感器的输出值x，用pn(x)代替f(x)去计算传感器的输入值y，从而实现非线性补偿。可见，代数插值法的关键是确定插值多项式pn(x)。设pn(x)是次数不超过n的代数多项式，即pn(x)＝anxn+an-1xn-1+···+a1x0+a0，
[0050] 由于xi(i＝0,1,2,···,n)处应满足pn(xi)＝f(xi)，则将xi带入上式可得关于系数aj(j＝0,1,···,n)的n+1元一次方程。
[0051]
[0052] 解此方程组，可得到n+1个系数，从而可得到插值多项式pn(x)。
[0053] 建立温湿度和出布含水率的拟合曲线的方法为，设温湿度和出布含水率分别为(XJ,YJ),j＝0,1,...,n，将补偿后的温湿度和出布含水率输入，选取适当阶数的多项式g(x)，求解： 设解为 则 使g(x)尽可能接近温湿度和出布含水率数据，该g(x)就是温湿度和出布含水率的近似函数，最终得到温湿度和出布含水率的拟合曲线。
[0054] D、排风机调速装置控制：PLC控制模块1根据补偿后的高精度温湿度值，与正常阈值进行对比，若高精度温湿度值不在正常阈值的正常波动范围内则通过报警模块26发出警报，同时将信号通过数据传输模块25发送到上位机29，若高精度温湿度值低于正常阈值，通过控制变频调速器的输出，降低排气风机32输出的驱动功率，降低排气风机32的转速，减少排气风机32的排风量；若高精度温湿度值高于正常阈值，则通过控制变频调速器的输出，提高排气风机32输出的驱动功率，提高排气风机32的转速，增加排气风机32的排风量。通过调节排气风机32的排风量，稳定烘房31内湿度，确保出布含水率，稳定成布克重，避免过烘或者烘干不足的现象，在烘干织物和保证织物含水率的前提下，尽可能降低排气风机32转速，减少了湿热空气的排出，加强定型机3保温，使车速加快，产量增加。
[0055] 排气风机的出风口设有阀
门，除了控制排气风机排风量的大小，还可以通过人工控制排气风机的出风口的阀门大小，来调节排风机的排风，从而进一步控制烘房内的湿度大小。
[0056] E、废气处理：
[0057] (1)将高温废气排入余热回收装置34进行热交换，交换后的热风回到定型机3内，低温废气则进入到净化箱41内进行净化处理；将高温废气中的热量进行全面回收，节约燃料，降低能耗，减少生产时成本上的浪费，降低生产成本；将低温废气进行净化处理，去除污染物质，提高废气的纯净度，减少对环境的污染。
[0058] (2)进入到净化箱41内的低温废气先进入到冷却管42内，受到喷淋管43的冷水喷淋，进一步降低温度，低温废气从出液孔44流出，废气中的油污降温
液化，同时废气中的细小颗粒物与水结合，经过过滤网46和吸附层47的过滤和吸附作用，去除杂质和油烟，然后落入到净化箱41的底部，降低起火概率，提高安全性，然后纯净的低温废气通过抽气泵进入到静电装置5内，进一步去除油烟、臭气，通过气体检测器52进行检测，若净化后低温废气为达标气体，则通过转换阀54将回流管53关闭，将排气管51打开，排入大气，若净化后的低温废气为未达标气体，则通过转换阀54将回流管53打开，排气管51关闭，低温废气通过回流管53和排烟管343再次进入到净化箱41内净化处理；直至得到可以排出大气的达标气体。
[0059] (3)净化箱41内的液体通过油水分离器6进行油水分离，将分离出的油收集储存，将水重新输入到喷淋管43使用，节约资源，重复利用，减少浪费。
