棉花检验实验室配套设施的研究及应用

连素梅　俸冰　李树荣　沈骅　李朋　郝冬生　李妍彩　刘帅

摘要：针对国内棉花实验室检验配套设施大多存在匮乏落后的现状，它不仅严重影响检验人员身体健康、制约工作效率，而且不利于实验室的规范化管理。河北出入境检验检疫局研发了棉花分级环保型装置、样品袋撑架、卷压成型装置和压缩整理机等棉花检验系列配套设施，有利于改善实验室环境、保障检验人员身体健康，有助于降低实验室安全隐患、规范实验室管理，有利于提高工作效率。

关键词：棉花；纤维检验；配套设施；开发

中图分类号：S562.092 文献标识码：A 文章编号：2095—3143（2016）06—0069—05

DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2016.06.015

0引言

棉花检验在逐步向现代化、仪器化迈进的同时，还应兼顾棉花检验相关配套设施的同步发展，不断强化棉花检验职业安全卫生意识，规范实验室管理，提高工作效率。棉花属于初加工的农产品，不可避免地混有大量的叶屑、尘土等细小的杂物，原棉在仓储、长途运输期间也容易滋生一些有害的微生物。棉花检验时会伴有大量灰尘与微小的短纤维漂浮在实验室中，检验员长期吸入这些棉纤维和灰尘，会患有呼吸道疾病，严重者甚至可能患棉尘病、尘肺病等。为改善实验室环境、保障工作人员身体健康，河北出入境检验检疫局研发了棉花分级环保型装置（专利号：ZL 2013 2 0234316.8），该装置可以有效降低实验室粉尘浓度。

我国棉花检验专业实验室所配备的检测仪器大都是先进的大容量棉花测试仪——HVI，但与检测手段极不匹配的是样品处理方式。据了解，国内棉花实验室对验余样品和留存样品的收集处理等仍停留在手工操作階段，严重制约棉花检验工作效率，甚至影响实验室的发展，为此，河北检验检疫局以实际工作需要为宗旨，研发了一系列产品，如棉花样品袋撑架（发明专利号：ZL2012 1 0573794.1），该装置简单实用，可以大大提高样品收集效率；棉花样品卷压机（专利号：ZL201420085233.1），能够替代目前的手工卷样，而且卷制成型的样品外观美观，便于保存。另外，针对棉花样品储存方式，考虑到设在楼房内的棉花实验室对空间及承重的要求，研发了小型棉花样品压缩成包装置（ZL 2015 2 0357723.7），该装置能够将棉花样品压缩成规格统一的小型棉包。上述样品收集处理装置的应用可有效提高工作效率，有利于实验室的安全规范管理。

1棉花实验室现状分析

1.1棉花实验室环境状况

根据国家标准要求，棉花分级应在模拟昼光分级室中进行，且环境密闭不透风，当实施分级检验时，粉尘满天飞。依据GBZ 159—2004《工作场所空气中有害物质监测的采样规范》及GBZ/T 192.1-2007《工作场所空气中粉尘测定》第一部分：总粉尘浓度，这两个标准的相关规定。使用IFC一2防爆型粉尘采样仪，对棉花分级室进行布点采样及粉尘浓度测试，结果显示分级室平均粉尘浓度一般为8～13 mg/m3，远高于国家标准规定。另据研究发现，棉花检验人员患咽炎、气管炎、哮喘、棉尘病等呼吸道疾病比例明显高于普通人群。

1.2棉花样品收集储存现状

目前，棉花实验室塞装样品时，大都借用分级台抽屉将样品袋夹持住，然后进行塞装棉花样品，见图1，这种方式容易损坏分级台抽屉，并且容易误伤手指。也有的棉花实验室采用一人撑开样品袋端口、另一人塞装样品的原始收集方式，需要两个人配合操作，浪费人力。

1.3棉花留存样品卷制及储存现状

对于实验室验完留存样品，需要对每只样品进行单独封装，国内外普遍使用牛皮纸将其封装后存放。实际操作时首先将样品置于尺寸合适的牛皮纸上，然后用力将样品卷起并将样品卷两端折叠封闭即可（见图2）。

由于不同工作人员手法及力度不同，卷压成型的样品卷长短、粗细、规格、两端封口样式等各不相同，导致样品存放时不好摆放，样品室凌乱不规范，见图3。另据测算，完成一只样品的卷压成型，平均约需1分钟，耗时较长。

1.4棉花验余样品储存现状

对于验余棉花样品，实验室通常采用图1方式手工塞装并缝口后直接储存（见图4）。从图4来看，由于人工塞装的样品袋凹凸不平、形状不一，不但影响实验室美观、形象，而且不便于堆存码放。另外，由于棉花属于易燃品，松散存放时隐患更大。

2棉花检验配套装置的研究与应用

2.1环保型分级装置可有效净化实验室环境

针对棉花检验分级室粉尘严重超标，影响检验人员身体健康，研发了棉花分级环保型装置（见图5）。该装置利用通风除尘原理，将通风除尘系统设计为桌底出风，气流沿分级台边缘上行，通过桌面网格回到桌内的自循环气流方式，其气流方向将使待检棉花样品中散发出的飞毛、粉尘等危害物在漂浮到检验员呼吸带之前被抽走。研究表明，棉花分级环保型装置的应用，可以将实验室粉尘浓度控制在0.8～1.0 mg/m³范围内，低于国家标准1 mg/m³，从而保障检验员身体健康。另外，整个通风净化循环系统全部位于分级台面下的柜体内，这样可以保证整个系统不外露，避免了风管、风机外露引起的实验室视觉上的凌乱，不美观。

2.2样品袋撑架可大大提高工作效率

为了改进图l所示落后的棉花样品塞装方式，研发了棉花样品袋撑架（见图6）。使用样品袋撑架，可以单人操作，不需要两人配合完成，大大提高工作效率。同时也无需将样品袋口端夹在工作台抽屉上，避免对工作台及工作人员手指造成损害。该样品袋撑架结构简单，稳固性好，便于操作，可适用于棉花、羊毛、羊绒、化纤等所有松散样品的塞装。据统计，按图1所示塞装一袋大小相同的棉花样品平均需要约10分钟，使用该装置后，平均每袋约2～3分钟，可有效地提高工作效率。

2.3卷压成型装置可有效规范棉花样品室管理

为了改进图2所示落后的棉花卷样方式，研发了棉花保留样品卷压成型装置（见图7）。

棉花保留样品卷压成型装置主要包括电动机、蜗轮蜗杆减速机、驱动轴、摇杆机构、卷样轴、导轨、帆布带、料斗等部件等。该装置模拟人工卷制样品过程，由安装在底座上的电动机经过蜗轮蜗杆减速机降速，然后通过链传动实现二级降速，由驱动轴带动摇杆机构驱使卷样轴在导轨上做往复运动，卷样轴拉动工作台上的帆布带，使放置在帆布带上的棉花样品滚动并形成棉卷。在卷制过程中，可以将棉花卷入放置在帆布袋上的牛皮纸内，最终通过牛皮纸上的预留胶水将牛皮纸粘合封闭。该装置结构简单、原理成熟、构件少、方便维修、纯机械运动、速度适中、平稳可靠，脚轮采用平底旋转式和平底固定式相结合的方式，增加了稳定性，移动式转向灵活，整机结构科学、合理，方便安装。

使用棉花样品卷压成型装置卷压样品后，样品室规范整洁，整齐规范的棉花样品室在国内外首屈一指，得到业内外专家的一直好评（参见图8）。

2.4压缩成包装置可规范验余样品管理

棉花样品压缩成包装置采用液压传动，主要由前后下箱门、左右箱板、前后上箱门、横梁、主压装置、液压系统等组成。其中主压装置由油缸、压头、导向杆等组成，油缸以M12X150螺栓组件安装在横梁上，压头通过连接套与油缸连接，导向杆与压头连接并穿入横梁中的导向轮中。液压系统由液压泵站、手动换向阀及连接板、节流阀、液压胶管及钢管、管接头等组成（参见图9）。

压缩成包装置工作时，首先启动单向电机，电机带动液压泵工作，液压泵输出的液压油经手动换向阀流回油箱，液压泵泄荷。向前或向后扳动手动换向阀的手柄，可以使液压泵输出的压力油进入油缸，使油缸向下压缩物料或向上运动回程，系统的压力由溢流阀调定，油缸的运动速度由单向节流阀调节。

该装置在满足压缩成包的同时，也考虑了设备的高度和重量，非常適合楼房内的实验室。该装置可以将松散的棉花样品压缩成具有一定规格、密度、形状的小型棉包，便于码放、储存保管（见图10）。相比图4的码放方式，图10明显可充分节约实验室空间，规范样品室的安全管理。

3结论

3.1棉花分级环保型装置的应用，可以将棉花检验中产生的绝大多数短绒、粉尘在飞扬到人体头部或呼吸带之前，被负压气流吸走，有效地降低了分级室粉尘浓度、净化了分级室环境。

3.2样品袋撑架结构简单，稳固性好，便于操作，可大大提高工作效率。

3.3卷压成型装置的应用，可替代手工卷样，实现卷样工作机械化，有效地提升样品室的档次，规范实验室管理。

3.4压缩成包装置的应用，可有效地节省实验室空间，降低实验室安全隐患，有利于实验室安全规范管理、提高工作效率。

3.5上述配套设施的研究及应用，对于规范棉花检验实验室管理工作、降低实验室安全隐患、保障检验人员身体健康、有效地提高工作效率将起到积极的推动作用。