TWI757929B

TWI757929B - 織物染色設備的控制方法

Info

Publication number: TWI757929B
Application number: TW109136991A
Authority: TW
Inventors: 黃政勳; 林于棟; 黃慶堂
Original assignee: 財團法人紡織產業綜合研究所
Priority date: 2020-10-23
Filing date: 2020-10-23
Publication date: 2022-03-11
Also published as: TW202217604A

Abstract

一種織物染色設備的控制方法包括以下步驟。於至少一台染色機設定工作參數。透過工作參數及第一迴歸方程式計算當鍋爐在高壓狀態時，每一台染色機的熱交換流體的第一預計使用量。透過工作參數及第二迴歸方程式計算當鍋爐在低壓狀態時，每一台染色機的熱交換流體的第二預計使用量。判斷第二預計使用量的總和是否超過鍋爐在低壓狀態時的最大負載量。若總和未超過最大負載量，將織物染色設備切換至節能模式，使鍋爐於低壓狀態下運作。

Description

織物染色設備的控制方法

本揭露內容是有關於一種織物染色設備的控制方法，且特別是有關於一種彈性地調整織物染色設備的鍋爐壓力的控制方法。

隨著生活水準的提高，消費者對織物的功能有了新的要求，因此織物的需求亦與日俱增。在織物的大量生產過程中，做為織物原料的布料會先經過染色製程。在染色製程期間，對染色槽中的染液進行加熱或冷卻皆需要消耗大量的能量。因此，如何有效地減少染色製程期間能量的消耗是本領域所欲解決的問題。

本揭露提供一種織物染色設備的控制方法，其可根據實際需求彈性地調整織物染色設備的鍋爐壓力，以有效地減少染色製程期間能量的消耗。

根據本揭露一些實施方式，織物染色設備配置以對織物進行染色製程，且具有鍋爐及至少一染色機，鍋爐具有高壓狀態及低壓狀態，鍋爐提供熱交換流體以控制染色機中的染色流體的溫度。織物染色設備的控制方法包括以下步驟。於染色機設定工作參數。透過工作參數及第一迴歸方程式計算當鍋爐在高壓狀態時，每一染色機的熱交換流體的第一預計使用量。透過工作參數及第二迴歸方程式計算當鍋爐在低壓狀態時，每一染色機的熱交換流體的第二預計使用量。判斷第二預計使用量的總和是否超過鍋爐在低壓狀態時的最大負載量。若總和未超過最大負載量，將織物染色設備切換至節能模式，使鍋爐於低壓狀態下運作。

在一些實施方式中，工作參數包括織物重量、織物比熱、染色流體使用量、升溫溫差、升溫速率、持溫溫度及持溫時間。

在一些實施方式中，第一迴歸方程式為[第一預計使用量=A+B×(升溫溫差)+C×(織物比熱)+D×(織物重量)-E×(染色流體使用量)-F×(升溫速率)-G×(持溫時間)+H×(持溫溫度)]，其中31.39≦A≦38.37，1.11≦B≦1.35，7.23≦C≦8.84，0.08≦D≦0.10，0.0045≦E≦0.0055，11.7≦F≦14.3，0.43≦G≦0.53，3.13≦H≦3.82。

在一些實施方式中，第二迴歸方程式為[第二預計使用量=A+B×(升溫溫差)+C×(織物比熱)+D×(織物重量)-E×(染色流體使用量)-F×(升溫速率)-G×(持溫時間)+H×(持溫溫度)]，其中28.42≦A≦30.45，1.54≦B≦1.86，6.15≦C≦7.38，0.14≦D≦0.21，0.0056≦E≦0.0074，11.40≦F≦13.02，0.33≦G≦0.49，3.25≦H≦3.96。

在一些實施方式中，判斷第二預計使用量的總和是否超過鍋爐在低壓狀態時的最大負載量包括：將第二預計使用量傳送至排程系統，以對染色機的工作時間進行重新排程。

在一些實施方式中，在節能模式下，鍋爐是以第二預計使用量的總和於低壓狀態下運作。

在一些實施方式中，織物染色設備的控制方法更包括以下步驟。若總和超過最大負載量，將染色設備切換至效率模式，使鍋爐以第一預計使用量的總和於高壓狀態下運作。

在一些實施方式中，織物染色設備的控制方法更包括以下步驟。重複進行染色製程，以收集多筆工作參數及熱交換流體的多筆使用量，並建立資料庫。根據資料庫內的工作參數及使用量，建立第一迴歸方程式及第二迴歸方程式。

在一些實施方式中，織物染色設備的控制方法更包括以下步驟。透過第一預計使用量計算第二預計使用量。

在一些實施方式中，織物染色設備的控制方法更包括以下步驟。檢測鍋爐所提供的熱交換流體是否符合第二預計使用量。

根據本揭露上述實施方式，本揭露的織物染色設備的控制方法可針對織物染色設備中的熱交換流體進行使用量的預測，從而於染色製程開始前對織物染色設備的鍋爐壓力進行相應的調整。如此一來，可避免染色製程期間能量的過度消耗，並有效地達到節能的目的。

以下將以圖式揭露本揭露之複數個實施方式，為明確地說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本揭露。也就是說，在本揭露部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的，因此不應用以限制本揭露。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。另外，為了便於讀者觀看，圖式中各元件的尺寸並非依實際比例繪示。

本揭露內容提供一種織物染色設備的控制方法，其可針對織物染色設備中的熱交換流體(例如，水)進行使用量的預測，從而於染色製程開始前對織物染色設備的鍋爐壓力進行相應的調整，以避免染色製程期間能量的過度消耗，並有效地達到節能的目的。應瞭解到，為清楚起見及方便說明，在以下敘述中，將先簡單地說明織物染色設備中的各裝置間的配置/連接關係。

第1圖繪示根據本揭露一些實施方式的織物染色設備100的方塊圖。織物染色設備100配置以對織物進行染色製程，且包括至少一台染色機110以及鍋爐120。染色機110包括染色槽112，且染色槽112用以裝載染色流體，使染色機110可透過裝載於染色槽112中的染色流體對織物進行染色製程。鍋爐120用以裝載熱交換流體，並提供壓力以使熱交換流體得以控制染色槽112中染色流體的溫度，以進一步推動染色製程的進行。詳細而言，熱交換流體透過鍋爐120所提供的壓力將其儲存的能量傳遞予染色槽112中的染色流體以進行熱交換，從而維持染色流體的溫度並推動染色製程的進行。在一些實施方式中，熱交換流體可例如是水，並可例如是液體或氣體的型態。具體而言，熱交換流體於進行熱交換前可為氣體的型態，而於進行熱交換後則可以是液體的型態。另一方面，鍋爐120具有高壓狀態及低壓狀態，以分別提供高壓及低壓以因應不同需求的染色製程。

在一些實施方式中，鍋爐120可藉由多條管線分別連接至多台染色機110。換句話說，鍋爐120所裝載的熱交換流體的總量是所有染色機110所需的熱交換流體的總使用量。在一些實施方式中，染色機110與鍋爐120間可配置有感測器130，感測器130電性連接染色機110與鍋爐120，且可例如包括流量計132、溫度計134、壓力計136或其組合，其中流量計132配置以感測由鍋爐120輸送至染色機110的熱交換流體的流量，溫度計134配置以感測由鍋爐120輸送至染色機110的熱交換流體的溫度，且壓力計136配置以感測由鍋爐120輸送至染色機110的熱交換流體的壓力。藉由感測器130的配置，操作人員可即時掌握熱交換流體於織物染色設備100中輸送的狀況，以確保供應至每一台染色機110的熱交換流體的流量、溫度及壓力皆符合預期。

應瞭解到，已敘述過的元件連接關係與功效將不再重複贅述，合先敘明。在以下敘述中，將說明使用織物染色設備100預測熱交換流體的總使用量的方法，從而對織物染色設備100中鍋爐120的壓力進行相應的調整，以有效地達到節能的目的。

第2圖繪示根據本揭露一些實施方式的織物染色設備100的控制方法的流程圖。織物染色設備100的控制方法包括步驟S10、S20、S30、S40以及步驟S50。在步驟S10中，於每一台染色機設定工作參數。在步驟S20中，透過工作參數及第一迴歸方程式計算當鍋爐在高壓狀態時，每一台染色機的熱交換流體的第一預計使用量。在步驟S30中，透過工作參數及第二迴歸方程式計算當鍋爐在低壓狀態時，每一台染色機的熱交換流體的第二預計使用量。在步驟S40中，判斷第二預計使用量的總和是否超過鍋爐在低壓狀態時的最大負載量。若第二預計使用量的總和未超過最大負載量，在步驟S50中，將織物染色設備切換至節能模式，使鍋爐於低壓狀態下運作。在以下敘述中，將參照第1圖及第2圖進一步說明上述各步驟。

首先，將織物導引進入染色機110，並於染色機110的系統上設定工作參數，以進行織物的染色製程。在一些實施方式中，工作參數可以包括與織物特性相關的參數，例如是織物重量及織物比熱。織物重量及織物比熱分別代表一台染色機110中，欲進行染色製程的織物所具有的重量及比熱。在一些實施方式中，織物重量的數值範圍可介於60克/碼(g/y)至700克/碼間，且織物重量可根據織物規格而有所不同。在一些實施方式中，織物比熱的數值範圍可介於1200 Jkg ^-1℃ ^-1至1700Jkg ^-1℃ ^-1間。在一些實施方式中，織物的基底材料可為聚對苯二甲酸乙二酯、耐隆或棉，但本揭露並不以此為限。在一些實施方式中，工作參數可更包括與染色流體特性相關的參數，例如是染色流體使用量。染色流體使用量代表一台染色機110進行一次染色製程所需的染色流體使用量。在一些實施方式中，染色流體使用量的數值範圍可介於1噸至3噸間。

在一些實施方式中，工作參數可更包括與染色製程溫度相關的參數，例如是升溫溫差、升溫速率、持溫溫度以及持溫時間。升溫溫差、升溫速率、持溫溫度以及持溫時間分別代表一台染色機110中的染色流體進行一次染色製程所需提升的溫度差值、提升所述溫度差值的速率、最終穩定維持的溫度值以及穩定維持所述溫度值的時間。在一些實施方式中，升溫溫差的數值範圍可介於50℃至105℃之間，升溫速率的數值範圍可介於1℃/分鐘至3℃/分鐘之間，持溫溫度的數值範圍可介於70℃至130℃之間，且持溫時間可介於10分鐘至30分鐘之間。

接著，於染色機110的系統上設定鍋爐壓力，使得鍋爐120於染色製程期間提供合適的壓力，以供裝載於鍋爐120中的熱交換流體升溫。如此一來，熱交換流體可進一步與染色流體進行熱交換。在一些實施方式中，鍋爐壓力可例如是5kg/cm ²或7kg/cm ²。當鍋爐壓力是5kg/cm ²時，鍋爐120被定義為處於低壓狀態，且熱交換流體的溫度可被提升至155℃至165℃間；而當鍋爐壓力是7kg/cm ²時，鍋爐120被定義為處於高壓狀態，且熱交換流體的溫度可被提升至165℃至175℃間。

在完成設定各染色機110的工作參數及鍋爐壓力後，便可進行各染色機110的染色製程。當染色製程結束之後，便可得到各染色機110的熱交換流體的使用量。對於單次的染色製程而言，可將所設定的工作參數與鍋爐壓力及所得到的熱交換流體的使用量輸出以做為建立資料庫的試驗數據。換句話說，在進行一次染色製程後，可得到一筆織物重量數值、一筆織物比熱數值、一筆染色流體使用量數值、一筆升溫溫差數值、一筆升溫速率數值、一筆持溫溫度數值、一筆持溫時間數值、一筆鍋爐壓力數值及一筆熱交換流體使用量數值；而在重複進行多次染色製程後，即可得到多筆織物重量數值、多筆織物比熱數值、多筆染色流體使用量數值、多筆升溫溫差數值、多筆升溫速率數值、多筆持溫溫度數值、多筆持溫時間數值、多筆鍋爐壓力數值以及多筆熱交換流體使用量數值。接著，可收集上述各試驗數據，以建立資料庫。

隨後，將資料庫中的各試驗數據分成兩組，其中第一組試驗數據包括當鍋爐120處於高壓狀態時(即鍋爐壓力是7kg/cm ²時)所對應的所有試驗數據，而第二組試驗數據包括當鍋爐120處於低壓狀態時(即鍋爐壓力是5kg/cm ²時)所對應的所有試驗數據。接著，透過第一組試驗數據建立出鍋爐120在高壓狀態時，一台染色機110所需的熱交換流體的預計使用量模型(在本文中以「第一迴歸方程式」表示)，並透過第二組試驗數據建立出鍋爐120在低壓狀態時，一台染色機110所需的熱交換流體的預計使用量模型(在本文中以「第二迴歸方程式」表示)。在一些實施方式中，可進一步評估第一組試驗數據及第二試驗數據之間的關係，以得到第三迴歸方程式。並且，可藉由第三迴歸方程式互相轉換鍋爐120在高壓狀態及低壓狀態時的熱交換流體的預計使用量。

在一些實施方式中，第一迴歸方程式可表示為[第一預計使用量=A+B×(升溫溫差)+C×(織物比熱)+D×(織物重量)-E×(染色流體使用量)-F×(升溫速率)-G×(持溫時間)+H×(持溫溫度)]，其中31.39≦A≦38.37，1.11≦B≦1.35，7.23≦C≦8.84，0.08≦D≦0.10，0.0045≦E≦0.0055，11.7≦F≦14.3，0.43≦G≦0.53，3.13≦H≦3.82。在第一迴歸方程式中，第一預計使用量代表鍋爐120在高壓狀態時，一台染色機110所需的熱交換流體的預計使用量，且第一預計使用量是應變數，而織物重量、織物比熱、升溫溫差、升溫速率、持溫時間、持溫溫度以及染色流體使用量是自變數。

在一些實施方式中，第二迴歸方程式可表示為[第二預計使用量=A+B×(升溫溫差)+C×(織物比熱)+D×(織物重量)-E×(染色流體使用量)-F×(升溫速率)-G×(持溫時間)+H×(持溫溫度)]，其中28.42≦A≦30.45，1.54≦B≦1.86，6.15≦C≦7.38，0.14≦D≦0.21，0.0056≦E≦0.0074，11.40≦F≦13.02，0.33≦G≦0.49，3.25≦H≦3.96。在第二迴歸方程式中，第二預計使用量代表鍋爐120在低壓狀態時，一台染色機110所需的熱交換流體的預計使用量，且第二預計使用量是應變數，而織物重量、織物比熱、升溫溫差、升溫速率、持溫時間、持溫溫度以及染色流體使用量是自變數。

在建立第一迴歸方程式以及第二迴歸方程式後，操作人員可根據下一次染色製程的需求分別計算出當鍋爐120處於高壓狀態及低壓狀態時，每一台染色機110各自所需的熱交換流體的預計使用量，並根據所得的熱交換流體的預計使用量來對各染色機110的工作時間進行重新排程，以使織物染色設備100中的鍋爐120可在消耗較少能量的條件下進行染色製程。在下文中，將進行更詳細的說明。

首先，當欲進行下一次染色製程時，可先進行步驟S10，以於每一台染色機110設定工作參數。在一些實施方式中，工作參數可包括織物重量、織物比熱、染色流體使用量、升溫溫差、升溫速率、持溫溫度及持溫時間，且工作參數的數值範圍可參照前述的數值範圍。

接著，在步驟S20中，透過工作參數以及第一迴歸方程式計算當鍋爐120在高壓狀態時，每一台染色機110的熱交換流體的預計使用量(即第一預計使用量)。隨後，在步驟S30中，透過工作參數以及第二迴歸方程式計算當鍋爐120在低壓狀態時，每一台染色機110的熱交換流體的預計使用量(即第二預計使用量)。在一些實施方式中，可透過第一預計使用量以及第三迴歸方程式計算第二預計使用量。

接著，在步驟S40中，判斷當鍋爐120在低壓狀態時，每一台染色機110的熱交換流體的預計使用量的總和(即第二預計使用量的總和)是否超過鍋爐120在低壓狀態時的最大負載量。詳細而言，由於鍋爐120所裝載的熱交換流體的總量是所有染色機110所需的熱交換流體的總使用量，因此需確保所有染色機110所需的熱交換流體的總使用量並未超過鍋爐120的最大負載量。若第二預計使用量的總和未超過最大負載量，可進行步驟S50，以將織物染色設備100切換至節能模式，使得鍋爐120在低壓狀態下進行染色製程。如此一來，可透過事先計算出第二預計使用量的總和，來使織物染色設備100中的鍋爐120在消耗較少能量的條件下進行染色製程，從而達到節能的目的。在一些實施方式中，當織物染色設備100切換至節能模式時，鍋爐120所提供的熱交換流體的量是第二預計使用量的總和，亦即鍋爐120是以第二預計使用量的總和來運作。

在一些實施方式中，當在判斷第二預計使用量的總和是否超過鍋爐120在低壓狀態時的最大負載量時，可將各染色機110的第二預計使用量傳送至排程系統，以對各染色機110的工作時間進行重新排程，從而調整各染色機100的工作時間，使第二預計使用量的總和小於等於鍋爐120在低壓狀態時的最大負載量。經由重新排程，可使鍋爐120在低壓狀態下進行染色製程，以達到節能的目的。詳細而言，透過排程系統，可將其中一台染色機100的工作時間往前或往調整，或將該其中一台染色機100於不同時段的工作相互對調，從而使第二預計使用量的總和小於等於鍋爐120在低壓狀態時的最大負載量，以利於鍋爐120在低壓狀態下進行染色製程。

在一些實施方式中，若第二預計使用量的總和超過鍋爐120的最大負載量，可進行步驟S60，以將織物染色設備100切換至效率模式，使鍋爐120在高壓狀態進行染色製程。在一些實施方式中，當織物染色設備100切換至效率模式時，鍋爐120所提供的熱交換流體的量是第一預計使用量的總和，亦即鍋爐120是以第一預計使用量的總和來運作。在一些實施方式中，可將各染色機110的第一預計使用量傳送至排程系統，以對各染色機110的工作時間進行重新排程，從而調整各染色機100的工作時間，使第一預計使用量的總和小於等於鍋爐120在高壓狀態時的最大負載量。透過排程系統，可確保第一預計使用量的總和小於等於鍋爐120在高壓狀態時的最大負載量，以利於鍋爐120在高壓狀態下進行染色製程，並可確保各染色機110在單位時間內達到最大工作量，以提升染色製程的效率。

在一些實施方式中，在進行染色製程期間，可透過感測器130來檢測由鍋爐120輸送至各染色機110的熱交換流體的流量，從而確保當鍋爐120在高壓狀態或低壓狀態時，鍋爐120所提供至各染色機110的熱交換流體的量符合各染色機110進行一次染色製程所需的熱交換流體的預計使用量(即第一預計使用量或第二預計使用量)。在一些實施方式中，更可透過感測器130來檢測由鍋爐120輸送至各染色機110的熱交換流體的溫度及壓力，以確實掌握熱交換流體於織物染色設備100中的輸送狀況。

根據本揭露上述實施方式，本揭露的織物染色設備的控制方法可針對織物染色設備中的熱交換流體進行使用量的預測，以分別預測織物染色設備中的鍋爐於高壓狀態及低壓狀態時，各染色機所需的熱交換流體的使用量，從而於染色製程前根據熱交換流體的使用量對鍋爐的壓力進行相應的調整，以避免染色製程期間過度消耗能量，並有效地達到節能的目的。另一方面，透過排程系統以適當地對各染色機的工作時間進行重新排程，可進一步增加鍋爐在低壓狀態進行染色製程的可能性，從而達到節能的目的。

雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:織物染色設備 110:染色機 112:染色槽 120:鍋爐 130:感測器 132:流量計 134:溫度計 136:壓力計 S10~S60:步驟

為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖繪示根據本揭露一些實施方式的織物染色設備的方塊圖；以及第2圖繪示根據本揭露一些實施方式的織物染色設備的控制方法的流程圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

S10~S60:步驟

Claims

一種織物染色設備的控制方法，所述織物染色設備配置以對織物進行染色製程，且具有鍋爐及至少一染色機，所述鍋爐具有高壓狀態及低壓狀態，所述鍋爐提供熱交換流體以控制所述染色機中的染色流體的溫度，且所述織物染色設備的控制方法包括：於每一所述染色機設定工作參數；透過所述工作參數及第一迴歸方程式計算當所述鍋爐在所述高壓狀態時，每一所述染色機的所述熱交換流體的第一預計使用量；透過所述工作參數及第二迴歸方程式計算當所述鍋爐在所述低壓狀態時，每一所述染色機的所述熱交換流體的第二預計使用量；判斷所述第二預計使用量的總和是否超過所述鍋爐在所述低壓狀態時的最大負載量；以及若所述總和未超過所述最大負載量，將所述織物染色設備切換至節能模式，使所述鍋爐於所述低壓狀態下運作。
如請求項1所述的織物染色設備的控制方法，其中所述工作參數包括：織物重量、織物比熱、染色流體使用量、升溫溫差、升溫速率、持溫溫度及持溫時間。
如請求項2所述的織物染色設備的控制方法，其中所述第一迴歸方程式為[所述第一預計使用量=A+B×(所述升溫溫差)+C×(所述織物比熱)+D×(所述織物重量)-E×(所述染色流體使用量)-F×(所述升溫速率)-G×(所述持溫時間)+H×(所述持溫溫度)]，且31.39≦A≦38.37，1.11≦B≦1.35，7.23≦C≦8.84，0.08≦D≦0.10，0.0045≦E≦0.0055，11.7≦F≦14.3，0.43≦G≦0.53，3.13≦H≦3.82。
如請求項2所述的織物染色設備的控制方法，其中所述第二迴歸方程式為[所述第二預計使用量=A+B×(所述升溫溫差)+C×(所述織物比熱)+D×(所述織物重量)-E×(所述染色流體使用量)-F×(所述升溫速率)-G×(所述持溫時間)+H×(所述持溫溫度)]，且28.42≦A≦30.45，1.54≦B≦1.86，6.15≦C≦7.38，0.14≦D≦0.21，0.0056≦E≦0.0074，11.40≦F≦13.02，0.33≦G≦0.49，3.25≦H≦3.96。
如請求項1所述的織物染色設備的控制方法，其中判斷所述第二預計使用量的總和是否超過所述鍋爐在所述低壓狀態時的所述最大負載量包括：將所述第二預計使用量傳送至排程系統，以對所述染色機的工作時間進行重新排程。
如請求項1所述的織物染色設備的控制方法，其中在所述節能模式下，所述鍋爐是以所述第二預計使用量的所述總和於所述低壓狀態下運作。
如請求項1所述的織物染色設備的控制方法，更包括：若所述總和超過所述最大負載量，將所述染色設備切換至效率模式，使所述鍋爐以所述第一預計使用量的所述總和於所述高壓狀態下運作。
如請求項1所述的織物染色設備的控制方法，更包括：重複進行所述染色製程，以收集多筆所述工作參數及所述熱交換流體的多筆使用量，並建立資料庫；以及根據所述資料庫內的所述工作參數及所述使用量，建立所述第一迴歸方程式及所述第二迴歸方程式。
如請求項1所述的織物染色設備的控制方法，更包括：透過所述第一預計使用量計算所述第二預計使用量。
如請求項1所述的織物染色設備的控制方法，更包括：檢測所述鍋爐所提供的所述熱交換流體是否符合所述第二預計使用量。