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案例頻道概述
工業生產應減少對環境的影響，這種需求促使汽車業在車身上采用水性瓷漆，而這種漆的工藝需要嚴格控制周圍的溫度和濕度。
實際上，過低的相對濕度會導致噴漆顆粒中所含的水分較早蒸發，降低漆的流動性，減少覆蓋面積。反過來，相對濕度過高也會造成缺陷，過稀的油漆層覆蓋在車體表面會形成極小的水泡，水泡中的水在烤漆房蒸發后就會在油漆表面形成小凹坑。
面臨的問題
傳統上，大部分汽車涂噴車間的加濕手法是用噴淋盤管或在向烤漆房空氣室放置濕膜。而該著名汽車制造商作為汽車業的龍頭，一直在不斷改善所用油漆的質量和噴漆工藝，為了滿足了應用需要，近來在控制溫度和濕度方面有了更高的精度要求。
該汽車制造商要求其噴涂車間溫度穩定在70至75 °F（21.1至23,9 °C）之間，相對濕度在65至75%之間。該公司已與美國密歇根州底特律的Gallagher-Kaiser公司簽定合約，改造其老化的噴涂車間，使進入噴涂車間的空氣質量達到更高的水平。整個改造只保留送風機，空氣室的其它部分都會用不銹鋼材料重建，安裝新的預熱燃燒器、盤管、過濾器、墻壁和地板。除此之外，還需要性能比濕膜更優越的加濕器－必需的。
空氣室規格
制造商： Gallagher-Kaiser (客戶定制)
充氣量： 9000立方英尺/分鐘（153000立方米/小時）
新風： 100%
供水： 低級去離子水，2兆歐姆
設定值控制： 來自General Electric Fanuc控制器
預熱： 2級調節天燃氣燃燒器
冷卻： 2排冷水盤管－連續調節
再加熱： 2排熱水盤管－連續調節
過濾： 90%初級袋式濾器，95%后袋式濾器
控制： General Electric Fanuc/變頻控制
新的humiFog加濕系統將安裝在冷卻盤管之后，再加熱盤管之前。
CAREL加濕方案
Gallagher-Kaiser公司考察了幾種加濕系統之后，決定使用CAREL humiFog高壓微霧系統，因為CAREL humiFog具有以下特點：
● 全不銹鋼結構（泵、噴嘴、分支水管、控制室等）；
● 多級連續瀉流系統Cascading Sequential Staging (CSS)營造出極佳的負荷調節和重疊效果；
● 全方位診斷功能，保護泵、電機、變頻器（VFD），監控泄漏和阻塞情況；
● 廣泛的連通性：適用于BacNET、ModBus、Lonworks、TCP/IP通信協議；
● CAREL公司在霧化裝置方面取得成功的深厚技術背景；
● 100%無硅樹脂結構，可處理18兆歐姆去離子水。
這樣看起來humiFog系統可能是滿足高標準的加濕要求（相對濕度精度為± 5% rH）的最佳選擇。
CAREL SPA位于美國的子公司CAREL USA接手此項目并立即根據士麥那（Smyrna）地區氣象資料全面分析加濕系統所需的條件。因為所處理的空氣100%來自室外，所以室外條件將成為濕量和為達到必要精度而采取的加濕工藝的決定性因素。
在士麥那，一天之內溫度的變化范圍為25 °F至60 °F（-3.9至15.6 °C）。加濕系統必須適應這些波動，使車間溫度始終保持在75 °F（23.9 °C），相對濕度保持在65%。
氣象資料顯示士麥那地區一年內溫度變化范圍為10 °F至94 °F（-12.2至34.4 °C），相對濕度為50%。
該汽車制造商要求其噴涂車間溫度穩定在70至75 °F（21.1至23.9 °C）之間，相對濕度在65%至75%之間。在惡劣的條件下，即當室外空氣溫度為10 °F（-12.2 °C），相對濕度為50%時，噴涂室溫度為75 °F（23.9 °C），相對濕度為75%，此時，加濕系統要提高向噴涂車間排放的空氣的水分含量，由每立方英尺0.24grains/cf（gv/kgdryair）增加至7.17grains/cf（gv/kgdryair）。
如果每個空氣充氣室充氣量為90,000 CFM（153,000 m3/h（lbs/hr）），計算所得的加濕量為5,348磅/小時(lbs/hr)（2426kg/h）：
5348磅/小時＝90000立方英尺/分鐘x60分鐘/小時x6.93格令/立方英尺
÷
7000格令/磅
根據士麥那的氣象資料得出的加濕系統運轉時間為每年2597小時。
可以采用的加濕工藝有直接利用蒸汽、電動蒸汽、空氣/水霧化或者蒸發媒介。用蒸汽加濕，在負荷高峰時需要超過六百萬BTU（英國熱量單位）的能量。用電時這個數字為1,760 kW。霧化空氣/水則需要一臺200馬力的壓縮機。而采用蒸發媒介達不到所需的精度要求而且用于開始和結束操作的時間較長。因此，使用humiFo看來是最佳選擇。
CAREL專門設計了一套humiFog壓力霧化系統，使用23根相互連接的霧化噴桿，分18個加濕段，加濕量為5,500 磅/小時(lbs/hr)(2500 kg/h) ）， 濕度調節范圍為2-100%。
humiFog系統配置：
系統容量： 5500磅/小時（2500千克/小時）
霧化支管數量： 23根，不銹鋼材料
霧化噴嘴數量： 667個，每個8至10磅/小時（4千克/小時）
水滴分離器： CAREL公司專業生產，不吸濕，開放網絲，低壓滴落，抗菌處理介質，每500英尺/分鐘 壓降0.1” w.c.
泵電機： 東芝高效電機，7.5馬力，TEFC，基座座213T
泵： CAT1051，帶預濾器
電力特點： 電壓：交流460/3/60伏，電流：全負荷11安
變頻驅動器： 通用富士AF－300P11型
系統調節： 多級連續復疊系統(CSS)，調節范圍為2-100%
控制器： CAREL pCO2 + pCOe 擴展+ pCOUMID
控制輸入： 設定值來自General Electric Fanuc系統，控制供氣，CAREL ASDC1傳感器。所有溫度、壓力傳感器均為卡樂提供。
CAREL humiFog系統的操作原理是將水壓增至1,000 磅/平方英尺（70 bar，7 MPa）并將其輸送至特制的霧化噴嘴，噴嘴將水分解成10微米的水滴，釋放至周圍的空氣中進行蒸發。同其它同類用途的霧化系統相比，humiFog的優勢在于它能以極少的能量消耗產生極小的水滴（1磅水每小時能耗為1 W，2,2 W/kg/h）。這樣，此系統輸出5500 lbs/hr霧化水僅需7.5馬力，而空氣/水霧化系統則至少需要一臺200馬力的空氣壓縮機。假設每年2597小時運行時間內均半負荷運行，每千瓦?時電價0.08美元，那么使用CAREL humiFog系統比空氣/水霧化系統每年可節約14,900美元。
說明：CAREL公司也生產空氣/水霧化系統（MC），所以決定使用humiFog系統完全是出于經濟原因和所需要的結果。
水霧增加了空氣的相對濕度
在為該汽車制造商的這個項目設計humiFog系統時，CAREL考慮到所有系統必須聯合工作，因為humiFog是絕熱型加濕系統，它在加濕空氣的同時也冷卻空氣。因此實際上，不管采用何種工藝，每小時內要蒸發1千克水都需要700 W的能量。
絕熱型加濕器（微霧系統）運行時其“焓值恒定”，因此與干濕表上的等焓線一致。所以干球溫度下降而焓值（濕球）保持不變。在下面的表中，humiFog霧化系統沿由“Room 1”至“Preheat 1”的紅線達到設定的70 °F（21,1 °C）和70%的相對濕度；沿由“Room 2”至“Preheat 2”的紅線達到設定的78 °F（25,6 °C）和70%的相對濕度。
底部的棕色線由外部空氣的最低限度（溫度：10 °F，即-12.2 °C，相對濕度：50%）延伸至各種預熱條件。相應地，在最冷日期要達到70 °F（21,1 °C）和70%的相對濕度需要預熱至115°F（46.1°C），要達到78°F（25.6°C）和70%的相對濕度需要預熱至138°F（58.9°C）。
例2表示外部空氣條件溫度為50 °F（10 °C）、相對濕度為50%。這種條件下，溫度要達到70 °F（21.1 °C）濕度達到70 °F，所需預熱溫度約為101 °F（38.3 °C）；要達到78 °F（25.6 °C）、相對濕度70%，所需預熱溫度為125 °F（51.7°C）。只要沿著水平穿過頁面的紫色線就行。
例3表示外部空氣條件溫度為78 °F（25.6 °C）、相對濕度為70%。這種情況下，需要同時加濕和冷卻空氣才能使溫度達到70 °F（21.1 °C）、相對濕度達到70%；要達到78 °F（25.6 °C）、相對濕度70%，需要先將空氣預熱至約96 °F（35.6 °C）然后再加濕。例4 表示外部空氣條件溫度為90 °F（32.2 °C）、相對濕度為60%。這種情況需要先冷卻再加濕。圖中的綠線分別表示兩設定點的露點溫度，即59.7 °F代表溫度為70 °F、相對濕度為70%時，67.4 °F代表溫度為78 °F、相對濕度為70%時（15.4 °C代表溫度為21.1 °C、相對濕度為70%，19.7 °C代表溫度為25.6 °C、相對濕度為70%）的露點溫度。
在使用霧化加濕時，對周圍采暖、通風與空調系統（預熱、冷卻、重新加熱）的控制對整個系統的成功和精確性至關重要，因為蒸發的能量必須由空氣流提供。
CAREL控制方案
CAREL使用自己的pCO2系列可編程控制器（目前已升級為pCO3），這樣能將泵站和霧化支管完全合為一體，統一監控。
pCO2是一種高速度、高精度、適用范圍廣的控制器（適用于Modbus,BacNET, LonWorks, TCP/IP等通信協議）軟件也由CAREL編寫，完全兼容現有的GE Fanuc控制系統。
控制序列
下面的草圖顯示的是所有傳感器的位置。由CAREL提供的傳感器注明為“humiFog”傳感器。
操作順序圖如下：
書面操作順序如下：
1. 預熱溫度設定值為55 °F（# 2傳感器）；
a. 如果預熱溫度降至低于55 °F（# 2傳感器）時，按下預熱燃燒爐的UP（增加）鍵，恢復至設定值（55 °F）；
b. 如果預熱溫度升高，超過55 °F（# 2傳感器），按下預熱燃燒爐的DOWN（降低）鍵，恢復至設定值（55 °F）；
2. 空氣排放溫度設定值為70 °F（# 5傳感器）；
a. 如果空氣排放溫度升高，超過70 °F（# 5傳感器），按下冷卻裝置的UP（增加）鍵，恢復至設定值（70 °F）；
b. 如果空氣排放溫度下降至低于70 °F（# 5傳感器）；
i. 如果humiFog系統處于加濕狀態（GE開關量輸入關閉），按下預熱燃燒爐的UP（增加）鍵，恢復至設定值（70 °F）；
ii. 如果humiFog系統未處于加濕狀態（GE數字輸入打開），按下重新加熱燃燒爐的DOWN（降低）鍵，恢復至設定值（70 °F）；
3. 空氣排放濕度設定值為相對濕度70%（# 6傳感器）；
a. 如果排放空氣濕度下降至低于相對濕度70%（# 6傳感器），humiFog系統開始升高檔位并關閉一項數字輸出以顯示GE系統處于運行狀態。humiFog系統會自動根據需要升高檔位，達到相對濕度70%的排放條件（# 6傳感器）；
b. 如果排放空氣濕度升高至高于相對濕度70%（# 6傳感器），按下冷卻裝置的UP（增加）鍵，恢復至設定值（相對濕度70%）。
當然還有一些專有的東西保證系統的高精確性，全面診斷系統出現的問題：
● 高/低供水壓力；
● 高/低支管水壓力；
● 變頻器故障和自動重設；
● 高/低空氣排放濕度；
● 傳感器故障；
● 微處理器自我診斷；
CAREL的OEM制造商掌握的專門技術使得humiFog系統不只是一個高壓系統這么簡單。
請記住，在噴涂車間加濕方面，真正重要的只是那些小數字：
● ±1%相對濕度；
● 每小時每磅加濕用水消耗的能量為1瓦，即2.2 W / kg/h。
超值結果
humiFog系統的操作精度在這一領域為首創，10分鐘之內就能從冷啟動達到設定值，相對濕度保持在±1%，各周期之間相對濕度誤差不超過±0.6%。周期間濕度控制保持在±0.5 °F。系統對外部空氣條件變化的反應平滑順暢并且不會偏離特定條件。
從實際表現圖表中看出，系統在冷啟動后10分鐘
啟動時外部空氣條件為溫度8 °F、相對濕度50% rH (-13.3 °C，相對濕度50%)。整個系統為全自動控制，只需定期維修泵即可。
結論
該汽車制造商一直在不斷改善所用油漆的質量和噴漆工藝，在溫度和濕度控制方面達到了較高的精確程度，滿足了需要。
CAREL的humiFog系統是您適當時候的正確選擇。
humiFog系統的操作精度在這一領域為首創，相對濕度控制精度可達到并保持在±1%。
老式的簡易紙板加濕器將不再能提供所需的精確度和可靠性。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號