Файл: Диплом Автоматизация регулирования сушильной камеры.doc
Добавлен: 20.10.2018
Просмотров: 2440
Скачиваний: 96
Промежуточной влаго-теплообработке подвергают пиломатериалы, толщина которых превышает:
- для ели, пихты, сосны, кедра, осины, липы, тополя – 60 мм;
- для березы, ольхи – 50 мм;
- для лиственницы, бука, клена – 40 мм;
- для дуба, ильма, ореха, граба, ясеня – 30 мм.
При этом температуру среды устанавливают на 8ºС выше, чем на ступени режима сушки, предшествующей обработке, при психрометрической разности (1,5…2)ºС.
Общая продолжительность промежуточной обработки и первой стадии конечной обработки приведена в таблице 1. На промежуточную обработку отводится 1/3 общего времени, а 2/3 - на конечную.
Таблица 1.
|
|
Продолжительность влаго-теплообработок, ч |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Толщина, мм |
осина, сосна, ель, пихта, кедр, тополь |
|
береза, лиственница, ольха |
бук, клен |
дуб, ильм, орех, граб, ясень |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
До 22 |
1,5 |
2,0 3,0 |
3,5 |
4,0 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Св. 22 до 32 |
2,0 |
3,0 4,0 |
5,0 |
6,0 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Св. 32 до 40 |
3,0 |
6,0 8,0 |
10,0 |
12,0 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Св. 40 до 50 |
6,0 |
12,0 14,0 |
16,0 |
20,0 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Св. 50 до 60 |
9,0 |
18,0 21,0 |
24,0 |
30,0 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Св. 60 до 75 |
14,0 |
30,0 35,0 |
40,0 |
50,0 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Св. 75 - Начальный прогрев древесины - Сушка по определенному режиму - Конечнаявлаго-теплообработка и кондиционирование. Подготовка камеры к сушке заключается в очистке ее от мусора и пыли, проверке работоспособности теплового и вентиляторного оборудования, состояния рельсовых путей и трековых тележек. Одновременно с подготовкой камеры производят правильную укладку пиломатериалов в штабель. Знание начальной влажности пиломатериалов необходимо для: - выбора начальной ступени режима сушки - назначения начального прогрева - определения продолжительности сушки.
Выбор режима сушкизависит от трех основных факторов: породы, толщины и назначения пиломатериала, подлежащего сушке. В зависимости от назначения высушиваемых пиломатериалов устанавливается категория качества (I, II, III, 0) и режим сушки (мягкий, нормальный, форсированный). Выбор режима сушки ››› Зная режим сушки (мягкий, нормальный или форсированный), а также породу и толщину пиломатериалов, выбирают номер режима сушки согласно ГОСТ 19773-84.
Начальный прогрев древесины. Начальный прогрев древесины производят с целью быстрого ее прогрева до температуры начальной ступени сушки. Для этого древесину определенное время выдерживают в воздухе повышенной температуры и влажности или в чистом насыщенном паре. Влажность материала при этом не должна изменяться. Температуру паровоздушной смеси в камере во время прогрева поддерживают выше температуры начальной ступени режима сушки, но не выше 100ºС: - для древесины лиственницы и твердых лиственных пород на 5ºС - для древесины мягких хвойных пород и лиственных пород на 8ºС. После достижения требуемой температуры психрометрическую разность температур воздуха поддерживают на уровне (0,5…1,5)ºС. Продолжительность начального прогрева зависит от многих факторов (породы, толщины и ширины материала, скорости циркуляции сушильного агента и т.п.). Древесину прогревают до тех пор, пока температура поверхности доски практически сравняется с температурой в ее центре. Ориентировочно продолжительность начального прогрева может быть принята для пиломатериалов хвойных пород при температуре наружного воздуха t>0ºС (1…1,5)ч, а при t<0ºС (1,5…2)ч на каждый сантиметр их толщины. Для пиломатериалов мягких лиственных пород э та продолжительность увеличивается на 25%, а твердых пород – на 50%. Например, продолжительность начального прогрева березовых пиломатериалов толщиной 32 мм в зимний период составит: 2х3,2х1,25=8ч.
Сушка пиломатериала: Собственно сушка пиломатериалов по выбранному режиму следует за начальным прогревом. В камере устанавливают и поддерживают заданные режимом сушки параметры сушильного агента. Сушку заканчивают при достижении материалом конечной влажности. Координирование режима сушки по влажности материала сопряжено с рядом трудностей, поэтому в наше время широкое применение получили режимы, координированные по времени. - Для снятия или уменьшения остаточных внутренних напряжений, возникающих в древесине при сушке, проводят обработку древесины в среде повышенной температуры и влажности, называемую влаготеплообработкой.
Влаготеплообработка пиломатериала: Конечнуювлаготеплообработку проводят при достижении древесиной конечной влажности. Обработку проводят в две стадии. На первой стадии осуществляют увлажнение поверхности пиломатериалов при повышенной температуре путем впуска в камеру пара или распыленной горячей воды при включенных калориферах, работающих вентиляторах и закрытых приточно-вытяжных каналах. Температуру среды в камере поддерживают на 8ºС выше температуры последней ступени режима сушки, но не более 100ºС. Психрометрическую разность устанавливают равной (0,5…1)ºС. Если тепловая мощность камеры недостаточна, то допускается проведение конечной влаготеплообработки при температуре последней ступени режима сушки. На второй стадии, называемой кондиционированием, проводят подсушку пиломатериалов при одновременном его охлаждении. Снижение температуры достигается путем открытия сначала приточно-вытяжных каналов, а затем дверей камеры. Температуру в камере снижают до (30…40)ºС: для пиломатериалов из древесины мягких хвойных пород со скоростью (5…13)ºС/ч, а для пиломатериалов из древесины других пород – (3…10)ºС/ч. При этом, чем толще пиломатериалы, тем меньше скорость охлаждения. Одновременно с охлаждением материала происходит его подсушка и выравнивание влажности по толщине. Промежуточнойвлаготеплообработке подвергают пиломатериалы, толщина которых превышает: - для ели, пихты, сосны, кедра, осины, липы, тополя – 60 мм; - для березы, ольхи – 50 мм; - для лиственницы, бука, клена – 40 мм; - для дуба, ильма, ореха, граба, ясеня – 30 мм. При этом температуру среды устанавливают на 8ºС выше, чем на ступени режима сушки, предшествующей обработке, при психрометрической разности (1,5…2)ºС. Общая продолжительность промежуточной обработки и первой стадии конечной обработки приведена в таблице 1. На промежуточную обработку отводится 1/3 общего времени, а 2/3 - на конечную. Таблица 1.
Если установлено, что материал не отвечает предъявленным требованиям, то должна быть назначена дополнительная влаготеплообработка (при наличии в материале остаточных напряжений) или продолжено кондиционирование (при недопустимом диапазоне колебаний конечной влажности) |
24,0 |
60,0 65,0 |
70,0 |
80,0 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Если установлено, что материал не отвечает предъявленным требованиям, то должна быть назначена дополнительная влаготеплообработка (при наличии в материале остаточных напряжений) или продолжено кондиционирование (при недопустимом диапазоне колебаний конечной влажности).
-
Показатели качества сушки
Качество изделий из древесины во многом зависит от сушки. Необходимо различать качество сушки древесины и потери древесины, связанные с дефектами, возникшими при сушке. Последние обусловлены несоблюдением технологии процесса и исходным качеством пиломатериалов.
К показателям качества относятся:
– соответствие средней влажности досок штабеля заданной конечной влажности;
– отклонение влажности отдельных досок от средней, т. е. равномерность распределения влажности по штабелю.
Существуют нормы этих показателей для различных категорий качества, определяющих возможность механической обработки и сборки деталей. Так, по 1-й категории качества сушки должны высушиваться детали строительных клееных несущих конструкций, т. е. высокоточные составные части изделий.
По 2-й категории качества сушки – детали мебельного производства.
Соблюдение норм показателей качества при нормативных сроках сушки древесины зависит от конструкции камеры и реализации заданных технологических режимов сушки. Например, нельзя обеспечить требуемую равномерность распределения влажности пиломатериалов в камерах со штабелями разной ширины без изменения циркуляционного оборудования. С этой проблемой часто приходится сталкиваться при проектировании камер в разных по размерам помещениях.
Важным показателем качества сушки является величина перепада влажности по толщине пиломатериала и наличие остаточных напряжений в высушенном материале. Эти показатели определяют, выпиливая специальные секции послойной влажности и напряжений (рис.1). Величина этих показателей зависит от степени соответствия параметров в сушильной камере режимным параметрам и точности регулирования параметров процесса. Отклонение этих показателей от нормативных может сказаться в процессе эксплуатации изделий через некоторое время или непосредственно при раскрое пиломатериалов.
Несмотря на то, что в настоящее время в основном применяются мягкие режимы сушки, остаточные напряжения, а также перепад влажности в пиломатериалах в конце процесса могут быть существенными, так как во многих случаях не контролируется и не регулируется степень насыщенности сушильного агента либо используемые регуляторы не обеспечивают требуемой точности регулирования.
Показатели качества сушки определяют при пуске камеры и составлении технического паспорта, а также периодически при изменении характеристики высушиваемого материала, ремонтах камер, переналадке системы управления.
В настоящее время, как правило, качество сушки определяют визуально по наличию видимых дефектов: наружных и внутренних трещин и короблению. По ГОСТу 2140-81 „Пороки древесины“ трещины усушки подразделяются на боковые (пластовые и кромочные) и торцовые. Они измеряются глубиной и протяженностью на соответствующей поверхности.
2. Анализ существующих средств автоматизации
На сегодняшний день на российском и зарубежных рынках существует множество новейшего автоматического оборудования для сушильных камер.
Крупнейшим отечественным производителем сушильных камер и средств для автоматизации камеры является компания ТЕРМОТЕХ г. Брянск. Автоматикой для сушилок этой компании являются три разнонаправленных модуля управления: Модуль С1, Модуль С2, Модуль С3. Кратко рассмотрим каждый из них.
2.1. Модуль С1
В оперативной памяти микропроцессорного контроллера "Модуль-С1" заложено 34 программы для сушки древесины, при этом с ПК или микропроцессорного шкафа, возможно, корректировать любую из программ по усмотрению оператора камеры сушки.
Микропроцессорный контроллер имеет интерфейс для подключения к персональному компьютеру. К одному ПК одновременно можно подключить до 16-ти контроллеров, т.е. с одного персонального компьютера можно управлять работой 16-ти автономных камер сушки. ПК может находиться на расстоянии до 1000 м от шкафов управлении и камерой сушки.
Рисунок 2.1 – Контролер Модуль С1
Комплект аппаратных и программных средств автоматической системы управления "Модуль-С1" камерой сушки древесины обеспечивает:
1) Контроль:
- состояние приточно-вытяжных заслонок;
- архив контролируемых параметров;
- влажность пиломатериала кондуктометрическим способом;
- температуры наружного воздуха, сухого и влажного термометров в камере сушки и температуру теплоносителя;
- наличие воды в парогенераторе и ванночке психрометра.
2)Управление камерой сушки через силовой шкаф:
- подпитка водой влажного термометра;
- звуковой и световой аварийной сигнализацией;
- вентиляторами и их реверсом;
- подпитка водой системы увлажнения;
- управление контуром водяного обогрева;
- системой увлажнения, кондиционирования и пропарки.
3)Диагностика:
- включение механизмов;
- датчиков температуры;
- наличие 3-х фазного напряжения;
- других аварийных ситуаций.
Недостатками этого модуля являются:
- невозможность выбора породы древисины;
- не имеет дисплей для визуального оценивания параметров;
- сушка производится лишь для пиломатериала от 30 до 50 мм;
- модульное исполнение контролера.
2.2. Модуль С2
Выполняемые функции:
- Для поддержания необходимого значения влажности сушильного агента предусмотрена возможность измерения относительной влажности воздуха и подачи исполнительных команд, психрометрическим методом или с помощью емкостного датчика влажности фирмы "Honeywell". В штатном исполнении автоматика комплектуется психрометрическими датчиками.
- Если автоматика в камере сушки оснащена и психрометрическими датчиками и емкостным датчиком в программе "настройки" существует возможность переключений на любой из методов измерений относительной влажности;
- Автоматика "Модуль–С2" имеет жидкокристаллический графический дисплей. Графики температуры и влажности можно наблюдать в реальном времени и просматривать в записи на дисплее прибора и/или на экране компьютера.
- Существует возможность задавать пятнадцать различных программ регулирования по 20 участков каждая. При необходимости перепрограммирования, при смене сортимента древесины алгоритмы сушки вводятся оператором согласно "Технологии камерной сушки древесины", которая штатно входит в документацию на "Модуль-С2". Перепрограммирование занимает 10-15 минут.
- График регулирования (программа сушки) может содержать до 20 участков регулирования, на каждом из которых, отдельно задаются требуемые значения температуры воздуха и, согласно техпроцесса, установка по относительной влажности (психрометрической разности). Каждый из 20 участков имеет длительность до 96 часов. Время непрерывной работы автоматики камеры сушки охватывает до 80 суток.
- Предусмотрено включение сигнализации при завершении процесса сушки.
-Предусмотрено ведение архивных записей, оператор может просмотреть эти записи в ручном режиме с панели прибора или с ПК, архив 128 килобайт.
Рисунок 2.2 – Контролер Модуль С1
Жидкокристаллический дисплей с графическим изображением кривых температуры и влажности позволяет без листания архивных записей контролировать работу операторов сушильных камер, и быстро выяснить, в какой из смен были несанкционированные колебания технологических параметров сушки древесины. Оснащение автоматики "Модуль–С2" психрометрическими датчиками и емкостным датчиком фирмы Honeywell, увеличивает надежность работы камеры сушки в целом. В нештатной ситуации выхода из строя одного из датчиков, есть возможность переключиться на параллельную систему измерения и без остановки завершить процесс сушки. К одному ПК можно подключить до 10-ти систем Модуль-С2». Управление процессом сушки возможно как в ручном, так и в автоматическом режиме. Электронный блок может располагаться на расстоянии до 50-ти метров от камеры сушки. Устройство Модуль-С2 позволяет снизить влияние человеческого фактора на процесс сушки и произвести сушку древесины с соблюдением отработанной и заданной технологии, проконтролировать соблюдение технологического режима и максимально облегчить работу оператора при управлении камерой сушки.
Недостатками является:
- долговременность процесса сушки от 96 часов;
-малая информативность жк-дисплея;
- большое количество брака;
- модульное исполнение контролера.
2.3. Модуль С3
Автоматическая система управления технологией процесса сушки древесины Модуль С3 выполнена на базе микропроцессора фирмы ATMEL (США) ATMEGA 128 и отличается от АСУ Модуль С1 функциональными дополнениями и изменениями. Влажность и температура сушильного агента измеряется не психрометрическим методом, а совмещенным в одном корпусе, емкостным и температурным датчиком фирмы "Honeywell" (США). Это изменение позволило отказаться от ряда исполнительных узлов и механизмов, и ввести дополнительные функции без удорожания конструкции. Помимо реверса, появилась возможность использования для управления работой вентиляторов обдува частотно-регулируемого электропривода, что, кроме значительной - до 30-40% экономии электроэнергии позволяет менять скорость воздушного потока по штабелю, в зависимости от породы, толщины и влажности древесины на разных этапах процесса сушки. Работу или отказ вентиляторов можно визуально наблюдать в реальном времени на экране жидкокристаллического дисплея, что упрощает работу оператора. Появилась новая функция - процесс сушки начинается после прогрева древесины до определенной температуры. В случае обрыва температурного датчика древесины, процесс сушки начнется по временной программе, аналогично автоматике Модуль С1. При опросе автоматикой оператора о параметрах пиловочника, подлежащего сушке, в меню уточняется - обрезной или необрезной пиломатериал закладывается в сушильную камеру. Температурные датчики теплоносителя в Модуль С3 стоят на входе и выходе сушильной камеры, что позволяет судить о завоздушивании системы отопления.