ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ
Савенко В.Г., Савенко А.В. (БГИТА, г.Брянск, РФ)
Петрухин Ю.П. (ООО «Адмирал», г.Брянск, РФ)
In clause questions of regulation of process of drying of wood on actual values of the level-by-level humidity causing presence of internal pressure are considered. The offered system allows to make faultless drying of wood at any technological parameters.
Главным фактором, определяющим качество сушки древесины, является правильно организованное управление этим процессом.
В настоящее время управление процессом сушки сводится к поддержанию заданных по времени параметров сушильного агента – температуры и влажности.
Как показывает практика, управление по сложившейся методике не всегда обеспечивает качественную сушку древесины, что может проявляться в возникновении внутренних напряжений, которые при критических значениях приводят к разрушению древесины (образование трещин).
Известно, что максимальные внутренние напряжения возникают в определенной поверхностной зоне, глубина которой зависит от температурно-влажностного состояния древесины и ее породы. Таким образом, контроль за влажностно-температурными характеристиками высушиваемой древесины должен осуществляться в строго определенных точках.
Существующие способы измерения влажности древесины позволяют определить некое усредненное ее значение по толщине материала. Замеренная таким способом влажность не может служить исходными данными для управления процессом сушки.
Авторами разработан способ управления процессом сушки древесины, основанный на принципе измерения значения влажности древесины как минимум в двух слоях по толщине высушиваемой древесины – поверхностном и посередине. Это обусловлено тем, что основной причиной развития напряженного состояния в древесине при ее сушке является неравномерное распределение влажности по толщине материала.
Суть способа управления процессом сушки древесины заключается в следующем.
В контрольном образце 1 (рисунок 1) расположенном в штабеле устанавливаются датчики 2 и 3 влагомеров 4 и 5. (в конструкцию датчиков внесены некоторые изменения, позволяющие определять влажность древесины в заданном слое). Глубина установки датчика 2 в поверхностном слое определяется в зависимости от максимальной предполагаемой температуре сушки, толщины высушиваемого материала и его породы. На данной глубине ожидаемые внутренние напряжения при проведения процесса сушки с заданными оптимальными параметрами сушильного агента будут иметь максимальное значение, и при этом будут ниже предела прочности древесины на растяжение поперек волокон, что обеспечит бездефектную сушку древесины.
Для определения напряжений, имеющих место в поверхностном слое древесины в конкретный момент сушки, в центральной зоне устанавливаются датчик измерения влажности 3 и термодатчик 6.
По значению внутренних напряжений и показателю предела прочности на растяжение поперек волокон, зависящего от температуры, влажности и породы древесины, определяется уровень «безопасности режима» в конкретный момент, как отношение внутренних напряжений к пределу прочности. Рекомендуемое значение уровня «безопасности режима» с учетом изменчивости показателя предела прочности принимают не более 0,85.
Управление процессом сушки заключается в поддержании таких значений параметров сушильного агента, при которых максимально возможные напряжения, возникающие в процессе сушки, не превысят предела прочности древесины на растяжение поперек волокон при данных температурно-влажностных условиях.
Определение необходимых значений параметров сушильного агента производится микропроцессором на основании сравнения и анализа значений влажности и температуры образца, определяемых датчиками в поверхностном и центральном слоях древесины.
Таким образом, управление процессом сушки не носит временного характера, предусмотренного существующими режимами (например, 1, 2 и 3 ступени), а корректируется постоянно, в зависимости от текущего температурно-влажностного состояния древесины и сушильного агента.
При использовании в сушильной установке приводов на исполнительные механизмы воздушных заслонок и регулирования подачи теплоносителя, оператору для проведения сушки достаточно ввести в память системы управления следующие данные: толщину и породу материала, максимально допустимую температуру при сушке и конечную влажность, а также уровень «безопасности режима». Обработав исходные данные, микропроцессор определяет глубину установки поверхностных датчиков влажности. Установив датчики температуры и влажности можно приступать к сушке. Далее система управления сама проведет сушку по оптимальному режиму до конечной влажности.
Выводы:
Использование предложенного способа управления процессом сушки древесины позволяет произвести сушку любых пиломатериалов при оптимальных значениях параметров сушильного агента, при этом максимальная температура в процессе сушки определяется только допускаемыми изменениями физико-механических свойств древесины в зависимости от категории качества сушки. При этом продолжительность сушки сокращается до двух раз в зависимости от характеристики высушиваемых материалов и категории качества сушки, а удельное энергопотребление сокращается до 30%.
Рисунок 1 - Схема интеллектуальной системы управления процессом сушки древесины
1 -контрольный образец; 2 - датчик влагомера в поверхностном слое; 3 - датчик влагомера в центральном слое; 4 и 5 - влагомеры; 6 - датчик температуры древесины в центральном слое; 7 - «сухой» термометр психрометра; 8 - «мокрый» термометр психрометра; 9 - микропроцессор; 10 - щит управления исполнительными механизмами; 11 - парогенератор; 12 - воздушная заслонка; 13 -теплоноситель