РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ  СУШКИ ШПОНА В МНОГОЗОННОЙ КОНВЕЙЕРНОЙ СУШИЛКЕ

 

Сафонов А.О., Сергеев С.В. (ВГЛТА, г.Воронеж, РФ)

 

The way of automatic control drying veneer sheet in a multizoned conveyor dryer is developed. The given system provides: high quality and productivity, electricity and fuel economy, fire safety of process.

 

Большинство Российских агрегатов для сушки шпона по производительности, расходу топлива и электроэнергии имеют низкие показатели вследствие недостатков конструкции и несовершенства систем управления. Основу систем управления этих сушилок составляют технические средства контроля температуры в топках с ручным изменением количества подаваемого в горелку топлива и воздуха на горение, скорость подачи высушиваемого материала также регулируется вручную при помощи вариаторов [1]. Это, конечно, не может обеспечить заданного уровня технологичности процесса в целом. Более того, при таком управлении многозонной конвейерной сушилкой может произойти возгорание высушиваемого шпона. Зачастую начальная влажность лущеного шпона неравномерна, при отсутствии системы измерения этого параметра, измерения и контроля температуры топочного газа, подаваемого через сопловые короба в различные зоны сушилки, конечная влажность участка ленты шпона вследствие пересушки может оказаться ниже регламентированной технологической инструкцией. В этом случае при превышении температуры высушиваемого материала нормы, регламентированной технологической инструкцией, произойдет его возгорание.

Для повышения пожаробезопасности процесса необходимо дополнительно измерять температуру отработавшего сушильного агента, определяя по этим значениям температуру высушиваемого шпона, измерять его начальную и конечную влажность. Система автоматического управления должна непрерывно сравнивать прогнозируемые значения температуры высушиваемого материала с заданными и при превышении заданного значения температуры топочного газа в сочетании с пересушкой участков ленты шпона, уменьшить количество подаваемого сушильного агента в зоны последнего этажа сушилки, увеличить скорость подающего конвейера.

На рисунке приведена схема устройства для реализации предложенного способа, осуществляющегося следующим образом.

Оператор вводит в память компьютера с помощью клавиатуры 16 значение предельно допустимой температуры шпона на входе в последний этаж сушилки 1, задает номинальные значения этой температуры и конечной влажности материала, которые должны выдерживаться в соответствии с режимом. В начальный момент времени автоматический преобразователь частоты 5, регулирующий скорость подачи транспортера 4, перемещающего ленту шпона по сушилке, система контроля 8 температуры топочного газа и расхода сушильного агента настроена на номинальные значения. Измеренные значения с датчиков температуры топочных газов 2, датчиков влажности шпона 3, установленных перед первым этажом сушилки и перед последним этажом агрегата через блок релейного коммутатора 9, измерительный усилитель 10, фильтр 11 и мультиплексор 12, преобразуясь в аналогово-цифровом преобразователе 13 в цифровой код, поступают в контроллер 8, в котором при помощи математических моделей процесса сушки рассчитываются оценочные значения конечной влажности высушиваемого шпона (), температуры на выходе из сушилки ():

(1)

(2)

где  - скорость перемещения шпона по сушилке, м/мин;

 - температура топочных газов, °С;

 - влажность исходного материала, %;

 - коэффициенты уравнений регрессии, определяемые экспериментально, например методом наименьших квадратов.

На основании оценочных значений и  и массива истинных значений и  тех же величин поступающих от датчиков 2 температуры топочного газа на выходе агрегата, в контроллере 8 информация масштабируется, модель проверяется на адекватность, анализируются и выводятся параметры управления. В нем сравниваются оценочные  и заданные значения  конечной влажности высушиваемого шпона, а также прогнозируемое  и заданное  значения температуры ленты шпона на выходе из последнего этажа сушилки. Оператор задает допустимую разность между этими значениями. При превышении разности между заданным и прогнозируемым значением температуры материала на выходе из последнего этажа агрегата, возникновении ошибки регулирования происходит перерасчет коэффициентов моделей  (1) и (2) на основании текущей информации о скорости перемещения шпона (), температуры топочных газов (), начальной влажности (), требуемой конечной влажности высушиваемого шпона () и его температуры на выходе из последнего этажа сушильной секции агрегата (). Если в процессе сушки происходит выход температуры ленты шпона за пределы допустимого значения , то резко повышается вероятность возникновения пожароопасной ситуации. Поэтому в контроллере 8 непрерывно сравнивается текущее значение , поступающее от датчиков и заданное предельно-допустимое. При превышении  происходит перерасчет значения скорости перемещения шпона  и температуры топочных газов . Пересчитанные значения управляющих воздействий температуры и конечной влажности листового материала цифро-аналоговый преобразователь 17 формирует в аналоговые управляющие сигналы. Через усилители 18 и блоки аналоговых выходов 19 эти сигналы поступают на исполнительные механизмы 20, которые, изменяя количество подаваемого газа в горелку 21, регулируют температуру сушильного агента. Другие исполнительные механизмы 22, открывают или закрывают шиберы 23 сопловых коробов 24, изменяя количество подаваемого топочного газа в зоны последнего этажа сушилки 1. Сигнал о номинальном количестве подаваемого в горелку газа и степени открытия того или иного шибера передается по обратной связи через дополнительные модули расширения 25 блока релейного коммутатора 9. В зависимости от рассчитанных значений влажности и температуры шпона, через устройство сопряжения 7 контроллер 8 выдает управляющий сигнал на автоматический преобразователь частоты 5, который в свою очередь, управляя приводом 6, изменяет скорость транспортера 4, перемещающего материал.

Система автоматического управления сушкой шпона в многозонной конвейерной сушилке была апробирована в и показала свою эффективность, которая заключается в следующем. В процессе сушки вследствие неравномерной начальной влажности ленты лущеного шпона, к которой приводит при лущении чурака разбег влажности ядровой и заболонной древесины у некоторых пород и изменения температуры сушильного агента, вызванного различными возмущающими воздействиями, основным из которых является температура атмосферного воздуха, произошел выход конечной влажности за номинальное значение 8%, которая составила 2 %. При температуре отработавшего теплоносителя 168 °С, температура ленты шпона составила 165 °С, то есть выше допустимой нормы 150 °С, в следствии чего возникла пожароопасная обстановка. Чтобы предотвратить возгорания высушиваемого шпона снизили температуру топочных газов с 210 °С до 140 °С. Для этого уменьшили регулятором количество подаваемого природного газа в горелку, увеличили скорость подачи транспортера с 28 м/мин до 36 м/мин и с помощью исполнительных механизмов перекрыли шиберы сопловых коробов последнего этажа сушилки. При этом температура ленты шпона снизилась и составила 124 °С, что понижает вероятность аварийной ситуации.

Такой учет температуры ленты шпона, перемещающейся по предпоследнему этажу сушильной секции агрегата, позволяет оперативно реагировать на увеличение значения температуры материала, что повышает пожаробезопасность процесса.

 

Литература

1. Стерлин Д.М. Сушка в производстве фанеры и древесностружечных плит. -М.: Лесная промышленность, 1977. -380 с.

 

Рисунок - Система автоматического управления сушкой шпона в многозонной конвейерной сушилке