Дистанционный контроль влажности древесины в процессе конвективной сушки

ДИСТАНЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ ВЛАЖНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ В ПРОЦЕССЕ КОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ

Платонов А.Д., Мильцин А.Н., Перегудов В.И. (ВГЛТА, г. Воронеж, РФ)

The use of apparatus-programme complex of the remote contactless operative wood moisture control in the process of convective.

Древесине присущи изменчивость свойств, неоднородность строения, анизотропия, наличие пороков, способность усыхать, разбухать, коробиться и растрескиваться, загнивать и возгораться. Большинство недостатков в значительной мере устраняются путем сушки древесины. Качество высушенной древесины и срок ее службы значительно выше, чем влажной.

Как показывает производственный опыт, многие предприятия при переработке древесины сталкиваются с серьезными проблемами. Одной из ключевых оказалась сушка пиломатериалов, являющаяся основной операцией подготовки пиломатериалов к дальнейшей механической обработке. Удаление влаги из древесины при сушке сопряжено со значительными трудностями и энергозатратами. При неправильном ведении процесса сушки может иметь место образование различных дефектов, понижающих эксплуатационные свойства древесины, а в некоторых случаях и приводящих к полной ее непригодности.

Долговечность и качество изделий из натуральной древесины зависит не только от качества изготовления, но и от качества проведения процесса сушки, т.е. характера распределения и однородности влажностных показателей в древесине. Однородность влажностных показателей древесины, как по сечению, так и по длине, во многом определяется возможностью оперативного контроля характера распределения влаги в высушиваемом материале и корректировки процесса сушки.

В настоящее время контроль состояния высушиваемого материала, осуществляют методом контрольных образцов. Данный метод прост и эффективен при сушке пиломатериалов малых сечений. Однако, при сушке пиломатериалов больших сечений остро стоит вопрос о контроле градиента влажности в материале, что указанный метод обеспечить не может.

Наиболее перспективным методом контроля является метод дистанционного контроля градиента влажности в высушиваемом материале.

Объекты и методы исследования

На ООО «Сомовская мебельная фабрика» были проведены производственные испытания аппаратно-программного комплекса дистанционного бесконтактного оперативного контроля влажности древесины в процессе сушки. Опыты проводились на древесине сосны, произрастающей в Воронежской области. Из свежесрубленной древесины были выпилены пиломатериалы толщиной 60 мм. Затем они были уложены в штабель на прокладках толщиной 25 мм.

Сушка образцов осуществлялась стационарной лесосушильной камере периодического действия низкотемпературными режимами согласно РТМ.

Значения градиента влажности древесины и его изменения в процессе сушки определялись посредством комбинированных радиочастотно-кондуктометрических датчиков влажности. Возможность радиочастотной передачи данных исключает возможность отказов системы контроля влажности при механических воздействиях на соединительные кабели в процессах загрузки и выгрузки сушильных камер.

Принцип работы беспроводного измерительного блока основан на измерении температуры, электропроводности и диэлектрической проницаемости древесины и передаче информации о полученных значениях в цифровом виде на стандартной для телеметрических измерений частоте 433,92 МГц. Временной интервал между последовательными моментами измерения и выдачи информации составляет 10 ±1 мин. Погрешность измерения влажности древесины не более 2 %, температуры - не более 0,5 ºС. Работоспособность измерительного блока сохраняется при длительном воздействии высокой температуры в процессе сушки до 120 ºС.

Бесперебойная работа телеметрического радиоканала обеспечивается при толщине бетонной плиты или кирпичной кладки между приемным и передающим блоками не менее 0,6 м.

Блок обработки и индикации выполнен на базе карманного персонального компьютера (КПК) и производит обработку полученной информации и выводом на экран текущих параметров процесса – температуру, влажность, измеренную кондуктометрическим методом, влажность, измеренную радиочастотным методом, среднее значение градиента влажности в месте установки измерительного блока, среднее значение влажности и среднюю температуру.

Результаты исследования

На рисунке 1 представлены кривые распределения средней влажности в образце из древесины сосны толщиной 60 мм в процессе конвективной сушки.

Из рисунка 1 видно, что для первого периода сушки характерно наличие большого перепада влажности по толщине.

По окончании процесса сушки в материале также отмечается неравномерное распределение влаги по толщине, иногда превышающее нормы для заданной категории качества, несмотря на то, что процесс сушки был проведен в соответствии с требованиями РТМ. Наличие большого градиента влажности в материале в процессе конвективной сушки является главной причиной развития в материале больших остаточных напряжений, проявляющихся в виде покоробленности и растрескивания высушенного материала.

На рисунке 2 достаточно наглядно представлен характер распределения влажности в древесине в процессе конвективной сушки проведенной с использованием радиочастотно-кондуктометрических датчиков влажности.

Процесс сушки характеризуется меньшим градиентом влажности по толщине пиломатериалов. В начале сушке влажность поверхностных слоев древесины поддерживается стабильной на уровне 25…27 %. В этот период в материале отмечается максимальный перепад влажности по толщине, величина которого в среднем на 11 % меньше, чем в древесине высушенной по традиционной технологии, при прочих равных условиях. Только по достижении древесиной влажности 18…20 %, т. е. при удалении всей свободной влаги, происходит уменьшение влажности на поверхности, и она приближается к равновесной.

На момент окончания сушки перепад влажности по толщине пиломатериалов, количество трещин и покоробленных пиломатериалов меньше, чем при сушке древесины по традиционной технологии, однако незначительно повышается продолжительность сушки. Постоянный контроль распределения влажности по толщине древесины, повышает эффективность применения осциллирующих режимов.

Заключение

Производственные испытания показали высокую эффективность использования аппаратно-программного комплекса дистанционного бесконтактного оперативного контроля влажности древесины в процессе сушки.

Возможность непрерывного контроля величины градиента влажности позволила оперативно корректировать процесс сушки древесины.

Таким образом, применение радиочастотно-кондуктометрических датчиков влажности позволяет высушивать пиломатериалы больших сечений с меньшим перепадом влажности по толщине, тем самым уменьшить количество брака по причине коробления и растрескивания материала.

Литература

1. Кречетов, И. В. Пути интенсификации сушки древесины [Текст] / И. В. Кречетов // Секция трудов. Совещания по сушке материалов. – М. : Профиздат, 1958. – 284 с.