«Сто тысяч, почему» важна автоматизация сушильных камер | Лесной комплекс
Теплоресурс
Узнать больше Свернуть
Развернуть

Промышленные котлы на биомассе от производителя. Водогрейные и термомасляные котельные. Теплогенераторы для линий производства пеллет.

Подробнее Свернуть
Пресс-вакуумная сушильная камера «ПОЛМА-ПРЕСС-2.3»
Фото: polma.com.ua

«Сто тысяч, почему» важна автоматизация сушильных камер

Тема автоматизации сушильных камер — словно больная мозоль, которая вполне обоснованно тревожит многих участников деревообрабатывающей отрасли. Безусловно, сам процесс не столько продолжителен, сколько требует некой финансовой подпитки. И тут-то, теряясь в сомнениях и догадках, рачительные хозяйственники предприятий и задают себе эти тысячи «почему». Всему есть разумное объяснение…

Сейчас юридически грамотная потребительская формация особое внимание уделяет качеству предлагаемой продукции. ГОСТы, стандарты, нормативы органично вплетены в канву экономической жизни любого участника рыночных отношений, где, как правило, категория «качество» прочно закрепила свои позиции, и без нее передовое производство просто немыслимо.

«В настоящее время никто не может сделать процесс сушки древесины лучше, чем полностью автоматическая компьютерная система, которая работает и контролирует все операции 24 часа в сутки, и имеет специальное программное обеспечение для сушки, чтобы избежать дефектов. Представьте себе, компьютерная система регулирует температуру и влажность в пропорциональной зависимости. Это гораздо лучше, чем простые функции открытия/закрытия. Для измерения температуры используются специальные NTC — датчики, а для измерения влажности — гигроскопичные датчики. По сути, главная цель программного обеспечения — избежать каких-либо сбоев в процессе работы. Поэтому все важные функции дублированы, если одна дает сбой, то другая ее заменяет. Мы поставляем компьютер блок управления, в том числе цветной 22-дюймовый экран, цветной принтер, комплекты датчиков для измерения (2 температурных, 2 климатических и 6 для определния влажности древесины)», — объясняет коммерческий директор HildeBrand Brunner Карл Хайне.

«Простых сушильных камер не бывает. В любом случае это аппарат, устройство, оборудование и как это ни называй, — сложная техническая система, состоящая из сложных технических элементов, связь между которыми подчиняется физическим законам, на основе которых обосновывается конструкция сушильных камер. Если камера выполнена с использованием дешевых материалов и комплектующих или на базе чего-либо, вышедшего из употребления, или просто выглядит непрезентабельно, то это никак не делает камеру простой, — уверяет технический консультант ЗАО «Яртек Рус» Алексей Артеменков (г. Санкт-Петербург). — Процесс модернизации камер всегда сложен потому, что приходится иметь дело с оборудованием, длительное время бывшим в эксплуатации. Бывает так, что установка автоматики попросту нерациональна, так как стоимость модернизации становится сравнима с ценой новой камеры, а то и просто невозможна. Для установки автоматики, как правило, требуется модернизация системы теплоснабжения, системы вентиляции, системы циркуляции и системы электроснабжения сушильной камеры, что также зависит от степени автоматизации, от системы автоматики. Сумма затрат находится в очень широком диапазоне и зависит от каждого индивидуального случая, варьируясь от 1000 до 30 000 и более евро».

Испокон веков древесина являлась исходным материалом для создания необходимых в обиходе вещей. А нынче обилие форм, текстур, фактур и цвета — результат многолетнего скрупулезного поиска решений специалистами. Идеальная геометрия — уже не миф, а скорее реальность, за которой стоят практические технологии. Если еще ранее применение традиционных способов сушки дерева было нормой и занимало колоссальный промежуток времени, то с приходом в производство автоматизации сократились не только сроки, но и до минимума был исключен «человеческий фактор».

«Сегодня от принципа «сушки по времени» никто не отказывался. Многие производители просто сразу начали использовать принцип «сушки по влажности древесины». Оба принципа — как сушка по времени, так и сушка по влажности древесины — имеют свои преимущества и недостатки, но в целом оба принципа успешно используются. Следует помнить, что принцип сушки по времени исторически появился первым, и уже позже, с развитием соответствующей техники, появились системы контроля и управления, в которых реализован принцип сушки по влажности древесины, но даже в этих системах имеется возможность переключения в режим сушки по времени.

Также следует помнить о том, что принцип сушки по времени как был, так до сих пор и остается основным и единственным принципом, на котором основана сушка в туннелях — сушильных камерах проходного типа непрерывного принципа действия. Датчики влажности древесины в туннелях не используются», — говорит господин Артеменков.

«Предлагаемые нами камеры специально предназначены для теплоносителя, который используется клиентом. Камеры, использующие горячую воду, немного отличаются от камер с паровым отоплением, но результаты сушки (время сушки и качество сушки) абсолютно идентичны. Вопреки существующему убеждению, сушка по времени — не самый безопасный способ и должен использоваться только при сушке некритической древесины (тонкие доски из хвойных пород). Для сушки древесины лиственных пород, в том числе сибирской лиственницы, временные программы слишком рискованны. Сушка с реальным измерением влажности древесины существенно безопаснее», — уточняет Карл Хайне.

Актуальность использования автоматизации сушильного процесса обусловлена весомым аргументом — когда процедура сушки технологически требует от десятков часов до нескольких недель, беспрерывный контроль и регулирование рабочих параметров посредством аппаратуры приобретает некий заданный режим и в конечном итоге дает желаемый результат. Однако надежды могут рассыпаться как карточный домик, если опустить детали.

«Безусловно, есть специалисты, которые считают, что нельзя бездумно задавать имеющуюся программу сушки, поставляемую фирмой-производителем сушильных камер, и никак не вмешиваться в процесс сушки в течение всего цикла. При этом такие специалисты с удовольствием эксплуатируют автоматизированные камеры. Здесь имеется в виду, что в процессе сушки возникает необходимость корректировки режима с учетом фактической влажности древесины и ее фактического состояния. По умолчанию, конечно, подразумевается, что работа всех систем сушильной камеры автоматизирована. Исходя из выше сказанного, считаю, что пользователи сушильных камер разделяются на два лагеря: опытные сушильщики и неопытные сушильщики. И вот опытные сушильщики ратуют за то, что необходимо самостоятельно контролировать именно процесс сушки древесины, но никак не автоматизированную работу систем сушильных камер. Хотя и за работой систем необходимо вести пристальное наблюдение и иногда вмешиваться для корректировки их работы», — отмечает Артеменков.

В этой связи вполне соразмерно при унификации оборудования сушилки обратить внимание на породный и сортиментный состав пиломатериала, производственные условия, энергопотенциал предприятия и инвестиционные возможности.

«Как и любая техническая система, даже с очень высокой надежностью, микропроцессор и другие детали регулятора могут дать сбой или выйти из строя. Это неизбежно. Но снизить вероятность возникновения неполадок возможно выполнением простых и нехитрых правил: строго соблюдать требования и условия эксплуатации и технического обслуживания оборудования, предписанные фирмой-производителем оборудования; в системе электроснабжения предусматривать эксплуатацию стабилизаторов и источников бесперебойного питания», — подчеркивает Алексей Артеменков.

На рынке присутствуют различные виды сушильных камер, но все ли подойдут для конкретного производства? Зачастую производственники по тем или иным причинам не достигают поставленных целей и грешат то на технику, то на производителей сушильных камер. Во избежание подобных казусов следует получить консультацию специалистов, которые выступят своеобразным флагманом и помогут обойти все подводные камни в данном вопросе.

Мы попросили специалистов рассказать о своем видении автоматизации сушильного оборудования на основе практического опыта. Возможно, это послужит руководством к действию как для новичков, так и для тех, кто пожелает восполнить пробелы в этом вопросе.

Особое мнение

Технический консультант ЗАО «Яртек Рус» Алексей Артеменков: «Автоматизация — не главный фактор!»

Алексей Артеменков,технический консультант ЗАО «Яртек Рус»
Алексей Артеменков,технический консультант ЗАО «Яртек Рус»

Нельзя уверенно утверждать, что качество сушки древесины зависит только от автоматизации сушильных камер. Главная моя мысль заключается в том, что руководитель предприятия должен четко осознавать, что только автоматизацией камер всех проблем с качеством не решить.

Качество древесины — это задача комплексная, которая зависит от множества факторов, в большинстве своем не связанных с камерой, и автоматизация — всего лишь один из таких факторов, и не самый главный.

Система автоматического управления процессом сушки включает в себя следующие элементы:

  • контроллер;
  • датчики температуры для измерения температуры воздуха. На основании показаний этих датчиков в камерах поддерживается заданная режимом температура;
  • датчики равновесной влажности древесины (EMC, UGL), по которым косвенно определяется относительная влажность воздуха. На основании показаний этих датчиков в камерах поддерживается заданная режимом относительная влажность воздуха;
  • исполнительные механизмы, снабженные сервоприводами (трехходовые вентили системы теплоснабжения, заслонки приточно-вытяжных каналов системы вентиляции камер, электромагнитные клапаны или краны с сервоприводами системы увлажнения камер).

Если температура воздуха в камере выше заданной, вентили системы теплоснабжения закрываются, если ниже — открываются.
Если относительная влажность воздуха в камере выше заданной, заслонки открываются, если ниже — заслонки закрываются, и при необходимости включается увлажнение.

Когда ведут речь о системе автоматизации сушильной камеры, требуется четко различать такие понятия, как влажность древесины, равновесная влажность древесины, относительная влажность воздуха.

Данные понятия относятся к системам контроля и управления сушильными камерами, в которых используется система измерения влажности древесины по датчикам. Количество датчиков может изменяться от 3 до 10 в зависимости от производителя и вместимости камер. Естественно, каждый из датчиков дает различные значения влажности древесины. Режим сушки в таких камерах задается и поддерживается с учетом показаний датчиков влажности древесины. Поэтому у пользователя имеется возможность выбирать, какое значение влажности древесины учитывать при ведении процесса сушки: минимальное, среднее или максимальное. Среднее вычисляется по показаниям активных датчиков, то есть тех, которые подключены и показания которых учитываются. Таким образом, в процессе сушки можно корректировать режим, указывая, по каким значениям влажности вести процесс: по минимальным, по средним или по максимальным значениям.

Параметр «влажность древесины перехода» обозначает такую влажность, при которой планируется переход с одной фазы сушки на другую. Далее вообще все зависит от используемой системы контроля и управления — либо в системе предустановлено только 2 или 3 переходные влажности, либо переходные влажности задаются оператором. Во втором случае имеется возможность создавать режимы с большим количеством ступеней сушки по сравнению с первым случаем, в котором количество ступеней может быть 3 или 4. «Влажность древесины перехода» — это задаваемая величина по режиму, к которой стремится фактическая влажность древесины, измеряемая датчиками влажности древесины и являющаяся «средней влажностью древесины».

То есть «влажность древесины перехода» задается в программе, а «средняя влажность древесины» измеряется датчиками влажности древесины. В процессе сушки эти две величины сравниваются в контроллере, и как только «средняя влажность древесины» становится равной «влажности древесины перехода», то происходит переход с одной фазы сушки на следующую, или переход с фазы сушки в фазу кондиционирования, или, если кондиционирование не предусмотрено, в фазу охлаждения. В любом случае сушка ведется по показаниям датчиков влажности древесины.

Особое мнение

Директор ООО «МВ-Импульс» Михаил Граховский: «Сушит не камера, а технолог…»

Михаил Граховский, директор ООО «МВ-Импульс»
Михаил Граховский, директор ООО «МВ-Импульс»

Заметный в последнее время в промышленной сфере технологический прогресс сопровождается ростом требований к экологии и конечным результатам производства, что, соответственно, вынуждает хозяйственников делать решительные шаги в поиске свежих решений. В большей степени внимание аналитиков сосредоточено на конвективных камерах. Аналога камер ПВСК, производящих сушку и термирование древесины с функционалом пропитки газо- и жидкообразным агентом в одном корпусе, считай, нет. В целом процесс сушки в различных камерах протекает по-разному и зачастую подконтролен должностному лицу без соответствующей подготовки, в чьи обязанности входит не только регулирование заслонок и снабжение отопительным сырьем, но и надзор за тепловым режимом. Отдельный контингент придерживается такого способа работы и считает любые новшества сложной дорогостоящей процедурой, а временами даже и неэффективной.

В лесоперерабатывающей отрасли наметилась позитивная тенденция обновления парка импортным оборудованием. Однако не все предлагаемые зарубежными производителями технологии, на мой взгляд, передовые. «Генезис» переработки пиломатериалов — процесс конструктивный, где сушка занимает третье место после заготовительных и распиловочных мероприятий. Аккурат в этот период выявляется степень качества древесины после сушки и дальнейшей судьбы материала. Сушит не камера или оборудование, а технолог, который умеет правильно составить технологическую программу, предусмотрев все возможные варианты и дав возможность автоматике принимать те или иные решения.

На плечи автоматики ложится ряд задач:

  • на этапе подготовки и тестирования качества древесины;
  • проведение правильного технологического процесса сушки;
  • плавная и управляемая скорость разогрева пиломатериала;
  • непрерывный, или пошаговый режим управления процессом сушки;
  • использование строения и химии древесины;
  • использование и выделение с древесного ректификата нужных веществ;
  • минимальных тепловых потерь, экономии электричества;
  • защита персонала, материала сушки и экологии;
  • контроль качества выходного материала и документирования;
  • пропитка и термомодификация древесины как продолжение сушки;
  • маркировка материала.
  1. Автоматика должна определять тип и другие параметры древесины в зависимости от количества, толщины и длины, определять программу сушки с учетом времени года, суток, температуры наружного воздуха и атмосферного давления.
  2. В процессе сушки контролировать скорость нарастания температуры, воздушного потока, управлять шиберными задвижками и частотными преобразователями, контролировать с помощью маркеров перемещения и изменение влажности в древесине.
  3. Избирательный способ подвода тепла по слоям и штабелям в зависимости от удаленной влаги, а также к более влажным местам. Зондирование ЕМС.
  4. Запись в память процесса сушки, сравнение и выработка предложений, вывод графика сушки на дисплей с пролонгацией результата.
  5. Определение химического состава древесного ректификата и пропуска его через нужные катализаторы.
  6. Измерение содержания СО и других газов в выходном воздухе с установки сушки.

В данное время индустрия электроники поставляет на рынок массу типизированных контроллеров для оснащения сушильных камер. В совокупности и используемое специализированное оборудование, и конструктивные особенности камеры призваны обеспечить прибыльное производство и снижение материальных затрат. Поэтому разумно использовать камеры с суточной загрузкой от 5 до 50 кубов, так как хранить готовую древесину свыше 10 дней не рекомендуется. Такой подход наиболее рационален и позволяет избежать снижения качества древесины, а соответственно, и незапланированных расходов. Камеру, оснащенную автоматикой, отличает не только конструкция, но и гарантия выполнения поставленных перед нею задач. Благодаря автоматизации устранен человеческий фактор, значительно выше уровень качества и скорость процесса сушки. На выходе древесина имеет наиболее презентабельные внешние и структурные показатели. И что еще важно — в автоматизированной камере наряду с основными техпроцессами материал подвергается термической и пропитывающей обработке.

Поисковые системы в Интернете выдают множество сайтов, где предлагается солидный выбор контроллеров как по назначению, так и по степени сложности. В зависимости от конструкции и назначения сушильной камеры можно всю автоматику разделить на три уровня сложности.

  1. Простые, с функцией только сушки и управления по 1-2 параметрам, температуре Тс и Тм, ТРМ-ХХХ.
  2. Средней сложности, ведущими управление процессом сушки по температуре, скорости воздушного потока с измерением влажности. Контроллер Овен МПР-51, Термодат-17, Сенсорика Ш-9324. Имеющие ПИД-регуляторы, универсальные входы и т. д.
  3. Многофункциональные с отслеживанием дня и ночи, наружной температуры и давления, регулированием внутренней температуры, скорости и содержания паровоздушной смеси, давления и влажности по данным датчиков с древесины и установки. Siemens, МС-2000, LG-38, 41, МВ-8000, WDE MCP-2000, и т. д.

Наиболее простая и дешевая автоматика реализуется на контроллерах МПР-51. Мы реализовали схему для камер ПВСК, на его основе, позволяющую измерять и управлять нагревом в камере, измерять и управлять вакуумом в камере, измерять кондуктометрическим способом влажность древесины, которая, как обратная связь, управляет пошаговым процессом сушки. Наличие транзисторных ключей, привязанных к внутреннему таймеру, позволяет управлять и другими дополнительными устройствами сушильной камеры.

Разработанная Михаилом Хабаровым автоматика СВД-03 сегодня наиболее адаптирована к конвективным и другим типам камер собственного и промышленного производства. Управление процессом сушки производится электроникой, измеряющей температуру воздуха, влажность воздуха в камере и влажность древесины. Отработанные программы сушки привязаны к нашей климатической зоне и древесине.

Более дорогие контроллеры типа WDE VCP-2000 MB-8000, МС-2000, LG-41, SIEMENS, используемые в камерах Delphi, Secal, Helios, Koetter, имеют программы, не совсем соответствующие нашей климатической зоне и древесине, требуют их перепрограммирования с участием программиста, технолога и оператора сушильной камеры.

Отечественные НИИ ведут изыскания по более глубокой переработке древесины с использованием нанотехнологий, обработки и изменению свойств древесины внутри ее строения. Это требует создания камер, аналогичных камерам ПВСК, способных в больших объемах производства вести обработку древесины именно на этапе ее сушки и пропитки. И здесь без автоматики результата не получишь.

Типы сушильных камер

Аэродинамическая

Это теплоизолированная камера оборудована вентилятором, посредством которого идет нагрев воздуха за счет трения о лопасти вентилятора. В ней труднее сбалансировать температурный режим и скорость подачи воздуха, да и затраты на энергию бьют по карману, хотя стоимость такой камеры значительно ниже ее «сородичей».

СВЧ

В основе работы данной сушильной камеры заложен принцип микроволновки. За счет электромагнитного излучения высокой частоты колебание молекул древесины достигает своего апогея, и она нагревается. За существенным сокращением цикла сушки стоит приличная стоимость агрегата, а также экономически не целесообразные затраты на энергоноситель.

Конвективные

Наиболее доступный и популярный вид сушильных камер. Процесс сушки происходит путем передачи энергии от агента к материалу через теплообменники. При этом на различных стадиях обработки древесины параметры воздуха могут быть изменены.

Конденсационные

Процесс сушки основан на постоянной циркуляции воздуха. Агент, пройдя через систему калориферов, осуществляет передачу энергии материалу, затем поступает в конденсатор, высвобождается от влаги и вновь возвращается к калориферу для подогрева.

Текст: Елена Вашкевич

Статья опубликована в журнале Лесной комплекс №2 2014
Новости
EIK

Сверхдлинное рабочее оборудование EIK: надёжное решение для эффективной работы

Сверхдлинное рабочее оборудование EIK предназначено для работы в труднодоступных для экскаватора местах.

Читать далее...

Рынок

Выбор читателей

Присоединяйтесь к Forestcomplex в Телеграм. Свернуть
в начало

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.