способ автоматического управления режимами сушки пиломатериалов

Формула изобретения

Способ автоматического управления режимами сушки пиломатериалов, включающий автоматическое управление температурой и влажностью сушильного агента в камере и контроль влажности древесины в штабеле, отличающийся тем, что предварительно измеряют начальную влажность и толщину пиломатериалов и на их основе проводят многокритериальную оптимизацию температуры и влажности сушильного агента на каждой из трех ступеней сушки с нахождением таких управляющих воздействий на процесс, при которых достигается минимальное значение трех критериев оптимальности у₁ - растрескивание древесины, у₂ - коробление древесины, у₃ - общая продолжительность процесса сушки древесины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике сушки древесины и может быть использовано на деревообрабатывающих предприятиях, например, при сушке пиломатериалов, мебельных заготовок, паркетной фрезы, что является неотъемлемой операцией производства изделий из древесины, а в частности, мебели и паркета.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ автоматического регулирования режимов камерной сушки древесины, основанный на измерении температуры и влажности сушильного агента в камере, текущей влажности древесины в штабеле, обработке информации, полученной с датчиков, и выработке сигналов на исполнительные механизмы, управляющие клапанами подачи пара в калориферы и увлажнительными системами (Богданов Е.С. Автоматизация процессов сушки пиломатериалов - М.: Лесн. пром-сть, 1979. - с.50-52).

Недостатком известного способа является управление процессом сушки далеко не оптимальными режимами, что резко повышает процент брака высушиваемой древесины по растрескиванию и короблению, а также затягивает время сушки.

Задача, на решение которой направлено изобретение, - повышение эффективности процесса сушки пиломатериалов, а в частности, снижение процента брака высушиваемой древесины по растрескиванию и короблению, при минимальной продолжительности общего времени сушки.

Для решения данной задачи в способе автоматического управления режимами сушки пиломатериалов, включающем автоматическое управление температурой и влажностью сушильного агента в камере и контроль влажности древесины в штабеле, согласно изобретению предварительно измеряют начальную влажность и толщину пиломатериалов и на их основе проводят многокритериальную оптимизацию температуры и влажности сушильного агента на каждой из трех ступеней сушки с нахождением таких управляющих воздействий на процесс, при которых достигается минимальное значение трех критериев оптимальности: у₁ - растрескивание древесины, у₂ - коробление древесины, у₃ - общая продолжительность процесса сушки древесины.

На чертеже приведена структурная схема устройства для реализации предлагаемого способа автоматического управления процессом сушки пиломатериалов.

Устройство, реализующее предлагаемый способ автоматического управления режимами сушки пиломатериалов в сушильных камерах периодического действия, содержит сушильную камеру периодического действия 1, в которой находится штабель высушиваемой древесины 2, датчики температуры 3 и влажности 4 сушильного агента в сушильной камере, датчик влажности древесины в штабеле 5, калорифер 6, предназначенный для подачи пара в камеру, и увлажнительное устройство 7. Датчики 3, 4, 5 связаны с аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 8, который преобразует сигналы с этих датчиков к унифицированному виду. Сигналы с АЦП поступают на вход микропроцессорного средства регулирования (ЭВМ) 9. С выхода ЭВМ сигналы попадают на цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 10, где преобразуются к аналоговой форме, что позволяет управлять работой калорифера и увлажнительной системы. Работу ЭВМ контролирует оператор 11.

Способ осуществляется следующим образом.

Непосредственно перед началом процесса сушки измеряют начальную влажность и толщину высушиваемых пиломатериалов. Полученные результаты измерений вводят в управляющую ЭВМ. После чего на основе проведенных измерений посредством предлагаемых математических моделей проводят многокритериальную оптимизацию температуры и влажности сушильного агента на каждой из трех ступеней сушки. В основу многокритериальной оптимизации предлагается использовать математические модели процесса сушки пиломатериалов, представляющие собой уравнения регрессии с парными и квадратичными взаимодействиями. Задача многокритериальной оптимизации сводится к нахождению таких управляющих воздействий на процесс, при которых достигаются минимальные значения трех критериев оптимальности: у₁ (растрескивание древесины), у₂ (коробление древесины), у₃ (общая продолжительность процесса сушки древесины).

где g₁ - температура 1-й ступени сушки; g₂ - температура 2-й ступени сушки; g₃ - температура 3-й ступени; g₄ - относительная влажность 1-й ступени сушки; g₅ - относительная влажность 2-й ступени сушки; g₆ - относительная влажность 3-й ступени сушки; f₁ - начальная влажность древесины; f₂ - толщина пиломатериала; af_i, bf_i, cf _i, ag_ij, bg_ij, cg_ij - коэффициенты уравнений, определяемые экспериментально, например методом наименьших квадратов.

После определения с помощью уравнений регрессии оптимальных режимов сушки древесины начинается непосредственно процесс сушки. По ходу процесса ЭВМ через АЦП получает информацию с датчиков температуры и влажности сушильного агента в камере, сравнивает ее с необходимыми расчетными значениями и в случае их несоответствия посылает управляющие воздействия через ЦАП на калорифер или увлажнительное устройство. Информация с датчика влажности пиломатериалов в штабеле также поступает на вход ЭВМ и позволяет при достижении определенной влажности древесины осуществить переход либо на следующую ступень сушки, либо в случае достижения конечной влажности завершить процесс.