Автоматизация гидротермической обработки сырья для фанеры

Технологические процессы гидротермической обработки фанерного сырья существенно влияют на качество продукции и на расход сырья. Существующие системы управления, не отличающиеся эффективностью, характеризуются отклонениями от заданных технологических режимов, что приводит к перерасходу тепловой энергии, некачественному прогреву фанерного сырья, появлению сколов и трещин в шпоне. На предприятиях, где производится фанера ФСФ, ФК и ламинированная фанера отсутствуют эффективные системы автоматизированного управления технологиями гидротермической обработки фанерного сырья, что негативно характеризует эти процессы по всем показателям эффективности. Используемые средства автоматизации состоят из аналоговых датчиков температур греющей воды и простейших устройств изменения подачи тепла в бассейн гидротермической обработки фанерного сырья. Без использования современных средств и систем цифровой автоматики невозможно создать эффективные системы автоматизированного управления технологическими процессами гидротермической обработки фанерного сырья. Такие системы автоматизированного управления должны повышать производительность, качество прогрева фанерного сырья, снижать затраты тепла и энергии.

Поэтому требуется разработка и внедрение в практику математического, информационного, алгоритмического, машинного обеспечения автоматизированных систем управления технологическими процессами гидротермической обработки сырья, из которого производится фанера ФСФ, ФК и ламинированная, обеспечивающих энергосбережение и повышение производительности.

Для этого сначала проводится системный анализ, разработка математических моделей и исследование процессов гидротермической обработки как объектов управления. Разрабатываются математические модели и информационное обеспечение процессов гидротермической обработки сырья для производства фанеры. Это подача тепла в бассейн гидротермической обработки, потери тепла через поверхность бассейна, потери тепла через ограждение бассейна, модели прогреваемого фанерного сырья, тепловой баланс бассейна, тепловые потоки в процессе гидротермической обработки.

Математическая модель характеризует описание нагрева фанерного сырья обыкновенными дифференциальными уравнениями, что приемлемо для построения систем автоматизированного управления технологическим процессом гидротермической обработки фанерного сырья.

В процессе прогрева фанерного сырья происходят потери тепловой энергии. Процессы утечки тепловой энергии через поверхность воды в бассейне имеют различную физическую природу. Потери принято подразделять на следующие составляющие: конвективные потери, потери на излучение, потери на испарение воды с поверхности бассейна.

Была также разработана математическая модель количества конвективного тепла, отдаваемого поверхностью воды. По этой математической модели можно оценить количество конвективного тепла, отдаваемого поверхностью воды. Для управления процессом необходимо поддерживать температуру воды в бассейне на заданном уровне.

Разработанный алгоритм автоматизированного управления системой подогрева и очистки воды АСУТП гидротермической обработки фанерного кряжа позволяет эффективно управлять всеми компонентами АСУТП таких как фильтр очистки, бассейн гидротермической обработки, пластинчатый теплообменник, насос подачи воды из бассейна, нагнетательный вентилятор для подачи отработанного сушильного агента в пластинчатый теплообменник.

Разработанный алгоритм управления технологическим процессом гидротермической обработки сырья для производства фанеры ФК, ФСФ и ламинированной дал возможность разработать программное обеспечение автоматизированного управления процессом. Алгоритм автоматизированного определения параметров аппарата рекуперации дал возможность разработать программное обеспечение системы автоматизации подогрева воды в бассейне. Разработанный алгоритм определения параметров фильтров очистки оборотной воды систем автоматизации гидротермической обработки сырья для производства фанеры, дал возможность разработать программное обеспечение системы автоматизации очистки греющей воды в бассейне.

Разработана схема автоматизации управления (САУ) процессом гидротермической обработки сырья для производства фанеры ФСФ, ФК и ламинированной, инвариантная к изменениям температуры окружающей среды. Схема САУ процессом гидротермической обработки фанерного сырья, инвариантная к изменениям температуры окружающей среды, а также снижающая инерционность бассейна гидротермической обработки в процессе регулирования, была представлена в графическом виде. Для реализации простой гибкой положительной обратной связи, а также для работы корректирующего звена, эта схема автоматизации включает трубопровод подачи пара с датчиками расхода и температуры, врезанный в трубопровод подачи греющей воды в бассейн гидротермической обработки фанерного сырья и датчик измерения температуры окружающей среды. Он позволяет фиксировать изменение температуры воздуха, скорости ветра. С датчика измерения параметров окружающей среды информация поступает на промышленный микроконтроллер, где измеренное значение сравнивается с заданным значением температуры, если с помощью увеличения расхода греющей воды устранить отклонение не удается и датчик температуры окружающей среды фиксирует уменьшение температуры воздуха, что в дальнейшем еще более увеличит отклонение фактической температуры от заданной, то контроллер осуществляет регулирование температуры греющей воды в бассейне с учетом корректирующего звена, и в бассейн дополнительно подается пар из котельной, тем самым компенсируется отклонение.

Программное обеспечение, разработанное на основе использования математического обеспечения процессов гидротермической обработки фанерного сырья, позволяет эффективно управлять процессом гидротермической обработки древесины, подобранный комплекс технических средств автоматизированных систем позволяет поддерживать параметры режимов гидротермической обработки на заданном уровне. Этот программно аппаратный комплекс позволит улучшить эффективность предприятий, на которых выпускается фанеры ФСФ, ФК и ламинированная фанера, а также уменьшить расход сырья.