木材干燥窑全自动控制系统的研究

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翻新时间：2013-12-18

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木材干燥窑全自动控制系统的研究

一、研究的背景与意义

二、原理介绍

三、系统硬件介绍

四、控制方案的选择

五、系统软件设计

六、结论

1、目的与意义

意义：木材干燥工艺过程是木材加工的第一个环节，其干燥质量的好坏直接影响木制品的质量和厂家的效益。我省林业资源丰富，而木材深加工业技术却比较落后。因此对这一工艺过程的自动化改造意义重大。

建立自动控制系统的必要性：木材干燥技术是一项包含有多种不定因素的复杂过程。木材干燥实际上是通过改变木材干燥窑内的温度、湿度来控制木材的含水率。由于木材种类繁多，且木材材性十分复杂，依靠人工控制凭经验干燥木材工作量是非常大的，而且有时是不可靠的。配置自动控制系统势在必行。

本课题的研究目的：是为了研制一种新型的木材干燥窑自动控制系统，以提高木材干燥质量、改善工人的工作环境，并大量节约能源为目的。

2、国内外发展状况自八十年代开始,国外一些木材加工工业比较发达的国家,其木材干燥控制技术经历从手动、半自动、全自动及基于串行通讯的分布式木材干燥计算机控制系统。并且,自九十年代中期开始,国内高档次的木材干燥控制器的市场几乎被德国、意大利等发达国家垄断。

国内对木材干燥窑全自动控制系统的研究起步较晚，且故障率高、性能不稳定。本文介绍的是一种适合我国国情的面向中、高档次应用的分布式木材干燥计算机控制系统。基本解决了国内生产普遍存在的木材含水率检测不准确及故障率高等问题。

本课题中对所设计的木材干燥窑全自动控制系统原理、硬件组成及控制方式等进行详细介绍。设计依据高精确度、高可靠性的原则完成以下工作：

高温干燥使木材经历了从弹性、粘弹性和塑性反复若干次的交替过程（如：升温干燥--中间喷蒸处理--升温干燥--再中间喷蒸处理--再升温干燥--终了处理），在这一过程中木材经历了从表层受拉伸、内层受压缩，到表层受压缩、内层受拉伸的应力转换过程。从而改善木材的加工性能。

木材干燥工艺过程分三个阶段：预处理阶段、中间处理阶段、终了处理阶段。

木材干燥设备的基本功能：加热、调湿和通风。

从长期的木材干燥生产时间中，人们认识到木材干燥的主要工艺技术条件，是干燥温度、相对湿度和木材水分含量。如能掌握好上述几个条件，木材干燥就能获得比较满意的结果。而其他工艺条件如空气成分、空气换气次数、木材堆放方法等也有影响，但效果不明显。

本设计方案采用风机正反强制风循环系统，利用湿空气做干燥介质，配以自控装置来完成干燥过程，属于热空气干燥方式。干燥窑示意结构如图1所示。将码好的木材材堆摆放于干燥室内，干燥窑的内部装有可逆轴流风机，风机使空气通过加热器加热后穿过材堆，将热量传给木材，使木材的温度逐步升高到35℃到100℃（按工艺设定），流动的热空气带走木材表面蒸发的水分，通过排湿装置排放出去，同时补充相同数量的新鲜空气与原有的窑内空气混合成湿度和温度都低于原循环湿热空气，该湿热空气再经过加热、蒸发、排湿，如此循环，来达到木材干燥的目的。加热器的能量来源于锅炉的蒸汽，只要控制加热器上电动伺服阀的开度就可以控制窑内温度。锅炉可以使用加工废料作为燃料以节省能源。干燥窑内还有加湿器，当窑内湿度过低时，加湿器向窑内自动喷淋蒸汽，来满足工艺要求。