木材干燥窯及其主要設(shè)備—木材干燥檢測(cè)控制設(shè)備
木材干燥檢測(cè)控制設(shè)備
鋸材干燥過(guò)程中介質(zhì)的狀態(tài)（如溫度和濕度）、木材的含水率是基本的測(cè)控對(duì)象。為使干燥過(guò)程的正確實(shí)施，要借助一些儀表進(jìn)行測(cè)量，以便加以控制。
1、手動(dòng)控制檢測(cè)設(shè)備
目前，我國(guó)的木材干燥過(guò)程人工控制仍占有一定比例，尤其是中小型木材加工企業(yè)，人工控制的比例較大。
⑴溫度檢測(cè)儀表
a、玻璃溫度計(jì)
玻璃溫度計(jì)是利用玻璃管內(nèi)（毛細(xì)管）的液體（水銀、酒精）受熱而均勻膨脹的原理測(cè)量溫度。下班溫度計(jì)按結(jié)構(gòu)可分為棒式、內(nèi)標(biāo)式和外標(biāo)式三種；按形狀分有直形、90°角形和135°角形。干燥窯通常采用有金屬保護(hù)的內(nèi)標(biāo)式90°角形玻璃溫度計(jì)。
玻璃溫度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：使用方便，穩(wěn)定可靠，價(jià)格便宜。其缺點(diǎn)是：不能遙測(cè)，熱惰性較大，精度低，讀取時(shí)易產(chǎn)生誤差。
b、雙金屬溫度計(jì)
雙金屬溫度計(jì)屬固體膨脹式溫度計(jì)，具有一定的耐振性能，可用來(lái)測(cè)量氣體或液體的溫度。它采用疊焊在一起的雙金屬片測(cè)量元件。當(dāng)溫度變化時(shí)，因兩種金屬的線膨脹系數(shù)不同，而使金屬片彎曲，彎曲的程度與溫度高低成比例。
這種溫度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是：數(shù)值讀取方便、直觀。其缺點(diǎn)是：誤差較大。
c、電阻溫度計(jì)
電阻溫度計(jì)由熱電阻、導(dǎo)線和測(cè)量電阻值變化的儀表組成。它具有精度高，測(cè)量距離遠(yuǎn)和容易實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用很廣泛。這種儀表的測(cè)量范圍是-200℃—+500℃。其原理是導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的電阻值隨溫度不同而變化，因此，用電阻溫度計(jì)測(cè)量溫度，實(shí)際上就是測(cè)量熱電阻的電阻值。
d熱電高溫計(jì)
熱電高溫計(jì)是根據(jù)熱電效應(yīng)制成的。它由熱電偶、測(cè)量?jī)x表和導(dǎo)線組成，具有精度高、測(cè)量范圍廣，便于遠(yuǎn)距離和多點(diǎn)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛。
⑵測(cè)量濕度的儀表
測(cè)定氣體介質(zhì)濕度的方法很多，有露點(diǎn)法、溫差法、介質(zhì)平衡含水率法等，在人工控制的鋸材干燥窯中使用最多的是溫差法，即使用最廣泛的測(cè)濕計(jì)是干濕球溫度計(jì)。這種干濕球溫度計(jì)是由兩支精度相同的溫度計(jì)組成（見(jiàn)圖8-46）其中一支溫度計(jì)的感溫部分用紗布套包上，紗布套的末端浸在水槽中。此溫度計(jì)稱(chēng)濕球溫度計(jì)（簡(jiǎn)稱(chēng)濕球）。由于水分蒸發(fā)需要熱量，所以濕球溫度計(jì)的高度比相鄰的溫度計(jì)（干球溫度計(jì)，簡(jiǎn)稱(chēng)干球）低。而水分蒸發(fā)快慢與周?chē)橘|(zhì)的溫度有直接關(guān)系。若溫度計(jì)周?chē)橘|(zhì)越干燥（即濕度越低），則濕球紗布套上水分蒸發(fā)越快，由于蒸發(fā)消耗熱量，則使?jié)袂驕囟扔?jì)的高度降低，即干、濕球的溫度差值越大。根據(jù)干、濕球溫度差值就可以從濕度表中查得介質(zhì)的相對(duì)濕度。
圖8-46 干濕球溫度計(jì)
⑶木材含水率測(cè)定儀
鋸材干燥過(guò)程除了用烘干稱(chēng)量法精確地測(cè)定木材含水率以外，為快速得到測(cè)量結(jié)果，常采用各種電測(cè)方法確定木材含水率。屬于這類(lèi)儀表的有電阻式含水率、電容式含水率計(jì)、介電式含水量水率計(jì)、高頻含水及微波測(cè)濕儀等，其中尤以電阻式含水率計(jì)應(yīng)用最廣。圖8-47為較典型的便攜式電阻式含水率儀，其特點(diǎn)是重量輕，攜帶方便，測(cè)定快捷，顯示直觀。其缺點(diǎn)是不能對(duì)干燥中的木材進(jìn)行在線測(cè)量，基本上僅對(duì)干燥后出窯的木材進(jìn)行含水率的測(cè)定，圖8-48為木材干燥窯用含水率在線測(cè)定儀。該儀器除能在檢測(cè)干燥窯內(nèi)木材含水率外，可檢測(cè)干濕球溫度，且根據(jù)要求可打印出多時(shí)間段的干濕球溫度和木材的含水率。
這些儀表的特點(diǎn)是能快速測(cè)定木材的含水率，但由于木材的電學(xué)性能和木材的其它性能指標(biāo)一樣，不僅取決于其含水率，而且與木材的密度、生物學(xué)構(gòu)造及測(cè)量時(shí)環(huán)境條件等有關(guān)，所以測(cè)量尚不夠精確，而且常常要根據(jù)上述條件指標(biāo)對(duì)儀表讀數(shù)加以修正。例如木材的電阻一般只在含水率25—35%以下時(shí)與含水率成明顯的線性關(guān)系，所以電阻式含水率計(jì)測(cè)定范圍一般只能在30%以下，有一定的局限性。盡管如此，由于其測(cè)量快速，準(zhǔn)確度尚能滿(mǎn)足工業(yè)要求，在生產(chǎn)中仍得到廣泛應(yīng)用。
便攜式電阻式含水率儀受結(jié)構(gòu)等原因限制，只能測(cè)定距表面層一定濃度木材的含水率。當(dāng)木材較厚時(shí)，較難測(cè)得木材的平均含水率。圖8-49為高頻含水率測(cè)定儀。該測(cè)定儀可不受木材厚度的影響，快速地測(cè)定木材的含水率。其缺點(diǎn)是無(wú)溫度修正檔。
圖8-47便攜式電阻式含水率儀
圖8-48干燥窯用含水率在線測(cè)定儀 圖8-49高頻含水率測(cè)定儀
2、自動(dòng)控制設(shè)備
人工控制不僅工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)條件差，而且，由于某些工人知識(shí)水平和責(zé)任心的限制，木材干燥質(zhì)量也往往得不到保證，為了把工人從枯燥繁瑣的手工操作中解放出來(lái)，為確保木材的干燥質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)約寶貴的木材，木材干燥過(guò)程實(shí)行自動(dòng)控制非常必要。
⑴控制儀
目前，木材干燥自動(dòng)控制儀分為兩大類(lèi)，一類(lèi)為儀表控制，另一類(lèi)為程序控制，這兩類(lèi)的性能差別較大，后一類(lèi)的性能較好，使用也較廣泛。
a、儀表自動(dòng)控制儀
圖8-50為意大利INCOMAC公司生產(chǎn)的儀表自動(dòng)控制儀外觀圖。儀表控制儀由于沒(méi)有微處理器硬件軟件支持，而只作簡(jiǎn)單的顯示和簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)量輸出。其主要特點(diǎn)是：電路復(fù)雜，體積大，控制簡(jiǎn)單；執(zhí)行工藝簡(jiǎn)單，無(wú)法實(shí)現(xiàn)模糊工藝控制。
圖8-50 Incomac儀表自動(dòng)控制儀
b、程序自動(dòng)控制儀
木材干燥程序自動(dòng)控制儀是一種選用當(dāng)今先進(jìn)的微處理器及外圍電路，根據(jù)實(shí)際采集到的窯內(nèi)干球溫度介質(zhì)濕度，木材含水率的數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)地自動(dòng)控制多種執(zhí)行器件（如加熱電動(dòng)閥、噴蒸或噴霧電磁閥、進(jìn)排氣電機(jī)等）的動(dòng)作。程序自動(dòng)控制儀可根據(jù)事先設(shè)定的工藝基準(zhǔn)進(jìn)行控制，控制精度高，從而保證木材的干燥質(zhì)量，最大限度地降低干燥成本。
圖8-51為南京林業(yè)大學(xué)干燥技術(shù)研究所研制的半自動(dòng)控制程序控制儀面板圖。根據(jù)干燥窯內(nèi)的含水率，人工設(shè)定多含水率階段的干燥基準(zhǔn)，控制儀即可將干燥窯內(nèi)的介質(zhì)狀態(tài)維持在設(shè)定的水準(zhǔn)。
圖8-51 半自動(dòng)程序控制儀面板圖
圖8-52全自動(dòng)程序控制儀
圖8-52為INCOMAC公司生產(chǎn)的全自動(dòng)程序控制儀外觀圖。該控制儀內(nèi)存貯了上百個(gè)干燥基準(zhǔn)。操作工只要根據(jù)被干燥樹(shù)種、厚度等要素選擇基準(zhǔn)號(hào)，則控制儀即會(huì)自動(dòng)地根據(jù)被干木料的含水率狀態(tài)調(diào)整干燥介質(zhì)的參數(shù)，直至干燥結(jié)束。在整個(gè)干燥過(guò)程中，無(wú)需人工干預(yù)。該控制儀的優(yōu)點(diǎn)是：自動(dòng)化程度高，最大限度地減少了人工消耗。其缺點(diǎn)是：木材的性質(zhì)千差萬(wàn)別，即使是同一種樹(shù)種的木材，材性差異及含水率等差異依然存在，由于無(wú)需人工干預(yù)，因此，為了保證被干木材的干燥質(zhì)量，干燥基準(zhǔn)勢(shì)必較軟，故干燥周期相應(yīng)較長(zhǎng)。
⑵介質(zhì)溫度測(cè)量裝置
在木材干燥作業(yè)中使用的干燥介質(zhì)濕度測(cè)量方法有兩種，一種為前述的干濕球溫度計(jì)法，另一種平衡含水率法。圖8-53為平衡含水率法測(cè)介質(zhì)濕度的裝置，該裝置由平衡含水率試片（木片或紙片）。試片夾持架，導(dǎo)線及轉(zhuǎn)換儀表等組成。其測(cè)量原理是系統(tǒng)平衡含水率試片的含水率來(lái)了解介質(zhì)的平衡含水率，即用平衡含水率試片的含水率來(lái)代表干燥介質(zhì)的平衡含水率。該套裝置中，平衡含水率試片是核心，試片的濕敏度將直接影響到整個(gè)裝置測(cè)量介質(zhì)溫度的準(zhǔn)確度。
圖8-53 用平衡含水率法測(cè)介質(zhì)濕度的裝置
平衡含水率法與干濕球溫度計(jì)法相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
A安裝方便。不需水槽及其它自來(lái)水設(shè)施。
B反映直觀。顯示讀數(shù)直接反映了介質(zhì)濕度狀況。
其缺點(diǎn)是：
A精度低。因其本質(zhì)是用電測(cè)法測(cè)量試片的含水率，再用試片的含水率來(lái)代表介質(zhì)的溫度。電測(cè)法測(cè)量含水率存在一定的誤差，再加上試片的濕敏性也存在一定的誤差，因此平衡含水率測(cè)量法的精度較低。
B平衡含水率試片為專(zhuān)用試片，一旦缺貨，將影響工廠的生產(chǎn)。
3、執(zhí)行元件
a、電磁閥
電磁閥靠電磁鐵的動(dòng)作控制閥門(mén)。當(dāng)線圈接通電源時(shí)，產(chǎn)生勵(lì)磁作用，鐵芯被吸引，通過(guò)閥桿拉動(dòng)閥芯，開(kāi)啟閥門(mén)，電磁閥有常開(kāi)型和常閉型之分。電磁閥主要用于噴蒸管的控制。
b、電動(dòng)閥
電動(dòng)閥靠微型電機(jī)的動(dòng)作控制閥門(mén)。它由微型電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和閥門(mén)等主要部分組成。接通電源時(shí)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)，經(jīng)減速后，通過(guò)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)和聯(lián)接器把電機(jī)出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)變成為閥桿的直線運(yùn)動(dòng)。電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不同，閥心的動(dòng)作方向也不同，從而可自動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉閥門(mén)。電動(dòng)閥可實(shí)現(xiàn)比例調(diào)節(jié)，電動(dòng)閥主要用于加熱器的控制。
c、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（伺服電機(jī)、排濕電機(jī)）由微型電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)組成，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要用于進(jìn)排氣道的控制。
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