摘 要
目前我国木材干燥技术虽然有一定的发展,但自动化程度较低,制约了木材全自动化发展的形状.通过深入地分析木材干燥工艺和测控系统在木材干燥方面的应用,把智能化自动化检测技术引入木材干燥窑的设计中,开发了木材干燥窑自动化检测系统.
本论文中研究了如何选择温度，湿度传感器，如何测量木材含水率，平衡含水率及温度，分析了传统木材干燥手段的误差分析，解决了木材含水率在5%—95%之间变化时对应的等效电阻变化范围太大（几百G欧到几K欧）的难题；运用了AT89C55 单片机进行控制，完成了智能化的要求；考虑到实际应用的需要，利用了自校正，自校零，自校准，自补偿，自诊断，噪音抑制等先进的技术，保证系统的稳定和测量结果的正确性，所有这一切都体现了智能化检测和控制技术发展的必然趋势。而在软件方面，则采用了MCS—51汇编语言，该语言虽然编程较复杂，但格式简单明了，而且规范化程度高，并且直接利用低级语言，执行速度快，能够更深刻地了解内部运行情况，是不错的选择。
关键词：木材干燥，智能化，智能化检测，MCS—51语言。
第一章 概论
1.1 木材干燥的意义
木材是一种国民经济不可或缺的资源，但其利用率确实非常低，而且由于使用不当，可能对长久的使用不利。就如可能因为湿木材没有及时干燥，而导致将来可能变形，抗震性变差等不利因素。而且木材干燥后，使木材的优异特征得到充分体现，对将来的再处理，如加工，使用，运输和保存都有重大的意义，是木材加工过程不可或缺的必然工序，是保证木材质量的关键技术，是高效利用木材的重要技术。
1.2 木材干燥技术的现状和发展趋势
建国以来,经过我国从事木材干燥教学、科研、生产方面的学者、工程技术人员的努力,通过引进、消化、吸收和自行研制等各种技术手段, 使我国木材干燥技术和干燥设备得到了迅猛发展,木材干燥设备的生产实现了专业化。一些国产干燥设备在技术和质量上已接近国际同类产品水平,可以替代国外木材干燥设备,而其价格则低于国外价格50 % 左右。
1.2.1 我国目前木材干燥的重要方法
常规蒸汽干燥是我国目前使用最多的一种干燥方法。其主要优点是工艺成熟,干燥容量大,干燥周期短,但它的主要缺点是热损失大,能源利用率低,多数低于30 % 。尼龙包胶线
目前,我国木材干燥约80 % 采用常规蒸汽干燥窑干燥,装载量30～100m3 。五六十年代建造的长轴式和短轴式干燥窑大多采用铸铁风机,笨重而且消耗功率大。近十几年来,研制开发了新型侧风机木材干燥窑、端风机木材干燥窑和顶风机木材干燥窑。经过对三种窑的实测分析,顶风机的气流均匀性比端风机好,端风机比侧风机好。耐高温、高湿防腐电机的使用,使得电机可以在窑内直联风机,提高了传动效率和干燥窑的密闭性, 窑内直联电机省去了顶风机窑安装长轴的麻烦和侧向操作间,使它处于更为可取的地位。顶风机窑有轨道式进料和叉车进料方式,叉车进料灵活方便,受到欢迎。蒸汽干燥窑的壳体有砖砌体、金属壳体和砖砌铝内壁壳体。有的厂家已发展了采用不锈钢为原料的室内结构件。
1.2.1.2 炉气热风干燥
炉气热风干燥是以木废料为能源,以燃烧木材废料来提供干燥热能的木材干燥方法。它不需要蒸汽供热锅炉,因而投资少。
我国木材加工的现状是企业规模小、分布散,木材废料的集中和运输比较困难。因此利用木材废料作为热源的炉气热风干燥在全国木材加工企业中应用广泛,并在今后相当长的时间内将有一定的市场,对缺少蒸汽的中小型木制品厂和处于林区腹地的小型木材深加工企业尤为适用。有关专家学者对燃烧木废料提供热能的木材干燥窑做了很多研究和改进,研制出设于窑外的高效燃烧炉,增加温湿度控制装置,采用端风机窑型和连续升温干燥基准等。国内比较典型的炉气热风干燥窑有: ① 旋风燃烧法炉气直接加热木材干燥窑(顾炼百,1985 年);
② 炉气间接加热木材干燥窑(顾炼百, 1990 年);
③ 双热源炉气间接加热木材干燥窑;
④柔性霓虹灯 列管式烟气空气换热热风木材干燥窑;
⑤ 木废料为燃料的热水、导热油木材干燥窑。
1.2.1.3 除湿干燥
除湿干燥是近十几年发展起来的一种新型干燥技术。在木材干燥行业中, 我国从1980 年引进除湿干燥机,1985 年开始研制生产,现专门生产除湿干燥机的厂家有8 家,产品有单热源和双热源式。双热源热泵除湿干燥机比普通单热源除湿干燥机增加了热泵供热系统,在价格上相对较高。目前我国除湿干燥机在木材干燥生产中应用尚未普及,且大多为普通单热源除湿干燥机。
木材除湿干燥与传统的蒸汽干燥方法相比玻璃杯设备,具有它特殊的干燥特点。它不像蒸汽干燥那样,可以很快将温度升高到50 ℃～60 ℃,而是一个逐渐升温的过程,因此干燥时间相对较长,干燥过程比较平稳,干燥质量较好,木材不易发生变形、弯曲等干燥缺陷。同时,由于除湿干燥是以回收循环的湿空气在脱湿过程中所放出的热量和吸收环境空气的热量作为干燥热源的,而不是锅炉,故对环境无污染。为了提高干燥速度,或在木材干燥的某些阶段, 除湿系统提供的热量小于木材加热、水分蒸发、系统散热损失等能量的总和时,需给除湿干燥设备增加一个辅助热源。辅助热源形式有电加热、木废料、废汽热源及太阳能等。
1.2.1.4 太阳能干燥
太阳能是一种清洁、廉价的可再生能源。利用太阳能干燥木材的研究和推广在国内已开展
多年,但目前应用的规模还很小。据不完全统计,我国用于木材干燥的太阳能集热器其采光面积不足2000m2 , 主要分布在广东、海南、云南、江西山东、安徽及北京等地, 总计年干燥能力约5000m3 ,只占全国年干燥能力的2 ‰ 左右。影响太阳能推广应用的主要原因是太阳能的能流密度低,受气候、季节影响较大,同时低成本的有效贮能问题尚未解决。因此,若将太阳能作为干燥木材的单一热源,将影响干燥的速度和生产力,常需要与蒸汽或烟气热源配合使用,这样会造成环境污染。太阳能与除湿机相结合是一种比较理想的联合干燥方式,先后在广州、北京、福建、江西及广西等地建成了类似的干燥室。北京林业大学于1990 、1995 年先后研制成功了TRCW 中温型和浴室电视机GRCT 高温型太阳能与热泵除湿机的联合干燥系统。
1.2.1.5 真空干燥
木材真空干燥的特点是干燥温度较低, 质量较好,木材不易发生变形。真空干燥有利于木材内部水分向外移动,对于难干材可提高干燥速度。但真空干燥对干燥室的密封性能要求高,而且对于大容积的干燥室来说需要抽真空时间较长。
多年来,我国在木材真空干燥方面做了许多研究与尝试。对热水加热真空干燥、电热或蒸汽
加热真空干燥、接触式真空干燥和高频真空干燥设备和工艺都做过有益的研究和探讨,结果认为真空干燥适合小批量硬阔叶材的干燥。
1.2.1.6 远红外干燥和微波干燥
我国对远红外干燥和微波干燥木材也做了研究与尝试。由于远红外线以辐射的方式进行加热,对于成堆的木材,远红外线只能辐射到材堆外围靠近辐射源的部分木材,先由木材表层吸收变成热能,然后热量以导热的方式传入木材芯部。同时,由材堆外围以空气对流的方式传入材堆内部。这两种热量传递方式都很慢,易造成窑内温差大、干燥材终含水率严重不均、板材表面硬化严重;接地电缆而且远红外辐射器耗电大,离辐射器近的木材温度高,易烤焦、着火。因此,第二次、第三次全国木材干燥学术讨论会会议纪要上都明确否定了远红外干燥木材的可行性。许多厂家的实践证明,用远红外干燥成材是行不通的。而微波干燥在成材干燥方面还看不到工业上的应用前景。
另外,像锯末闷烟干燥窑即土窑,在少数林区少量干燥木材中仍有使用。
1.2.2 我国木材干燥技术的发展方向
由于规模化、专业化自身的优点,我国木材干燥生产也将逐渐朝这方面发展,干燥技术的发展主题将是自动化程度高、过程控制精确、生产效率高、成本低、节能、对环境无污染、干燥质量好。具体来讲有如下几个方面:
1.2.2.1 提高蒸汽干燥的能源利用率即热效率
根据发达国家木材干燥模式以及我国国情,在今后很长时间内,农用保水剂蒸汽干燥木材仍将占我国木材干燥的主导地位。原因是其干燥技术工艺成熟,干燥过程便于实现自动控制。如何提高蒸汽干燥的热效率有待进行多角度多方面的研究。
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