Способ изготовления древесностружечных плит

 

Использование: изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано в производстве древесностружечных плит. Сущность изобретения: предварительно производят расчет технологических параметров процесса, позволяющих изготавливать древесностружечные плиты с заданными свойствами. В систему из уравнений регрессии вводят заданные показатели свойств. Затем, с учетом весовых коэффициентов, получают одну аддитивную функцию и последующей многокритериальной оптимизацией определяют оптимальные параметры технологического процесса и принимают их в качестве заданных для устройства управления процессом. В процессе постоянного контроля осуществляется текущее измерение влажности осмоленной стружки среднего и облицовочных слоев, массы стружечных брикетов, температуры плит пресса, времени выдержки плит в прессе при максимальном давлении, времени плавного сброса давления, времени выдержки плит в прессе без давления, а также времени полного цикла прессования. Затем сравнивают их с заданными оптимальными значениями и на основании этого сравнения осуществляют регулирование скоростей дозирующих конвейеров формирующих машин. 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано в производстве древесностружечных плит.

Известен способ изготовления древесностружечных плит, включающий формирование стружечного ковра, холодную подпрессовку стружечных брикетов и горячее прессование брикетов. В процессе горячего прессования системой автоматического управления обеспечивается заданная последовательность операций требуемого графика прессования [1].

Недостаток способа - управление только процессом прессования. Известен также способ изготовления древесностружечных плит, включающий формирование стружечного ковра, холодную подпрессовку стружечных брикетов и горячее прессование стружечных брикетов, в котором обеспечивается управление процессом упрессовки, выдержки и раскрытия пресса [2].

Недостаток способа - управление только процессом прессования без учета изменения состояния других параметров технологического режима.

Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления древесностружечных плит, включающий измерение плотности подпрессованного пакета, его влажности, времени прессования предыдущего и последующего циклов, их сравнение и последующее регулирование скорости дозирующих конвейеров в зависимости от результатов сравнения [3].

Однако использование известного способа для изготовления древесностружечных плит не обеспечивает получения плит с заданными свойствами с минимальным циклом горячего прессования, так как не учитывает ряд технологических параметров процесса.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение - получение древесностружечных плит с заданными свойствами при минимальном цикле горячего прессования.

Для решения этой задачи в способе изготовления древесностружечных плит, включающем дозирование древесностружечной массы, формирование ковра, измерение текущего значения плотности и влажности, измерение времени прессования пакета каждого предыдущего и последующего циклов, сравнение результатов между собой и регулирование скоростей дозирующих конвейеров, дополнительно измеряют влажность осмоленной стружки среднего и облицовочного слоев, массу стружечных брикетов, температуру плит пресса, время выдержки плит при максимальном давлении, время плавного сброса давления, время выдержки плит без давления, а также время полного цикла прессования, сравнивают их с заданными оптимальными значениями, полученными расчетным путем, и на основании этого сравнения осуществляют регулирование скоростей дозирующих конвейеров формирующих машин, при этом, при увеличении времени полного цикла прессования от заданного, уменьшают скорость дозирующих конвейеров, а при уменьшении - увеличивают.

На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит емкостные влагомеры 1 и 2 для среднего и облицовочного слоев, расположенные в бункере формирующей машины, тиристорные схемы 3 и 4 управления скоростями дозирующих конвейеров формирующих машин наружных и внутреннего слоев. Далее в технологическом потоке расположены весы 5. Пресс снабжен конечным выключателем 6, фиксирующим момент контакта плит пресса с поверхностью пакета и момент смыкания плит, т.е. момент, когда толщина пакета плит имеет заданное значение и датчиком температуры 7, программным реле времени 8, реализующим оптимальную временную программу управления прессом. Вычислительное устройство 9 осуществляет координирующие функции всей системы.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно производят расчет технологических параметров процесса, позволяющих изготавливать древесностружечные плиты с заданными свойствами.

В систему из уравнений регрессии, например полученных для сырья с преобладанием твердолиственных пород, вида: Y_i=A₀ + A₁·X₁ + A₃·X₃ + A₄·X₃ + A₄·X₄ + A₅·X₅ + A₆·X₆ + A₇·X₇, где A₀ - свободный член уравнения регрессии; A₁-A₇ - коэффициенты при неизвестных членах; X₁ - влажность осмоленной стружки облицовочных слоев, в %; X₂ - влажность осмоленной стружки среднего слоя, в %; X₃ - масса стружечного брикета, в %; X₄ - время выдержки плит в прессе при максимальном давлении, в с; X₅-время плавного cupoca давления, в с; X₆-время выдержки плит в прессе без давления, в с;
X₇-температура плит пресса, в ^oC.

вводят заданные показатели свойств и коэффициенты при неизвестных, полученные на основании производственных экспериментов (см. табл. 1).

Затем получают одну аддитивную функцию с последующей многокритериальной оптимизацией, например, методом покоординатного спуска, определяют оптимальные параметры процесса горячего прессования.

Поддержание этих параметров на заданном уровне осуществляется следующим образом.

Измеряют влажность осмоленной стружки среднего слоя М_т влагомером 1, сравнивают полученное значение влажности с заданным М_з и определяют величину отклонения ΔM. Формируют управляющий сигнал U_д, поступающий на тиристорные схемы управления скоростями дозирующих конвейеров формирующих машин 7 и 8. Управляющий сигнал рассчитывают по формуле:
U_д = ΔM·K_д,
где К_д-коэффициент пропорциональности, который устанавливается конкретно для данной схемы.

При формировании U_д учитывается ΔM. Если М_з > М_т, то ΔM > 0 и U_д > 0 т. е. , если влажность меньше заданной, то управление направлено на увеличение скорости дозирующих конвейеров, если больше - на уменьшение.

Измеряют влажность осмоленной стружки облицовочного слоя М_т влагомером 2. Сравнивают полученные значения с заданными и получают величину отклонения по формуле:
ΔN = N_т-N_з,
где ΔN - величина отклонения влажности облицовочного слоя;
N_т - текущее значение влажности облицовочного слоя;
N_з - заданное значение влажности облицовочного слоя.

В зависимости от величины и знака величины отклонения влажности ΔN корректируют управляющий сигнал U_д. Если влажность больше заданной, то управление направлено на увеличение скорости дозирующих конвейеров, если меньше - на уменьшение.

Аналогичным образом определяют отклонения от заданных значений для остальных параметров процесса и осуществляют корректировку управляющего сигнала U_д в зависимости от величины и знака отклонения.

Температура плит пресса оказывает влияние на скорость полимеризации смолы и давление паровоздушной смеси в стружечном брикете. Отклонение температуры от заданного значения приводит к изменению параметров фаз полного цикла прессования, а именно времени выдержки плит при максимальном давлении, времени плавного сброса давления и времени выдержки плит без давления.

В зависимости от величины и знака отклонения ΔT задают новые значения на реле времени для трех фаз цикла прессования. При этом, если Т_т < Т_з,то время выдержки плит в прессе при максимальном давлении увеличивают, время плавного сброса давления уменьшают, время выдержки плит в прессе без давления уменьшают. При Т_з > Т_т, время выдержки плит в прессе при максимальном давлении уменьшают, время плавного сброса давления увеличивают, время выдержки плит в прессе без давления увеличивают.

В полный цикл прессования входят: цикл прессования - это время от момента контакта пакета древесностружечных брикетов с плитами пресса до момента посадки плит пресса на дистанционные прокладки, а также время выдержки плит при максимальном давлении, время плавного сброса давления и время выдержки плит в прессе без давления.

Измеряют полный цикл прессования t_п и сравнивают его с заданным t_з и получают величину отклонения
Δt = t_т-t,
где Δt величина отклонения во времени;
t_т-текущее время полного цикла прессования;
t_з-заданное время полного цикла прессования.

В зависимости от величины и знака Δt изменяют (корректируют) управляющий сигнал. При этом, если t_т > t_з, то Δt>0, т.е. происходит уменьшение времени полного цикла прессования и управление направлено на уменьшение скорости дозирующих конвейеров.

Пример. Необходимо изготовить древесностружечную плиту, из сырья с преобладанием твердолиственных пород, со следующими свойствами: плотность не более 750 кг/м³; влажность 8±1 %; толщина 18±0,5 мм; предел прочности на изгиб не менее 16 МПа.

Подставим требуемые показатели качества плиты в систему, составленную из уравнений регрессии, например для сырья с преобладанием твеодолиственных пород, введем коэффициенты при неизвестных из табл. 1.

750 = 376,91 + 5,1·X₁ - 13,619·X₂ - 5,7808·X₃ + 0,0835·X₄ + 1,1828·X₅ - 0,0869·X₆ + 0,1793·X₇
8 = 12,935 + 0,6166·X₁ - 0,9072·X₂ + 0,0814·X₃ - 0,0035·X₄ - 0,017·X₅ - -0.0155·X₆ - 0,0579·X₇;
18 = 2.6403 - 0,1529·X₁ + 0,2572·X₂ - 0,0881·X₃ - 0,0041·X₄ - 0,014·X₅ + 0,0038·X₆ + 0,0224·X₇;
16 = 39,364 - 0,7757·X₁ + 0,6201·X₂ + 0,094·X₃ + 0,0158·X₄ + 0,2126·X₅ + 0,0272·X₆ + 0,0613·X₇.

С учетом весовых коэффициентов для плотности 0,25, влажности 0,21, толщины 0,25, предела прочности на изгиб 0,29, полученных методом экспертных оценок, преобразуем в одну аддитивную функцию
198.32 = 109,02 + 1,1414·X₁ - 3,3512·X₂ - 1,4228·X₃ + 0,0238·X₄ + 0,3503·X₅ - 0,0162·X₆ + 0,0554·X₇
и последующей многокритериальной оптимизации, например, методом покоординатного спуска при ограничениях, полученных в результате экспериментов, имеем оптимальные параметры процесса горячего прессования, представленные в табл. 2.

Полученные оптимальные параметры примем в качестве заданных для устройства управления процессом.

Результаты испытания древесностружечных плит, полученных в результате реализации предлагаемого способа, представлены в табл. 3.

Таким образом, корректируя скорости дозирующих конвейеров формирующих машин внутреннего и наружных слоев в зависимости от влажности осмоленной стружки среднего и облицовочных слоев, массы стружечного брикета, температуры плит пресса и времени полного цикла прессования относительно расчетных оптимальных значений, представляется возможным изготавливать древесностружечные плиты с показателями свойств не хуже заданных.

Формула изобретения

Способ изготовления древесностружечных плит, включающий дозирование древесностружечной массы, формирование ковра, измерение текущего значения плотности и влажности, измерение времени прессования пакета каждого предыдущего и последующего циклов, сравнение полученных результатов с заданными оптимальными значениями, полученными расчетным путем, и на основании этого сравнения регулирование скорости дозирующих конвейеров, при этом при увеличении времени прессования от заданного уменьшают скорость дозирующих конвейеров, а при уменьшении увеличивают, отличающийся тем, что дополнительно измеряют влажность осмоленной стружки среднего и наружных слоев, массу стружечных брикетов, температуру плит пресса, время выдержки плит при максимальном давлении, время плавного сброса давления, время выдержки плит без давления, а также время полного цикла прессования.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4