Файл: Смирнов А.А. Основы автоматизации целлюлозно-бумажного и лесохимического производств учебник для техникумов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 153
Скачиваний: 0
на и степени его размола, от размера полезной площади сушиль ной поверхности плит пресса, а также от применяемых темпера туры и давления прессования.
С увеличением толщины плит при прочих равных условиях про должительность сушки возрастает, а с увеличением объемной мас сы— уменьшается. С возрастанием степени размола продолжитель ность сушки также возрастает.
Начальная влажность поступающих в пресс древесноволокни стых полотен определяется степенью обезвоживания в отливочной машине и составляет 60—70%. Более низкая влажность вызывает при прессовании ухудшение качества плит, включая расслоение. При более высокой начальной влажности возрастает расход тепла на сушку плит в прессе. К тому же с повышением начальной влажности сушильный процесс становится длительнее — уменьша ется производительность пресса.
Конечная влажность плит составляет около 1%, что необхо димо для устранения распределенности температур и влажности по толщине плиты и уменьшения гигроскопичности материала.
С возрастанием температуры сушки продолжительность про цесса уменьшается и производительность пресса увеличивается. С повышением температуры снижаются гигроскопичность и объем ные деформации готовых плит. Однако увеличение температуры из-за соображений пожарной безопасности и сохранения механиче ской прочности готовых плит возможно лишь до некоторой пре
дельной температуры. Так, |
при |
температурах 215—255° С усили |
||
вается процесс распада органических |
соединений, |
а при бо |
||
лее высоких температурах |
возникает |
процесс сухой |
перегонки, |
|
сопровождающийся ухудшением |
качества волокон, |
появлением |
у плит хрупкости. Оптимальным является диапазон температур
200—210° С.
Давление прессования должно изменяться по программе, дик туемой технологическими соображениями.
Отжим включает время подъема давления до максимального размера и выдержку плиты под этим давлением. Продолжитель ность отжима 50—90 с, т. е. время отжима невелико. Это необхо димо для предотвращения чрезмерного нагрева наружных слоев плиты при отжиме и соответственно бурного испарения влаги из этих слоев, так как повышенная сухость наружных слоев приво дит при закалке к снижению прочности плит и образованию пятен на их поверхности. В результате отжима влажность полотна сни жается до 45—50%. Дальнейшее удаление влаги осуществляется при ее испарении на стадии сушки.
При переходе к стадии сушки в течение около 15 с снижают давление с 5000—5500 до 800—1000 кПа и выдерживают его по стоянным. При более высоком давлении из-за ухудшения условий для удаления образующегося пара сушка замедляется и на по верхности плит появляются пятна. При более низком давлении пар интенсивнее выходит из плит, что приводит к нарушению внутрен ней структуры плиты вплоть до расслоения. На стадии сушки
350
влажность плит доводится до 8%, что необходимо для проведения реакций конденсации на стадии закалки. Влажность плит выше 10% при закалке приводит к образованию пузырей в плите и пя тен на ее поверхности, а влажность плиты ниже 5% при закалке к нарушению структуры и потере плитой пластичности. Продол жительность стадии сушки составляет 210—420 с.
На стадии закалки плиты подвергают тепловой обработке при максимальном или несколько ниже давлении и температуре, на пример, 230° С. При закалке влажность плит снижается до 0,5 — 1,5%• Закалка производится с целью понижения способности го товых плит к поглощению влаги из воздуха, сопровождающегося набуханием, т. е. изменением размеров плит. Продолжительность закалки не более 180 с.
Для сокращения общей продолжительности прессования часто стадию закалки в прессе прерывают при достижении влажности плиты, равной 3—4%, и дальнейшую тепловую обработку произ водят в специальных закалочных камерах.
Пресс имеет двадцать пять пролетов (этажей), причем перегре тая вода распределяется по плитам пресса коллектором. Таким же путем отводится из плит пресса несколько охлажденная вода. Такое устройство подвода и отвода горячей воды не позволяет по лучить одинаковое поступление тепла в каждую из плит. Поэтому пресс является объектом с распределенными параметрами по тем пературе плит. Невозможность измерения температуры в различ ных точках одной и той же плиты с дальнейшим усреднением тем пературы приводит к необходимости практически автоматическое регулирование температуры производить по результатам измере ния лишь в одной точке на стороне входа воды в одну из плит. Из всех плит для установки первичного измерительного преобра зователя температуры используется средняя по высоте пресса пли та. При этом приближенно считают, что распределение температур по плитам пресса всегда будет следовать одному и тому же зако ну при условии стабилизации температуры воды на выходе из ак кумулятора. В редких случаях устанавливают первичные преобра зователи в нескольких плитах пресса и, включив их последова тельно, получают усредненное значение температуры. Иногда для контроля за температурой всех плит устанавливают преобразова тели в каждой плите, что значительно усложняет систему автома тизации и не всегда является оправданным. Программное управ ление можно вести набором реле времени.
Автоматизация процесса закалки древесноволокнистых плит.
Закалка древесноволокнистых плит в закалочных камерах периоди ческого или непрерывного действия представляет собой термиче скую обработку плит с целью уменьшения поглощения или влаги и связанных с этим линейных деформаций, а также для повышения механической прочности плит. Продолжительность процесса за калки плит толщиной 4 мм в камерах периодического действия со ставляет 3,5—4 ч, а в камерах непрерывного действия всего 30 мин за счет повышения температуры и скорости воздуха.
351
На рис. 117 приведена упрощенная функциональная схема ав томатизации процесса закалки древесноволокнистых плит в камере периодического действия.
Установка термической обработки состоит из нескольких неза висимых камер, в каждой из которых размещается одна стоэтаж-
Рис. 117. Упрощенная функциональная схема автоматизации процесса закалки древесноволокнистых плит в камере периодического действия
ная тележка. На каждом этаже тележки горизонтально положена древесноволокнистая плита. В промежутках между плитами цир кулирует воздух, нагретый до 160±5°С. Расчетная скорость воз духа составляет около 5 м/с. Однако фактическая его скорость по поверхностям различных плит находится в пределах примерно от 2 до 4 м/с, что способствует возникновению нежелательной рас пределенности температур в камере. Распределенность температур
352
небезопасна, так как в одних участках камеры температура может иметь допустимый размер, а в других недопустимый. При темпе ратуре близкой к температуре самовоспламенения плит (примерно 190° С) выделяемые из плит газообразные вещества, перемешива ясь с кислородом воздуха, подвержены взрыву. Циркуляция воз духа происходит под воздействием вентилятора.
Из вентилятора воздух поступает в калорифер, где подогрева ется теплом перегретой воды, оттуда направляется в нижнюю по ловину стоэтажной вагонетки, после чего через верхнюю ее поло вину возвращается к вентилятору.
После вкатывания тележки с плитами в свободную прогретую закалочную камеру примерно через 40 мин температура плит под
нимается до 150° С. При |
этой температуре (или при 120° С, если |
плиты пропитаны маслом) |
в плитах возникает экзотермическая ре |
акция, т. е. начинается выделение тепла. Поэтому для поддержа ния температуры в камере на необходимом значении автоматиче ский регулятор температуры должен постепенно уменьшать расход подводимого тепла в калориферы камеры; в первый час подводится тепла примерно 230 кВт, во второй — 90 кВт, в третий — 60 кВт, в четвертый — 30 кВт. Подвод тепла учитывает потери в окружаю щую среду через ограждения камеры и с газообразными вещест вами (формальдегид, метиловый спирт, фурфурол, муравьиная и уксусная кислоты), через каждые 15 мин в течение 3 мин выбра сываемыми в атмосферу через вытяжную трубу.
В закалочной камере температура воздуха поддерживается автоматическим программным ПИ-регулятором (поз. 1), первичный измерительный преобразователь которого в виде малоинерционного платинового термометра сопротивления устанавливается на выходе воздуха из стоэтажной вагонетки, т. е. перед всасывающим патруб ком вентилятора. При таком расположении термометра несколько снижается запаздывание в системе регулирования и усредняется результат измерения. Исполнительное устройство регулятора в ви де регулирующего клапана с электрическим исполнительным ме ханизмом устанавливается на входе перегретой воды в калорифер, причем по возможности ближе к калориферу с целью снижения размера запаздывания. Для уменьшения запаздывания в системе регулирования следует применять регуляторы, обладающие наи меньшей возможной нечувствительностью к изменению регулируе мой температуры, так как чем больше нечувствительность измери тельной части регулятора, тем больше запаздывание в системе регулирования и выше размер динамического отклонения регули руемой температуры.
Необходимость значительного снижения расхода перегретой воды в процессе закалки усложняет выбор исполнительного уст ройства и настройку регулятора. С целью улучшения качества ре гулирования и упрощения эксплуатации регулятора (исключения перенастройки на разных стадиях закалки) целесообразно приме нять такую систему. На входе в калорифер устанавливаются па
раллельно два исполнительных устройства, одно из которых |
(на- |
23 З а к . № 60 2 . |
353 |
зовем его первым) открыто только в течение первого часа (первой стадии) закалки, когда необходим максимальный расход тепла. Положение затвора регулирующего органа этого исполнительного устройства в открытом состоянии строго фиксируется при наладке (клапан может быть полностью или частично открыт). Это испол нительное устройство включается через реле времени, например че рез командный электропневматический или другой прибор. Второе исполнительное устройство действует в системе автоматического регулятора, и его регулирующий орган выбирается по расходу пе регретой воды, соответствующему второму часу (второй стадии) процесса закалки.
Командный электропневматический прибор управляет также по воротной заслонкой, установленной на вытяжной трубе (поз. 3), служащей для удаления в атмосферу выделяемых из плит газо образных веществ. Осуществляется сигнализация превышения нор мы концентрации газообразных веществ (поз. 7 я 8).
Особенно важным является наличие минимальной нечувстви тельности в измерительной системе термометра (поз. 2), измеряю щего, записывающего и сигнализирующего температуру воздуха в закалочной камере (сигнализация электроламповая цветная и звуковая). В случае превышения допустимого, еще не взрывоопас ного значения температуры дается сигнал и через сопла охлажде ния в воздушное пространство камеры вспрыскивается в распылен ном состоянии холодная вода. Если это не помогает и температура воздуха продолжает повышаться, то срабатывает следующая сту пень сигнализации и включается устройство пожаротушения (в ка меру подается водяной пар или холодная вода в большом коли честве) и отключается подвод перегретой воды к калори ферам.
Для наладки системы регулирования температуры воздуха в ка мере и контроля за работой регулятора устанавливается расходо мер переменного перепада с самопишущим первичным измеритель ным прибором (поз. 4). Диафрагма расходомера монтируется на трубопроводе перегретой воды. Там же контролируется темпера тура (поз. 5) и давление (поз. 6).
В закалочных камерах непрерывного действия система контроля и регулирования несколько усложняется, так как обдувание плит воздухом, движущимся с большой скоростью и поступающим на поверхность плит через специальные сопловые устройства, требует предварительной стабилизации параметров этого воздуха.
Из закалочных камер периодического или непрерывного дейст вия плиты выходят в абсолютно сухом состоянии или очень близ ком к нему.
Автоматизация процесса увлажнения твердых или сверхтвердых древесноволокнистых плит. Увлажнение твердых или сверхтвердых древесноволокнистых плит в увлажнительных камерах непрерыв ного действия осуществляется для придания плитам формоустой чивости. Продолжительность процесса увлажнения плит в обычных
354
камерах непрерывного действия составляет 6—8 ч, а в сопловых не более 1 ч (необходимая равновесная влажность плит быстро до-
поз.1 поз. г п оз.з
Рис. 118. Упрощенная функциональная схема автоматизации процесса ув лажнения твердых или сверхтвердых древесноволокнистых плит в обычной увлажнительной камере непрерывного действия
стигается за счет обдувания их влажным воздухом, движущимся с высокой скоростью).
23* |
355 |
На рис. 118 приведена упрощенная функциональная схема ав томатизации процесса увлажнения твердых или сверхтвердых дре весноволокнистых плит в обычной увлажнительной камере непре
рывного действия. |
|
|
Увлажнительная |
камера является проходной, |
т. е. вагонетка |
с плитами загружается в камеру с одного конца, |
а выгружается |
|
с другого. Камера |
выполняется из железобетона. |
Относительная |
влажность воздуха в камере поддерживается равной 95±5%, тем пература 64±4° С. Влажность плит после увлажнения составляет
8± 2 %.
Циркуляция воздуха в камере обеспечивается осевым вентиля тором.
Для регулирования температуры используется ПИ-регулятор (поз. /), первичный измерительный преобразователь которого в виде малоинерционного платинового термометра сопротивления уста навливается на входе увлажненного воздуха в первую по ходу по тока стоэтажную вагонетку с кондиционируемыми плитами, а ис полнительное устройство — на трубопроводе греющего пара. В данном случае пар является не только греющим, но и увлажня ющим. Однако влаги пара недостаточно до почти полного насыще ния воздуха, так как расход пара ограничен необходимостью ста билизации температуры на сравнительно низком значении, для че го пара много не требуется.
Поэтому автоматическое регулирование относительной влажно сти воздуха в камере производится ПИ-регулятором (поз. 2), ис полнительное устройство которого устанавливается на линии по дачи холодной воды в распылительную насадку. Измерительным устройством регулятора может служить уравновешенный мост, в одно из плечей которого включен мокрый термометр психро метра. Мост уравновешивается, когда температура термометра составляет 64° С. При другом значении температуры мокрого термометра возникает напряжение на вершинах моста, и ре гулятор срабатывает на открывание или закрывание клапана, через который холодная вода поступает в распылительную на садку.
Может действовать также нерегулируемое устройство увлаж нения воздуха, состоящее из напорного' водяного бачка и фор-' сунки, предназначенной для распыливания воды посредством водяного пара. Это устройство является дополнительным или ре зервным на случай временного отказа в работе регулятора с мок рым термометром.
Для наблюдения за температурой и влажностью воздуха в ув лажнительной камере устанавливаются малоинерционные плати новые термометры сопротивления с электронным уравновешенным мостом (поз. 3).
Расходомером переменного перепада контролируется расход пара на блок увлажнительных камер, а И-регулятором прямого действия регулируется давление пара (на схеме не показано).
356