计算机技术在木材烘干机干燥中的应用
摘要：阐述了计算机技术在木材烘干机干燥中的必要性和优势，着重介绍了我国木材烘干机干燥采用计算机控制技术的发展情况。
我国木材烘干机资源丰富，优质的经济木材烘干机约1000多种，常见的有300多种，可作装饰、雕刻的木材烘干机有100多种，其中优质用材有50多种。木材烘干机因其材质轻，强度高，有较佳的弹性和韧性，耐冲击和振动，对电、热和声音有较高的绝缘性，特别适合于加工成型和涂饰；木材烘干机还是一种易锯、易刨、易雕刻、易钻孔、易组合和造型材料，自古以来被广泛采用，木材烘干机品种繁多，材质的自然花纹和色泽形成的特殊肌理美，柔和温暖的视觉美感是艺术创作、雕刻、实用工艺品、家具、市内外环境装饰设计等难得的用材，其他材料是无法替代和比拟的。木材烘干机在用于装饰或雕刻前，要作相应的加工处理，以防止木材烘干机腐朽、霉变、翘裂和变形，从而保证木材烘干机加工后产品的质量及延长产品的使用寿命。
1 木材烘干机干燥需要计算机技术
木材烘干机中所含有的、非化学结合水分的多少称作木材烘干机的含水率。木材烘干机含水率是其非常重要的一项无力性质，它对木材烘干机的加工利用，特别是木材烘干机的防腐和加固处理起着至关重要的作用。木材烘干机含水率的大小影响着木材烘干机的胀缩、密度、电学、热学性质和力学性能。刚采伐的树木水分含量较大，经运输、贮存，水分有所减少，但原木体积较大，水分不易排出，必须经过干燥处理。干燥处理方法有天然干燥和人工干燥两种。天然干燥是将成材堆在露天进行缓慢干燥，其特点是周期长，易遭虫害，易干裂，占地大。为提高木材烘干机干燥的速度和质量，所选择人工干燥。传统的人工干燥劳动强度大，安全性低，木材烘干机易出现干裂，产品质量不高。传统的干燥方法一般有常规蒸汽干燥、炉气热风干燥，除湿干燥、太阳能干燥、真空干燥、远红外干燥和微波干燥等。
木材烘干机干燥湿一门综合木材烘干机学、热工学、机械与电子工程、工业仪表及自动控制等多学科的应用科学与技术，在现代信息与微电子技术推动下，其传统生产方式正在发生巨大变化，木材烘干机干燥的自动化控制已成为不可逆转的潮流。我国目前许多干燥窑还处于手动、半自动控制状态，干燥效率低，能源浪费较严重。
近年来，随着木材烘干机加工业的快速发展，对木材烘干机干燥工艺的质量要求也越来越高。如何合理有效地干燥木材烘干机湿决定木材烘干机品质好坏地重要因素和关键所在。木材烘干机在干燥过程中，干燥窑内地温度、湿度、木材烘干机地实时含水率、木材烘干机的树种、材型、干燥窑内的热风循环速度等诸多因素都对干燥后的木材烘干机质量有影响。当今干燥的总目标是对产品质量的影响最小、不损害环境和设备投资与运行费用最低的条件下，实现被干物料水分的最快迁移。当今创新干燥设备与常规干燥设备的主要区别在于创新干燥设备已由单一干燥参数（视为）稳定的粗放型干燥，逐渐过渡到由多种干燥设备、在不同干燥参数（非稳定态）下，多级组合而成的技能型、精确型干燥。
随着科技的发展，计算机控制技术在工农业生产、远程教育、远程设备（软件）的维护、监控与故障诊断等领域的应用日趋成熟。针对当前木材烘干机干燥企业不断趋于大型化而传统的木材烘干机干燥控制系统多为一对一式（即一个控制柜对应一间干燥窑）的问题，需要更方便、更高效的控制技术可实现设施的环境检测和控制，即在远离于干燥窑现场的场合，通过网络进行干燥设施的温度、湿度、木材烘干机含水率等参数的检测，改变加热器、风机以及电磁阀等设备的设定值。在发生异常情况下，可通过电话等通讯工具自动通报到计算机控制中心，及时进行远程紧急处置。
2 计算机技术在木材烘干机干燥中的应用优势
随着计算机应用技术的不断普及,用计算机控制生产过程已越来越引起各行业的重视.计算机不论在性能上还是价格上均能取代常规工业自动控制仪表,而且对木材烘干机干燥这一特殊过程采用计算机控制要比常规仪表方便和准确得多.
使用计算机技术主要有以下几个优点:
(1) 可利用网络得高效率管理,实现分散控制功能和精确控制,使环境均匀化且节能.
(2) 含有一百多种标准干燥基准,能够改变干燥程序,有输入和记忆特别设计得干燥程序的性能.
(3) 可显示和控制木材烘干机的含水率及木材烘干机芯层和表层之间的含水率梯度.
(4) 有热源阀和风门位置的显示,能调节窑内温度和湿度.
(5) 可降低设备成本,节省人力.
(6) 可实现木材烘干机干燥窑的群控管理.
3 计算机技术在木材烘干机干燥种的应用
在我国,为了将计算机技术应用到木材烘干机干燥中,许多专家.学者都做了大量研究,其中包括木材烘干机干燥远程控制.干燥窑智能控制和干燥窑PLC控制等.
木材烘干机干燥过程中,用人工控制木材烘干机干燥过程难度较大,随着木材烘干机含水率的变化,木材烘干机的各向应力也发生变化,且变化非常复杂.而在木材烘干机干燥过程中采用计算机控制技术可实现干燥过程控制的实时性,提高产品的优质率,缩短木材烘干机干燥的时间,降低干燥能耗.通过对木材烘干机干燥过程各类参数的统计,分析干燥过程控制的实际特点,调整控制系统中的知识库参数,可制定出各种木材烘干机干燥过程控制的理想方案.韦宁在对简单PID控制算法的研究过程中,提出了木材烘干机干燥过程模糊控制算法,在VC++6.0平台上开发了基于CAN总线的木材烘干机干燥过程控制系统.应用该技术改革传统的木材烘干机过程控制后,木材烘干机干燥的效果较为理想,如干燥周期短.木材烘干机干燥后含水率达标.无端断裂.保持原本色.能耗低等.该系统具有电路结构设计合理.安全可靠.抗干扰能力较强.容易操作等特点.宋黎明等也将模糊控制理论和技术应用于木材烘干机干燥过程控制中,创新性探索了木材烘干机干燥自动控制理论和技术,不仅对提高我国木材烘干机干燥控制理论与技术水平具有重要的学术价值,而且能大幅度提高我国木制品的产品质量,降低其成本.
此外,张壁光的等研究出高温双热源除湿机与太阳能组合干燥技术,其由RCG30G高温双热源除湿机.太阳能集热器供热系统.木材烘干机干燥室及计算机监控装置四大部分组成,其中RCG30G高温除湿机在太阳能不充足的地区可以单独使用,是节能关键设备;除湿机与太阳能既可以联合也可以单独使用,视气候条件和干燥工艺而定;GRCT组合干燥具有节能效果显著.干燥质量好.无污染.无火灾隐患.自动化程度高.应用范围广等许多特点,它与蒸汽干燥相比,干燥1 m3 木材烘干机可以节约140kg标准煤炭,节约率为75%~80%,干燥成本可降低35%左右.
常建民等采用对数模块拟合含水率变化的曲线,取消了用线性法拟合的误差,比较准确地反映了木材烘干机实时含水率地变化情况,提高了含水率检测地准确性,是含水率检测方法的一种新尝试;使用可以测量木材烘干机内部不同深度处含水率值的含水率梯度控制木材烘干机含水梯度,可以实时而准确地对干燥过程进行调湿处理和其它中间处理,减少了调湿地盲目性,既保证了干燥质量,同时,也提高了干燥速度.
李荣俊研制了LK型木材烘干机干燥过程电子智能控制系统,其特点如下:
(1) LK型木材烘干机干燥过程电子智能控制系统控制精度可达到干球湿度+/-0.5oC,完全满足木材烘干机干燥工艺地要求.
(2) 整个控制系统采用单元集成地办法构成,安装.调校较为方便可靠,维修简单.
(3) 用常规继电器电路,将执行器动作与指示灯指示信号分开,人工监控方便.
(4) 系统有一组电源开关,对控制器地主要功能部件分别供电,其特点一湿供电电源互不干扰,调试维修方便;二是可将时间控制单位按需要投入或退出在线运行,调试效果较好.
(5) 用电子智能控制单元地报警功能控制时间单元地工作区间,只有在保温保湿的干燥阶段时间单元才能工作,进行时间比例调节,其通断周期可人工设定,减少了被控对象因热惰性大而引起的波动.
高建民等在卡普法的基础上,提出了木材烘干机干燥应力连续监测方法,并设计了所需的配装置,该方法采用涡流传感器对干燥过程中卡普片的矢高进行连续测试,同时,通过计算机自动采集和存储数据.
随着自动控制技术和计算机技术的发展,木材烘干机干燥的生产由手工和经验向自动化.标准化发展已成为必然趋势.由于木材烘干机加工行业对木材烘干机干燥质量要求的提高,木材烘干机干燥后其含水率成为一个关键性的指标,如何保证干燥质量(即保证含水率)成为木材烘干机加工企业必须解决的一个问题.因此,在不久的将来,计算机技术在木材烘干机干燥及整个木材烘干机工业中必将得到更加广泛的应用.
