木材干燥窑及其主要设备—木材干燥检测控制设备
木材干燥检测控制设备
锯材干燥过程中介质的状态（如温度和湿度）、木材的含水率是基本的测控对象。为使干燥过程的正确实施，要借助一些仪表进行测量，以便加以控制。
1、手动控制检测设备
目前，我国的木材干燥过程人工控制仍占有一定比例，尤其是中小型木材加工企业，人工控制的比例较大。
⑴温度检测仪表
a、玻璃温度计
玻璃温度计是利用玻璃管内（毛细管）的液体（水银、酒精）受热而均匀膨胀的原理测量温度。下班温度计按结构可分为棒式、内标式和外标式三种；按形状分有直形、90°角形和135°角形。干燥窑通常采用有金属保护的内标式90°角形玻璃温度计。
玻璃温度计的优点是：使用方便，稳定可靠，价格便宜。其缺点是：不能遥测，热惰性较大，精度低，读取时易产生误差。
b、双金属温度计
双金属温度计属固体膨胀式温度计，具有一定的耐振性能，可用来测量气体或液体的温度。它采用叠焊在一起的双金属片测量元件。当温度变化时，因两种金属的线膨胀系数不同，而使金属片弯曲，弯曲的程度与温度高低成比例。
这种温度计的优点是：数值读取方便、直观。其缺点是：误差较大。
c、电阻温度计
电阻温度计由热电阻、导线和测量电阻值变化的仪表组成。它具有精度高，测量距离远和容易实现多点测量等优点，应用很广泛。这种仪表的测量范围是-200℃—+500℃。其原理是导体或半导体材料的电阻值随温度不同而变化，因此，用电阻温度计测量温度，实际上就是测量热电阻的电阻值。
d热电高温计
热电高温计是根据热电效应制成的。它由热电偶、测量仪表和导线组成，具有精度高、测量范围广，便于远距离和多点测量的优点，应用十分广泛。
⑵测量湿度的仪表
测定气体介质湿度的方法很多，有露点法、温差法、介质平衡含水率法等，在人工控制的锯材干燥窑中使用最多的是温差法，即使用最广泛的测湿计是干湿球温度计。这种干湿球温度计是由两支精度相同的温度计组成（见图8-46）其中一支温度计的感温部分用纱布套包上，纱布套的末端浸在水槽中。此温度计称湿球温度计（简称湿球）。由于水分蒸发需要热量，所以湿球温度计的高度比相邻的温度计（干球温度计，简称干球）低。而水分蒸发快慢与周围介质的温度有直接关系。若温度计周围介质越干燥（即湿度越低），则湿球纱布套上水分蒸发越快，由于蒸发消耗热量，则使湿球温度计的高度降低，即干、湿球的温度差值越大。根据干、湿球温度差值就可以从湿度表中查得介质的相对湿度。
图8-46 干湿球温度计
⑶木材含水率测定仪
锯材干燥过程除了用烘干称量法精确地测定木材含水率以外，为快速得到测量结果，常采用各种电测方法确定木材含水率。属于这类仪表的有电阻式含水率、电容式含水率计、介电式含水量水率计、高频含水及微波测湿仪等，其中尤以电阻式含水率计应用最广。图8-47为较典型的便携式电阻式含水率仪，其特点是重量轻，携带方便，测定快捷，显示直观。其缺点是不能对干燥中的木材进行在线测量，基本上仅对干燥后出窑的木材进行含水率的测定，图8-48为木材干燥窑用含水率在线测定仪。该仪器除能在检测干燥窑内木材含水率外，可检测干湿球温度，且根据要求可打印出多时间段的干湿球温度和木材的含水率。
这些仪表的特点是能快速测定木材的含水率，但由于木材的电学性能和木材的其它性能指标一样，不仅取决于其含水率，而且与木材的密度、生物学构造及测量时环境条件等有关，所以测量尚不够精确，而且常常要根据上述条件指标对仪表读数加以修正。例如木材的电阻一般只在含水率25—35%以下时与含水率成明显的线性关系，所以电阻式含水率计测定范围一般只能在30%以下，有一定的局限性。尽管如此，由于其测量快速，准确度尚能满足工业要求，在生产中仍得到广泛应用。
便携式电阻式含水率仪受结构等原因限制，只能测定距表面层一定浓度木材的含水率。当木材较厚时，较难测得木材的平均含水率。图8-49为高频含水率测定仪。该测定仪可不受木材厚度的影响，快速地测定木材的含水率。其缺点是无温度修正档。
图8-47便携式电阻式含水率仪
图8-48干燥窑用含水率在线测定仪 图8-49高频含水率测定仪
2、自动控制设备
人工控制不仅工人的劳动强度大，劳动条件差，而且，由于某些工人知识水平和责任心的限制，木材干燥质量也往往得不到保证，为了把工人从枯燥繁琐的手工操作中解放出来，为确保木材的干燥质量，提高经济效益，节约宝贵的木材，木材干燥过程实行自动控制非常必要。
⑴控制仪
目前，木材干燥自动控制仪分为两大类，一类为仪表控制，另一类为程序控制，这两类的性能差别较大，后一类的性能较好，使用也较广泛。
a、仪表自动控制仪
图8-50为意大利INCOMAC公司生产的仪表自动控制仪外观图。仪表控制仪由于没有微处理器硬件软件支持，而只作简单的显示和简单的开关量输出。其主要特点是：电路复杂，体积大，控制简单；执行工艺简单，无法实现模糊工艺控制。
图8-50 Incomac仪表自动控制仪
b、程序自动控制仪
木材干燥程序自动控制仪是一种选用当今先进的微处理器及外围电路，根据实际采集到的窑内干球温度介质湿度，木材含水率的数据。实时地自动控制多种执行器件（如加热电动阀、喷蒸或喷雾电磁阀、进排气电机等）的动作。程序自动控制仪可根据事先设定的工艺基准进行控制，控制精度高，从而保证木材的干燥质量，最大限度地降低干燥成本。
图8-51为南京林业大学干燥技术研究所研制的半自动控制程序控制仪面板图。根据干燥窑内的含水率，人工设定多含水率阶段的干燥基准，控制仪即可将干燥窑内的介质状态维持在设定的水准。
图8-51 半自动程序控制仪面板图
图8-52全自动程序控制仪
图8-52为INCOMAC公司生产的全自动程序控制仪外观图。该控制仪内存贮了上百个干燥基准。操作工只要根据被干燥树种、厚度等要素选择基准号，则控制仪即会自动地根据被干木料的含水率状态调整干燥介质的参数，直至干燥结束。在整个干燥过程中，无需人工干预。该控制仪的优点是：自动化程度高，最大限度地减少了人工消耗。其缺点是：木材的性质千差万别，即使是同一种树种的木材，材性差异及含水率等差异依然存在，由于无需人工干预，因此，为了保证被干木材的干燥质量，干燥基准势必较软，故干燥周期相应较长。
⑵介质温度测量装置
在木材干燥作业中使用的干燥介质湿度测量方法有两种，一种为前述的干湿球温度计法，另一种平衡含水率法。图8-53为平衡含水率法测介质湿度的装置，该装置由平衡含水率试片（木片或纸片）。试片夹持架，导线及转换仪表等组成。其测量原理是系统平衡含水率试片的含水率来了解介质的平衡含水率，即用平衡含水率试片的含水率来代表干燥介质的平衡含水率。该套装置中，平衡含水率试片是核心，试片的湿敏度将直接影响到整个装置测量介质温度的准确度。
图8-53 用平衡含水率法测介质湿度的装置
平衡含水率法与干湿球温度计法相比，具有以下优点：
A安装方便。不需水槽及其它自来水设施。
B反映直观。显示读数直接反映了介质湿度状况。
其缺点是：
A精度低。因其本质是用电测法测量试片的含水率，再用试片的含水率来代表介质的温度。电测法测量含水率存在一定的误差，再加上试片的湿敏性也存在一定的误差，因此平衡含水率测量法的精度较低。
B平衡含水率试片为专用试片，一旦缺货，将影响工厂的生产。
3、执行元件
a、电磁阀
电磁阀靠电磁铁的动作控制阀门。当线圈接通电源时，产生励磁作用，铁芯被吸引，通过阀杆拉动阀芯，开启阀门，电磁阀有常开型和常闭型之分。电磁阀主要用于喷蒸管的控制。
b、电动阀
电动阀靠微型电机的动作控制阀门。它由微型电机、减速机构、转换机构和阀门等主要部分组成。接通电源时，电机旋转，经减速后，通过转换机构和联接器把电机出轴的转动变成为阀杆的直线运动。电机旋转方向不同，阀心的动作方向也不同，从而可自动打开或关闭阀门。电动阀可实现比例调节，电动阀主要用于加热器的控制。
c、电动执行机构
电动执行机构（伺服电机、排湿电机）由微型电机和减速机构组成，电动执行机构主要用于进排气道的控制。
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