Thiết kế các bộ phận điều khiển tự động lò sấy gỗ với qui mô nhỏ

Để nâng cao chất lượng gỗ sấy tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình gia công, chế biến gỗ đồng thời tăng năng suất lao động thì gỗ cần phải được sấy trong các lò sấy hiện đại, khi đó quá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

LÊ QUANG TRUNG

THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG LÒ SẤY

GỖ VỚI QUI MÔ NHỎ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

LÊ QUANG TRUNG

THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG LÒ SẤY

GỖ VỚI QUI MÔ NHỎ

MỞ ĐẦU

Gỗ là loại vật liệu tự nhiên thân thuộc và gần gũi Hiện nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã tạo ra các xu hướng sử dụng gỗ hợp lý và nâng cao chất lượng gỗ đáp ứng nhu cầu xã hội Như chúng ta đã biết, gỗ là loại vật liệu có hệ số phẩm chất tương đối cao so với các loại vật liệu khác như: sắt, thép, bê tông, đá, nhưng đồng thời gỗ có nhược điểm lớn đó là sự thay đổi kích thước khi gỗ hút hoặc nhả ẩm Điều này gây lên các khuyết tật như: cong vênh, nứt nẻ,… ở gỗ Để hạn chế nhược điểm đó trong quá trình gia công chế biến và sử dụng đối với mỗi

loại hình sản phẩm, công nghệ, thì gỗ phải được sấy đến độ ẩm nhất định

Trong những năm gần đây, ngành chế biến gỗ ở Việt Nam đã đạt được tốc

độ phát triển rất cao Gỗ đã trở thành một trong những mặt hàng xuất khẩu hàng đầu thu ngoại tệ về cho đất nước Đồ gỗ xuất khẩu phải là những mặt hàng có chất lượng cao mà muốn nâng cao được chất lượng sản phẩm gỗ thì trong quá trình gia công chế biến sấy gỗ là khâu rất quan trọng Để đảm bảo chất lượng gỗ sấy thì gỗ cần được sấy trong những lò sấy có chất lượng tốt Tự động điều khiển quá trình sấy đang là một xu hướng phát triển trên thế giới ở Việt Nam xu hướng này cũng đang là một tất yếu khi khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển Lò sấy với hệ thống điều khiển tự động cho chất lượng gỗ sấy rất tốt có thể đáp ứng yêu cầu đồ

gỗ xuất khẩu

Ở nước ta hiện nay đã xuất hiện những lò sấy với hệ thống điều khiển tự động được nhập khẩu có mức độ tự động hoá khác nhau Tuy nhiên việc lựa chọn kết cấu lò sấy và mô hình điều khiển tự động đang gặp rất nhiều khó khăn ở các cơ

sở chế biến

Trước những đòi hỏi của thực tế sản xuất, được sự phân công của khoa Chế

biến Lâm sản, tôi thực hiện đề tài: “THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN ĐIỀU KHIỂN

TỰ ĐỘNG LÒ SẤY GỖ VỚI QUI MÔ NHỎ”

Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SẤY GỖ

Sấy gỗ là quá trình loại bỏ ẩm ra khỏi gỗ nhờ quá trình bay hơi Quá trình bay hơi ẩm được phát sinh khi áp suất riêng của hơi nước trong không khí thấp hơn áp suất của hơi bão hoà ở nhiệt độ đó, thông thường hơi nước trong không khí

ẩm đều là hơi không bão hoà, do đó mà ở bất kỳ nhiệt độ nào thì đều phát sinh quá trình bay hơi nước

Như chúng ta đã biết, gỗ là vật liệu tự nhiên có nguồn gốc sinh học, cấu tạo

và tính chất của gỗ không đồng nhất theo các chiều Gỗ có hệ số phẩm chất tương đối cao, nhưng đồng thời cũng có những nhược điểm lớn như gỗ có khả năng hút

và nhả ẩm.Vì thế, gỗ bị thay đổi kích thước và dễ bị cong vênh, nứt nẻ khi độ ẩm của gỗ thay đổi Mặt khác hầu hết các tính chất của gỗ đều phụ thuộc đáng kể vào

độ ẩm Để hạn chế nhược điểm đó trong quá trình gia công chế biến và sử dụng, đối với mỗi loại hình sản phẩm thì gỗ phải được sấy khô đến độ ẩm nhất định

Quá trình bay hơi ẩm ra khỏi gỗ ở điều kiện tự nhiên đặc trưng của quá trình hong phơi gỗ ở môi trường tự nhiên, khi đó bề mặt gỗ được làm nóng nhờ năng lượng mặt trời Để nâng cao chất lượng gỗ sấy tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình gia công, chế biến gỗ đồng thời tăng năng suất lao động thì gỗ cần phải được sấy trong các lò sấy hiện đại, khi đó quá trình truyền nhiệt vào trong gỗ, quá trình thoát ẩm ra khỏi gỗ sẽ được thúc đẩy bởi hệ thống cấp nhiệt và hệ thống quạt gió tạo sự tuần hoàn môi trường không khí trong lò sấy

1.1.1 Lịch sử phát triển và thực trạng công nghệ sấy gỗ trên thế giới

Thời kì gia công gỗ bằng thủ công, con người ta đã biết hong phơi gỗ để giảm độ ẩm của gỗ trước lúc đưa vào sản xuất đồ mộc Đến thế kỷ thứ XIX, một

số xưởng gỗ của đường sắt, xưởng làm nhạc cụ có khối lượng tương đối lớn, có yêu cầu cao về mặt chất lượng, lúc đó mới bắt đầu xây dựng lò sấy thủ công Từ

đó mới có những đề tài nghiên cứu chế độ sấy Năm 1875 đã bắt đầu xây dựng lò sấy dùng môi trường sấy bằng không khí nóng, hơi quá nhiệt và khí đốt

Cùng với sự phát triển của xã hội, công nghiệp gia công cơ giới gỗ cũng phát triển ngày càng mạnh mẽ, những lò sấy thủ công năng suất thấp, chất lượng kém không còn đáp ứng được nhu cầu về khối lượng sấy ngày càng lớn và đòi hỏi chất lượng ngày càng cao Từ đó đòi hỏi phải ra đời các lò sấy hiện đại về trang thiết

bị, tiên tiến về công nghệ Trước những đòi hỏi bức thiết của thực tiễn, các công trình nghiên cứu lý luận về bản chất của quá trình sấy, chế độ sấy gỗ với nhiều loại môi trường trong các kiểu lò sấy khác nhau ngày càng phát triển sâu rộng ở các nước trên thế giới

Hiện nay, đặt biệt ở các nước có nền công nghiệp chế biến gỗ phát triển thì

họ đã cho ra đời các hệ thống điều khiển lò sấy hiện đại về trang thiết bị, tiên tiến

về công nghệ Cho nên chất lượng sản phẩm sau khi sấy (gỗ) họ đạt được là rất cao

1.1.2.Lịch sử phát triển và thực trạng công nghệ sấy gỗ trong nước

Cũng như trên thế giới, từ xa xưa người thợ mộc Việt Nam đã biết sử dụng phương pháp hong phơi để làm khô gỗ, nhất là khi chế tạo các sản phẩm mộc trạm trổ có yêu cầu chất lượng cao Nhưng có thể nói công nghiệp gia công cơ giới gỗ ở nước ta phát triển rất chậm , đến trước năm 1975 mới chỉ có một số ít lò sấy môi trường tuần hoàn sấy bằng hơi đốt ở miền Nam và các xí nghiệp sản xuất đồ gỗ,

đồ mộc ở miền Bắc để sấy gỗ xẻ làm nhạc cụ, học cụ, đồ chơi, ván bóc, dăm cho ván dăm với những qui trình và chế độ sấy áp dụng cho lò sấy nhập nội được cái tiến

Hiện nay, cùng với sự phát triển của công nghiệp sản xuất đồ gỗ đã xuất hiện nhiều kiểu lò sấy với hệ thống công nghệ, trang thiết bị có qui mô khác nhau ở những doanh nghiệp chế biến gỗ rải rác trên cả nước Tuy nhiên qua khảo sát một vài doanh nghiệp cho thấy công tác về sấy gỗ chưa được quan tâm đúng mức, và

trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học về sấy gỗ cũng chưa được quan tâm nhiều, chỉ

có một vài đề tài nghiên cứu về phân loại gỗ sấy, thiết bị sấy, kỹ thuật sấy Do vậy, việc đẩy mạnh công tác nghiên cứu khoa học và cải tiến công nghệ về sấy gỗ để thấy được tầm quan trọng của khâu sấy gỗ ở Việt Nam là một việc rất thiết thực và đặt lên tầm cao mới

Trong những năm gần đây, ngành chế biến gỗ Việt Nam đang phát triển với tốc độ rất nhanh, chiếm vị trí thứ 4 ở châu Á về xuất khẩu đồ gỗ Nhiều doanh nghiệp đã đầu tư lớn về công nghệ và thiêt bị sấy gỗ hiện đại với mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm gỗ bảo đảm quy mô sản xuất

Phương pháp sấy truyền thống như sấy bằng hơi đốt gián tiếp, sấy bằng hơi nước với mức độ điều khiển quá trình sấy bán cơ giới vẫn được áp dụng rộng rãi ở nhiều nhà máy Hiện nay đã có nhiều thiết bị điều khiển quá trình sấy tự động được nhập vào nước ta và được áp dụng rộng rãi như bộ điều khiển tự động sấy

gỗ Helios, trong đó sau khi cài đặt các thông số của chế độ sấy, quá trình sấy được thực hiện hoàn toàn tự động

Một số ít doanh nghiệp cũng đã áp dụng phương pháp sấy chân không; sấy ngưng tụ ẩm; sấy bằng năng lượng mặt trời cho một số loại gỗ Các phương pháp sấy hiện đại khác như sấy bằng cao tần, sấy bằng vi sóng vẫn chưa có điều kiện áp dụng ở nước ta Cùng với sự phát triển của xã hội công nghiệp, gia công cơ giới gỗ phát triển mạnh mẽ, những lò sấy nhỏ, năng suất thấp, chất lượng kém không còn đáp ứng được nhu cầu về khối lượng gỗ sấy ngày càng lớn và chất lượng ngày càng cao của các nước công nghiệp Từ đó việc lựa chọn thiết bị cho lò sấy và bố trí lò sấy là hết sức quan trọng Trước những đòi hỏi cấp thiết của thực tiễn các công trình nghiên cứu lý luận về bản chất của qua trình sấy gỗ, quy trình, chế độ sấy gỗ với nhiều loại môi trường khác nhau ngày càng phát triển sâu rộng ở các nước trên thế giới

Xu hướng phát triển chủ yếu hiện nay của công nghệ sấy gỗ là:

- Hoàn thiện kỹ thuật công nghệ sấy

- Rút ngắn thời gian sấy

- Nâng cao chất lượng sản phẩm, giá thành sấy gỗ

- Tự động hoá điều khiển quy trình sấy

- Những vấn đề về tiết kiệm năng lượng khi sấy gỗ và bảo vệ môi trường

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

- Thiết kế lựa chọn các bộ phận điều khiển tự động lò sấy gỗ với qui mô nhỏ, với dung tích (20-25m3/ mẻ),

- Mô phỏng được điều khiển tự động hoá trong quá trình sấy gỗ phù hợp với lò sấy

1.3 PHẠM VI, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

1.3.1 Phạm vi nghiên cứu

- Lựa chọn lò sấy có quy mô nhỏ, công suất 20-25 m3/mẻ (dung tích lò sấy)

- Thiết kế lựa chọn Xây dựng mô hình điều khiển tự động quá trình sấy gỗ

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp kế thừa

Kế thừa một số kết quả nghiên cứu về thiết bị sấy và điều hành trong quá trình sấy tự động ở trong và ngoài nước

Phương pháp chuyên gia

Tham khảo ý kiến của chuyên gia về một số thiết bị sấy, về thiết bị điều khiển và mô hình điều khiển tự động quá trình sấy

1.3.3 Nội dung nghiên cứu :

-Nghiên cứu lựa chọn phương pháp điều khiển sấy

-Thiết kế lựa chọn các bộ điều khiển quá trình sấy

-Mô phỏng được hoạt động của các thiết bị điều khiển

Chương 2 NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP SẤY

(CƠ SỞ LÝ THUYẾT ) 2.1 CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

- Độ ẩm tương đối của không khí (φ, %): Là tỷ lệ giữa áp suất thành phần

của hơi nước có trong không khí (Pn) và áp suất hơi bão hoà ở cùng nhiệt độ

- Hàm lượng ẩm của không khí (d, g/kg không khí): Là lượng hơi nước tính

bằng gam có trong 1kg không khí khô

- Hàm lượng nhiệt của không khí (I, kJ/kg không khí hoặc kcal/kg không khí): Là lượng nhiệt nội tại của bản thân 1kg không khí, nó biểu thị năng lượng

tiềm tàng của chất khí đó

- Vận tốc tuần hoàn của môi trường sấy (ω, m/s): Là đại lượng ảnh hưởng

đến quá trình bề mặt tức là quá trình trao đổi khi sấy Khi vận tốc tuần hoàn của môi trường sấy tăng thì thời gian sấy sẽ giảm và chất lượng sấy cũng giảm

- Độ ẩm thăng bằng của môi trường sấy (EMC, %): Trong quá trình sấy

luôn xảy ra quá trình trao đổi ẩm Độ ẩm thăng bằng của môi trường sấy là giá trị

độ ẩm mà tại đó lượng ẩm mà gỗ nhả ra môi trường bằng lượng ẩm mà nó hút từ môi trường không khí vào trong

- Môi trường sấy: Là khoảng không diễn ra quá trình sấy Môi trường sấy

chủ yếu là không khí ẩm chiếm khoảng 99%, còn lại là môi trường hơi quá nhiệt Không khí ẩm là hỗn hợp của không khí khô (không khí trong môi trường tự nhiên) và hơi nước bão hoà

- Hơi quá nhiệt: Là hơi nước bão hoà được cấp thêm nhiệt Chênh lệch nhiệt

độ giữa hơi quá nhiệt và hơi bão hoà ở cùng áp suất gọi là nhiệt độ quá nhiệt Nếu hơi quá nhiệt làm lạnh ở áp suất không đổi nó sẽ trở thành trạng thái bão hoà ở nhiệt độ gọi là nhiệt độ điểm sương Khi môi trường sấy là hơi quá nhiệt thì trong

môi trường sấy ấy không có không khí Ở môi trường này hai thông số cơ bản đó

là áp suất hơi quá nhiệt (P), nhiệt độ của hơi quá nhiệt (T)

2.2 PHƯƠNG PHÁP SẤY

Hiện nay, trong thực tế sản xuất đã có nhiều phương pháp sấy được áp dụng như:

Phương pháp sấy quy chuẩn, phương pháp sấy tách ẩm, phương pháp sấy chân

không, phương pháp sấy hơi quá nhiệt,…

* Phương pháp sấy quy chuẩn

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý và biểu đồ I-d của phương pháp sấy quy chuẩn

Phương pháp này còn gọi là phương pháp sấy gián tiếp trong môi trường không

khí Đây là phương pháp sấy trong lò sấy kiểu chu kỳ môi trường không khí ẩm và

được áp dụng chủ yếu trong thực tế hiện nay Sơ đồ nguyên lý và biểu đồ I-d được

biểu diễn ở hình 2.1

* Phương pháp sấy ngưng tụ ẩm (hay phương pháp sấy tách ẩm):

Nguyên lý của phương pháp này là không có sự trao đổi không khí, ẩm trong

môi trường của lò sấy được ngưng tụ và dẫn ra ngoài Không khí nóng và ẩm sau

khi qua đống gỗ phần lớn sẽ được hút qua giàn lạnh Khi qua giàn lạnh, hơi nước

trong không khí sẽ được ngưng tụ lại thành nước ngưng Không khí lạnh chứa hàm

lượng ẩm thấp này kết hợp một phần không khí qua đống gỗ nhưng chưa qua giàn

lạnh được đưa qua dàn nóng Không khí có hàm lượng ẩm thấp, nhiệt độ sẽ đi qua đống gỗ và làm cho gỗ khô Sau khi qua đống gỗ, do nước trong gỗ thoát ra làm cho không khí trở nên ẩm và quá trình sấy lại lặp lại chu kỳ biến đổi trạng thái như trên Sơ đồ nguyên lý và biểu đồ I-d được biểu diễn ở hình 2.2

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý và biểu đồ I-d của phương pháp sấy tách ẩm

(Ký hiệu DN là giàn nóng, ký hiệu DL là giàn lạnh)

Sấy tách ẩm có ưu điểm là tiết kiệm năng lượng nhất so với các phương pháp sấy khác Song nó vẫn chưa phổ biến tại Việt Nam do nó không có hiệu quả khi sấy gỗ khó sấy, gỗ có chiều dày lớn và đặc biệt là yêu cầu về chất lượng vỏ lò, môi chất để áp dụng phương pháp sấy này rất cao

* Phương pháp sấy chân không:

Nguyên lý của phương pháp này dựa vào mối quan hệ giữa nhiệt độ sôi của nước và áp suất hơi nước Khi áp suất trong thiết bị giảm thì nhiệt độ sôi của nước cũng giảm xuống Khi áp suất giảm đến giá trị mà tại đó nước bắt đầu sôi và bốc hơi thì trên tiết diện ngang của thanh gỗ có sự chênh lệch áp suất Qua đó hình thành lên dòng ẩm chuyển động trong gỗ theo chiều từ trong ra ngoài Dưới điều kiện chân không, quá trình bay hơi sẽ tiến triển nhanh chóng và qua đó quá trình

khô của gỗ rất nhanh nên thời gian sấy được rút ngắn đáng kể (khoảng 20-25 % thời gian sấy so với phương pháp sấy quy chuẩn)

* Phương pháp sấy cao tần:

Đây là phương pháp sấy gỗ trong từ trường điện xoay chiều có tần số cao Tần số ở đây nằm trong khoảng 3-50MHz Để hạn chế hiện tượng nhiễu sóng khi

sử dụng dòng điện cao tần trong công nghiệp, người ta giới hạn ở các phạm vi tần số: 13,560MHz ± 0,06 %; 27,120 MHz ± 0,06 %; 40,580 MHz ±0.06 %, và tần số phổ biến nhất là 27,120 MHz

Phương pháp sấy cao tần có đặc điểm khác so với các phương pháp sấy khác là gỗ được làm khô từ trong ra ngoài và do đó nó có thời gian sấy rất ngắn Bên cạnh đó, phương pháp này còn có nhiều ưu điểm là dễ tự động hoá, thiết bị gọn nhẹ, chất lượng sấy đảm bảo, quá trình sấy dễ điều tiết và có thể sấy các loại nguyên liệu có hình dạng phức tạp.Tuy nhiên giá thành sấy của phương pháp này cũng khá cao, yêu cầu phải có hệ thống bảo vệ tốt

* Phương pháp sấy hơi quá nhiệt:

Ở phương pháp này sử dụng trực tiếp hơi quá nhiệt làm môi trường sấy, đây

là một giải pháp nhằm tăng cường năng lực sấy và hiệu quả kinh tế của quá trình sấy Bản chất của quá trình sấy này chính là sự tổng hợp của phương pháp sấy quy chuẩn và phương pháp sấy chân không

Hơi quá nhiệt chính là hơi nước được cấp thêm nhiệt Trong quá trình cấp nhiệt, áp suất (gồm áp suất xung quanh gỗ và áp suất trong gỗ) đều tăng Khi tăng đến áp suất nhất định ta tiến hành làm lạnh môi trường sấy một phần hơi nước ngưng tụ áp suất xung quanh gỗ giảm xuống  chênh lệch áp suất ở phía trong

gỗ và môi trường sấy Nên phương pháp sấy hơi quá nhiệt là phương pháp sấy kết hợp giữa phương pháp sấy nhiệt độ cao và phương pháp sấy chân không

Phương pháp này có thời gian sấy ngắn không kém phương pháp sấy chân không và thiết bị thì không khác mấy so với phương pháp sấy quy chuẩn Viêc theo dõi kiêm tra quá trình sấy dựa và mối quan hệ EMC = f(T, P)

2.3 ĐẶC ĐIỂM CHUNG VỀ LÒ SẤY GỖ TỰ ĐỘNG

Đối với các lò sấy tự động, chế độ sấy bao gồm các thông số: Nhiệt độ Tk,

độ ẩm thăng bằng của môi trường EMC, dốc sấy U Các thông số này thay đổi theo độ ẩm MC của gỗ sấy Ở đây EMC cũng là một thông số biểu thị gián tiếp độ

ẩm tương đối của không khí ( , %), thông qua mối tương quan giữa độ ẩm thăng bằng EMC và độ ẩm tương đối của không khí (, %) với công thức sau đây cho phép ta tính toán được giá trị của độ ẩm thăng bằng thông qua 2 thông số nhiệt độ

t0C và độ ẩm tương đối của không khí

Đối với gỗ lá kim: lấy dốc sấy là 2; gỗ lá rộng lấy là 1.5

Khi độ dày của gỗ sấy nhỏ hơn 30mm, nếu cần tiến hành sấy tốc độ nhanh, thì kiến nghị lấy những giá trị sau:

Đối với gỗ lá kim: dốc sấy lấy là 3.0-4.0 Đối với gỗ lá rộng lấy là 2.0-3.0 MC- độ ẩm tức thời của gỗ sấy, %;

EMC- độ ẩm thăng bằng của môi trường sấy, %

Hoặc thông qua bảng tra , hoặc biểu đồ để xác định các thông số trên Cũng

có nơi sử dụng chế độ sấy với 2 thông số nhiệt độ (T) và dốc sấy (U) Dốc sấy (U) cũng gián tiếp nói lên mức độ khô ẩm của không khí, tức là gián tiếp biểu thị độ

ẩm tương đối của không khí ( %) Từ chế độ sấy với các thông số Tk, T có thể chuyển đổi sang các thông số chế độ sấy tự động.;

-Nhiệt độ môi trường sấy

-Độ ẩm môi trường

- Thời gian sấy

Sử lý các tín hiệu trên ở 2 dạng chủ yếu là tín Analog và tính hiệu số

* Thiết lập các thông số cơ bản tín hiệu ra:(Output)

-Điều khiển van cấp nhiệt

-Điều khiển van phun ẩm

-Điều khiển van trao đổi khí

- Điều khiển hệ thống quạt thổi

Các cơ cấu chấp hành lệnh khi điều khiển tự động

Thiết lập một hệ thống điều khiển lập trình cơ bản phải gồm có 2 phần :

- Khối xử lý trung tâm gọi là CPU (Central Processing Unit )

- Hệ thống giao tiếp vào /ra gọi là I/O (Input/Output)

Hình 2.4 Sơ đồ kết nối các đầu đo và điều khiển hoạt động của lò

sấy

Hình 2.5 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển lập trình

Trong khối điều khiển trung tâm (CPU)gồm 3 bộ phận chính :

-Bộ xử lý (CPU)

-Hệ thống bộ nhớ (Menory)

-Hệ thống nguồn cung cấp (Power supply)

-Thiết lập mạch động lực và mạch điều khiển trong quá trình sấy

-Sơ đổ khối hệ thống điều khiển :

M

m M M M M M

M

Hình 2.6 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển

Trạng thái của môi trường sấy trong quá trình sấy gỗ xẻ (như nhiệt độ, độ ẩm), cũng như độ ẩm của gỗ là những đối tượng cơ bản cần được kiểm tra và điều khiển (khống chế) Để làm cho quá trình sấy được chính xác, cần thiết phải nhờ sự giúp đỡ của một số thiết bị đo đếm để tiến hành kiểm tra, cũng là để thuận lợi cho quá trình điều khiển

a) Thiết bị kiểm tra nhiệt độ

Nhiệt kế bằng thuỷ tinh: là dựa vào nguyên lý của thể dịch (thuỷ ngân) bên trong ống quản bằng thuỷ tinh (mao quản) khi gặp nhiệt sẽ dâng lên, để từ đó xác định được nhiệt độ Nhiệt kế thuỷ tinh được căn cứ vào kết cấu có thể phân ra thành 3 loại là: dạng que, dạng ghi vạch đo độ bên trong và dạng ghi vạch đo độ bên ngoài; nếu căn cứ vào hình dáng có thể được phân thành dạng thẳng, dạng có góc 900 và dạng có góc 1360 Trong lò sấy gỗ thường sử dụng loại nhiệt kế thuỷ tinh có góc 900, vạch đo độ được ghi bên trong và nhiệt kế được bảo vệ bởi một lớp kim loại bên ngoài

Ưu điểm của nhiệt kế thuỷ tinh là: sử dụng thuận tiện, tính ổn định tốt, giá rẻ; nhược điểm của nó là: không thể xác định được từ cự ly xa, độ ỳ lớn, khi đọc

lá kim loại tỷ lệ thuận với độ cao hay thấp của nhiệt độ

Ưu điểm của loại nhiệt kế này là: thuận tiện cho việc đọc kết quả; nhược điểm là: sai số tương đối lớn

Nhiệt kế điện trở: nhiệt kế này được tổ thành từ một điện trở nhiệt, dây dẫn điện và đồng hồ đo sự thay đổi của giá trị điện trở Loại nhiệt kế này có độ chính xác cao, có thể xác định được từ khoảng cách xa và có thể thực hiện đo ở nhiều điểm cùng một lúc, mức độ ứng dụng của loại nhiệt kế này rất rộng Phạm vi xác định của đồng hồ đo là từ -2000C đến -6000C

Nguyên lý hoạt động của nó là, trị số điện trở của thể dẫn hoặc thể bán dẫn

sẽ thay đổi dựa theo sự khác nhau của nhiệt độ, do đó khi sử dụng nhiệt kế điện trở

để xác định nhiệt độ, trên thực tế là đi xác định giá trị của điện trở nhiệt

Nhiệt kế nhiệt - điện cao: là loại nhiệt kế được căn cứ theo hiệu ứng giữa nhiệt và điện để tạo thành Nó gồm có: ngẫu nhiệt điện, đồng hồ xác định giá trị và dây dẫn điện Loại nhiệt kế này có độ chính xác cao, phạm vi xác định được rộng, thuận lợi cho việc xác định ở nhiều điểm khác nhau cũng như có thể xác định được

từ khoảng cách xa, nó được ứng dụng khá rộng rãi trong sản xuất hiện nay

b) Thiết bị xác định độ ẩm không khí

Trong lò sấy gỗ điều khiển bằng thủ công, thường được sử dụng nhất là phương pháp xác định độ ẩm của môi trường sấy dựa vào sự chênh lệch của nhiệt

độ, tức là sử dụng nhiều nhất vẫn là nhiệt kế cầu ướt

Loại nhiệt kế cầu ướt này được tổ thành từ hai nhiệt kế có độ chính xác như nhau (hình 6.4), trong đó ở một nhiệt kế, tại bộ phận cảm nhận nhiệt được bọc một lớp vải xô, đầu bọc vải xô được nhúng chìm vào trong một máng nước, nên loại nhiệt kế này được gọi là nhiệt kế cầu ướt (đơn giản được gọi là cầu ướt)

Do để nước bay hơi cần phải có một nhiệt lượng nhất định, do đó trị số đọc được ở trên nhiệt kế cầu ướt thường thấp hơn so với nhiệt kế bên cạnh nó (nhiệt kế cầu khô) Còn mức độ bay hơi nhanh hay chậm của hơi nước lại có liên quan trực tiếp đến nhiệt độ của môi trường xung quanh Nếu như môi trường xung quanh càng khô (độ ẩm càng thấp), thì phần nước ở trên lớp vải xô ở nhiệt kế cầu ướt bay hơi càng nhanh, do nước bay hơi cần tiêu hao nhiệt lượng, nên làm cho nhiệt độ

trên nhiệt kế cầu ướt giảm thấp, tức là độ chênh lệch giữa nhiệt độ cầu ướt và nhiệt

Hình 2.7 là loại thiết bị xác định độ ẩm kiểu điện trở tương đối điển hình, đặc điểm của nó là: khối lượng nhẹ, dễ dàng cho việc mang xách, xác định nhanh,

có thể đọc trực tiếp được giá trị Nhược điểm của nó là: không thể xác định được

độ ẩm của gỗ ở bên trong lò sấy, về cơ bản chỉ có khả năng xác định được độ ẩm của gỗ sau quá trình sấy

Hình 2.8 là một loại thiết bị xác định độ ẩm dạng cao tần, thiết bị này không

bị ảnh hưởng bởi chiều dày của gỗ, nó cũng có thể xác định được độ ẩm của gỗ một cách rất nhanh chóng

Hình 2.9 là loại thiết bị xác định đường ẩm (đường cong của độ ẩm) sử dụng cho lò sấy gỗ, loại thiết bị này không những là có thiết bị xác định được độ

ẩm của gỗ bên trong lò sấy, nó còn có khả năng kiểm tra được cả nhiệt độ cầu khô

và nhiệt độ cầu ướt, căn cứ vào yêu cầu có thể in ngay được ra độ ẩm của gỗ cũng như nhiệt độ cầu khô và nhiệt độ cầu ướt ở nhiều khoảng thời gian khác nhau

Đặc điểm của loại thiết bị này là có thể xác định một cách nhanh chóng độ

ẩm của gỗ, nhưng do tính năng điện học của gỗ không những được quyết định bởi

độ ẩm, mà còn liên quan đến khối lượng thể tích, cấu tạo hoặc điều kiện môi trường khi xác định, do đó loại thiết bị này cho kết quả không đủ độ chính xác, mà kết quả của nó thường phải được hiệu chỉnh dựa theo những điều kiện như trình bày ở trên Loại thiết bị xác định độ ẩm kiểu điện trở xách tay này bị hạn chế bởi một số nguyên nhân về kết cấu của nó, chỉ có khả năng xác định được độ ẩm ở một độ sâu nhất định từ bề mặt gỗ Khi gỗ có chiều dày lớn, rất khó xác định được

Trong lò sấy tự động, độ ẩm gỗ được đo bởi các đầu đo được cắm sâu vào

trong gỗ (hình 2.10) Chiều sâu để cắm đầu đo khoảng 1/3 chiều dày ván xẻ,

khoảng cách giữa hai đầu đo ít nhất là 30 mm Trong lò sấy tự động thường có từ 4

đến 6 vị trí cần phải đo độ ẩm gỗ, các ván xẻ được đo độ ẩm cần phải được đặt ở

các vị trí khác nhau trong lò sấy như trên hình 2.10 d

2.4 THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Loại thiết bị điều khiển bằng tay không những có cường độ lao động lớn,

điều kiện lao động kém, mà còn do một số người công nhân điều khiển có trình độ

hiểu biết thấp, hoặc vô ý, nên khó mà đảm bảo được chất lượng của gỗ sấy Để

giải phóng sự lao động với cường độ quá lớn của người công nhân, cũng để đảm

bảo được chất lượng của gỗ sấy, nâng cao hiệu ích kinh tế, tiết kiệm được những

loại gỗ quý hiếm, trong quá trình sấy gỗ rất cần thiết một hệ thống điều khiển

a- khoan ván xẻ để cắm đầu đo; b- đầu đo độ ẩm gỗ c- vị trí cắm hai đầu đo; d- vị trí đặt các ván đo độ ẩm trong lò sấy

Thiết bị điều khiển:

Hiện nay, thiết bị điều khiển trong công nghiệp sấy gỗ được phân thành 2 loại lớn, một loại là điều khiển bằng đồng hồ, còn một loại khác là điều khiển bằng lập trình sẵn Hai loại này khác nhau rất lớn, loại điều khiển bằng lập trình có tính năng rất tốt, hiện nay cũng đã được sử dụng rất rộng rãi

Thiết bị điều khiển tự động bằng lập trình: thiết bị điều kiện tự động bằng lập trình trong công nghiệp sấy gỗ là một loại thiết bị có hệ thống vi xử lý tiên tiến, căn cứ vào các số liệu tập hợp được từ nhiệt độ cầu khô, độ ẩm của môi trường sấy, độ ẩm của gỗ, thiết bị sẽ điều khiển tự động đồng thời rất nhiều các thiết bị (như van điện động, vòi phun hơi nước, van điện từ của vòi phun nước dạng sương mù, động cơ điện để đóng hoặc mở cửa hút, cửa xả khí,…) Thiết bị điều khiển tự động bằng lập trình là quá trình điều khiển dựa vào những điều kiện công nghệ chuẩn đã được lập sẵn, độ chính xác rất cao, từ đó mà đảm bảo được tốt chất lượng của gỗ sấy

Còn trên hình 2.10 là sơ đồ bên ngoài của thiết bị điều khiển tự động hoàn toàn bằng lập trình, bên trong thiết bị này đã được lập sẵn khoảng trên 100 chế độ sấy tiêu chuẩn khác nhau Người công nhân điều khiển chỉ cần căn cứ vào những yếu tố về chủng loại cũng như độ dày của gỗ sấy để lựa chọn ra số hiệu của chế độ sấy thích hợp, khi đó máy sẽ tự động căn cứ vào trạng thái độ ẩm của gỗ sấy để điều chỉnh các tham số của môi trường sấy cho đến khi kết thúc quá trình sấy Trong cả quá trình sấy gỗ, không cần sự thao tác của người công nhân Ưu điểm của loại thiết bị này là: mức độ tự động hoá cao, giảm được đến mức tối đa về lao động; nhược điểm của nó là: do tính chất của gỗ là khác nhau, nên làm cho trong cùng một loại gỗ thì vẫn tồn tại sự chênh lệch về độ ẩm

 Thiết bị xác định độ ẩm của môi trường sấy: trong công nghiệp sấy gỗ, thường sử dụng 2 phương pháp xác định độ ẩm của môi trường sấy, thứ nhất là

phương pháp sử dụng nhiệt kế cầu khô và cầu ướt như đã được trình bày ở phần trên, thứ hai là phương pháp độ ẩm thăng bằng EMC

hoặc miếng giấy), miếng mẫu

được kẹp vào một giá đỡ, dây dẫn

điện và đồng hồ đo Nguyên lý xác

định của nó là nhờ vào độ ẩm của

miếng mẫu để biết được độ ẩm

thăng bằng của môi trường sấy,

tức là lấy độ ẩm của miếng mẫu để đại diện cho độ ẩm thăng bằng trong môi trường sấy Trong thiết bị này, độ nhạy cảm của miếng mẫu đối với ẩm sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của thiết bị khi xác định độ ẩm của môi trường sấy

Phương pháp dựa vào độ ẩm thăng bằng so với phương pháp nhiệt độ cầu ướt và cầu khô có những ưu điểm sau: lắp đặt thuận tiện, không cần bố trí máng nước, số liệu được hiển thị một cách rõ ràng, số liệu sẽ phản ánh trực tiếp được độ

ẩm của môi trường sấy

Nhược điểm của loại thiết bị này là: độ chính xác thấp, do bản chất của nó là

đi xác định độ ẩm của miếng mẫu bằng điện, rồi từ độ ẩm của miếng mẫu đó được coi là độ ẩm của môi trường sấy, phương pháp xác định độ ẩm bằng điện cũng tồn tại những sai số nhất định, vả lại độ nhạy cảm của miếng mẫu với độ ẩm thường

Hình 2.11 Thiết bị đo thông số môi trường sấy 1- đầu đo nhiệt độ; 2-màng giấy đo EMC; 3- vị

cũng tồn tại những sai số nhất định, do vậy độ chính xác của phương pháp này là không cao

2.5 NGUYÊN TẮC CHUNG ĐIỀU KHIỂN SẤY TỰ ĐỘNG

Trong các công đoạn chế biến gỗ, sấy gỗ là công đoạn chiếm thời gian dài,

do vậy yêu cầu đặt ra đối với sấy gỗ bao gồm các yếu tố kỹ thuật và kinh tế là năng suất, chất lượng và hiệu quả Trên cơ sở đó một chế độ sấy phải bảo đảm sao cho:

-Gỗ sấy khô đạt yêu cầu chất lượng đề ra;

-Thời gian sấy gỗ ngắn;

-Chi phí sấy thấp

Nguyên tắc xây dựng lựa chọn chế độ sấy là dựa vào sự phân tích ảnh hưởng của các thông số môi trường sấy đến các quá trình xảy ra trong gỗ sấy Cần chú ý một số điểm sau:

1- Trong sấy gỗ, quá trình vận chuyển ẩm đóng vai trò quan trọng, do vậy mọi chế độ sấy phải thúc đầy quá trình vận chuyển ẩm từ trong ra ngoài bề mặt gỗ sấy Cần phải lưu ý rằng ở nhiệt độ cao quá trình dẫn ẩm tốt hơn (nhiệt độ tăng thì

hệ só dẫn ẩm tăng) Do vậy, cần phải coi trọng giai đoạn làm nóng gỗ ở điều kiện

độ ẩm môi trường  cao Đối với nhiều loại gỗ ở nước ta việc tăng độ ẩm môi trường làm nóng gỗ và ở giai đoạn sấy đều có ý nghĩa hết sức quan trọng còn do

sự phụ thuộc đáng kể của hệ số quán tính nhiệt (a) vào độ ẩm

2- Đặc tính quá trình sấy phụ thuộc vào độ ẩm gỗ sấy Độ ẩm ban đầu của gỗ càng thấp, nhiệt độ môi trường sấy có thể nâng cao, độ ẩm môi trường có thể giảm, từ đó thúc đẩy quá trình thoát ẩm của gỗ sấy, do vậy thời gian sấy gỗ được rút ngắn Vận dụng nguyên tắc này nên áp dụng biện pháp hong phơi gỗ trước khi sấy để giảm độ ẩm ban đầu của gỗ sấy

3- Chiều dày gỗ sấy càng nhỏ, gỗ càng dễ khô nên có thể tăng nhiệt độ và giảm độ ẩm môi trường gỗ sấy Chiều dày gỗ sấy lớn và độ ẩm ban đầu cao thì cần thay đổi nhiệt độ và độ ẩm môi trường nhiều bậc hơn

Sự thay đổi các trị số các thông số của môi trường sấy có thể xác định theo các phương pháp khác nhau

-Lập lịch trình thay đổi nhiệt độ T và độ ẩm môi trường  (T) cho cả quá trình sấy theo thời gian sấy Phương pháp này đơn giản, dễ sử dụng, chỉ có thể áp dụng cho nhứng loại gỗ đã được xác định chế độ sấy chuẩn và trong điều kiện thiết bị sấy chuẩn

-Thay đổi nhiệt độ T và độ ẩm môi trường  (T) cho cả quá trình sấy theo độ ẩm tức thời gỗ sấy Phương pháp này được áp dụng rộng rãi nhất hiện nay do tính linh hoạt dễ điều chỉnh và cần phải theo dõi sự thay đổi độ ẩm gỗ trong suốt quá trình sấy

Một số nước trên thế giới áp dụng một số phương pháp điều hành sấy như ở hình 2.12

T u

Trong các chế độ sấy của Nga, vì độ ẩm môi trường sấy được điều tiết thông qua nhiệt độ của nhiệt kế khô và nhiệt độ của nhiệt kế ướt, trong đó nhiệt kế ướt được giữ không đổi hoặc thay đổi không đáng kể trong suốt quá trình sấy Trong khi đó, ở các chế độ sấy của Mỹ, nhiệt độ của nhiệt kế ướt được giảm dần theo từng cấp, ở các chế độ sấy ở Anh và Pháp nhiệt độ nhiệt kế ướt không thay đổi hoặc tăng dần Ở Đức áp dụng chế độ sấy hai cấp, trong đó nhiệt kế khô tăng dần, nhiệt kế ướt giảm dần

Dựa trên nguyên lý đó, ở các nước đều đã xây dựng chế độ sấy chuẩn áp dụng cho các loại gỗ với các chiều dày khác nhau

Căn cứ vào chất lượng sấy của gỗ cũng như thời gian sấy có thể đánh giá được về tính năng của chế độ sấy theo 3 chỉ tiêu sau:

Hiệu suất: dùng thời gian sấy dài hay ngắn để làm tiêu chuẩn đánh giá Cùng

sử dụng một lò sấy, tiến hành sấy cùng một loại gỗ nhưng ở hai chế độ sấy khác nhau, để sấy được gỗ sấy có cùng một tiêu chuẩn để đánh giá

Tính an toàn: cần phải đảm bảo không phát sinh những khuyết tật của gỗ khi

sấy Dùng trị số giữa độ ẩm thực tế tồn tại trong gỗ khi sấy với độ ẩm giới hạn mà

gỗ bắt đầu phát sinh những khuyết tật để biểu thị, tỷ số này càng nhỏ, điều đó nói rằng tính an toàn càng cao

Tiêu chuẩn này được đánh giá bởi tỷ số giữa giới hạn bền của gỗ và ứng suất lớn nhất trong nó

m ax



ghb

Nếu B >1, 0- chế độ an toàn; nếu B < 1,0 - gỗ sẽ bị nứt khi sấy

Độ mềm cứng của chế độ sấy: đặc trưng bởi mức độ bay hơi của nước trong

gỗ ở cùng một điều kiện môi trường sấy Khi chủng loại, kích thước của gỗ sấy cũng như tính năng sấy là như nhau, nếu chế độ sấy có độ chênh lệch về nhiệt độ

cầu khô và nhiệt độ cầu ướt lớn, tốc độ lưu thông của không khí lớn thì được gọi là chế độ sấy cứng; ngược lại, thì được gọi là chế độ sấy mềm

Trong hai chế độ có cùng độ ẩm môi trường  áp dụng cho vật liệu giống nhau về độ ẩm, chế độ đựơc xem là cứng hơn là chế độ với nhiệt độ cao hơn Khi nhiệt độ như nhau chế độ với  thấp hơn sẽ được xem là cứng hơn Nếu so sánh với các chế độ với t và  khác nhau, chỉ số chỉ độ cứng của gỗ có thể dùng (tk - tu) Cùng một chế độ sấy, đối với một loại cây hoặc một loại kích thước gỗ sấy nào đó thì nó là chế độ sấy mềm, nhưng đối với loài cây khác hoặc kích thước của gỗ sấy khác thì nó lại có thể trở thành chế độ sấy cứng

2.6 PHƯƠNG PHÁP LẬP CHẾ ĐỘ SẤY

Khi cần sấy đối với những loài gỗ mới, cần thiết phải lập một chế độ sấy cho

gỗ, trước khi tiến hành lập chế độ sấy, cần phải hiểu rõ được cấu tạo, tính chất của

gỗ, đặc biệt là khối lượng thể tích và hệ số co rút của nó, đồng thời cũng cần tham khảo đối với chế độ sấy của những loài gỗ có đặc điểm giống Hoặc là tiến hành lấy một mẫu thí nghiệm đưa vào trong lò sấy, quan sát tình hình sấy của mẫu thí nghiệm đó Cũng có thể là đem tất cả mẫu của các loài gỗ cần lập chế độ sấy đó cùng đưa vào trong lò sấy thí nghiệm, sau đó quan sát tình hình sấy của các mẫu thí nghiệm, rồi căn cứ vào đó để xác định được chế độ sấy hợp lý Phương pháp lập chế độ sấy bao gồm

2.6.1 Phương pháp so sánh

- Căn cứ vào tính chất của gỗ đem sấy, tham khảo và so sánh với những loại gỗ tương tự, đồng thời cũng xem xét đến tình hình sấy của mẫu thí nghiệm để định ra chế độ sấy giả thiết

- Căn cứ vào chế độ sấy giả thiết tiến hành thí nghiệm, sau đó vẽ được đường cong

về sự chênh lệch của độ ẩm ở các giai đoạn sấy, đồng thời cũng chú thích về số lượng cũng như tính chất của các khuyết tật phát sinh ở các giai đoạn sấy

- Căn cứ vào kết quả thí nghiệm thu được, đối chiếu với chế độ sấy giả thiết để tiến hành hiệu chỉnh

- So sánh kết quả của vài lần làm thí nghiệm, để chọn ra đường cong tiêu chuẩn có khuyết tật nhỏ nhất và sự chênh lệch về độ ẩm là lớn nhất

- Lấy những số liệu về sự thanh đổi của nhiệt độ và độ ẩm trong môi trường sấy của đường cong tiêu chuẩn đó làm chế độ sấy gỗ, rồi tiến hành sản xuất thí điểm

- Nếu như quá trình sản xuất thí điểm thành công, thì chế độ sấy đã chọn là hợp lý, đồng thời cũng được tiến hành chỉnh sửa dần trong quá trình sản xuất thực tế, cuối cùng định ra được một chế độ sấy hợp lý nhất

2.6.2 Phương pháp nghiên cứu phân tích

Nếu như loài gỗ cần sấy không có được những chế độ sấy tương tự để tham khảo, thì việc xác lập chế độ sấy của nó sẽ là: đầu tiên cần nghiên cứu về cấu tạo

và tính chất của loài gỗ đó, sau đó dùng phương pháp thí nghiệm kết hợp với phân tích để tiến hành sấy thí nghiệm

Đặc tính chủ yếu của gỗ sấy bao gồm: khối lượng thể tích cơ bản, hệ số co rút và tỷ lệ co rút giữa chiều xuyên tâm và chiều tiếp tuyến, tốc độ sấy; cấu tạo liên quan đến sấy gỗ có: số lượng và độ thô của tia gỗ, độ dày vách tế bào, số lượng cũng như tính chất của lỗ thông ngang, số lượng và sự phân bố của các chất chứa trong ruột tế bào,…

Căn cứ vào những đặc tính và cấu tạo của gỗ có liên quan đến quá trình sấy như đã trình bày ở trên, định ra một chế độ sấy sơ bộ, khi tiến hành xác định chế

độ sấy sơ bộ cần nắm chắc những nguyên tắc sau:

Ở giai đoạn sấy đầu tiên nhiệt độ của nhiệt kế khô nên thấp, độ ẩm cao, để đảm bảo cho chất lượng sấy được tốt Đối với những loại gỗ dễ nứt thì càng phải làm như vậy Giai đoạn này giữ T trong khoảng từ 2-5

- Đối với gỗ lá rộng, khi độ ẩm giảm xuống khoảng 45 đến 34 thì ứng lực bề mặt thường đã đạt đến giá trị cao nhất, khi đó gỗ rất dễ bị nứt Vì vậy, tại thời điểm đó cần phải tiến hành phun ẩm một cách hợp lý

- Khi độ ẩm của gỗ sấy đạt đến 35-25%, ứng lực của gỗ đạt đến trạng thái cân bằng tạm thời, khi đó cần nâng cao nhiệt độ và giảm thấp độ ẩm

- Khi độ ẩm của gỗ đạt đến 25-20%, thì việc loại bỏ hiện tượng cứng hoá bề mặt

gỗ là rất quan trọng, nếu như hiện tượng cứng hoá bề mặt của gỗ được loại bỏ, thì

có thể tăng cao nhiệt độ sấy, giảm thấp độ ẩm của môi trường sấy Đối với những loại gỗ khó nứt, thì ở giai đoạn sấy sau cùng có thể sử dụng điều kiện sấy cứng, còn đối với những loại gỗ dễ nứt thì ở giai đoạn sấy sau cùng cần được sử dụng điều kiện sấy mềm

Nắm chắc được những nguyên tắc cơ bản ở trên, khi tiến hành sấy thí nghiệm đối với gỗ, căn cứ vào những khuyết tật phát sinh trong quá trình sấy cũng

sấy nhanh sấy chậm

sấy nhanh sấy chậm

Hình 2.13 Biểu đồ tra chế độ sấy

(a) ứng dụng với gỗ lá kim (b) ứng dụng với gỗ lá rộng

gỗ lá rộng

như thời gian sấy tổng thể để chỉnh sửa dần chế độ sấy, cho đến khi chế độ sấy được hoàn thiện thì thôi

Căn cứ vào độ ẩm ban đầu của gỗ, dựa vào biểu đồ 4.3 để xác định được độ

ẩm thăng bằng của môi trường sấy

Khi độ ẩm của gỗ xẻ lớn hơn điểm bão hoà thớ gỗ, W>Wbh, độ ẩm thăng bằng của môi trường sấy EMC = 15-20%, khi độ ẩm của gỗ xẻ nhỏ hơn điểm bão hoà thớ gỗ W<Wbh, thì độ ẩm thăng bằng của môi trường sấy tuỳ theo sự thay đổi

độ ẩm của gỗ mà cũng thay đổi, nhưng tỷ lệ giữa chúng là đặc trưng cho mức độ cứng hay mềm của chế độ sấy, do đó cơ bản không thay đổi tỷ lệ này, giá trị đó được căn cứ vào chủng loại gỗ cũng như tốc độ sấy và từ biểu đồ 4.3 để xác định, đồng thời cũng xác định được độ ẩm thăng bằng của môi trường sấy

Hình 2.14 Biểu đồ xác định thông số chế độ sấy

Giá trị dốc sấy là 1.3-4.0, khi chất lượng môi trường sấy yêu cầu tương đối cao, thì kiến nghị lựa chọn những giá trị sau:

Đối với gỗ lá kim: lấy dốc sấy là 2; gỗ lá rộng lấy là 1.5

Khi độ dày của gỗ sấy nhỏ hơn 30mm, nếu cần tiến hành sấy tốc độ nhanh, thì kiến nghị lấy những giá trị sau:

Đối với gỗ lá kim: dốc sấy lấy là 3.0-4.0

Đối với gỗ lá rộng lấy là 2.0-3.0

Bảng 2.14 là bảng giới thiệu về nhiệt độ khi sấy gỗ, căn cứ vào nhiệt độ sấy

và độ ẩm thăng bằng của môi trường sấy, rồi dựa theo biểu đồ 2.13 để tra ra được nhiệt độ cầu ướt và độ ẩm tương đối, từ đó xác lập được chế độ sấy gỗ

Chương 3 NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 THIẾT KẾ LỰA CHỌN CÁC BỘ PHẬN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG QUÁ TRÌNH SẤY GỖ

3.1.1 Sơ đồ nguyên lý tuần hoàn của lò sấy

Sơ đồ khí động học biểu diễn vòng tuần hoàn của môi trường sấy trong mặt cắt song song với hướng tuần hoàn của môi trường sấy, trên cơ sở lò sấy quy mô nhỏ có dung tích 20-25 m3, luận văn đã lựa chọn sơ đồ tuần hoàn của môi trường sấy như ở hình…

Hình 3.1 Sơ đồ tuần hoàn môi trường sấy

3.1.2 Các phương pháp điều khiển sấy gỗ tự động

3.1.2.1 Mô hình tự động điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm tương đối của môi trường sấy bằng rơ le điện từ

Đây là mô hình điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm tương đối của môi trường sấy bằng sơ đồ mạch điện với sự hỗ trợ của các rơ – le điện từ thông qua 2 sensor là: nhiệt kế thuỷ ngân tiếp xúc đo nhiệt độ nhiệt kế khô và nhiệt kế thuỷ ngân tiếp xúc

đo nhiệt độ nhiệt kế ướt; theo hình sau

Hình 3.2 Sơ đồ điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm trong môi trường sấy, dùng rơ-le điện từ

Trong hình3.2 : 1 – cầu giao; 2 – công tắc cầp hơi cho calorifer đóng ngắt bằng tay; 3 – công tắc cầp hơi cho calorifer đóng ngắt tự động; 4 – công tắc đóng

mở van phun ẩm; 5 - nhiệt kế tiếp xúc thuỷ ngân ( nhiệt kế khô ); 6 - nhiệt kế ướt;

7 – máy biến áp; 8 - bộ chỉnh dòng; 9 - tiếp điểm; 10, 11 – rơle

Với tư cách là một cảm biến chúng ta dùng nhiệt kế thuỷ ngân tiếp xúc 5 và

6 Cả hai nhiệt kế này đều được đặt trong không gian thiết bị sấy cần điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm Nhiệt kế tiếp xúc thuỷ ngân - nhiệt kế khô 5 dùng làm cảm biến đóng hoặc ngắt dòng điện qua rơle 10 và rơle sẽ đóng ngắt tiếp điểm 9 và nhờ đó

mà calorifer 3 được nối hoặc không nối với nguồn Tương tự, nhiệt kế tiếp xúc thủy ngân - nhiệt kế ướt 6 dùng làm cảm biến đóng ngắt điện hệ thống phun ẩm

Ưu điểm của mô hình trên: Đây là mô hình khá đơn giản, sử dụng các thiết

bị không quá phức tạp Lắp đặt vận hành dễ dàng, giá thành rẻ Phù hợp với các cơ

sở sản xuất nhỏ lẻ

Nhược điểm:Hệ thống này điều khiển thông qua giá trị của nhiệt kế và nhiệt

kế ướt, các giá trị này biến đổi nhanh, không ổn định điều đó sẽ dẫn đến các rơle phải làm việc liên tục dẫn đến giảm tuổi thọ của hệ thống Mô hình này chỉ phù hợp vớí điều khiển bán tự động

3.1.2.2 Mô hình điều khiển tự động quá trình sấy với sự hỗ trợ của máy tính

Đây là mô hình điều khiển tự động hiện đại, đảm bảo sự linh hoạt của chế

độ sấy với sự hỗ trợ của phần mền trên máy tính

Ưu điểm:

Mô hình này rất linh động, dễ dàng thay đổi chế độ sấy phù hợp với nhiều loại nguyên liệu khác nhau Tình trạng gỗ sấy cùng như các thiết bị trong buồng sấy và các thông số chế độ sấy, đều được hiển thị trên màn máy tính rất thuận tiện cho việc kiểm ta theo dõi quá trình sấy

Nhược điểm:

Đòi hỏi người điều khiển phải qua đào tạo và phải có kinh nghiệm mới có thể điều khiển được Sử dụng các thiết bị đắt tiền Nếu bị lỗi phần mềm điều khiển trên máy tính phải có các chuyên gia mới khắc phục được

Hình 3.3 Mô hình điều chỉnh tự động quá trình sấy với sự hỗ trợ của máy tính

Để khắc phục hạn chế này, đề tài được thiết kế với sự tối ưu về điều khiển, trong trường hợp sự cố, công nhân vận hành có thể chuyển sang chế độ vận hành bằng tay kiểm soát toàn bộ quá trình theo quy trình chuẩn đã có tùy theo loại gỗ đang gia công (sự cố này ít xảy ra)

Đề tài được thiết kế với mục đích tối ưu về các công đoạn, mục đích cuối cùng đảm bảo cho ra các sản phẩm chất lượng tốt, giảm hư hao tiến tới giảm giá thành đầu ra Để đạt vấn đề này, đề tài cố gắng nghiên cứu đưa ra giải thuật tối ưu

về điều khiển thông qua giám sát nhiệt độ, độ ẩm buồng sấy và luôn giám sát tỷ lệ nước trong gỗ để đưa ra thông số điều khiển phù hợp

3.1.2.3 Lựa chọn thiết bị điều khiển tự động quá trình sấy

Để khắc phục được các nhược điểm trên và phù hợp trình độ sấy gỗ ở Việt Nam, cũng như phù hợp với việc sấy ngoài thực tế Lựa chọn thiết bị điều khiển

cho lò sấy

Công cụ hệ thống dây điện Wiring Tool sấy thiết kế là bộ điều khiển Trong

đề tài mạnh dạn sử dụng phần mền Labview để điều khiển, một ngôn ngữ lập trình mới có nhiều ưu việt và sẽ được ứng dụng rộng dãi trong các nghành khoa học sau này ở việt nam:

Vậy LabVIEW là gì :Được viết tắc các từ sau;

LabVIEW - Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench

Vậy LabVIEW là một phần mềm, sử dụng ngôn ngữ lập trình đồ họa cho các

dữ liệu thu thập, phân tích dữ liệu, trình bày kết quả và kiểm soát thiết bị thông qua card giao tiếp PC để kết nối với máy tính

Hình 3.4 Card giao tiếp PC

Hình 3.5 Sơ đồ chân Card giao tiếp PC

Bảng 3.1 Mô tả chức năng sơ đồ chân

Vref sẽ là +5V trên USB hoặc 2.55V tùy bạn set trên máy tính

(0-5V)

Xung vuông có chiều cao là 5V

0

Input DIR 0

5V

Set bộ đếm xung PULSE Đếm xuống Set bộ đếm xung PULSE Đếm lên

Xung vuông có chiều cao là 5V

5V

PWM1 tần số cố định

và hệ số xung thay đổi từ 0-

255 tùy số đặt trên máy tính

(Xung 0-5V va2 tổng trở 470 Ohm)

Output SW0-SW2 Tín hiệu ra Tín hiệu ra dạng

số (0 hoặc 5V, tổng trở 470 Ohm) tùy bạn set trên máy tính

Nguồn +5V Lấy từ USB, nếu bạn

muốn ổn định hơn hãy cấp nguồn +5V từ bên ngoài nhưng phải tháo Jum trên board

2) Nếu không giao tiếp được có thể máy chưa có đủ thư viện Hãy cài chương trình CardIO trong đĩa cài đặt Vào Programs chạy thử chương trình giao tiếp 3) Lúc này có thể bắt đầu lập trình:

Hình 3.6 Thư viện giao tiếp

Click phảichỉ đường dẫn đến “COM_INOUT4.1.vi” mà bạn chép vào máy Nên để file này chung với thư mục mà bạn lưu chương trình sẽ viết

Hình 3.7 Icon

Click phải trên icon đưa chuột vào từng điểm kết nối và click phải để tạo control hoặc indicator tương ứng Bạn có thể bỏ qua những tín hiệu không cần tạo nếu bạn không sử dụng nhưng phải tạo ít nhất 3 tín hiệu sau:

Hình 3.8 Kết nối đầu vào

Có thể tạo constant nếu bạn không muốn hiển thị chúng bên Front Panel

VISA resource name: chọn cổng COM, chọn cổng COM1, COM2, … tương ứng

mà bạn đã cài đặt

Kết nối liên tục:

Nếu “true” là cổng COM sẽ truy xuất liên tục mà không đóng cổng (nên dùng

cách này), điều này có thể sẽ gây ra lỗi cổng nếu bạn thoát chương trình đột ngột (nút Abort execution) mà không dùng nút thoát Vòng lặp Nếu gặp lỗi trong trường hợp này hãy tắt LabVIEW và khởi động lại (cũng hiếm khi xảy ra)

Nếu “false” mỗi lần giao tiếp sẽ mở cổng và đóng cổng cho nên chương trình cập

nhật sẽ bị chậm (nếu không tạo giá trị mặc định là “true”)

SET: giá trị này sẽ set chế độ phần cứng của CardIO (SET=V*255+S*256 : nếu

V=0 thì Vref của ADC sẽ là 5V từ USB, nếu V=1 thì Vref của ADC sẽ là 2.55V; nếu S=0 thì ADC0 sẽ nhận tín hiệu ADC, nếu S=1 thì ADC0 sẽ là chân xuất tín

hiệu SW3) Như vậy tùy theo ứng dụng của bạn mà sẽ đặt giá trị cho SET

VD: SET=255 là bạn đang dùng ADC0-ADC5 và điện áp tham chiếu là 2.55V tức 10mV/1mức Lúc này bạn nên cho SW3=0 VD: SET=255+256=511 là bạn đang