Способы дистанционного контроля влажности древесины

Способы дистанционного контроля влажности древесины

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВЛАЖНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ

1. Контроль средней влажности высушенных пиломатериалов определяют различными способами. Наиболее распространенными в деревообработке являются весовой и электрический способы.

При весовом способе для определения средней влажности партии пиломатериалов из различных зон контролируемого штабеля отбирают не менее 9 досок (заготовок). Зоны быстрого и замедленного просыхания устанавливаются предприятием для каждой камеры путем опытных сушек.

Из каждой отобранной доски (заготовки) на расстоянии 0,3¸0,5 м от торцов перпендикулярно длине вырезают два поперечных среза (секции влажности) размером вдоль волокон древесины 10 ¸ 12 мм и определяют их влажность сушильно-весовым методом по ГОСТ 16588-79 (см. рис.1)

Рис.1 Схема вырезки секции влажности из доски.

1 – контрольный образец, 2 – секция влажности.

Секцию быстро очищают от заусенцев (наждачной бумагой или ножом), маркируют и взвешивают на технических весах с точностью до 0,01г( m _н ). Затем ее помещают в термостат (сушильный шкаф), где при температуре 105±2°С высушивают до постоянной массы ( m _сух ), что свидетельствует о полном удалении из нее влаги (два повторных взвешивания с интервалом 30 мин должны давать разницу показаний не более 0,02 г). Время выдержки в термостате зависит от породы, толщины секции, начальной влажности и может изменяться от 2 х до 10 часов. Влажность секции определяют по формуле, %:

где m _н – н ачальная масса, г;

mсух – масса пробы в абсолютно сухом состоянии, г.

Этот способ является в настоящее время единственно возможным при определении высокой ( W _н > 60%) начальной влажности пиломатериалов с достаточной точностью.

Влажность пиломатериалов штабеля вычисляют, как среднее арифметическое из значений влажности отобранных досок (заготовок).

Древесина секций не должна содержать кору и видимые пороки.

При отсутствии термостата возможно использование бытовой микроволновой печи. С ее помощью высушивание секций влажности сокращается до нескольких минут. При этом обеспечивается более оперативное получение требуемой информации о влажности материала.

Однако следует иметь ввиду, что микроволновая энергия распределяется по объему печи неравномерно, а это может привести к неполному высушиванию образцов – пересушивание ведет к их обугливанию и возгоранию.

Чтобы этого избежать следует соблюдать следующие правила:

-образцы после высушивания уложить на бумажные салфетки, располагая их по краям вращающейся тарелки;

-установить слабо-среднюю или слабую мощность печи и включить ее. Время сушки образцов с высокой начальной влажностью (60 ¸ 80%) составит 15 ¸ 20 мин, а с низкой влажностью 8 ¸ 10 мин для каждых 100 граммов их суммарной массы.

-затем образцы взвесить и просушить их еще раз в течение одной минуты, после чего снова взвесить. Если масса образцов не изменилась, то это значит, что они абсолютно сухие. При изменении массы продолжить высушивание с интервалом в одну минуту, добиваясь постоянства массы.

Влажность пиломатериалов в штабеле при толщине не более 40мм допускается контролировать электровлагомером ( ГОСТ 16588-79). Электрический способ определения влажности основан на зависимости показателей электрических свойств древесины от ее влажности. Для измерения влажности древесины в том случае используют приборы, называемые электрическими. Широкое распространение получили кондуктометрические влагомеры, принцип действия которых основан на зависимости электрического сопротивления древесины от ее влажности.

Они достаточно надежно измеряют влажность в диапазоне от 7 до 30%. К ним относятся отечественные влагомеры типа ЭВ и ЭВА, ИР-1. Недостатком отечественных влагомеров является их низкая точность и узкий диапазон измеряемой влажности.

В последнее время широкое распространение получили измерители влажности FME и FMC производства Голландской фирмы Brookhuis Micro — Electronics BV измеритель влажности НТ85Т производства Германия и других зарубежных фирм, позволяющие с точностью ±0,1% измерять влажность древесины, а также других строительных материалов в диапазоне от 5 до 99%. В данных приборах предусмотрена коррекция температуры от — 40°С до +90°С. Процесс измерения и корректировка влажности древесины осуществляется встроенным микропроцессором, в котором все виды древесины подразделены на 4 группы. Для более точного измерения влажности различных сортов древесины микропроцессор содержит 350 различных названий сортов древесины и их соответствующие коды.

2. Контроль количественного выявления неравномерности просыхания пиломатериалов.

Для количественного выявления неравномерности просыхания пиломатериалов, торец штабеля визуально разделяют на 25 одинаковых прямоугольных зон и по возможности из центра каждой зоны отбирают образец для определения весовым методом конечной влажности древесины. При меньших требованиях к точности измерений отбирают 13 образцов, как это показано на рис. 2 .

Рис.2 Схема отбора 25 или 13 образцов из сечения штабеля

пиломатериалов для выявления равномерности сушки

При высушивании досок образцы вырезают в трех местах: в середине длины штабеля (6,1м) и на расстоянии не менее 0,3м от его торцов; таким образом, из штабеля отбирают 75 образцов (или 13х3=39 – по варианту).

Обозначив через w — влажность каждого образца, n – число отобранных образцов (например, 25), М,% — среднюю влажность древесины в штабеле, x – отклонение влажности каждого образца от средней (т.е. х = w ± М), получим среднюю влажность древесины в штабеле, представляющую собой среднеарифметическую влажность всех его досок:

M =

Из проведенных измерений можно подсчитать влажность образцов, взятых отдельно в каждом вертикальном ряду штабеля, и построить кривую распределения влажности по ширине штабеля (рис.2,б). То же можно выполнить и для влажности древесины по высоте штабеля (рис.2,в справа).

3. Контроль отклонений влажности отдельных досок или заготовок от средней конечной влажности пиломатериалов в штабеле.

Отклонение влажности отдельных досок (заготовок) в штабеле от средней конечной влажности контролируют по среднему квадратичному отклонению d , которое вычисляется с точностью до 0,1% по формуле:

где W — влажность отдельной секции, %;

W — средняя влажность штабеля, %;

n — число секций влажности.

4. Контроль перепада влажности по толщине пиломатериалов.

Для определения перепада влажности по толщине (разность во влажности внутреннего и поверхностных слоев) пиломатериалов, рядом с секциями влажности вырезают секции для определения послойной влажности. Секции выпиливают из пиломатериалов, отобранных из зон штабеля с замедленным просыханием.

Количество пиломатериалов, из которых вырезают секции, должно быть не менее 5 для I категории качества, не менее 3 для II и III . При сушке по III категории перепад влажности контролируют в том случае, когда пиломатериалы поступают на раскрой по толщине.

Секции раскраивают (раскалывают) по схеме, приведенной на рис.3

Рис. 3 Схема раскроя секций послойной влажности.

а-для т пиломатериалов толщиной до 32мм;

б- для пиломатериалов толщиной более 32мм;

1,3-поверхности и 2- внутренние слои древесины.

Влажность внутреннего слоя и поверхностных слоев (взвешиваемых вместе) у каждой секции определяют по методике приведенной в п. 1.

Перепад влажности по толщине пиломатериалов вычисляют по формуле:

где Wвн – влажность внутреннего слоя древесины секции, %;

Wпов — влажность поверхностных слоев (средняя) древесины секции, %.

Среднее значение перепада влажности по толщине пиломатериалов вычисляется по формуле:

где n – количество секций влажности.

5. Контроль остаточных напряжений в высушенных пиломатериалах.

Для контроля остаточных напряжений из пиломатериалов, отобранных из зоны наиболее интенсивного просыхания, вырезают рядом с секциями влажности секции для определения напряжений (силовые секции). Количество пиломатериалов, из которых вырезают секции, зависит от категории качества сушки. Для I категории качества сушки принимают не менее 5 секций, для II – 3 секции, то есть вырезают секции из пяти или трех отобранных досок.

Секции выдерживают в сушильном шкафу в течение 2х-3х часов при температуре 103±2°С, возможно также использование микроволновой печи. После охлаждения секций, их раскраивают (ленточной пилой или лобзиком) по схеме, указанной на рис.4.

Рис.4 Схема раскроя секции напряжений:

а-для пиломатериалов толщиной до 40мм;

б-для пиломатериалов толщиной более 40мм;

Т₁— расстояние между внешними гранями зубцов, мм.

У каждой секции измеряют индикаторной скобой или штангенциркулем с точностью 0,1 мм толщину и расстояние Т₁ между внешними гранями зубцов секции. При равенстве величин Т и Т₁ напряжений в пиломатериалах практически нет. Для пиломатериалов, высушиваемых по I и II категориям качества, относительная деформация зубцов секции f (в вершине) не должна превышать 1,5¸2%.

Относительную деформацию зубцов секции вычисляют по формуле, %:

где l – длина зубца, мм.

За результат принимают среднее арифметическое значение отклонения зубцов контролируемых секций f _ср.

Среднюю конечную влажность пиломатериалов, отклонения влажности отдельных досок от средней, перепад влажности по толщине и остаточные напряжения по рекомендациям настоящего раздела допускается контролировать периодически при переходе на сушку пиломатериалов другой характеристики, при пуске камеры, после ее ремонта или переналадки, а также по требованиям контрольных служб.

© Copyright ОАО «Сухонский речной концерн» 200 7 г.

Источник

Контроль за влажностью древесины

Существует много способов определения влажности материалов. Они делятся на две группы: прямые способы, при которых непосредственно измеряют массу или объем влаги, и косвенные способы, при которых измеряют показатели каких-либо свойств материала, зависящих от влажности. В технике сушки пиломатериалов применяют весовой способ определения влажности, относящийся к прямым способам, и электрический способ, основанный на зависимости электрических свойств древесины от ее влажности.

Весовой способ определения влажности основан на взвешивании и высушивании образцов (проб), отбираемых из партии сортиментов, влажность которых подлежит определению.

От доски или заготовки на некотором расстоянии (не менее 300 мм) от торца по всему поперечному сечению отпиливается проба, называемая секцией влажности, размером вдоль волокон около 10 мм. Секцию очищают от заусениц, взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г и помещают в сушильный шкаф с температурой 100—105° С, где ее выдерживают до постоянной массы, т. е. до тех пор, пока из нее не перестанет испаряться влага, что определяется несколькими последовательными взвешиваниями. Эту постоянную массу принимают равной массе абсолютно сухой древесины.

Число контрольных досок и отпиливаемых от них секций зависит от величины контролируемой партии и требуемой надежности контроля.

Для определения влажности древесины электрическим способом используют приборы, называемые электровлагомерами или просто влагомерами. Различают кондуктометрические влагомеры, основанные на измерении электропроводности древесины, и влагомеры переменного поля, основанные на измерении диэлектрической проницаемости древесины или ее диэлектрических потерь.

Зависимость электропроводности древесины от ее влажности такова, что кондуктометрические влагомеры надежно измеряют влажность лишь в диапазоне от 7 до 30%. Влажность выше 30% измеряется с очень большой погрешностью. Влагомеры переменного поля имеют более широкий диапазон измерения, но из-за особенностей своего устройства эти влагомеры, удобные для шпона и измельченной древесины, малопригодны для пиломатериалов.

В практике сушки пиломатериалов используют кондуктометрические влагомеры ЦНИИМОД-2, ЭВ-8-100, ЭВА-2, ЭВ-2К. Последний выпускается приборостроительной промышленностью в настоящее время. Он имеет два диапазона измерения с пределами 7—30% и 30—60% влажности. Шкалы прибора отградуированы в процентах влажности для древесины сосны при температуре 20° С. Для определения влажности древесины других пород при другой температуре в показания прибора вносят поправки из прилагаемых к нему таблиц. Чувствительным элементом (датчиком) влагомера служат укрепленные в колодке иглы, вводимые в древесину в месте измерения влажности. Погрешность влагомера в первом пределе измерения ±2— 3% влажности. Во втором пределе (30—60%) погрешность не нормируется. Практически она доходит до 5—10%.

Рассмотренные весовой и электрический способы определения влажности применяют для разового ее контроля на различных этапах производственного потока деревообрабатывающих предприятий. Для контроля влажности пиломатериалов в сушильных камерах в процессе сушки эти способы в их чистом виде неприменимы. Многократный отбор из высушиваемого штабеля досок для и, выпиловки из них секций влажности практически невозможен. Влагомеры же серийных марок на непрерывное дистанционное измерение влажности конструктивно не рассчитаны.

Контроль за влажностью древесины в процессе сушки в настоящее время осуществляется видоизмененным весовым способом, называемым способом контрольных образцов или отрезков.

Источник

Контроль влажности

Определение начальной влажности пиломатериалов. Непосредствен-но перед началом процесса сушки необходимо знать (помимо других характеристик) начальную влажность пиломатериалов, которая нужна для правильного выбора режима сушки (в частности, его начальной ступени), режима начального прогрева и установления продолжительности сушки.

В деревообработке наиболее распространен сушильно-весовой (прямой) и электрический (косвенный) метод, основанный на зависимости электрических свойств древесины от ее влажности. Для определения влажности древесины электрическим методом применяют электровлагомеры. Процедура определения влажности древесины указанными методами регламентируется ГОСТ 16588-91.

Контрольный сушильно-весовой метод определения влажности при температуре (103±2) о С. Сущность метода заключается в определении массы влаги, удаленной из древесины при высушивании до абсолютно сухого состояния. При этом методе от досок, не имеющих гнили, засмолков, сучков и коры, на расстоянии от торца не менее 0,5 м выпиливают пробы (секции влажности) в виде поперечного среза размером вдоль волокон 10…15 мм. Секции очищают от опилок и заусениц и немедленно взвешивают с погрешностью, не превышающей 0,01 г, на весах, позволяющих взвешивать с погрешностью не более 0,01 г. Если секции невозможно взвесить сразу после изготовления, их необходимо поместить в пакеты из влагонепроницаемой пленки или герметические стеклянные сосуды. Пакеты или сосуды заполняют как можно полнее и герметично закупоривают.

Взвешенные секции помещают в сушильный шкаф и высушивают при температуре (103±2) о С. Процесс сушки контролируют взвешиванием трех произвольно выбранных секций. Первое взвешивание производят через 5…6 ч после начала сушки, последующие – через каждые 2 ч сушки. Все секции считают высушенными до абсолютно сухого состояния, если изменение массы трех произвольно выбранных секций между двумя последовательными взвешиваниями, проведенными с интервалом 2 ч, не превышает 1 %. При этом за массу высушенной секции принимают результат последнего взвешивания.

Секции не следует сушить свыше 20 ч. Если по истечении 20 ч сушки изменение массы превышает 1 %, сушку секций следует прекратить и секции считать высушенными.

Перед взвешиванием секции охлаждают в эксикаторе с безводным хлористым кальцием или серной кислотой концентрацией не менее 94 % (плотностью 1,84 г/см 3 ) до комнатной температуры и взвешивают с погрешностью, не превышающей 0,01 г.

Начальную влажность секции в процентах вычисляют по формуле

, (5.5)

где – начальная масса секции, г; – масса секции в абсолютно сухом состоянии, г.

Сушильно-весовой метод позволяет (с точностью до 0,1…0,2 %) определить лишь локальные значения влажности досок в местах выпиловки секций. Для того чтобы иметь представление о влажности всего штабеля, необходимо выпилить пробы из ряда досок и затем усреднить результат. Число контрольных досок и отпиливаемых от них секций зависит от требуемой надежности контроля.

Игольчатые электроды кондуктометрического влагомера являются проводниками, по которым течет ток, а древесина, расположенная между ними, – это параллельно соединенные резисторы. При внедрении кондуктометрического датчика в древесину общее сопротивление цепи, состоящей из параллельно соединенных резисторов, в значительной мере определяется резистором с наименьшей величиной сопротивления, т. е. участком древесины с максимальным значением влажности. Поэтому кондуктометрические влагомеры при неравномерном распределении влажности по толщине доски показывают не среднее ее значение, а в значительной мере влажность на участке древесины, где ее значение максимально.

Неравномерное распределение влажности характерно для пиломатериалов после камерной сушки, когда влажность в центре доски выше, чем на поверхности. При этом кондуктометрический влагомер покажет завышенное значение влажности. В процессе сушки это приведет к излишнему расходованию энергии, связанному с дальнейшим продолжением сушки. Кроме того, при измерении создается микрозона сухой древесины в области контакта с иглами, что влияет на показания влагомера.

Контроль влажности пиломатериалов в сушильных камерах в процессе сушки.В настоящее время режимы, применяемые для сушки пиломатериалов, построены в зависимости от влажности высушиваемой древесины. Для ее контроля в процессе сушки широко распространен дистанционный способ, основанный на измерении влажности древесины с помощью кондуктометрических датчиков. Датчик состоит из двух электродов из нержавеющей стали.

Электроды устанавливают в заранее отобранные контрольные доски на расстоянии 500…600 мм от торцов, посередине ширины доски на глубину, равную половине толщины доски, до укладки досок в штабель (рис. 5.30). Два электрода располагают поперек волокон древесины на расстоянии 35…40 мм один от другого. При необходимости рабочую часть электродов в месте контакта с поверхностью древесины изолируют от попадания воды силиконовой мастикой. Целесообразно также размещать датчики на нижней пласти контрольных досок, исключая тем самым любой контакт с водой.

Для контрольных отбирают доски, имеющие влажность, близкую к средней влажности всего штабеля. Для этого, чтобы установить эту влажность, рекомендуется предварительно замерить влажность достаточно большого количества досок из данной партии переносным электровлагомером.

По данным разных фирм в штабель укладывают от 6 до 12 контрольных досок с установленными датчиками. После загрузки штабеля в сушильную камеру датчики специальными проводами соединяют с системой управления.

Рассмотренный дистанционный кондуктометрический способ имеет те же недостатки, что и переносные кондуктометрические влагомеры. Он не позволяет установить с достаточной точностью величину средней текущей влажности материала, уложенного в штабель, в процессе сушки, а лишь определяет ее в местах установки датчиков. Кроме того, низка точность определения момента достижения заданной конечной влажности (ниже 10 %) высушиваемых пиломатериалов. К недостаткам способа следует отнести и большие неудобства установки и съема датчиков.

Рис. 5.30. Расположение электродов в контрольной доске

Для контроля за внутренними напряжениями в процессе высыхания материала в штабель закладывают (в места наиболее интенсивной сушки) один или два контрольных силовых образца длинной 1,0…1,2 м. Подготовка силовых образцов состоит в выпиловке их из досок, характерных для данной партии пиломатериалов, замазке торцов влагозащитными составами (для уменьшения интенсивности испарения влаги) и помещении в сушильный штабель.

Источник