5.2.2. Требования к точности контроля

При выработке требований к точности контроля влажности пиломатериалов (начальной, текущей и конечной) следует исходить из требований к качеству сушки пиломатериалов и равномерности влажности в партиях материала при сушке в камерах.

При сушке необходимо обеспечить соответствующую влажность партии пиломатериала заданной конечной влажности. Отклонения влажности отдельных досок от средней влажности партии должны находиться в допустимых пределах, зависящих от назначения высушиваемых пиломатериалов. Например, в Руководящих материалах по камерной сушке [60] за критерий качества равномерности сушки принимается диапазон допустимых отклонений конечной влажности в партии от средней. Причем этот диапазон колебаний влажности определяется как W_c_Р±2а>, где W_cp- средняя влажность, a O - среднее квадратическое отклонение влажности. Ho в этих материалах совершенно отсутствуют указания на то, с какой точностью фактическая средняя влажность партии материала должна соответствовать заданной по категории качества. При наличии ошибки в определении средней влажности изменится и диапазон фактических отклонений влажности в партии, т. е. при измерении средней влажности допустимые погрешности должны регламентироваться. Кроме того, отклонения относятся к высушенному пиломатериалу после соответствующей термообработки и выдержки для выравнивания влажности после сушки, т. е. в момент окончания собственно сушки разброс влажности может быть значительно больше при той же заданной средней конечной влажности. Следовательно, при назначении требований к точности определения конечной влажности надо исходить из фактического распределения влажности по штабелю во время сушки.

Начальная влажность.

Если W_na₄ необходима для назначения режима, большой точности при ее определении не требуется. В диапазоне 20-30% точность определения HP_l_a₄ может быть порядка ± 5%, а если30%, точность не играет роли (достаточно

убедиться, что W_Ha4 в среднем больше 30% ).

Точность определения продолжительности сушки зависит от начальной влажности. Так, при HP_l_a₄=60% ошибка ±5% может дать ошибку при вычислении продолжительности сушки 5-10% в зависимости от режима и конечной влажности. Если эта точность достаточна, можно принять, что при определении продолжительности сушки среднюю начальную влажность штабеля достаточно находить с точностью ±5%.

При определении текущей влажности в процессе, сушки, например по массе, ошибка среднего значения W_hач±5% вызывает ошибку конечной влажности примерно ±3%. В этом случае надо потребовать, чтобы ЦР_Нач определяли с ошибкой нє более ±2%. Методов определения с такой точностью средней начальной влажности партии пиломатериалов пока нет. При определении средней влажности по отдельным пробам (путем взятия секций влажности или электровлагомером) потребуется измерять влажность всех досок штабеля, как показано в § 5.1.

Принятый при испытании камер метод определения начальной влажности по секциям из 13 контрольных досок [60] не обеспечивает необходимой точности. Действительно, при = ±25% предельная ошибка среднего

формула

( =2,18 при «=13), т. е. действительная средняя влажность штабеля может находиться в диапазоне 45-75%. Очевидно, для измерения влажности всех (или большей части) досок штабеля требуется разработать автоматический влагомер, который контролировал бы влажность досок, например при их формировании в сушильный пакет. Точность такого влагомера может быть невысокой, так как при большом числе измерений погрешность влагомера не окажет заметного влияния на общую погрешность определения среднего значения W⁷_na₄. В зависимости от диапазона измеряемой влажности среднее квадратическое отклонение влагомера можно принять: сті_в„= ±10% (№_нач = 30-45%); а_вл=15% (№„_ач = 45-

60 %); .<Та„ = 20 % (Г„_ач = 60 %).

Сушка до транспортной влажности. Результаты обработки данных по распределению влажности в партии пиломатериалов при атмосферной сушке и в камерах непрерывного действия показывают, что в среднем при конечной влажности 18% среднее квадратическое отклонение а_вл= ±1,5-2% (см. рис. 5.3), т. е. с вероятностью 95% конечная влажность досок в партии пиломатериалов находится в допустимом диапазоне 14-22%.

При доверительной вероятности 90% допустимая ошибка средней влажности Д = 0,7очѵ, где a_w - среднее квадратическое отклонение влажности в партии. В нашем случае при сушке по 0-й категории качества до транспортной влажности Д = 0,7-2= ± 1,4 %. Ho и при контроле с такой точностью имеется вероятность появления досок в партии с влажностью более 22%, что в ряде случаев недопустимо при сушке по 0-й категории качества. Поэтому после окончания сушки надо производить выборочный контроль влажности досок штабеля для определения параметров распределения (средней влажности партии W_cp и среднего квадратического отклонения аил) - Этот контроль можно осуществить, например, электровлагомером, средняя квадратическая погрешность которого не должна быть более ±1,5%. А наиболее радикальный путь - создание устройства для автоматического контроля влажности досок перед их формированием в транспортный пакет. Такое устройство позволяло бы из партии высушенных пиломатериалов отобрать доски с ЦР>22% для дальнейшей досушки или выдержки.

Сушка до эксплуатационной влажности. Если исходить строго из требования к качеству сушки, нельзя допускать ошибки в определении средней влажности партии пиломатериалов, так как это может привести к увеличению вероятности выхода влажности досок за пределы допустимого диапазона отклонений, что ухудшает показатели качества сушки.

Например, при контроле конечной влажности по секциям, рекомендуемом Руководящими материалами [60], предельная ошибка среднего приводит к тому, что вероятность выхода влажности досок за пределы допустимого диапазона становится равной 34 % при 0-й и или 44% при - V категориях качества. Следовательно, такой метод контроля не обеспечивает необходимых требований и может привести к ухудшению фактических показателей качества высушенного пиломатериала. Поэтому при разработке средств контроля влажности надо стремиться к обеспечению сколь угодно малой ошибки при определении средней влажности. Ho не говоря о том, что это требование для дистанционных систем контроля неосуществимо, повышенные требования к точности приведут к значительному увеличению времени на разработку соответствующих методов и средств контроля, усложнению и удорожанию аппаратуры, что в конечном итоге может обернуться отсутствием производственных методов контроля влажности в процессе сушки. Поэтому надо выбрать компромиссные варианты требований (удовлетворяющие с приближением технологические нормы), которые могут быть в ближайшее время реализованы. При этом одновременно с организацией контроля влажности высушиваемой древесины для обеспечения надлежащего качества сушки возможно потребуются специальные дополнительные технологические мероприятия. Например, для гарантии получения нужного качества можно сушить пиломатериалы по лучшей категории (т. е. вместо сушить по категории качества и т. п.). При организации контроля эту задачу предпочтительно решать в два этапа: контроль влажности пиломатериалов в процессе сушки (текущей) и контроль конечной влажности материала (после сушки, термовлагообработки и кондиционирования) для оценки соответствия его заданной категории качества.

При измерении конечной влажности можно потребовать минимальной ошибки при определении средней влажности, что легко достигается увеличением числа контрольных проб на влажность. Ho это увеличение можно рекомендовать только при использовании влагомеров, так как оно приводит к значительной потере материала и большим затратам времени.

Чтобы с достаточной достоверностью определить параметры распределения влажности в партии материала, среднеквадратическая погрешность влагомера а_вл не должна превышать половины среднеквадратичного отклонения влажности в партии, т. е. 0_ПЛ-= = 0,5w. При этом условии с учетом норм требований получим следующие среднеквадратические погрешности влагомера: для 0-і і категории качества ст_вл = ±0,75%; - 0>вл=±О,4-0,5%; - о_ил~ = ±0,5-0,75%; - сТ _ВЛ=±0,75-1,25%; V - о_вл = ±1,5%.

В. Г. Романов [15, 67] рассчитал требования к точности влагомеров в зависимости от их назначения и категорий качества сушки. При расчете допустимых значений средней квадратической погрешности влагомера 0_ВЛ В. Г. Романов принял, что среднее квадратическое отклонение влажности Cp_w- равно одной трети нормативного отклонения по Руководящим материалам. Однако в нормах требований по Руководящим материалам диапазон допустимых отклонений определен как W_Cpdz2a (ори 05,%-ной вероятности). Отсюда средние квадратические отклонения влагомера были занижены в 1,5 раза (для 0-й категории качества в 2 раза) . С учетом сказанного допустимые среднеквадратические погрешности влагомера при доверительной вероятности 0,95 (влагомер повышенной точности) будут следующими: для 0-й категории качества йі,„= ±0,95%,

І - о_вл = 0,45-0,65%, - (Тьл = 0,65-0,95%, - <т_вл=0,95- 1,55%, V-1,9%. Эти величины близки к рассчитанным выше. А если учесть, что В. Г. Романов принял 0_вл=О,61іатг (в наших примерах Свл = 0,5стж), значения рекомендуемых погрешностей влагомеров совпадут.

Выпускаемый промышленностью электровлагомер ЭВ-2К имеет погрешность ±2% в диапазоне влажности 7-12% и ±3% в диапазоне 12-30%) при доверительной вероятности 85%. При этом среднеквадратическое отклонение будет равно 0 _вл = ± 1,4% в диапазоне 7-12% И 0_ВЛ=±2% при 12-30% влажности. Такая погрешность частично удовлетворяет только требования к V категории качества.

Если задать требования к влагомерам, исходя из 85%-ной доверительной вероятности (влагомеры для обычного контроля в производственных условиях), допустимые величины 0вл будут следующие: для категории качества 0 _вл=±і,13-1,87%, для V - 0_ВЛ=±2,25%. В этом случае точность влагомера ЭВ-2К в основном удовлетворяет требованиям к - V категориям качества сушки пиломатериалов. Для пиломатериалов, высушиваемых по 0, и категориям качества, необходима разработка более точных влагомеров, так как если при большом количестве измерений средняя влажность партии с какой-то точностью может быть определена существующим влагомером, то определить диапазон колебаний влажности таким влагомером нельзя.

При определении требований к контролю текущей влажности в процессе сушки исходим из следующего. Для назначения режима необходимо в камерах периодического действия определить промежуточные влажности пиломатериалов 30 и 20%, для назначения конечной влаготеплообработки и момента окончания сушки - конечную влажность. При измерении влажности 30 и 20% высокой точности требовать нецелесообразно из-за значительного разброса влажности по штабелю. Исходя из фактического диапазона отклонений влажности в штабеле при доверительной вероятности 90%, погрешность определения средней влажности штабеля может быть- принята равной ±4% для промежуточной ,влажности 30% н ±2,5% для влажности 20%.

Конечная термовлагообработка назначается обычно при достижении материалом конечной средней заданной влажности. Как отмечалось, для получения пиломатериалов требуемого качества надо стремиться к минимально возможной ошибке при определении средней конечной влажности. При оценке конечной влажности по четырем секциям из партии предельная ошибка среднего для категории качества будет равна ±1,6- 2,4%, категории-±2,4- 4%, V - ±4,8%. Метод дистанционного контроля должен иметь точность не ниже точности общепринятого метода контроля по секциям влажности. А рекомендуемую точность контроля можно принять из следующих соображений. При сушке в камерах периодического действия разброс влажности до назначения конечной вла- гообработки и кондиционирования может соответствовать нормам - V категорий качества.

При диапазоне отклонений влажности, соответствующему V категории качества (аѵг = ±3%), допустимая ошибка при определении средней влажности равна Д=0,7-атг=±2,1 % при доверительной вероятности 90%. Если рассматривать диапазон колебаний влажности при категории качества, допустимая ошибка Д= = ±1 -1,75%. Таким образом, при сушке по - V категориям и в ряде случаев по категории можно при разработке систем дистанционного контроля принять в качестве исходного требования, что точность определения средней влажности штабеля пиломатериалов должна быть не ниже ±2%. А при сушке по категории и частично по погрешность должна быть уменьшена до ±1 -1,5%.

отрывки (возможны ошибки распознавания, формулы опущены) из книги Автоматизация процессов сушки пиломатериалов Е. С. БОГДАНОВ

От: AntonSokolov,

Скрыть комментарии (отзывы) (0)