Введение к работе
Актуальность темы исследования. При переработке древесины образуется большое количество измельченных отходов, удаление которых производится с помощью аспирационного оборудования. В процессе прохода пылегазовых потоков по аспирационному оборудованию многократно изменяются направление, скорость и объем потока, происходит множество взаимодействий химического и физико-химического характера меняющих свойства частиц пыли. [Ватин Н.И., Василевский М.В.] Химические и физические реакции, происходящие между влажными, сухими и твердыми частицами пыли, ведут к их взаимному слиянию, обволакиванию и адсорбции. [Ватин Н.И.] Некоторая часть улавливаемой мелкодисперсной пыли, ее составляющих частиц оседает на внутренней поверхности сторон аспирационной системы и слипаясь, удерживается на них. Нарастающий слой на внутренней части элементов аспирационной системы снижает эффективность очистки воздуха, так как сужает рабочий проход, ухудшает теплообмен, создает условия для возврата пылевого воздуха в очищенный поток.[Ведерников В.Б., Грачев Ю.Г., Хеннер В.К., Гришков А.И. Бретшнайдер Б., Курфюрст И.]
Как показал анализ патентно-информационного поиска, проблематика очистки внутренних поверхностей аспирационного оборудования и трубопроводов от отложений древесной пыли изучается на протяжении нескольких лет в разных странах. Проведенный анализ диссертационных работ за последние 10 лет, так же обосновывает важность решения вопроса образования и удаления отложений на внутренних поверхностях аспирационной системы. Проблема образования и удаления слоя отложений с внутренних поверхностей трубопроводов и элементов аспирационного оборудования описывается Ватиным Н.И., Василевским М.В., Идельчиком И.Е., Беспаловым В.И., Мещеряковым С.В.и др. В процессе эксплуатации систем аспирации предприятий деревообрабатывающей индустрии в циклонах, бункерах и трубопроводах пневматического транспорта возникают пылевые отложения. [Хазанов И.С., Кучерук В.В.] Для поддержания эффективной работы аспирационной системы необходим контроль толщины накапливающегося слоя, а так же — своевременное удаление его с внутренних поверхностей элементов аспирационной системы.
В правилах по охране труда на лесозаготовительном, деревообрабатывающем производствах и проведении лесохозяйственных работ, ПОТ РМ 001-97 в пунктах 8.7.415. и 8.7.417., приводятся меры безопасности при очистке циклона и трубопроводов пневматического транспорта от отложений древесной пыли.
Следует отметить, что все исследования по этому поводу ограничиваются только изложением данного факта [Юдашкин М.Я., Нейков О.Д., Логачев И.Н., Пирумов А.И., и др.], а исследования по разработке методов повышения эффективности работы аспирационной системы через автоматизацию процесса очистки отсутствуют. Таким образом, решение задачи, очистки внутренних поверхностей элементов аспирационной системы от отложений мелкодисперсной древесной пыли, является актуальной.
Объектом исследования является главный элемент аспирационной системы, промышленный инерционный пылеуловитель - циклон, предметом исследования - закономерности процессов аэродинамики и пылевых отложений, пылеочистки в циклонных аппаратах.
Цель работы: Повышение эффективности функционирования аспирационной системы путем автоматизации процесса очистки внутренних поверхностей элементов аспирационной системы на деревообрабатывающих и мебельных производствах.
Для достижения основной цели был выявлен ряд задач, которые необходимо решить:
Теоретическое рассмотрение динамики ряда процессов, происходящих в системах аспирации, анализ процессов очистки пылегазового потока в циклонах, используемых на деревообрабатывающих предприятиях.
Описание и обоснование современного подхода к вопросу автоматизации систем управления процессом очистки от периодически накапливающегося слоя отложений мелкодисперсной древесной пыли на внутренних поверхностях элементов аспирационной системы эффективно реализующих работу разработанных моделей и алгоритмов.
Рассмотрение, описание и анализ возможных способов очистки циклонов от слоя отложений на внутренней поверхности стен. Выбор и обоснование наиболее эффективного способа очистки.
Разработка инженерных методов и алгоритмов, обеспечивающих оптимальное управление выбранным способом очистки внутренних поверхностей циклона от слоя отложений мелкодисперсной пыли.
Внедрение в практику деревообработки автоматизированной установки по очистке внутренних поверхностей циклона от древесной пыли.
Научная новизна работы
Разработаны методы, модели и алгоритмы работы очистки пылегазового оборудования и составлена математическая модель очистки внутренних поверхностей циклонов от отложений мелкодисперсной древесной пыли.
Обоснованы принципы управления технологическими процессами очистки внутренних поверхностей циклонов на деревообрабатывающих и мебельных предприятиях.
Сформированы, описаны, обоснованы и рассчитаны алгоритмы автоматизированной системы, тем самым решена проблема очистки внутренних поверхностей элементов аспирационной системы от отложений древесной пыли.
Практическая ценность исследований
Разработана система технических средств для очистки внутренних поверхностей циклонов и спроектирована автоматизированная система контроля за состоянием внутренних поверхностей циклонов от налипающих частиц мелкодисперсной древесной пыли и управления технологическим и автоматизированным процессом их очистки.
Результаты работы внедрены и прошли производственное испытание на циклонах в деревообрабатывающем, лесопильном, мебельном производстве. Были подтверждены работоспособность, эффективность, современность и своевременность разработанной системы. Разработанная система очистки циклонов от налипающих частиц мелкодисперсной пыли, улучшает качество работы аспирационной системы за счет контроля толщины накапливаемого слоя на внутренних поверхностях и его своевременного удаления. Система показала, что ее эффективное использование улучшает условия труда персонала, за счет своевременной очитки внутренних стен циклона не происходит вторичного захвата пылевых частиц, что сказывается на качестве очищенного воздуха, и помогает сократить число работающих, в чью компетенцию входит очистка циклонов на деревообрабатывающих и мебельных предприятиях.
Апробация результатов работы
По результатам исследований были сделаны доклады и получено одобрение на следующих конференциях: IV Международный евразийский симпозиум Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент XXI века, Екатеринбург, сентябрь, 2009 год. Международный симпозиум Инженерная экология, Москва, декабрь 2009 год.
По материалам диссертации опубликовано 12 статей, из них 5 в сборниках рекомендованных ВАК.
На защиту выносятся
Результаты теоретического анализа современных аспирационных систем и процессов, протекающих в их элементах, относящиеся к задачам контроля и автоматизации.
Результаты разработки инженерных методов, математических моделей объекта контроля, управления и корректировки в подсистемах автоматизации процесса очистки внутренних поверхностей циклона от мелкодисперсной пыли на мебельных и деревообрабатывающих предприятиях
Обоснованные и отлаженные алгоритмы управления техническим процессом очистки систем аспирации в деревопереработке.
Результаты определения системы автоматического контроля и управления процессом очистки внутренних поверхностей циклона от налипших частиц мелкодисперсной древесной пыли.
Структура и объем диссертационной работы
