1326

В первый момент отключения ГВУ в выработанных пространствах сохраняется разрежение. Эти ветви становятся источниками тяги с первоначальными депрессиями. На рис. 2 показано направление действия источников тяги – выработанных пространств. Далее рассчитывается вентиляционная сеть, решается также, но уже с двумя источниками тяги в ветвях 17 и 18 с первоначальной депрессией, равной величине разрежения, которое сохраняется в выработанных пространствах в первый момент.

Окончательное распределение газовых потоков к 17-й минуте приводится на рис. 3. Как видно из рис. 3, к концу 17-й минуты воздух реверсируется только со стороны вентиляционного ствола, а со стороны воздухоподающего не реверсируется, тем самым большое количество выработок могут наполниться пожарными газами, что затруднит выход горнорабочих. Аналогичная ситуация сложится и при нулевой аварийной вентиляции.

Список литературы

1.ПБ 03-553–03. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных

ироссыпных месторождений полезных ископаемых подземным способом / НТЦ по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России. – М., 2003. – Сер. 03. –

Вып. 33. – 200 с.

2.Мохирев Н.Н. Проветривание рудников и шахт: курс лекций для студентов горных специальностей / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 1998. – 235 с.

3.Errygers A.E. Practical pointers for fan applications // Canadian Mining Journal. – 1967. – Vol. 88, № 10.

Получено 10.10.2013

УДК 622.23.665.7

Г.А. Цветков

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИЕЙ СВЧ-УСТАНОВКИ КОНВЕЙЕРНОГО ТИПА ДЛЯ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ НА ЗАДАННУЮ ВЛАЖНОСТЬ

В данной работе рассматривается технология безопасной сушки древесины в электромагнитном поле на заданную влажность и его основные структурные компоненты. Разработана система автоматического управления безопасной эксплуатацией СВЧ-установки, позволяющая вести мониторинг технологического процесса с графическим отображением результатов сушки и диагностики технического состояния.

Ключевые слова: микроволновые СВЧ-установки, программирование, система автоматического управления, безопасность, термообработка древесины, элементы автоматики.

G.А. Tsvetkov

Perm National Research Polytechnic University

SYSTEM OF AUTOMATIC CONTROL FOR SAFE OPERATION

OF THE CONVEYOR-BASED MICROWAVE PLANTS FOR DRYING

OF WOOD TO THE SET MOISTURE

In this work a technology for safe drying of wood in the electromagnetic field to the set moisture and main structural components of this system are described. The developed system of the automatic control for safe operation of the microwave plant allows to conduct a monitoring of technological process with graphic display of results of drying and diagnostics of the technical condition.

Keywords: microwave plants, programming, system of automatic control, safety, heat treatment of wood, automatic equipment elements.

Одной из важнейших проблем современного производства является управление технологическим процессом сушки древесины. Именно поэтому большое внимание уделяется созданию эффективных алгоритмов управления, которые отвечают требованиям, предъявляемым к системам автоматического управления.

Оптимизация управления может быть проведена по различным критериям, выбор которых зависит от конкретных условий проведения производственного процесса сушки древесины [1].

На рис. 1 представлена установка для СВЧ-сушки пиломатериалов конвейерного типа. Установка состоит из цилиндрической рабочей камеры, магнетрона, волноведущего тракта, шлюзов, водяной рубашки для поглощения фонового излучения, системы вытяжной вентиляции, датчиков измерения влажности и температуры пиломатериалов, пульта управления.

82

Рис. 1. СВЧ-установка конвейерного типа

Источником СВЧ-поля служит генератор ЭМИ М-111 мощностью 50 кВт и частотой 915 МГц.

Для анализа и оптимизации технологических процессов сушки в поле СВЧ при проектировании и эксплуатации САУ СВЧ-установки необходимо построение его модели. В работе [1, 2] приводится конструкция СВЧ-установки туннельного типа, алгоритм сушки древесины и модель безопасной эксплуатации ОПО.

Основными задачами системы автоматического управления СВЧ-установки для сушки древесины являются:

– достижение требуемого значения выходного содержания влаги в материале

сучетом возмущений выходных величин;

–оптимальное использование энергии при сушке;

–недопущение пересушивания, при котором увеличиваются энергетические затраты и могут возникнуть повреждения материала сушки;

–стабилизация процесса сушки в номинальном режиме;

–безопасность функционирования.

Общая модель процесса сушки древесины в СВЧ-установке является динамической, состоит из уравнений, описывающих передачу массы и тепла между газообразной

итвердыми фазами [1]. Полная модель строится на основе моделей, описывающих состояние уровня технологических процессов, исполнительных устройств, транспортной

ивесоизмерительной систем. При этом модель каждого уровня описывает: физические

ифункциональные связи между исполнительными устройствами установки, алгоритмы работы исполнительных устройств в терминах их логических состояний. На основании анализа моделей технологических процессов оцениваются:

−функциональные зависимости технологических параметров одних исполнительных устройств от технологических параметров других;

−предельные параметры осуществления технологического процесса по данной технологической схеме;

83

тот, сравнении измеренных результатов с заданными, регулировании потока СВЧ-излу- чения, изменения мощности излучателя, регулирования скорости движения конвейера. Ниже описана последовательность сушки древесины на установке с использованием ПО.

Перед загрузкой древесины в сушильную камеру штабель пиломатериалов взвешивается, измеряются его габариты. Полученные данные заносятся оператором установки в соответствующие поля окна программы (рис. 3), указывается порода древесины, так как влажность различных пород существенно отличается, а, значит, отличаются и их диэлектрические характеристики. После задания конечной влажности, т.е. влажности, при которой прекращается сушка, вычисляются: начальная влажность, масса «сухой» древесины (без влаги), диэлектрические характеристики, такие как диэлектрическая проницаемость, коэффициент диэлектрических потерь, от которых зависит поглощаемость древесиной электромагнитного излучения.

Рис. 3. Ввод начальных данных в ПО

После ввода начальных данных программным обеспечением рассчитываются параметры сушки и, после нажатия оператором кнопки «Начать сушку» (рис. 4) и подтверждения начала, формируются и посылаются управляющие команды исполнительным органам установки. Блоку управления магнетроном сообщается величина тока магнетрона, включается двигатель вентиляционной системы для отвода влажного воздуха, посылается команда блоку задания скорости конвейерной ленты, включаются датчики измерения температуры и влажности. Датчики температуры и влажности пиломатериалов непрерывно измеряют параметры, на основании их показаний микропроцессор вычисляет требуемые параметры сушки таким образом, чтобы эффективность установки была наибольшей, при этом фоновое излучение не превышало допустимое значение

(рис. 5).

85

Рис. 4. Начало сушки

Рис. 5. Начало второго этапа

Далее происходит нагрев пиломатериалов до 100 ºС. В традиционных конвективных сушильных камерах температура древесины поддерживается на уровне 60–90 ºС, нагрев в этом случае происходит снаружи, он неравномерен по сечению древесины. В результате такого нагрева в конвективной камере может произойти обугливание

86

и растрескивание поверхности древесины. При сушке древесины микроволновым способом нагрев более равномерен, а автоматическая система управления производит контроль над температурой и, в случае перегрева, понижает мощность генератора электромагнитного поля. После получения команды от датчика о достижении заданной температуры установка выходит на следующий режим. По мере высыхания, древесина поглощает все меньше электромагнитного излучения, поэтому следует уменьшать и мощность излучателя. Чрезмерное его уменьшение приведет к увеличению продолжительности сушки, а поддержание мощности на оптимальном уровне понизит затраты на электроэнергию и позволит понизить фоновое излучение.

Для контроля над параметрами сушки в нижней части окна программы в режиме реального времени строятся графики зависимостей мощности магнетрона, температуры поверхности древесины и ее влажности от времени. По достижении заданной влажности ПО формирует управляющий сигнал об остановке сушки и посылает его блоку управления магнетроном, конвейерная лента перемещает древесину через выходной шлюз

(рис. 6).

Рис. 6. Конец сушки

Кроме того, ПО прекращает процесс сушки в случае превышения допустимого значения фонового электромагнитного излучения, либо, если древесина не нуждается в сушке (начальная влажность меньше или равна требуемой). Данная система автоматического управления установкой позволяет экономить энергию за счет более рационального ее использования, позволяет получить пиломатериалы с более высокими физикохимическими свойствами и обезопасить работу персонала, снижает вероятность брака.

При самом эффективном режиме сушки количество поглощенной древесиной мощности составляет 70–80 % от выработанной магнетроном. Остальные 20–30 % поглощаются водяной «рубашкой», металлическим экраном и образуют так называемое фоновое излучение. Как можно увидеть из графика на рис. 7, мощность электромагнит-

87

ного поля, поглощенная древесиной (обозначена зеленым цветом) понижается по параболической траектории, это объясняется тем, что по мере понижения влажности диэлектрические свойства древесины, как и у большинства влагосодержащих материалов, изменяются таким образом, что поглощаемость электромагнитных волн понижается.

Рис. 7. График изменения поглощенной и фоновой мощности

Таким образом, при постоянной величине мощности магнетрона доля мощности, нагревающей водяную «рубашку» и создающей вредный для здоровья человека «фон», увеличивается и может составить до 99 % от выработанной магнетроном. Это возможно при неполной загрузке сушильной камеры на последних этапах сушки. Для уменьшения потребления установкой электроэнергии мощность магнетрона регулируется блоком управления таким образом, чтобы понизить долю таких потерь, и поддерживается на уровне, при котором обрабатываемым материалом поглощается до 70–80 % сгенерированной мощности электромагнитного поля.

САУ СВЧ-установкой на базе разработанных программно-технических средств предназначена для расчета оптимальных параметров и режимов сушки, автоматического управления и защиты на всех режимах работы, контроля технологических параметров и состояния исполнительных механизмов установки.

Список литературы

1.Цветков Г.А. Управление безопасной эксплуатацией технических устройств

итехнологических процессов опасных производственных процессов на примере сверхвысокочастотной термообработки древесины // Научные исследования и инновации. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2008. – Т. 2, № 4. – С. 57–66.

2.Цветков Г.А., Марчук А.В., Нуруллин И.Н. Модель формирования автоматизированной системы управления безопасной эксплуатацией опасного производственного объекта // Безопасность труда в промышленности. – 2010. – № 5. – С. 10–13.

Получено 2.10.2013

УДК 621.43/.45:621.7.025.7:331.45

Л.М. Веденеева

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Н.В. Залесных

ОАО «Пермский моторный завод»

БЕЗОПАСНЫЙ МЕТОД ПРОМЫВКИ ДЕТАЛЕЙ И УЗЛОВ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Выполнен анализ метода промывки деталей авиационной техники от нагара. Оценена безопасность при эксплуатации имеющегося оборудования. Предложен проект модернизации технологического процесса промывки реверсивных устройств авиадвигателей с использованием технических моющих средств на водной основе.

Ключевые слова: авиационные двигатели, промывка деталей, нефрас, бензинрастворитель, техническое моющее средство, ультразвуковые системы очистки.

L.M. Vedeneeva

Perm National Research Polytechnic University

N.V. Zalesnaya

Perm Engine Company

SAFE METHOD OF WASHING PARTS AND AIRCRAFT ENGINE PARTS

The analysis method of washing parts of aircraft of a deposit. Evaluated safety in the maintenance of existing equipment. We propose a project to modernize the process of reversible flushing devices engines with technical cleaning products, water-based.

Keywords: aircraft engines, parts washing, nefras, gasoline-solvent, technical detergent, ultrasonic cleaning system.

Производственные аварии, травмы, несчастные случаи, профессиональные заболевания показывают, что их основной причиной является несоблюдение требований безопасности, незнание человеком техногенных опасностей и методов защиты от них, а также: устаревшее оборудование, плохое обеспечение средствами коллективной и индивидуальной защиты, отказ собственников вкладывать средства в развитие новых технологий и средств защиты.

Одной из важнейших мер снижения аварийности производственного оборудования является исключение «человеческого фактора» и широкое использование автоматизации процессов управления.

Основной задачей данной работы следует считать разработку безопасного метода промывки деталей и узлов авиационных двигателей, направленную на предотвращение

89

аварийной ситуации на опасном производственном объекте, обеспечение безопасности работников предприятия, а также повышение качества промывки.

Авиационные двигатели поступают в ремонт по причине выработки ресурса дисков первой ступени турбины высокого давления (ТВД), прогара лопаток соплового аппарата второй ступени ТВД, ухудшения параметров, стружки на сигнализаторе, стружки в масле ТВД, прогара рабочей лопатки первой ступени ТВД, попадания постороннего предмета и т.п.

Двигатель, поступивший на ремонт, разбирают для проведения исследований специалистами. Детали, подлежащие ремонту, промывают в бензопромывочном отделении. Промывка реверсивного устройства (РУ) авиационного двигателя выполняется вручную струйным пистолетом в специальном шкафу, оборудованном вытяжной вентиляцией.

Для промывки деталей реверсивного устройства от нагара, масла, отработанной гидрожидкости используются растворители российского производства Нефрас С50/170

ГОСТ 8505–80, или Нефрас С2-80/120 ТУ38.401-67-108, или Нефрас Р ТУ1.512.0099,

а также бензины-растворители импортного производства.

Нефрас С2-80/120 ТУ38.401-67-108 (он же бензин Калоша, БР-2, бензин-раствори- тель) представляет собой бесцветную прозрачную жидкость с запахом, похожим на бензиновый [1]. Важными качественными показателями нефраса являются бромное число (в идеале оно должно составлять не более 0,02 г/100 см3 нефраса БР-2), а также массовая доля ароматических углеводородов и серы, которая не должна превышать порог в 1,5 % для каждого.

Четкой формулы для нефраса С2-80/120 нет, поскольку это не чистое химическое вещество, а смесь углеводородов как линейного, так и ароматического строения, отвечающих, по сути, лишь одному условию: они перегоняются при температуре от +80 до +120 °С. Отсюда и более точное название – нефрас-растворитель, то есть нефтяной растворитель. А 80/120 – это интервал температур, при котором молекулы перейдут из жидкого в газообразное состояние.

Основные физические свойства нефраса С2-80/120 приведены в табл. 1.

Таблица 1