Партнеры журнала:

Производство плит

Входной и текущий контроль качества продукции на плитных производствах

Контроль качества продукции заключается в оценивании определенных показателей плит на соответствие установленным нормативам. Различают входной, текущий и выходной контроль качества продукции.

При входном контроле проверяют соответствие параметров древесного сырья заявленным требованиям и качество связующего (или его исходных компонентов, если на предприятии есть собственный участок изготовления синтетических смол).

Круглые лесоматериалы контролируются визуально. Фракционный состав привозной технологической щепы определяют в ситовом анализаторе (например, это может быть сортировка гирационного типа с круговым движением ситового короба в горизонтальной плоскости).

Качество связующего проверяет заводская лаборатория. Регулярно контролируются содержание в нем сухого остатка, вязкость, кислотность и клеящая способность. ВНИИДрев рекомендует плитным предприятиям определять когезионную прочность связующего методом одноосного растяжения круглых (диаметром 20 мм) образцов из твердолиственной древесины, склеенных по торцам. Однако условия применяемого при этом холодного склеивания отличаются от условий горячего прессования плит. Более надежные оценки нового связующего можно получить, выполняя пробное склеивание образцов продукции в малом лабораторном прессе. Отвердевшие образцы проверяют на прочность при изгибе и растяжении поперек пласти.

Для текущего контроля важна оценка качества получаемой стружки, которое в значительной мере зависит от остроты ножей в стружечных станках. Степень затупления ножей можно отслеживать по величине токопотребления электродвигателя стружечного станка. При использовании тупых ножей разброс по толщине частиц больше, а выход мелкой фракции меньше. Чтобы с достаточной достоверностью оценить распределение разнотолщинности частиц, нужно выполнить 100-200 замеров с точностью до 0,01 мм. Это хотя и требует немалого времени, но вполне себя оправдывает. Напомним, что прочность стружечных плит существенно зависит от соотношения длины и толщины частиц. Чем больше в наружном слое плиты частиц толще 0,25 мм, тем ниже ее прочность. Для среднего слоя важнее форма частиц (их плоскостность); желательно, чтобы в нем было как можно меньше коротких и толстых частиц, которые могут выкрашиваться при обработке кромок ДСП.

Непрерывное и равномерное движение сыпучего материала в производственном потоке обеспечивается контролем заполнения бункеров. Он ведется по сигналам от механических, фотоэлектрических или ультразвуковых датчиков. Механический датчик представляет собой, например, маятниковый клапан, который закрывается при достижении определенного уровня заполнения бункера. Другой способ основан на использовании приводных колесиков, которые прекращают вращение, как только оказываются в стружечной массе, в результате чего подается сигнал. Чаще всего используются фотоэлектрические датчики: на определенной высоте в стенках бункера устраивают два строго противоположных окна, и сигнал о заполнении бункера подается в тот момент, когда полоса света между этими окнами прерывается. Чтобы избежать сбоев в работе датчиков из-­за загрязнения окон, световой поток можно заменить ультразвуковым, но, конечно, такая система будет существенно дороже. Заполнение емкостей для связующего контролируют через мерные стекла или с помощью поплавковых датчиков.

Чрезвычайно важен контроль сушки измельченной древесины. Организовать его сравнительно просто, если стружка высушивается до низкой влажности (3-5%), и сложнее при сушке частиц до 8-12%. Система управления процессом должна обеспечивать не только равномерную конечную влажность, но и удаление газообразных веществ, а также предотвращать возгорание частиц. Начальную и конечную влажность частиц определяют, как правило, с помощью датчиков омического сопротивления. В последние годы все больше применяют инфракрасные датчики. Известны также микроволновые приборы резонаторного типа, погрешность измерения в которых не зависит от плотности древесины.

Продолжительность сушки и температура среды регулируются по показаниям датчиков исходной и конечной влажности стружки. Выходная температура должна быть 105-120°С, при более высокой температуре увеличивается эмиссия вредных газов. При закрытой «экологической» сушке с дожиганием отходящих газов температуру выходящего воздуха повышают до 160°С, одновременно уменьшается объем отходящих газов.

В сушилках высока опасность возгорания материала, особенно если в зону сушки подается слишком мало влаги. Поэтому полагается измерять концентрацию кислорода, содержание окиси углерода и точку росы и учитывать данные этих замеров при управлении процессом. Таким образом повышается его пожаробезопасность и точно регулируется влажность стружки.

Для предотвращения опасности взрыва в трубопроводах сушилок используются системы искрогашения, которые базируются на сенсорных датчиках, чувствительных к инфракрасному излучению. Датчик посылает сигнал системе оповещения. В сушилке-трубе диаметром до 500 мм достаточно двух таких устройств, при большем диаметре трубы - не менее трех. Система искрогашения может работать согласованно с системой впрыскивания воды в опасную зону, что позволяет гасить даже искры, которые уносит с места их возникновения. Применяются форсунки с подпружиненным автоматическим клапаном и оптоволоконные системы, передающие исходящий от искр свет на приемный элемент. С помощью инфракрасных датчиков удается своевременно обнаруживать в циклонах пробки - основную причину пожаров в сушилках.

Операторская линии производства ДСП на ЧФМК
Операторская линии производства ДСП на ЧФМК

Управление процессом осмоления древесных частиц - один из важнейших моментов в технологии плитного производства. Чтобы точно дозировать связующее, необходимо столь же точно определять расход стружки, а это очень непростая задача. Расход стружки измеряют с помощью тактовых либо ленточных весов (расходомеров) или же измерителями насыпного потока (потокомерами). С ленточных весов измеряемый импульс посылается в систему регулирования расхода клея, а она меняет число оборотов двигателя насоса, подающего клей в смеситель. При использовании тактовых весов количество клея изменяется дискретно, по команде, которая поступает от весов. В случае применения потокомера регулирующий импульс выдается при изменении наклона заслонки, установленной на пути движения стружки. В некоторых установках полученный сигнал используется для регулирования потока, поступающего из бункера на весы. Необходимо добиться такой стабильности потока, при которой обеспечивается постоянный расход клея в единицу времени. Если для подачи клея используются точно работающие дозировочные насосы, можно отказаться от измерителя расхода связующего. Это не относится к шестеренчатым насосам, рабочие показатели которых могут зависеть от вязкости клея или от износа подвижных деталей. У расходомера должна быть обратная связь с регулировкой подачи, чтобы заданное значение расхода клея постоянно поддерживалось на должном уровне. Оценивать расход клея можно и по изменению веса расходной емкости.

Исходные данные по массе всего ковра и долей (в процентах) составляющих плиту слоев вводятся в память компьютера. Формирующие машины оснащены бесконтактными приборами рентгеновского излучения, которые позволяют постоянно измерять насыпную плотность слоя. Сведения передаются в контрольно­-логический блок, где на основе сравнения полученных значений с заданными формируются команды уменьшить или увеличить скорость движения донного транспортера, пересыпающего осмоленную стружку в сепарирующее или разравнивающее устройство. Последняя формирующая машина оснащена проходными весами, которые фиксируют суммарный вес одного квадратного метра плиты. По результатам измерений компьютер может построить профиль плотности плиты, то есть выдать на экран график изменения плотности ДСП по ее толщине.

Прессование, как правило, выполняется автоматически. Как только пакеты загружены в многоэтажный пресс, по сигналу от конечного выключателя поступает команда на смыкание плит и давление в системе ступенчато доводится до необходимого уровня. Датчик ограничения давления срабатывает при достижении заданного расстояния между плитами. В одноэтажном прессе с дистанционными прокладками после их смыкания давление в гидросистеме плавно уменьшается вплоть до открытия пресса. Управление прессами, в которых не используются дистанционные прокладки, осуществляется аналогично. Импульсным датчиком для независимо работающих цилиндров в этом случае служит четырехугольный указатель смыкания. У одноэтажного пресса часто непосредственно перед созданием давления приходится дополнительно ограничивать скорость движения поршней гидроцилиндров, чтобы избежать сдувания стружки в наружном слое.

После прессования необходимо провести контроль толщины продукции. Если после распрессовки плиты чрезмерно «пружинят», период прессования нужно увеличить. Такое бывает при избыточной влажности ковра или недостаточно быстром отверждении связующего. Величину послепрессового утолщения (spring back) плиты используют как параметр управления продолжительностью прессования.

В прессах непрерывного действия при отклонении толщины плиты от установленной величины можно менять давление и температуру в отдельных сегментах обогреваемых плит, а также корректировать скорость подачи материала. Интегрированный рентгеновский аппарат-aплотномер следит за соблюдением заданного профиля плотности изготавливаемой плиты.

В современном плитном производстве толщину и вес продукции измеряют непрерывно, это позволяет рассчитывать и держать под постоянным контролем плотность плиты. При постоянном отслеживании влажности стружечного ковра и разницы в весе материала до и после прессования несложно определить, какова влажность готовой плиты. На некоторых предприятиях применяют метод непрерывного ультразвукового измерения модуля упругости плиты в потоке. Для изделий, выпускаемых на одной и той же производственной линии, выявлена умеренная корреляционная зависимость (достоверность аппроксимации - около 0,36) между модулем упругости и пределом прочности при изгибе, позволяющая определять соответствие показателей плиты нормативным, не проводя разрушающих испытаний. Уже появились приборы для электромеханического возбуждения колебаний в плите и изучения их спектра, дающего информацию о прочностных свойствах материала. Расслоения в плите можно выявить с помощью ультразвукового дефектоскопа: при наличии такого дефекта скорость прохождения сигнала уменьшается почти на порядок.

На большинстве действующих плитных предприятий уже осуществлен или происходит переход от систем контроля параметров отдельных участков производственного процесса - сушки, сортирования, осмоления частиц, прессования - к комплексным системам управления выпуском качественных изделий. В современных проектах линий по выпуску древесных материалов изначально предусматривается возможность регулировать все операции с центрального пульта управления. Централизованное комплексное управление позволяет:

●   повысить качество продукции путем оптимизации производственных процессов;

●   снизить производственные затраты за счет экономии сырья и энергии;

●   своевременно обнаруживать и устранять неполадки;

●   предвидеть характеристики продукции при отслеживании ее параметров в ходе изготовления;

●   изменять параметры продукции (например, толщину и формат) без остановки производства;

●   корректировать спецификацию продукции;

●   распечатывать документацию и статистические данные за любой период.

 

На предприятиях, где внедрены методы сквозного контроля качества по нормам ISO, централизованное автоматизированное управление всеми участками производства считается единственно приемлемым способом четко идентифицировать и документировать всю продукцию и этапы ее создания.

Система комплексного управления формируется по модульному принципу. Ее можно расширять и варьировать на уровне как исполнительных и чувствительных элементов, так и самих модулей, комплект которых может быть, например, следующим:

●  модуль обработки данных (основной модуль), в котором с интервалом в одну минуту рассчитывается и тут же передается в банк данных среднее значение каждого контролируемого параметра;

●  модуль построения графиков, с помощью которого создаются наглядные графики изменения замеряемых параметров во времени;

●  модуль фиксации простоев, назначение которого - ведение статистики нагрузки и простоев оборудования, помогающее выявлять наиболее проблемные участки производства;

●  модуль выборочной оценки данных, используемый для определения производственных затрат на конкретную партию продукции;

●  модуль суточной работы предприятия, отслеживающий данные по трем рабочим сменам, при преобразовании их в информацию о деятельности цеха (количество и сортность выпущенных плит, периоды работы и простоев, расход материалов и пр.);

●  модуль оценки работы за смену, который по назначению аналогичен предыдущему (показатели за сутки или за смену могут быть распечатаны в заданной форме, которая подписывается руководителем);

●  модуль взаимодействия с испытательной лабораторией, который обеспечивает сбор и передачу в банк данных информации, необходимой для сопоставления с лабораторными результатами;

●  модуль учета материалов, посредством которого суммируется расход древесного сырья и химикатов за смену, сутки или другой период, а также рассчитывается удельный расход материалов, например, в килограммах на кубометр готовой продукции;

●  модуль экспорта данных, задача которого - преобразование информации в формы, удобные для распечатывания и восприятия ее распространенными пользовательскими программами (Excel, Access, Lotus), с обеспечением при этом ее защиты от несанкционированного доступа.

 

Основное достоинство комплексных систем управления - высокая надежность непрерывного контроля и оптимальное исполнение регулирующих команд при небольшой потребности в персонале. Вся важнейшая информация о ходе производства отображается на мониторах в центральной диспетчерской. Сменный диспетчер, который по информации, выводимой на экраны, следит за материалопотоками, оборудованием, текущими параметрами изготавливаемой продукции, может при необходимости вмешаться в производственный процесс.

Владимир ВОЛЫНСКИЙ