СПОСОБ ОПТИМИЗАЦИИ РЕЗУЛЬТАТА УДАЛЕНИЯ КОРЫ С БРЕВЕН В КОРООБДИРОЧНОМ БАРАБАНЕ Российский патент 2007 года по МПК B27L1/04 

Настоящее изобретение касается способа, соответствующего вводной части пункта 1 формулы изобретения.

С бревен, используемых при производстве целлюлозы и бумаги, перед обработкой необходимо сдирать кору. Излишнее количество коры в целлюлозе может привести к проблемам, касающимся качества и отложения коры, и в древесной массе даже небольшое количество корки может привести к низкому качеству продукции.

Корообдирочный барабан представляет собой простую систему, в которой степень снятия коры и потери древесной массы являются ключевыми факторами, влияющими на технические и экономические показатели функционирования фабрики по производству бумаги или целлюлозы. В традиционных корообдирочных барабанах потери древесной массы могут достигать 1-5% и даже более, что должно приниматься во внимание с экономической точки зрения. Возможно снизить указанные издержки посредством соответствующего управления функционирования склада древесины и операцией обдирания коры, но часто на заводах по обдиранию коры уровень автоматизации крайне низок. Одной из причин для низкого уровня автоматизации является нехватка надежных и экономически обоснованных способов измерения эффективности процесса обдирания коры.

Обычным в настоящее время подходом к измерению эффективности операций обработки древесины является подход, при котором измеряется содержание древесины на транспортере для коры, что является потерями древесины, и содержание коры на бревнах после совершения процедуры обдирания коры, что является мерой оставшейся коры. Измерения проводятся с помощью фотокамер с ПЗС, а необходимая информация получается после анализа изображений. Некоторые проблемы характерны для существующего в настоящий момент способа измерения.

Во всех корообдирочных барабанах наибольшие потери древесины имеют место в конце барабана, после того, как почти вся кора уже удалена. Если транспортер для коры движется в направлении, противоположном по отношению к перемещению потока бревен, то кора легко покрывает части дерева и таким образом затрудняется прямое измерение потерь древесины с транспортера. В подобном случае система, реализующая проведение измерений, должна брать пробы материала с транспортера, что замедляет проведение измерений и удорожает процесс измерения по сравнению с системами непосредственного осуществления измерений.

Кроме того, что надлежащее расположение устройства, осуществляющего измерения, затруднительно, в имеющихся в настоящее время системах высоки затраты на измерительную аппаратуру. Так происходит из-за способа проведения измерений, при котором потери древесины измеряются на транспортере для коры, а остаточное содержание коры измеряется с транспортера для бревен до попадания на измельчитель, это означает, что для измерения потерь древесины и остаточного содержания коры необходимы два различных устройства.

Потери древесины имеют место тогда, когда небольшие кусочки древесины отделяются от бревен и попадают на транспортер для коры из барабана через отверстие для коры. Обычно указанные кусочки отделяются не от сторон бревна, а от концов бревна. Таким образом, большинство бревен становятся закругленными с концов. Если предположить, что каждое бревно полностью круглое, то можно подсчитать некоторые теоретические потери. Так как в среднем закругление неидеально, то результат вычислений на практике можно рассматривать как максимальные потери древесины.

Таким образом, потери древесины в соответствии с вычислениями составляют примерно 0,5-3,1%, но потери древесины, встречающиеся на практике, значительно выше. Это показывает, что когда бревна ломаются, потери древесины происходят скорее из-за разрезания и измельчения, а не из-за закругления концов бревен.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить такой способ, какой определен выше, для оптимизации результатов удаления коры бревен на корообдирочном барабане.

Данная задача достигается в способе, соответствующем изобретению и описанном в пункте 1 формулы изобретения.

Новым в настоящем изобретении, описанным в основном пункте формулы изобретения, является тот факт, что сейчас установлено, что корообдирочным барабаном можно управлять, измеряя количество поврежденных бревен в потоке бревен, выгружаемых из корообдирочного барабана, и с помощью поддержания его на насколько возможно низком уровне, что делается посредством уменьшения степени загрузки корообдирочного барабана всякий раз, когда увеличивается количество поврежденных бревен. Данное изобретение основано на реализации того, что количество сломанных бревен может быть использовано для управления корообдирочным барабаном. Подобного решения не предлагалось раньше и оно не было использовано до настоящего времени. Одного наблюдения за сломанными бревнами, тем не менее, не достаточно, также необходимо одновременно наблюдать за степенью очистки от коры бревен, выходящих из корообдирочного барабана, и поддерживать степень очистки от коры на нужном уровне, что делается для того, чтобы очищенные бревна удовлетворяли требованиям, установленным для очистки от коры.

Меры, необходимые для того, чтобы достичь необходимого уровня очистки бревен от коры в корообдирочном барабане, широко известны. Степень очистки от коры выбирается в соответствии с требованиями для каждого конкретного случая.

Дальнейшие предпочтительные варианты развития настоящего изобретения раскрываются в формуле изобретения.

Проведенные испытания показали, что надежная система управления очистки от коры в корообдирочном барабане может быть прямой и может основываться только на одном блоке проведения измерений, в котором количество коры измеряется в качестве одного фактора эффективности и доля поврежденных или сломанных бревен используется в качестве показателя потерь древесины.

На потери древесины влияет ряд параметров. Наиболее важными среди них являются свойства бревен (например, порода дерева, диаметр, плотность, длина, степень подверженности гниению), способ загрузки корообдирочного барабана и вместимость и скорость вращения корообдирочного барабана. Свойства дерева влияют на склонность бревна к разрушению, тогда как параметры функционирования оказывают влияние на интенсивность условий. Если потери древесины, вызванные износом конца, приемлемы и основное внимание уделяется минимизации сломанных бревен, то используется принцип минимальной вероятности повреждения. Принцип минимальной вероятности повреждения - это такие условия, при которых минимальна вероятность поломки бревен. Для того чтобы добиться выполнения данных условий, можно изменять или степень загрузки, или скорость вращения барабана.

Проведенные испытания показывают, что увеличение скорости вращения барабана увеличивает количество сломанных бревен. Количество сломанных бревен пропорционально мощности, затрачиваемой на очистку от коры. Это объясняется тем, что энергия рассеивается в точках контакта дерево-дерево и дерево-барабан. Данное свойство имеет место только в случаях, когда свойства бревен сравнительно одинаковы. Испытания показывают, что параметры корообдирочного барабана могут быть выбраны таким образом, что становится возможным эффективное удаление коры, не сопровождающееся повреждением бревен. В подобном случае эксплуатационные параметры необходимо выбирать таким образом, чтобы увеличить количество слабых контактов, чего можно добиться с помощью увеличения скорости вращения и снижения степени загруженности барабана. Это означает, что будет иметь место большее количество контактов между барабаном и бревнами, что приводит к большему закруглению концов бревен, но контакты между бревнами становятся слабее, что в свою очередь уменьшает вероятность того, что бревно будет сломано. При обдирании коры с бревен, имеющих небольшое отношение длина-диаметр (которые могут ломаться с меньшей вероятностью), износ концов бревна приводит к большим потерям древесины по сравнению с ситуацией, когда бревно ломается. В данном случае необходимо использовать меньшую скорость вращения и более высокую степень заполнения барабана для того, чтобы минимизировать контакт бревно-барабан и максимизировать контакты бревно-бревно.

Описанный выше принцип является методикой управления процессом сдирания коры отдельно для бревен различных размеров и пород, но который не предусматривает обработку смесей, состоящих из тонких и толстых бревен. Необходимо избегать подобных смесей из-за высоких потерь древесины при их обработке. В соответствии с представленной методикой в случае, когда бревна остаются нетронутыми в барабане, необходимо применять самую малую скорость вращения и наибольшую степень загруженности барабана. Если наблюдаются разламывание или поломки бревен, то необходимо уменьшить степень заполнения, и в то же время необходимая для корообдирочных работ мощность компенсируется увеличением скорости вращения барабана.

Данный способ управления может основываться только на одной точке, предназначенной для проведения непосредственного измерения и расположенной на транспортере для обдираемых бревен. Указанное измерительное устройство должно измерять количество коры, количество сломанных бревен и возможно даже цилиндричность бревен и управлять скоростью вращения барабана и соответственно степенью его наполнения.

Данное изобретение далее будет подробно описано, со ссылками на чертеж, который в виде схемы показывает корообдирочный барабан, снабженный блоком проведения измерений, который используется согласно способу, соответствующему изобретению.

На чертеже изображен корообдирочный барабан 1, с одного конца которого подаются бревна, с которых необходимо удалить кору, подача происходит с помощью транспортера 2, с другого конца барабана на выходной транспортер 3 поступают бревна, с которых ободрана кора.

Вращение барабана 1 является причиной возникновения трения бревен одно об другое, при этом кора отслаивается от поверхности бревен и через отверстия для коры (не показаны) в оболочке барабана 1 попадает из барабана на транспортер 4, расположенный ниже барабана 1. В то же самое время, в зависимости от параметров управления процессом, большая или меньшая часть настоящей древесины отделяется от бревен, при этом древесина, которую относят к потерям древесины, выходит вместе с корой через отверстия для коры.

Блок 5 проведения измерений расположен выше выходного транспортера 3. Он используется согласно способу, соответствующему изобретению, то есть измеряет количество коры, оставшейся на бревнах, которые выгружаются из корообдирочного барабана 1, и количество поврежденных бревен в потоке бревен, выгружаемых из барабана. Устройство, которое способно выполнять данную операцию, является само по себе известным и, следовательно, нет необходимости здесь подробно его описывать. Поддерживая количество коры, остающейся на бревнах, на определенном уровне, осуществляется управление эффективностью процесса удаления коры в корообдирочном барабане 1 таким образом, что минимизируется количество поврежденных бревен.

На основе результатов, получаемых в блоке 5 проведения измерений, осуществляется управление скоростью вращения и степенью загрузки корообдирочного барабана, или же блок проведения измерений управляет данными параметрами в автоматическом режиме. Следовательно, результат удаления коры с бревен может быть оптимизирован таким образом, что степень очистки от коры принимает необходимое значение и одновременно потери древесины являются настолько малыми, насколько это возможно.

В настоящий момент известно устройство, которое можно использовать для проведения измерений, помимо прочего, степени очистки бревен от коры. То же самое устройство также может применяться в способе, соответствующем данному изобретению, причем указанное устройство также может измерять количество поврежденных бревен. Необходимо еще раз подчеркнуть, что раньше никто не догадался измерять количество поврежденных бревен и управлять корообдирочным барабаном на основе проведенных измерений. С тех пор, как был осознан данный факт, стало ясно, что сами по себе измерения можно производить с помощью известного устройства.

В решении, предлагаемом в настоящем изобретении, когда наблюдается увеличение количества поврежденных бревен, что говорит о том, что потери древесины в корообдирочном барабане возросли, принимаются известные специалистам меры, направленные на уменьшение потерь древесины. В первую очередь данные меры включают в себя снижение степени загрузки барабана. Для компенсации мощности, необходимой для проведения процесса удаления коры, в дополнение можно увеличить скорость вращения барабана. Данные меры в принципе не зависят от размеров бревен, обрабатываемых в барабане.

В решении, соответствующем данному изобретению, количеством поврежденных бревен в потоке бревен, которые выгружаются из корообдирочного барабана, считается главным образом количество бревен, длина которых не превосходит среднее значение, другими словами, количество разрезанных бревен, которое таким образом используется как управляющий параметр. Тем не менее, в данном контексте количеством поврежденных бревен также считается количество бревен, толщина которых меньше среднего значения, и количество бревен, отклоняющихся от средних цилиндрических геометрических размеров бревен. Количество поврежденных бревен также может измеряться с помощью сформированного изображения каждого бревна и цилиндрической формы. В зависимости от обрабатываемых бревен в качестве управляющего параметра может использоваться любой из указанных способов.

Последующий текст подводит итог сказанному выше. С бревен, используемых при производстве целлюлозы и бумаги, необходимо сдирать кору перед последующей обработкой. Корообдирочный барабан, как элементарный процесс, является сложной системой, в которой степень удаления коры и потери древесины являются решающими факторами, влияющими на технические и экономические показатели эффективности фабрики по производству бумаги или целлюлозы. Свойства древесины, скорость вращения и степень заполнения - это наиболее значительные параметры процесса удаления коры, влияющие на степень удаления коры и потери древесины. Тем не менее, невозможно моделировать потери древесины с помощью данных основных параметров, так как имеется слишком много "мешающих" параметров и некоторые параметры, такие как свойства древесины и степень заполнения, слишком сложно измерять. В данном изобретении предлагается новый способ управления корообдирочным барабаном. На основе того факта, что разрушение бревен оказывает существенное влияние на потери древесины, в соответствии с настоящим изобретением предлагается в качестве основы для управления использовать принцип минимальной вероятности поломки бревен. Принцип минимальной поломки бревен означает, что оптимальный результат удаления коры достигается при использовании максимальной эффективности обдирания коры, из чего следует минимальное количество поломанных бревен. В случае неровных бревен максимальную степень загрузки необходимо сочетать с минимальной скоростью вращения, что делается для предотвращения износа концов бревен. С другой стороны, в случае длинных, тонких бревен, которые легко ломаются, большое количество слабых контактов между бревнами приведет к наименьшим потерям древесины. Этого можно достичь, поддерживая мощность барабана постоянной, и с помощью увеличения скорости вращения и одновременного снижения степени загрузки.

Термин "корообдирочный барабан", используемый выше при описании и ниже в пунктах формулы изобретения, должен пониматься в широком смысле и охватывать, в дополнение к обычным вращающимся корообдирочным барабанам, также такие корообдирочные устройства, в которых бревна приводятся в движение способом, сходным на вращение во вращающихся корообдирочных барабанах с использованием, например, вращающихся дисковых осей, причем дисковые оси, возможно, имеют зубчатые диски.

Способ оптимизации результата удаления коры с бревен в корообдирочном барабане относится к бревнам, имеющим примерно одинаковые размеры и изготовленные из одной породы древесины. При реализации способа потери древесины принимают настолько маленькие значения, насколько это возможно, причем параметры для управления корообдирочным барабаном выбираются так, что степень удаления коры с бревен в корообдирочном барабане имеет заранее определенный порядок. Измеряется количество коры, остающейся на бревнах, выгружаемых из корообдирочного барабана, и количество поврежденных бревен в потоке выгружаемых бревен. При этом количество остающейся на бревнах коры поддерживается на необходимом уровне и количество поврежденных бревен остается настолько малым, насколько это возможно. Степень загрузки корообдирочного барабана снижают всякий раз, когда наблюдается увеличение количества поврежденных бревен. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ оптимизации результата удаления коры с бревен в корообдирочном барабане, преимущественно в отношении бревен одной породы древесины, имеющих примерно одинаковые размеры, согласно которому осуществляют управление работой корообдирочного барабана путем наблюдения за степенью очистки от коры бревен, выходящих из корообдирочного барабана и поддержания степени очистки от коры на заданном уровне с обеспечением минимально возможных потерь древесины, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют измерение количества поврежденных бревен в потоке выгружаемых бревен, при этом степень загрузки корообдирочного барабана снижают всякий раз, когда наблюдается увеличение количества поврежденных бревен.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют измерение количества коры, оставшейся на бревнах, когда наблюдают за степенью снятия коры с бревен, выгружаемых из корообдирочного барабана.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество поврежденных бревен измеряют как количество сломанных бревен, длина которых меньше, чем среднее значение длины бревна.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество поврежденных бревен измеряют как количество бревен, более узких, чем среднее значение ширины бревна.5. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество поврежденных бревен измеряют как количество бревен, форма которых отклонена от средней цилиндрической формы бревен.6. Способ по п.5, отличающийся тем, что количество поврежденных бревен измеряют посредством сравнения изображения каждого бревна и вероятной цилиндрической формы.7. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение выполняют как непосредственное измерение в одной точке потока бревен, выгружаемых из корообдирочного барабана.8. Способ по п.1, отличающийся тем, что при наблюдении поврежденных бревен снижают степень загрузки барабана и одновременно мощность, необходимую для осуществления процесса удаления коры, компенсируют увеличением скорости вращения барабана.