Автоматизация зерносушилок в полеводстве

Автоматизация зерносушилок в полеводстве

1,7 — охладители; 2, 3. 5, 6, 8, — нории; 4 — зерносушилка; 9 — зернохранилище; 10 — теплогенератор; 11 — загрузочный бункер; -> — Зерно, — агент сушки

м для сушки зерна больше применяют шахтные сушилки непрерывного действия типов Т662, Т663 фирмы «Пектус» (Германия) и отечественные сушилки типа СОШ-16, входящих в комплексы КЗС-20Ш.

Технологическая схема зерносушилки СОШ-16 изображена на рис. 2.12. Зерно с загрузочного бункера 1 поступает в нории 3, которая подает влажное зерно в сушилку. Сушилка состоит из двух параллельных шахт с жалюзи. Влажное зерно переходит сначала по правой шахте, где высушивается с помощью агента сушки, который поступает с теплогенератора10. Просушенные в правой шахте зерно с помощью нории 2 поступает в охладитель 1, где продувается наружным воздухом и охлаждается. После охлаждения происходит второй проход зерна через сушилку по левой шахте, охладитель 7 с помощью иорий 5 и 6. Высушенные зерно норией 8 подается в зернохранилища 9.

Шахтная зерносушилка — самый сложный объект управления во всей поточной линии по подготовке зерна к хранению. Если рассмотреть сушилку как объект управления (рис. 2.13), то основными исходными параметрами следует считать конечную влажность зерна № к, производительность сушилки (3, температуру нагрева зерна 0 за р, температуру агента

2.13. Схема шахтной зерносушилки как объекта управления

image100 сушки, подаваемого © п и выбрасывается из сушилки 0 П, уровень зерна в зернонавантажу- вальном бункере над сушилкой Н. возмущения объекта является влажность зерна, подаваемого в сушилку Мы, его температура Оз, температура 0л: с и относительной влажностью ф п: 3, воздуха внешней среды, параметр К 3, характеризующий чистоту и объемную массу зерна.

Управляющие действия в современных сушилках достаточно ограничены: это перемещение регулирующего органа выпускного аппарата Х ва, меняет производительность сушилки ?), перемещение органа, который изменяет подачу топлива в камеру сгорания Х Г!, Что приводит к изменению температуры агента сушки © п. Наконец, перемещения регулирующего органа, меняет подачу зерна в загрузочный бункер ^ за в и, тем самым, меняет в нем уровень зерна Я.

Анализ функции управления, которая учитывает все показатели функционирования сушилки, как объекта управления [1], [2], показывает, что оптимальное управление шахтной сушилкой может быть осуществлено при стабилизации на заданных граничных уровнях температуры теплоносителя 0 П и конечной влажности высушенного зерна Ш к. При этом необходимо учитывать некоторые ограничения. В первую очередь, это недопущение превышения максимальной температуры нагрева зерна при сушке.

Кроме управления непосредственно процессом сушки зерна, при работе сушилки операторы заняты еще дополнительными операциями: регулированием загрузки приемного бункера зерном разжиганием топки теплогенератора, ликвидацией аварийного режима вследствие угасания факела в топке.

Автоматическая регулировка загрузки сушилки зерном осуществляется с помощью позицийного- регулятора уровня.

Функциональная схема подачи зерна в бункер изображена на рис. 2.14. Зерно из промежуточного бункера ПБ с шиберным устройством ШУ самотеком поступает в нории Н, с помощью которой попадает в приемный бункер сушилки БЗ.

Внешним возмущением для бункера, как объекта управления является производительность сушилки С2.

2.14. Функциональная схема регулирования уровня зерна в бункере над сушилкой:

image101 ОШ — зерносушилка; ПБ — промежуточный бункер; ШУ — шибер; Н — нория; Ье — датчики уровня: ЬСИ — регулятор; М — исполнительный механизм

Передаточную функцию объекта управления по каналу Х 30В — • Н можно представить в виде:

При такой передаточной функции стала работа позиционного регулятора возможна только, если время Изодром исполнительного механизма с заслонкой будет значительно меньше, чем запаздывания т [1]. В этом случае регулятор будет работать в режиме автоколебаний. Амплитуда автоколебаний зависит от места установки датчиков. Период автоколебаний для обеспечения нормальных условий работы релейно- контактной аппаратуры и окружающей механизма необходимо поддерживать как можно больше. Это зависит от соотношения (Зз б / С>. Чем меньше такое соотношение, тем длиннее является период автоколебаний. Но при (ЗзбЛЗ ^ И система становится неработоспособной, потому бункер опустошается. При Qзб / Qл = 2 в системе симметричные автоколебания — напивпе- период наполнения равен полупериода стул бака. В реальных системах увеличивается полупериод жидкостей условий ОщЮ, -1,25-1,5.

В существующих системах управления применяют электронные емкостные датчики уровня. Применение таких регуляторов на практике позволило значительно улучшить работу оператора по управлению сушилкой. К негативным особенностям следует отнести необходимость периодически настраивать датчики и наличие ложных срабатываний.

Основным параметром, характеризующим тепловой режим зерносушилки является температура теплоносителя, подаваемого в сушилку. Известно, что производительность сушилки зависит в первую очередь от этого параметра. Поэтому наиболее интенсивным процесс сушки будет тогда, когда температура агента сушки на входе в сушилку 0 ПОВ будет предельной, при которой температура зерна 0 зер в процессе сушки не поднимется более допустимые пределы. При разработке рациональной системы автоматического регулювання.температуры теп-

2.15. Принципиальная схема автоматической системы регулирования температуры теплоносителя в зерносушилке:

image103 О — отопительный блок; ПС — горелка; РГИ — систему управления; ИМ — исполнительный механизм

лоносия необходимо учитывать следующие технологические требования. Погрешность регулирования не должна превышать С ° С. Заданное значение температуры теплоносителя зависит от влажности зерна и варьируется в пределах от 50 до 80 ° С. Например, для семян пшеницы допустимое значение температуры теплоносителя при влажности зерна 17- 20% равна 65 ° С, соответственно при влажности 20-26% равна 60 ° С и при влажности более 26% — 55 ° С.

Объектом регулирования температуры теплоносителя является по-витрепидигривник, оснащенный горелкой для сгорания жидкого топлива с теплопроизводительностью 1000 000 кДж / ч и расходом топлива до ЗО кг / час. Регулирующим органом в объекте используют клапан, который изменяет подачу топлива и воздуха в камере сгорания. Учитывая динамику объекта, у которого запаздывания и постоянная времени суммарные, рациональным является регулятор реализует непрерывный закон регулирования (Пи-регулятор).

Один из вариантов принципиальной схемы системы регулирования температуры теплоносителя на входе в сушилку с Пи- регулятором приведен на рис. 2.15.

Регулятор состоит из медного термометра сопротивления и системы управления РП, промежуточных реле К1 и К2 и электродвигателя, который используется, как исполнительный механизм. Медный термометр, устанавливается в центре трубопровода с теплоносителем, подведенный к системе управления РП, который состоит из моста переменного тока, в диагональ которого включены резисторный задатчик /? Зад и корректор. Сигнал от измерительного блока поступает на вход двухкаскадного усилителя с «упругим обратной связью. До выхода РП подключены два промежуточных реле / ??СИ и / С2, которые своими контактами включают реверсный исполнительный механизм. Выходной вал механизма перемещает регулирующий орган горелки. Переключатель БА 1 предназначен для переключения режима работы автоматическое — ручное. При ручном
управлении исполнительный механизм работает от ручного выключателя 5Л2. Принцип действия системы регулирования такой. При заданном значении температуры теплоносителя напряжение на выходе измерительной мостовой схемы равна нулю, контакты промежуточных реле разомкнуты и исполнительный механизм неподвижен. При отклонениях температуры замыкаются контакты в промежуточных реле, приводит к включению исполнительного механизма. Одновременно с включением электродвигателя подается импульс к устройству обратной связи. Соответствующие конденсаторы в цепи обратной связи заряжаются. В тот момент, когда действия устройства обратной связи уравновешивают действия сигнала рассогласования, розимк- нуться контакты реле и электродвигатель остановится. После разрядки конденсаторов обратной связи, равновесие снова будет нарушена и двигатель будет включен. Периодическое включение и отключение двигателя будет происходить, пока значение температуры агента сушки не равно заданному.

Аналогичные регуляторы установлены в сушилках СОШ-8, СОШ-16А и Т662 «Пектус». их испытания и эксплуатация показали возможность поддерживать температуру теплоносителя с среднеквадратичным отклонением, не превышающим 1 ° С. При изменении уставки 0 за д на 10 ° С, время регулирования не превышает допустимого значения. На польских сушилках типа М819, оборудованных релейными регуляторами, погрешность регулирования температуры теплоносителя составляла 10 ° С.

Для эффективного ведения процесса сушки с сохранением качества зерна необходимо, чтобы температура зерна не превышала определенных пороговых значений. Известно, что температурное поле в шахтных зерносушилках неравномерно. Для правильного протекания процесса необходимая информация о температуре зерна в точках максимального его нагрева. поскольку только эти точки определяют места теплового травмирования зерна.

В современных сушилках система контроля нагрева зерна состоит из одноточечного контроля температуры. Шахтные зерносушилки типа «Пектус» и СОШ-16 для контроля температуры зерна оборудованы по одному манометрическом термометру, чувствительный элемент которого установлен в шахте сушилки типа «Пектус» и в подсушивающее бункере в сушилках типа СОШ. Как показала практика, такой контроль оказался малоэффективным и случаи перегрева зерна встречаются очень часто.

В последнее время разрабатывается и исследуется ряд систем контроля, которые позволяют обеспечить нужную др

2.16. Расположение датчика температуры нагрева зерна в шахтных зерносушилках:

image104 1 — датчик; 2 — зерно; 3 — кожух датчика; 4 — короб сушилки

формацию об изменении температуры зерна в сушилке [1]. Это багатоточ- ные (12 точек) приборы со специально защищенными от воздействия теплоносителя термометрами на основе логометр осуществляют периодическое опроса датчиков с периодом 40 60 с и сигнализируют оператору сушилки о недопустимы отклонения температуры зерна в той или иной зоне. Защита датчика от воздействия теплоносителя осуществляется с помощью специального защитного кожуха, который устанавливается на коробках шахты (рис. 2.16).

Влажность зерна па выходе из сушилки — важнейший параметр, характеризующий качество процесса сушки. Информация о начальной и промежуточную влажность зерна позволяет правильно организовывать процесс сушки.

Влажность зерна контролируют стационарным методом путем отбора проб зерна и дальнейшего его лабораторного анализа, который проводится при определении начальной влажности для каждой порции зерна, поступающего на ток. Конечную влажность проверяют не чаще раз в 1 час. Эта информация позволяет операторам сушилок управлять процессом сушки, но со значительным опозданием, что приводит к некачественному сушки или значительного снижения производительности сушилки. При использовании автоматических устройств контроля влажности, период измерения влажности значительно сокращается.

Современные влажности должны обеспечивать непрерывность или заданную периодичность измерения влажности с диапазоном Ю-40% — погрешность измерения ± 1% для конечной влажности и 1,5-2% Для начальной.

Современная промышленность выпускает влажности для определения влажности зерна. Это, в первую очередь, переносной, портативный влагомер / 7 / 33-10Д. Продолжительность измерения

2 2,5 мин. Измерение осуществляется с погрешностью 1 — 1,5%. Для непрерывного контроля зерна создан ряд влагомеров [3]. Совершенным из этих приборов, который выпускается серийно, является текущий влагомер зерна ПВЗ-20Д. Им также оснащены современные шахтные сушилки СОШ-16А для контроля влажности высушенного зерна.

При разработке регуляторов влажности зерна возникают сложности с осуществлением регулирующего воздействия на объект, которая меняла производительность сушилки. В последние годы для модернизированной сушилки СОШ-16А разработана конструкция выпускного аппарата, в котором предусмотрена возможность дистанционного управления режимом работы. Наличие измерительного устройства и регулирующих органов объекта дает возможность создавать систему автоматического управления, конечной влажностью зерна. В качестве примера, на рис. 2.17 представлена ??принципиальная схема такой системы, опытный образец которой испытан на сушилках типа «Пектус». Измерительным элементом влажности зерна является влагомер АПВ типа ПВЗ-20Д.Вихидний сигнал влагомера подается на вход системы управления СП. Нообхидне значение конечной влажности задается задатчиком При отклонении во

логости зерна от заданного значения срабатывает одно из реле К. \ или К-2, подключенные к выходу РП. При срабатывании одного из катушек включается реверсивный микродвигатель РД, который через редуктор перемещает скользящий контакт задат- чика РПП-21, что приводит к изменению скорости вращения приводного двигателя, и вследствие этого, к изменению частоты колебаний лотков. Изменение частоты колебаний лотков выпускного аппарата В А меняет производительность сушилки.

Микродвигатель в крайних положениях отключается конечными выключателями 5 <31 и 5 (? 2. Переключатель 5Л1 переключает режим управления выпускным аппаратом: ручное - автоматическое. Для ручного управления используется переключатель 5/12. Экспериментальные исследования показали роботоздат- ность такой системы. Отклонение конечной влажности зерна не превышало 1,12%. 2.17. Принципиальная схема автоматического регулирования конечной влажности зерна в шахтной зерносушилке: ШС - шахтная сушилка; ВА - выпускной аппарат; ПМУ-6 - электропривод, регулируется; БП - блок питания; РПП-21 - задатчик; АПВ - текущий влагомер зерна; ДВ - датчик влажности; РП - система управления; РД - реверсивный микродвигатель