Влажность и температура зерна, поступающего с поля для сушки, могут варьироваться от 15 до 35% абсолютной влажности и от 0 до 30oС в результате изменения погодных условий или в случае поступления зерна с другого поля. Оператор сушилки должен управлять процессом сушки таким образом, чтобы получить продукт с кондиционной влажностью несмотря колебания начальной влажности зерновой массы.
Важность оперативной информации о процессе обезвоживания Наличие информации о начальной влажность зерна позволяет правильно организовать процесс, определить соответствующие значения экспозиции сушки и теплового режима зерна. В процессе работы сушилок контроль влажности зерна проводит лаборант путем периодического отбора проб зерна на выходе из сушилки и измерения их влажности Термогравиметрические методом с погрешностью 0,3% или электронным экспресс-влагомером с погрешностью 1,5-2%. Продолжительность измерения влажности Термогравиметрические методом составляет десятки минут и не дает возможности оперативно реагировать на изменения параметров технологического процесса. И все же, несмотря на продолжительность и трудоемкость измерения, термогравиметрические влагомеры остаются основными средствами для контроля влажности зерна. Опоздание поступления показателей о текущей влажность зерна приводит либо к пересушивания зерна, снижения производительности сушилки и перерасхода топлива, или до получения некондиционного сырого продукта. Неоднородность зерна по влажности может стать причиной его гнездового самосогревания в зернохранилищах. Поэтому с целью предотвращения поступления зерна некондиционной влажности (более 15%) в бункер готовой продукции его, как правило, пересушивают, снижая этот показатель на 1,5-3%. В случае уменьшения влажности 1 т зерна на 1% расход природного газа шахтной зерносушилкой типа ДСП составляют 1,5-2 м3. Именно на этой стадии расходуется до 80% всей энергии, в которой нуждается послеуборочная обработка зерна, а полезные расходы энергии в самых зерносушилках составляют 40-50%. Начальные показатели влажности и температуры, температура нагрева, экспозиция сушки зерна и температура сушильного агента — взаимосвязаны технологические параметры, которые в комплексе влияют на качество готового продукта. Для эффективного управления экспозицией обезвоживания зерна необходима оперативная информация о влажности зерна на входе в сырую шахту, на выходе из нее и на выходе из сухой шахты. Эксплуатация шахтных зерносушилок Для сушки зерна в Украине используют отечественные шахтные зерносушилки типа ДСП-12, ДСП-24 ДСП-32, СЗС-8, ССП-8, ДСП-25, А1-ДСП-50. Имеющиеся средства механизации, электрификации и автоматизации технологического процесса сушки зерна обеспечивают автоматическую загрузку сырого зерна в надсушильный бункер, автоматическую работу топки и вентиляционного оборудования, автоматическое управления температурными режимами в сушильном и охладительной камерах и программный режим работы механизма выпуска просушенного зерна. В шахтных зерносушилках используют промышленные регуляторы температуры. Они управляют расходом топлива в топке в зависимости от температурного режима для стабилизации температуры зерна в зоне сушки. Опишем течение процесса сушки зерна. Зерно загружают в сушильный шахту, запускают теплогенератор, подается теплоноситель в зону сушки, перепускной клапан устанавливают в положение, приведет поворота зерна в надсушильный бункер. Этот цикл продолжается, пока влажность зерна на выходе из сушилки не превышает кондиционного значения (14%). После этого перепускной клапан устанавливают в положение на направление зерна в бункер — накопителя готовой продукции. Если же влажность просушенного зерна отклоняется от заданного значения, изменяют пропускную способность зерносушилки. Кондиционные по влажности зерно направляют в бункера готовой продукции, а недосушенное — возвращают в приемный бункер сушилки для дальнейшего сушки. В то же время не всегда учитывают особенности этих сушилок по работе с соответствующими зерном и теплоносителями, зависимость от зарубежных периодического и текущего фирменного обслуживания и недостаточной экономической обоснованности такой замены. Особенности импортных зерносушилок Современные импортные зерносушилки оборудованы компьютером с удобным операционным интерфейсом, принтером и влагомером зерна в потоке, но операторы сушилок ними практически не пользуются из непредсказуемые изменения погрешности влагомера. Причиной этого является дрейф характеристик датчика влажности, который обусловлен различными неконтролируемыми факторами: адсорбуванням и миграцией влаги в микро и микротрещинах составляющих прибора, его деформацией и изменением геометрических размеров под влиянием механических, температурных градиентов или технологических нагрузок. Фирмы-производители стремятся обеспечить свои изделия высокими метрологическими показателями для увеличения объемов сбыта. Достичь желаемой точности измерений влажности удается лишь при условии идеализации материала в ограниченном диапазоне измерений. В реальных условиях эксплуатации погрешности иностранных влагомеров вдвое, а иногда и больше превышают значения, указанные фирмами-производителями. К тому же высокая цена делает их недоступными для большинства отечественных пользователей. Интересным фактом является то, что иностранных влагомеров зерна в потоке на рынке нет, однако предлагается широкий спектр экспресс-влагомеров. Попытки приспособления их к потребностям технологических процессов сушки зерна выявили их несостоятельность адекватно реагировать на изменения режимных параметров сушилок. К тому же результаты таких измерений часто зависят от оператора. Факторов, влияющих на точность показателей влагомеров, много. Зерновая масса в целом и каждая зерновка частности представляют собой многокомпонентную, многофазную, гетерогенную биологическую систему, свойства которой в значительной степени определяются характером структуры и формой связи воды с каждым из компонентов системы. Состав этих компонентов в зерне непредсказуемо меняется. Вместе с тем, каждый компонент влияет на свойства объекта измерения и степень этого влияния зависит не только от соотношения таких компонентов, но и от общей влажности биологической системы. На текущие свойства движущегося потока зерна влияют также переменная плотность укладки и конкретный вид распределения массы зерна в зоне чувствительности датчика влажности во время измерения. Это препятствует применению таких технических средств в системах автоматического контроля и управления процессом сушки зерна. Разнообразие влагометрии Для контроля влажности сыпучих сред используется широкий спектр технических средств, принцип действия которых построен на использовании различных методов. Все методы измерений разделяют на прямые и косвенные. По прямых измерений влажности материал, исследуется, распределяют на сухую фракцию и воду, измеряют их массу и рассчитывают влажность по формуле: где W — влажность; Мф — масса влаги в образце; Мз — общая масса влажного материала. Благодаря высокой точности (относительная погрешность не превышает 2-3%) эти методы широко используются как образцовые и рабочие лабораторные средства измерения влажности. Но в то же время они нетехнологичные, так как требуют значительной продолжительности времени (от нескольких минут до часов) для распределения пробы на сухую фракцию и воду. Поэтому прямые методы непригодны для экспресс-контроля влажности в технологических процессах. Косвенные методы основаны на прямых измерениях физических величин, функционально связанные с влажностью материала: теплоемкости, теплопроводности, электропроводности, диэлектрической проницаемости, уповильнювальнои способности среды для анизотропной потока нейтронов, скорости ультразвука , прозрачности и отражательной способности среды для инфракрасного облучения, поглощение радиоволновой энергии образцом обычного электромагнитного облучения и за ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Наиболее распространенными являются термогравиметрические (взвешивание и высушивание), кондуктометрические (зависимость сопротивления постоянного электрического тока от влажности), диэлькометрические (зависимость емкости электрического конденсатора от влажности межэлектродного пространства) влагомеры, а также влажности сверхвысокой частоты (затухание электромагнитной волны во влажной среде), ЯМР (ядерный магнитный резонанс протонов водорода молекул воды), инфракрасные (изменение цвета влажного зерна в инфракрасном спектре), нейтронные (торможение потока нейтронов на ядрах водорода). Процесс измерения влажности косвенным методами основывается на воздействии на среду, контролируемого определенной энергией и на измерении последствий этого воздействия. По воздействия на среду электромагнитной энергией происходит волнения электрических зарядов вещества, на что тратится определенное количество электромагнитной энергии, которая зависит от диэлектрической проницаемости среды. Вода состоит из полярных молекул со свойствами дипольной поляризации и имеет диэлектрическую проницаемость более 80 относительных единиц (в. В.). Сухое зерно, в основном, состоит из неполярных молекул и имеет величину диэлектрической проницаемости в пределах 2-6 в. о. Соотношение количества воды и сухого вещества определяет общую величину диэлектрической проницаемости материала. Таким образом, электромагнитный тип взаимодействия является информативным, оперативным и технологическим для влагометрии в технологических процессах. ???Принцип работы и состав системы автоматического контроля влажности зерна в шахтной сушилке Наибольшую чувствительность измерительного преобразователя влажности зерна дает метод поглощения влажным зерном радиоволнового излучения. Комплект технических средств для автоматического контроля влажности зерна, разработанный в ННЦ «ИМЕСГ», состоит из датчика влажности зерна, периферийного микропроцессорного контроллера с источником питания, периферийного интерфейса цифрового сигнала с гальваническим решением, кабеля связи, щитового интерфейса с гальваническим развязку «язанням сигнала, рабочей станции сбора и обработки данных. Контроль за влажностью зерна проводят с помощью первичного измерительного преобразователя влажности, в котором используется эффект затухания электромагнитной энергии во влажной среде. Чувствительный элемент взаимодействует со средой, контролируется путем зондирования электромагнитным полем. Затухания электромагнитной энергии в среде зависит от диэлектрической проницаемости, которая определяется количеством воды в объеме, зондируется, и формой связи молекул воды с сухим веществом. Первоначальный измерительный преобразователь предназначен для генерирования электромагнитной энергии и преобразования параметра затухания энергии в информационный аналоговый сигнал (фото). Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) производит цифровой сигнал с непрерывного сигнала. Цифровой сигнал обрабатывается в периферийном микропроцессорном контроллере и отображается на дисплее. Пульт управления предназначен для реализации сервисных режимов работы технических средств. Модуль сопряжения обеспечивает интерфейс связи периферийного устройства с рабочей станцией комплекта технических средств автоматического контроля влажности зерна в шахтной сушилке. Датчик влажности размещается в шахте сушилки в потоке зерна, например на выходе из камеры охлаждения. Периферийное микропроцессорный контроллер с источником питания и периферийным интерфейсом размещены снаружи шахты, щитовой интерфейс с вычислительными средствами — в шкафу управления сушилкой, он соединяется с периферийным оборудованием с помощью линии цифровой связи. Состояние зерна приводит затухания электромагнитной энергии вокруг чувствительного элемента первичного измерительного преобразователя. Величина такого затухания функционально зависит от влажности и температуры зерновой массы. Первичный измерительный преобразователь преобразует сигнал затухания электромагнитной энергии в аналоговый электрический сигнал, на основе которого на выходе датчика влажности формируется цифровой код. Кабелем связи цифровой код передается на вход периферийного микропроцессорного контроллера, где он обрабатывается и фильтруется от помех. Рабочая станция обеспечивает графический интерфейс с оператором и формирования протокола полученной информации. Сформированный протокол автоматически сохраняется на цифровом носителе информации. Протокол содержит дату и время начала записи, интервал между измерениями в секундах, количество измерений и непосредственно показатель каждого измерения. Каждый протокол имеет идентификационный номер, по которому графический интерфейс отображает информацию на терминале в осях: время — абсцисс, влажность — ординат. Дискретность формирования графика влажности зерна составляет 0,1%, температуры зерна — 0,5 ° С. Пример протокола трендов влажности и температуры при сушке зерна кукурузы в зерносушилке типа КС-8, которая работает на соломе, представлен на рисунке. Периоды загрузки котла соломой отражено в протоколе характерными провалами температуры и замедлением скорости сушки зерна. Параметры системы Система автоматического контроля влажности зерна в шахтных сушилках позволяет непрерывно получать информацию о влажности зерна непосредственно в технологическом процессе сушки. Это обеспечивает при измерении влажности зерна в потоке эффективный переход от использования автоматического прибора измерения влажности в автоматизированную систему такого контроля на основе этого прибора. Сущность метода контроля состоит в дополнении непрерывных измерений, полученных от влагомера, результатами специально организованных, выполняемых работниками лаборатории зерноперерабатывающего предприятия, точных (реперных) измерений влажности зерна на основе метода сушки. Объединяющим элементом такой автоматизированной системы является алгоритм адаптации математической модели канала измерения, построенный на методе использования реперных точек и интегрирован в автоматизированное рабочее место оператора зерносушилки. Практические испытания Лабораторные исследования и производственные испытания системы показали, что абсолютная погрешность не превышает 0,5%. Диапазон контроля влажности зерна — от 5 до 30%. Отклонение базовой линии не превышает 0,2% абсолютной влажности. Погрешность в данных системы контроля влажности зерна в потоке не превышает 0,5% абсолютной влажности. Скорость действия системы — четыре измерения в минуту. Технические параметры системы контроля влажности зерна приведены в таблице. Система эксплуатируется с 2008г. в ООО «Межхозяйственный комбикормовый завод» (г.. Миргород) на шахтной зерносушилке типа А1-ДСП-50. Во время работы системы проводили контрольные замеры проб зерна Термогравиметрические методом. Средняя разница между показаниями экспериментального образца составляла 0,3, а максимальная — 0,8%. Система контроля влажности зерна предназначена для использования совместно с серийными шахтными сушилками типа ДСП и соответствует условиям эксплуатации последних. Режим работы системы контроля непрерывный — 24 часа в сутки. Техническое обслуживание можно проводить в течение часа на месте размещения оборудования без демонтажа. Периодичность технического обслуживания — при каждой замене зерновой культуры в сушилке. Монтаж оборудования проводят по проекту, разработанному непосредственно для каждого случая в случае такой необходимости (количество и местоположение датчиков влажности и температуры, количество и места расположения периферийных контроллеров и рабочих станций). Стоимость одного датчика влажности — 10 тыс. Грн. Пульт управления предназначен для реализации сервисных режимов работы технических средств. Модуль сопряжения обеспечивает интерфейс связи периферийного устройства с рабочей станцией комплекта технических средств автоматического контроля влажности зерна в шахтной сушилке. Датчик влажности размещается в шахте сушилки в потоке зерна, например на выходе из камеры охлаждения. Периферийное микропроцессорный контроллер с источником питания и периферийным интерфейсом размещены снаружи шахты, щитовой интерфейс с вычислительными средствами — в шкафу управления сушилкой, он соединяется с периферийным оборудованием с помощью линии цифровой связи. Состояние зерна приводит затухания электромагнитной энергии вокруг чувствительного элемента первичного измерительного преобразователя. Величина такого затухания функционально зависит от влажности и температуры зерновой массы. Первичный измерительный преобразователь преобразует сигнал затухания электромагнитной энергии в аналоговый электрический сигнал, на основе которого на выходе датчика влажности формируется цифровой код. Кабелем связи цифровой код передается на вход периферийного микропроцессорного контроллера, где он обрабатывается и фильтруется от помех. Рабочая станция обеспечивает графический интерфейс с оператором и формирования протокола полученной информации. Сформированный протокол автоматически сохраняется на цифровом носителе информации. Протокол содержит дату и время начала записи, интервал между измерениями в секундах, количество измерений и непосредственно показатель каждого измерения. Каждый протокол имеет идентификационный номер, по которому графический интерфейс отображает информацию на терминале в осях: время — абсцисс, влажность — ординат. Дискретность формирования графика влажности зерна составляет 0,1%, температуры зерна — 0,5 ° С. Пример протокола трендов влажности и температуры при сушке зерна кукурузы в зерносушилке типа КС-8, которая работает на соломе, представлен на рисунке. Периоды загрузки котла соломой отражено в протоколе характерными провалами температуры и замедлением скорости сушки зерна. Параметры системы Система автоматического контроля влажности зерна в шахтных сушилках позволяет непрерывно получать информацию о влажности зерна непосредственно в технологическом процессе сушки. Это обеспечивает при измерении влажности зерна в потоке эффективный переход от использования автоматического прибора измерения влажности в автоматизированную систему такого контроля на основе этого прибора. Сущность метода контроля состоит в дополнении непрерывных измерений, полученных от влагомера, результатами специально организованных, выполняемых работниками лаборатории зерноперерабатывающего предприятия, точных (реперных) измерений влажности зерна на основе метода сушки. Объединяющим элементом такой автоматизированной системы является алгоритм адаптации математической модели канала измерения, построенный на методе использования реперных точек и интегрирован в автоматизированное рабочее место оператора зерносушилки. Практические испытания Лабораторные исследования и производственные испытания системы показали, что абсолютная погрешность не превышает 0,5%. Диапазон контроля влажности зерна — от 5 до 30%. Отклонение базовой линии не превышает 0,2% абсолютной влажности. Погрешность в данных системы контроля влажности зерна в потоке не превышает 0,5% абсолютной влажности. Скорость действия системы — четыре измерения в минуту. Технические параметры системы контроля влажности зерна приведены в таблице. Система эксплуатируется с 2008г. в ООО «Межхозяйственный комбикормовый завод» (г.. Миргород) на шахтной зерносушилке типа А1-ДСП-50. Во время работы системы проводили контрольные замеры проб зерна Термогравиметрические методом. Средняя разница между показаниями экспериментального образца составляла 0,3, а максимальная — 0,8%. Система контроля влажности зерна предназначена для использования совместно с серийными шахтными сушилками типа ДСП и соответствует условиям эксплуатации последних. Режим работы системы контроля непрерывный — 24 часа в сутки. Техническое обслуживание можно проводить в течение часа на месте размещения оборудования без демонтажа. Периодичность технического обслуживания — при каждой замене зерновой культуры в сушилке. Монтаж оборудования проводят по проекту, разработанному непосредственно для каждого случая в случае такой необходимости (количество и местоположение датчиков влажности и температуры, количество и места расположения периферийных контроллеров и рабочих станций). Стоимость одного датчика влажности — 10 тыс. Грн. Пульт управления предназначен для реализации сервисных режимов работы технических средств. Модуль сопряжения обеспечивает интерфейс связи периферийного устройства с рабочей станцией комплекта технических средств автоматического контроля влажности зерна в шахтной сушилке. Датчик влажности размещается в шахте сушилки в потоке зерна, например на выходе из камеры охлаждения. Периферийное микропроцессорный контроллер с источником питания и периферийным интерфейсом размещены снаружи шахты, щитовой интерфейс с вычислительными средствами — в шкафу управления сушилкой, он соединяется с периферийным оборудованием с помощью линии цифровой связи. Состояние зерна приводит затухания электромагнитной энергии вокруг чувствительного элемента первичного измерительного преобразователя. Величина такого затухания функционально зависит от влажности и температуры зерновой массы. Первичный измерительный преобразователь преобразует сигнал затухания электромагнитной энергии в аналоговый электрический сигнал, на основе которого на выходе датчика влажности формируется цифровой код. Кабелем связи цифровой код передается на вход периферийного микропроцессорного контроллера, где он обрабатывается и фильтруется от помех. Рабочая станция обеспечивает графический интерфейс с оператором и формирования протокола полученной информации. Сформированный протокол автоматически сохраняется на цифровом носителе информации. Протокол содержит дату и время начала записи, интервал между измерениями в секундах, количество измерений и непосредственно показатель каждого измерения. Каждый протокол имеет идентификационный номер, по которому графический интерфейс отображает информацию на терминале в осях: время — абсцисс, влажность — ординат. Дискретность формирования графика влажности зерна составляет 0,1%, температуры зерна — 0,5 ° С. Пример протокола трендов влажности и температуры при сушке зерна кукурузы в зерносушилке типа КС-8, которая работает на соломе, представлен на рисунке. Периоды загрузки котла соломой отражено в протоколе характерными провалами температуры и замедлением скорости сушки зерна. Параметры системы Система автоматического контроля влажности зерна в шахтных сушилках позволяет непрерывно получать информацию о влажности зерна непосредственно в технологическом процессе сушки. Это обеспечивает при измерении влажности зерна в потоке эффективный переход от использования автоматического прибора измерения влажности в автоматизированную систему такого контроля на основе этого прибора. Сущность метода контроля состоит в дополнении непрерывных измерений, полученных от влагомера, результатами специально организованных, выполняемых работниками лаборатории зерноперерабатывающего предприятия, точных (реперных) измерений влажности зерна на основе метода сушки. Объединяющим элементом такой автоматизированной системы является алгоритм адаптации математической модели канала измерения, построенный на методе использования реперных точек и интегрирован в автоматизированное рабочее место оператора зерносушилки. Практические испытания Лабораторные исследования и производственные испытания системы показали, что абсолютная погрешность не превышает 0,5%. Диапазон контроля влажности зерна — от 5 до 30%. Отклонение базовой линии не превышает 0,2% абсолютной влажности. Погрешность в данных системы контроля влажности зерна в потоке не превышает 0,5% абсолютной влажности. Скорость действия системы — четыре измерения в минуту. Технические параметры системы контроля влажности зерна приведены в таблице. Система эксплуатируется с 2008г. в ООО «Межхозяйственный комбикормовый завод» (г.. Миргород) на шахтной зерносушилке типа А1-ДСП-50. Во время работы системы проводили контрольные замеры проб зерна Термогравиметрические методом. Средняя разница между показаниями экспериментального образца составляла 0,3, а максимальная — 0,8%. Система контроля влажности зерна предназначена для использования совместно с серийными шахтными сушилками типа ДСП и соответствует условиям эксплуатации последних. Режим работы системы контроля непрерывный — 24 часа в сутки. Техническое обслуживание можно проводить в течение часа на месте размещения оборудования без демонтажа. Периодичность технического обслуживания — при каждой замене зерновой культуры в сушилке. Монтаж оборудования проводят по проекту, разработанному непосредственно для каждого случая в случае такой необходимости (количество и местоположение датчиков влажности и температуры, количество и места расположения периферийных контроллеров и рабочих станций). Стоимость одного датчика влажности — 10 тыс. Грн.Dongfeng MX6 – «второй X-Trail не уходит» на auto.ironhorse.ru.