Результат интеллектуальной деятельности: Способ автоматического управления зерносушилкой и устройство для его осуществления

Изобретение относится к сушке зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве и системе заготовок преимущественно для шахтных и колонковых сушилок.

Известен способ автоматического регулирования процесса сушки зерна и устройство для его осуществления. Способ включает дополнительное изменение скорости потока теплоносителя на входе сушильной камеры, в зависимости от скорости регулируют подачу теплоносителя в сушильную камеру, а также корректируют подачу в зависимости от влажности зерна и экспозиции сушки, кроме того, корректируют теплопроизводительность теплогенератора в зависимости от скорости теплоносителя, влажности зерна и экспозиции сушки.

Устройство содержит сушильную камеру с подводящим диффузором, соединенную с теплогенератором, оснащенным регулирующим органом теплопроизводительности, и с отводящим диффузором, соединенным с выпускным воздуховодом, вытяжной вентилятор, датчик температуры теплоносителя, задатчик температуры теплоносителя, элемент сравнения, регулирующий орган, датчик и задатчик влажности зерна (прототип, патент РФ №2135917, 1997).

Недостаток известных технологий и устройства заключается в том, что для их реализации требуются дополнительные средства, усложняющие и удорожающие конструкцию устройства, делающие ее недостаточно надежной и увеличивающие инерционность всей системы.

Известен способ автоматического контроля влажности зерна в потоке зерносушилки, заключающийся в измерении емкостным датчиком-влагомером текущей влажности зерна, корректировке показателей влажности в зависимости от влияния внешних воздействующих факторов и при достижении кондиционной влажности выгрузке зерна из зерносушилки, а при превышении влажности зерна кондиционного значения прекращении выгрузки зерна и продолжении его сушки. Причем текущее значение влажности зерна фиксируют путем определения текущего значения аналогового сигнала по данной зерновой культуре по формуле:

где V_i - текущее значение аналогового сигнала, В;

K - коэффициент перевода влажности в аналоговый сигнал, В/%;

W_i - текущее значение влажности измеряемой культуры, %;

W_min - минимальное значение влажности измеряемой культуры, %.

Известно также устройство автоматического контроля влажности зерна в потоке зерносушилки, содержащее корпус с емкостным датчиком-влагомером, соединенным с измерительной схемой индикаторного блока, микропроцессор и блок коррекции, обратные связи микропроцессора, связанные с приводом зерносушилки, и дисплей с блоком выбора контролируемой зерновой культуры, связанный с микропроцессором (Патент РФ №2277212).

Известные способ и устройство по технической сущности наиболее близки к заявленным и приняты за прототип. Однако эти способ и устройство могут быть использованы для сушилок, работающих с невысокой температурой агента сушки, когда останов разгрузки не ведет к контактному перегреву и порче зерна.

Технической задачей изобретения является повышение интенсивности и безопасности сушки.

Поставленная задача решается тем, что в способе автоматического управления зерносушилкой, заключающемся в измерении влагомером текущей влажности зерна, корректировке показателей влажности по данной зерновой культуре в зависимости от влияния внешних воздействующих факторов, при достижении кондиционной влажности выгрузке зерна из зерносушилки, при превышении влажности зерна кондиционного значения прекращении выгрузки зерна и продолжении его сушки, причем текущее значение влажности зерна фиксируют путем определения текущего аналогового сигнала по данной зерновой культуре, согласно изобретению перед выгрузкой снижают расход зерна и выдерживают паузу не менее трех аналоговых сигналов влагомера, а прекращение выгрузки сопровождают циркуляцией зерна.

Задача решается также тем, что устройство автоматического управления зерносушилкой, содержащее микропроцессор, измеритель, блок коррекции, дисплей, блок выбора зерновой культуры, сушилку, влагомер на выходе сушилки, отличается тем, что оно снабжено влагомером на входе сушилки, блоком коррекции длительности паузы и средством циркуляции зерна.

Изобретение поясняется чертежом, где представлена схема автоматического управления.

Устройство содержит микропроцессор 1, измеритель 2, блок коррекции 3, датчик 4, блок выбора зерновой культуры 5, блок коррекции паузы 6, диффузор сушилки 7, топку 8, сушилку 9, разгрузочные роторы 10, разгрузочное средство 11, привод роторов 12, норию 13, влагомер на входе 14 в сушилку, влагомер 15 на выходе сушилки, клапан перевода с циркуляции на поток 16. Также на схеме приведено влажное зерно 17 и высушенное зерно 18.

Устройство работает следующим образом.

Влажное зерно 17 первым потоком нории 13 подают через клапан 16, который настроен на «поток» во влагомер 14 влажного зерна (на входе в сушилку), затем в сушилку 9, высушенное и охлажденное зерно разгружается роторами 10, привод 12 которых настроен на заданный расход, и через разгрузочное средство 11, вторым потоком нории 13, поступает во влагомер 15 на выходе и выводится из сушилки. Агент сушки готовят в топке 8 и через диффузор 7 подают в сушилку 9.

Способ осуществляют следующим образом.

На дисплее 4 устанавливают наименование культуры, устройство входит в режим измерения влажности установленной культуры от влагомера 15, для компенсации внешних воздействующих факторов предусмотрен блок коррекции 3, в блоке 6 устанавливают расход зерна, согласно выражению V_i=K⋅(V_i-W_min) происходит изменение расхода зерна от его влажности на выходе сушилки.

При превышении влажности зерна относительно кондиционной происходит снижение расхода от частоты вращения роторов по зависимости:

где ω - частота вращения роторов, выбранная в соответствии с культурой и влажностью зерна;

δW - превышение влажности относительно кондиционной, %;

ΔW - разность между начальной и конечной влажности, %.

По окончании паузы продолжительностью не менее 3 аналоговых сигналов от влагомера, необходимых для компенсации текущей неравномерности зерна по влажности, прекращается разгрузка зерна, а устройство входит в режим циркуляции.

По достижении кондиционной влажности циркуляция прекращается, а выгрузка зерна возобновляется.

Средство циркуляции зерна (нория 13) необходимо для быстрого снижения влажности. Досушка зерна в циркуляционном режиме более эффективна, чем в опускающемся плотном, а тем более чем в неподвижном слое. Это обусловлено его разрыхленным состоянием, большей теплообменной поверхностью и меньшим влиянием контактного нагрева на зерно, что позволяет использовать более высокие температуры агента сушки.

Допустимая неравномерность высушенного зерна должна быть в пределах δ±1,5%, но в зависимости от конструкции сушилки и культуры ее отдельные колебания могут отличаться, поэтому необходимо усреднение как минимум 3-х значений влажности, для этого предусмотрена пауза перед прекращением выгрузки и циркуляцией зерна. Длительность паузы задается блоком коррекции.

Пример 1. В фермерском хозяйстве Байбашева, д. Согласие, Брянской области Карачаевского района проведена хозяйственная проверка автоматизированной сушилки СЗТ-16 на зерне пшеницы исходной влажностью W₁=22%. Зерно высушивали до влажности W₂=13…14%, осуществляли коррекцию его расхода с условием W₂=const. При кондиционной влажности зерна (~14%) на выходе сушилки корректировки в расход зерна не вносились.

В следующем опыте, когда на выход сушилки поступило зерно повышенной влажности (16%), сработала автоматизированная система управления снижения расхода и через 3 последовательных сигнала (3 мин) от влагомера о превышении текущей влажности (15,5%) на 1,5% выше кондиционной, сушилка была переведена на циркуляцию. Через ~20 мин сушки влажность зерна достигла к кондиционной ~14%, сушилка была переведена на поточный режим сушки, кондиционная влажность зерна была подтверждена последующими 3 мин сигналами от влагомера, и настройка разгрузочного устройства не менялась.

Пример 2. Эффективность автоматизированной системы управления оценивали сравнительной сушкой зерна пшеницы с сушилкой без применения этой системы.

Настройка расхода была проведена по инструкционной карте на сушилку СЗТ-16. Влажность зерна контролировали на выходе сушилки влагомером «Фауна».

Установлено, что влажность зерна на выходе сушилки колебалась в широких пределах (от 16 до 18%). Для досушки периодически останавливали расход зерна. В конечном итоге влажность зерна составила ~13% с неравномерностью по влажности δ=±2%, в то время как при использовании автоматизированной системы средняя влажность составила ~14% с неравномерностью δ>±1,2%.

Повышение производительности автоматизированной сушки составило - 7%, снижение удельных затрат тепла на сушку - 11%.