公告信息：
眾所周知，糧食烘干是糧食儲藏的第一道關(guān)鍵性作業(yè)程序，而糧食烘干系統(tǒng)是一個大時滯、多干擾的強非線性系統(tǒng)，目前糧食烘干機工藝形式與結(jié)構(gòu)繁多，各有特點，使用中有一些普遍性的問題有待解決，如：①自動化程度較低，生產(chǎn)操作時，主要依靠工人經(jīng)驗手動操作為主，烘干質(zhì)量不穩(wěn)定；②影響出機糧食水分檢測的因素比較多，在線水分檢測很難達到規(guī)定的精度水平，工作溫度0℃以下時糧食水分的檢測精度與性能穩(wěn)定性尤為嚴重，無法為系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)；③烘干過程控制嚴重滯后，不能為烘干作業(yè)提供實時有效的指導，糧食排出烘干機時才能知道糧食水分，烘干結(jié)果已不可調(diào)整……等等，使技術(shù)上達不到準確控制烘干后糧食水分的要求，糧食在烘干過程中即造成了品質(zhì)陳化和劣變、破碎率增高、水分減量等不應有的品質(zhì)與重量損失，富通新能源生產(chǎn)銷售滾筒烘干機、氣流式烘干機等機械設備。
為解決糧食品質(zhì)在烘干環(huán)節(jié)中控制滯后、控制不準等關(guān)鍵技術(shù)問題，保持糧食品質(zhì)，降低糧食在烘干環(huán)節(jié)中的數(shù)量損失和資源浪費，我們進行了糧食烘干機過程控制系統(tǒng)的應用研究開發(fā)。
1、工作原理
糧食烘干機是一個開式熱力學系統(tǒng)，糧食烘干是一個復雜的熱質(zhì)交換過程，糧食本身又是一種復雜的生物化學物質(zhì)。在烘干過程中，傳熱傳質(zhì)過程將直接影響糧食烘干系統(tǒng)內(nèi)部的宏觀參數(shù)（如溫度、濕度、壓力等），因此，烘干機內(nèi)宏觀統(tǒng)計參數(shù)及其變化規(guī)律可以作為烘干過程傳熱傳質(zhì)量度的指標，依靠此指標可以間接判斷烘干機內(nèi)糧食的干燥特征與傳熱傳質(zhì)速度。
糧食干燥質(zhì)量取決于糧床厚度、糧食流速、初始含水率、糧食溫度、糧食密度膨脹率、最終含水率、熱風溫度和濕度八個因素，其中糧食的初始含水率及品質(zhì)（密度的膨脹率）變化的隨機性比較大。不同品質(zhì)糧食干燥速度不同，且烘干過程工藝參數(shù)直接影響糧食烘干后的品質(zhì)。因此，研究糧食烘干過程中干燥品質(zhì)在線識別，對于實現(xiàn)烘干過程工藝參數(shù)的實時控制，及時調(diào)節(jié)干燥工藝參數(shù)（如熱風溫度、排糧速度等），保證糧食的干燥質(zhì)量具有重要意義。
本項目以烘干過程中糧層通過各干燥段與緩蘇段的運行速度、糧氣混合溫度的統(tǒng)計分析將糧食干燥溫度特性分為9類，即：緩蘇段平衡型、緩蘇段溫度上升型、緩蘇段溫度下降型、緩蘇段溫度平衡上升型、緩蘇段溫度上升平衡型、緩蘇段溫度平衡下降型、緩蘇段溫度下降平衡型、緩蘇段溫度上升下降型、緩蘇段溫度下降上升型。經(jīng)過多年的研究并經(jīng)生產(chǎn)試驗驗證，根據(jù)糧食干燥溫度特性建立的糧食干燥品質(zhì)在線識別模型、過程參數(shù)與出機糧含水率回歸模糊神經(jīng)網(wǎng)絡預測模型，可以實現(xiàn)對糧食烘干這一大滯后、多干擾和強非線性系統(tǒng)進行烘干過程的預測控制。
2、系統(tǒng)介紹
2.1系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)：見圖1
2.2系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)：見圖2
2.3工作界面
系統(tǒng)主界面如圖3所示，界面分為菜單欄、主界面、運行，停止控制按鈕、儀表化驗，檢測錄入、狀態(tài)參數(shù)顯示等五部分。
2.4應用實例現(xiàn)場：見圖4
3軟件使用
3.1系統(tǒng)參數(shù)設置
系統(tǒng)參數(shù)設置就是根據(jù)實際的干燥塔結(jié)構(gòu)設定系統(tǒng)的參數(shù)，分為干燥塔結(jié)構(gòu)參數(shù)設置。
3.2系統(tǒng)標定與檢測
系統(tǒng)運行過程中的特征參數(shù)是通過傳感器采集得到的，因此系統(tǒng)的標定就是指傳感器的標定。如圖8，傳感器的標定根據(jù)系統(tǒng)的實際所需要檢測的位置進行設定，示例系統(tǒng)有高溫風溫傳感器、低溫風溫傳感器、干燥前段溫度傳感器、干燥初段溫度傳感器、緩蘇段一溫度傳感器、干燥中段溫度傳感器、緩蘇段二溫度傳感器共7個傳感器，分別采集各自位置的溫度。
標定的方法：分別取兩次傳感器碼值和風溫溫度填入到如圖8的對話框中，點擊即可標定此傳感器。
3.3統(tǒng)計分析
統(tǒng)計分析分為當前統(tǒng)計分析和經(jīng)驗反推算。
當前統(tǒng)計分析（見圖9）是測得當前每個干燥段或緩蘇段傳感器所在位置的當前溫度，以及當前傳感器往前推算指定周期內(nèi)的溫度均值即前均值，前一個傳感器（前一個干燥段，緩蘇段）往后指定周期內(nèi)的溫度平均值即后均值，而速度均值是當前傳感器所在糧層在往前指定周期內(nèi)的捧糧速度。
經(jīng)驗反推算(見圖10)是輸入指定日期時間，在一定時間段內(nèi)各個干燥段，緩蘇段的狀態(tài)。糧食通過該段的時間單位為分，捧糧速度為單位時間內(nèi)糧食在該段的下降高度，糧溫度和熱風溫度為該時間段內(nèi)的平均值。
4、軟件調(diào)試
本系統(tǒng)采用人機互動方式工作。計算機主要為操作者提供過程參數(shù)，顯示過程狀態(tài)指標。由操作者對比參數(shù)變化情況和出機糧含水率化驗值，選擇好過程參數(shù)指標，調(diào)節(jié)捧糧頻率或風溫，保證出機糧含水量。
系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整以一批品質(zhì)相同的糧食為單位進行調(diào)整。找出合理的干燥系數(shù)范圍和干燥段相對應的溫度變化范圍即可，具體使用方法如下：
(l)確定一批干燥糧食入機水分的范圍
干燥前將糧食分批處理。為保證糧食品質(zhì)的一致性，應將同一地區(qū)的產(chǎn)糧劃分為一個單位，進行統(tǒng)一處理。而水分差應保證在3%的水分以內(nèi)。然后對糧食進行抽查化驗，統(tǒng)計出水分的分布情況，通知操作者水分的分布情況。
(2)估計干燥系數(shù)和糧氣混合溫度值
對于第一次投入生產(chǎn)的一批糧食的烘干，根據(jù)以往經(jīng)驗，給定好排糧頻率風溫設定值，系統(tǒng)投入運行。待第一批成品糧食出機后，保證一個小時對出機糧水分化驗一次，最好每次兩個值，取其平均作為出機的水分。計算統(tǒng)計出來的干燥系統(tǒng)參數(shù)，找出其與出機糧含水率的對應關(guān)系，找出最佳糧氣混合溫度。這一過程一般要24～48個小時時間。
(3)跟蹤系統(tǒng)，進一步調(diào)解系統(tǒng)參數(shù)
在完成系統(tǒng)參數(shù)的初步選定參數(shù)后，繼續(xù)化驗出機糧含水率，可兩個小時一次，進一步調(diào)節(jié)系統(tǒng)值，設定之后，系統(tǒng)會將其顯示在界面上，人工對比過程參數(shù)，適當調(diào)節(jié)排糧電機頻率，控制過程參數(shù)達到設定值。如果調(diào)節(jié)排糧頻率不能滿足要求，則要調(diào)節(jié)熱風溫度。
(4)利用統(tǒng)訐功能，查找參數(shù)變化的原因
根據(jù)經(jīng)驗，確定系統(tǒng)參數(shù)變化原因，是成功控制的關(guān)鍵所在。如糧氣混合溫度升高可能三個原因引起，即風溫升高、入機糧溫度高或入機糧含水率低。
5、結(jié)果及討論
5.1系統(tǒng)獨具前瞻性，特有預警功能能夠保持出機糧食水分穩(wěn)定
目前使用的糧食烘干機的結(jié)構(gòu)，普遍應用的操作、控制方式與技術(shù)，排糧口處的在線水分檢測裝置，檢測、化驗結(jié)果嚴重滯后，干燥結(jié)果的不可調(diào)性等多種因素，必然導致糧食烘干機這一多變量、大滯后、強非線性的系統(tǒng)出機糧水分出現(xiàn)周期性振蕩現(xiàn)象。
本系統(tǒng)研究了烘干過程中糧食層通過各段溫度的變化規(guī)律，進行糧食烘干過程中干燥品質(zhì)在線識別，首次提出糧食烘干機干燥系數(shù)的概念，從糧食進入干燥塔開始，每完成一次上料過程就進行一次全面的工作參數(shù)運算，給出干燥系數(shù)等一系列的參數(shù)，可以提前將近一個干燥周期預測出機糧食水分，實現(xiàn)了烘干過程工藝參數(shù)的實時控制，較準確的保證了出機糧食水分穩(wěn)定，控制合適的出機糧食水分值，即本系統(tǒng)特有預警功能系統(tǒng)，其干燥系數(shù)可以預測出機糧水分，為糧食烘干機現(xiàn)場操作提供有效的指導作用，變事后控制為事先控制。
5.2本系統(tǒng)記錄詳細便于有關(guān)部門管理
本系統(tǒng)可以提供烘干機工作過程中非常豐富的信息。如：系統(tǒng)每5分鐘記錄一組工作參數(shù)數(shù)據(jù)，包括入機糧水分化驗值、容重、溫度，出機糧食水分檢測值、化驗值、容重、溫度，高溫熱風溫度值、低溫熱風溫度值，干燥塔各干燥段糧氣混合溫度、各緩蘇段糧氣混合溫度，排糧電機頻率等；在烘干機工作的每一次上糧周期內(nèi)（一般為1小時左右）可提供一組過程狀態(tài)參數(shù)，包含干燥塔上料位跳變時間、下料位跳變時間、運行時間、塔內(nèi)實時糧食流量、干燥系數(shù)等。
這些詳細的記錄包含了干燥塔烘干過程特征參數(shù)的變化、原糧品質(zhì)的變化、環(huán)境條件的變化等豐富的信息，可以隨時進行查看，并可打印輸出，這些記錄都具有真實性、不可修改性，這就大大方便了有關(guān)部門的監(jiān)督管理。
5.3系統(tǒng)特有的統(tǒng)計分析功能使糧食烘干機的操作方便簡單
本系統(tǒng)具有當前統(tǒng)計分析和經(jīng)驗反推算等統(tǒng)計分析功能。當前統(tǒng)計分析功能可以測得當前每個干燥段或緩蘇段傳感器所在位置的當前溫度，以及當前傳感器往前推算指定周期內(nèi)的溫度均值即前均值，前一個傳感器（前一個干燥段／緩蘇段）往后指定周期內(nèi)的溫度平均值即后均值，而速度均值是當前傳感器所在糧層在往前指定周期內(nèi)的排糧速度；經(jīng)驗反推算可以推算指定日期時間的一定時間段內(nèi)各個干燥段／緩蘇段的狀態(tài)。
這些功能既是對烘干機已有工作過程的總結(jié)分析，也是當前烘干機干燥特性的總結(jié)分析，將所有操作人員的經(jīng)驗量化，使新上崗人員能夠盡快掌握烘干機的操作，減少了以往對“操作能手”的依賴，減少了烘干過程的起伏和出機糧食水分的波動，使烘干機保持良好的工作狀態(tài)，烘出合格的糧食。
5.4應用本系統(tǒng)節(jié)省人力降低作業(yè)成本
本系統(tǒng)是非常友好的人機對話系統(tǒng)，大大減輕了操作人員的勞動強度和負擔，在烘干機系統(tǒng)硬件運行正常情況下，每班只要l～2人即可完成工藝操作和化驗工作，因而節(jié)省人力，既方便了管理，也節(jié)省了生產(chǎn)成本。
5.5本系統(tǒng)具有廣泛的適用性
本系統(tǒng)脫離了糧食水分傳感器檢測不準確的限制，避免了因水分傳感器檢測不準確產(chǎn)生的諸多弊端，在生產(chǎn)應用中有化驗室提供適當量的化驗數(shù)據(jù)即可實現(xiàn)對糧食烘干系統(tǒng)的較準確控制，因而可廣泛應用于各種糧食烘干機。本系統(tǒng)還可以將烘干機正常調(diào)試時間由1周左右降到24小時左右。
5.6應用本系統(tǒng)效益顯著
目前，糧食烘干機烘干糧食常出現(xiàn)的問題有：糧食烘后水分不均勻度大，在儲存時易出現(xiàn)局部發(fā)熱、霉變的現(xiàn)象，給糧食的安全儲存帶來極大隱患，迫使糧庫進行通風、倒倉和晾曬；糧食因烘后水分過低而減量，造成企業(yè)財力損失：糧食因烘后水分過大，需進行二次烘干或晾曬，增加作業(yè)成本；烘后糧食破碎率普遍增加，造成糧食的降等，無形中增加了企業(yè)的損失等。
應用本系統(tǒng)后，出機糧食水分在較窄范圍內(nèi)波動，可最大限度地保持糧食品質(zhì)，減少和降低烘后糧食品質(zhì)陳化劣變、降等降級產(chǎn)生的經(jīng)濟損失和資源浪費，降低各項費用，使企業(yè)經(jīng)濟效益顯著增加。
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當前位置:
糧食烘干機過程控制系統(tǒng)的應用研究
來源：環(huán)球糧機網(wǎng)發(fā)布時間：2015-08-16 16:28:57
