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(qiáng)非線性系統(tǒng)，目前糧食烘干機(jī)工藝形式與結(jié)構(gòu)繁多，各有特點(diǎn)，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(yàn)手動操作為主，烘干質(zhì)量不穩(wěn)定；②影響出機(jī)糧食水分檢測的因素比較多，在線水分檢測很難達(dá)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(yán)重，無法為系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)；③烘干過程控制嚴(yán)重滯后，不能為烘干作業(yè)提供實(shí)時有效的指導(dǎo)，糧食排出烘干機(jī)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(dá)不到準(zhǔn)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(yīng)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(jī)、氣流式烘干機(jī)等機(jī)械設(shè)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(zhǔn)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(fèi)，我們進(jìn)行了糧食烘干機(jī)過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究開發(fā)。
1、工作原理
糧食烘干機(jī)是一個開式熱力學(xué)系統(tǒng)，糧食烘干是一個復(fù)雜的熱質(zhì)交換過程，糧食本身又是一種復(fù)雜的生物化學(xué)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(jī)內(nèi)宏觀統(tǒng)計(jì)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(biāo)，依靠此指標(biāo)可以間接判斷烘干機(jī)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(fēng)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(jī)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(shí)現(xiàn)烘干過程工藝參數(shù)的實(shí)時控制，及時調(diào)節(jié)干燥工藝參數(shù)（如熱風(fēng)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(xiàng)目以烘干過程中糧層通過各干燥段與緩蘇段的運(yùn)行速度、糧氣混合溫度的統(tǒng)計(jì)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(yàn)驗(yàn)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(jī)糧含水率回歸模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，可以實(shí)現(xiàn)對糧食烘干這一大滯后、多干擾和強(qiáng)非線性系統(tǒng)進(jìn)行烘干過程的預(yù)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(yùn)行，停止控制按鈕、儀表化驗(yàn)，檢測錄入、狀態(tài)參數(shù)顯示等五部分。
2.4應(yīng)用實(shí)例現(xiàn)場：見圖4
3軟件使用
3.1系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置
系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置就是根據(jù)實(shí)際的干燥塔結(jié)構(gòu)設(shè)定系統(tǒng)的參數(shù)，分為干燥塔結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置。
3.2系統(tǒng)標(biāo)定與檢測
系統(tǒng)運(yùn)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(biāo)定就是指傳感器的標(biāo)定。如圖8，傳感器的標(biāo)定根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際所需要檢測的位置進(jìn)行設(shè)定，示例系統(tǒng)有高溫風(fēng)溫傳感器、低溫風(fēng)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(biāo)定的方法：分別取兩次傳感器碼值和風(fēng)溫溫度填入到如圖8的對話框中，點(diǎn)擊即可標(biāo)定此傳感器。
3.3統(tǒng)計(jì)分析
統(tǒng)計(jì)分析分為當(dāng)前統(tǒng)計(jì)分析和經(jīng)驗(yàn)反推算。
當(dāng)前統(tǒng)計(jì)分析（見圖9）是測得當(dāng)前每個干燥段或緩蘇段傳感器所在位置的當(dāng)前溫度，以及當(dāng)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(dāng)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(yàn)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(fēng)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(jī)互動方式工作。計(jì)算機(jī)主要為操作者提供過程參數(shù)，顯示過程狀態(tài)指標(biāo)。由操作者對比參數(shù)變化情況和出機(jī)糧含水率化驗(yàn)值，選擇好過程參數(shù)指標(biāo)，調(diào)節(jié)捧糧頻率或風(fēng)溫，保證出機(jī)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(jìn)行調(diào)整。找出合理的干燥系數(shù)范圍和干燥段相對應(yīng)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(jī)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(yīng)將同一地區(qū)的產(chǎn)糧劃分為一個單位，進(jìn)行統(tǒng)一處理。而水分差應(yīng)保證在3%的水分以內(nèi)。然后對糧食進(jìn)行抽查化驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)出水分的分布情況，通知操作者水分的分布情況。
(2)估計(jì)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(yàn)，給定好排糧頻率風(fēng)溫設(shè)定值，系統(tǒng)投入運(yùn)行。待第一批成品糧食出機(jī)后，保證一個小時對出機(jī)糧水分化驗(yàn)一次，最好每次兩個值，取其平均作為出機(jī)的水分。計(jì)算統(tǒng)計(jì)出來的干燥系統(tǒng)參數(shù)，找出其與出機(jī)糧含水率的對應(yīng)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(jìn)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(yàn)出機(jī)糧含水率，可兩個小時一次，進(jìn)一步調(diào)節(jié)系統(tǒng)值，設(shè)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(dāng)調(diào)節(jié)排糧電機(jī)頻率，控制過程參數(shù)達(dá)到設(shè)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(fēng)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(yàn)，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(fēng)溫升高、入機(jī)糧溫度高或入機(jī)糧含水率低。
5、結(jié)果及討論
5.1系統(tǒng)獨(dú)具前瞻性，特有預(yù)警功能能夠保持出機(jī)糧食水分穩(wěn)定
目前使用的糧食烘干機(jī)的結(jié)構(gòu)，普遍應(yīng)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(yàn)結(jié)果嚴(yán)重滯后，干燥結(jié)果的不可調(diào)性等多種因素，必然導(dǎo)致糧食烘干機(jī)這一多變量、大滯后、強(qiáng)非線性的系統(tǒng)出機(jī)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(jìn)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(jī)干燥系數(shù)的概念，從糧食進(jìn)入干燥塔開始，每完成一次上料過程就進(jìn)行一次全面的工作參數(shù)運(yùn)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(yù)測出機(jī)糧食水分，實(shí)現(xiàn)了烘干過程工藝參數(shù)的實(shí)時控制，較準(zhǔn)確的保證了出機(jī)糧食水分穩(wěn)定，控制合適的出機(jī)糧食水分值，即本系統(tǒng)特有預(yù)警功能系統(tǒng)，其干燥系數(shù)可以預(yù)測出機(jī)糧水分，為糧食烘干機(jī)現(xiàn)場操作提供有效的指導(dǎo)作用，變事后控制為事先控制。
5.2本系統(tǒng)記錄詳細(xì)便于有關(guān)部門管理
本系統(tǒng)可以提供烘干機(jī)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(jī)糧水分化驗(yàn)值、容重、溫度，出機(jī)糧食水分檢測值、化驗(yàn)值、容重、溫度，高溫?zé)犸L(fēng)溫度值、低溫?zé)犸L(fēng)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(jī)頻率等；在烘干機(jī)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(yùn)行時間、塔內(nèi)實(shí)時糧食流量、干燥系數(shù)等。
這些詳細(xì)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(jìn)行查看，并可打印輸出，這些記錄都具有真實(shí)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(jì)分析功能使糧食烘干機(jī)的操作方便簡單
本系統(tǒng)具有當(dāng)前統(tǒng)計(jì)分析和經(jīng)驗(yàn)反推算等統(tǒng)計(jì)分析功能。當(dāng)前統(tǒng)計(jì)分析功能可以測得當(dāng)前每個干燥段或緩蘇段傳感器所在位置的當(dāng)前溫度，以及當(dāng)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(dāng)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(yàn)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(jī)已有工作過程的總結(jié)分析，也是當(dāng)前烘干機(jī)干燥特性的總結(jié)分析，將所有操作人員的經(jīng)驗(yàn)量化，使新上崗人員能夠盡快掌握烘干機(jī)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(jī)糧食水分的波動，使烘干機(jī)保持良好的工作狀態(tài)，烘出合格的糧食。
5.4應(yīng)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(jī)對話系統(tǒng)，大大減輕了操作人員的勞動強(qiáng)度和負(fù)擔(dān)，在烘干機(jī)系統(tǒng)硬件運(yùn)行正常情況下，每班只要l～2人即可完成工藝操作和化驗(yàn)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(zhǔn)確的限制，避免了因水分傳感器檢測不準(zhǔn)確產(chǎn)生的諸多弊端，在生產(chǎn)應(yīng)用中有化驗(yàn)室提供適當(dāng)量的化驗(yàn)數(shù)據(jù)即可實(shí)現(xiàn)對糧食烘干系統(tǒng)的較準(zhǔn)確控制，因而可廣泛應(yīng)用于各種糧食烘干機(jī)。本系統(tǒng)還可以將烘干機(jī)正常調(diào)試時間由1周左右降到24小時左右。
5.6應(yīng)用本系統(tǒng)效益顯著
目前，糧食烘干機(jī)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(jìn)行通風(fēng)、倒倉和晾曬；糧食因烘后水分過低而減量，造成企業(yè)財(cái)力損失：糧食因烘后水分過大，需進(jìn)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(yīng)用本系統(tǒng)后，出機(jī)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(jì)損失和資源浪費(fèi)，降低各項(xiàng)費(fèi)用，使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益顯著增加。
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機(jī)械大類
機(jī)械小類
當(dāng)前位置:
糧食烘干機(jī)過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究
來源：環(huán)球糧機(jī)網(wǎng)發(fā)布時間：2015-08-16 16:28:57
