Способ автоматического регулирования процесса сушки зерна и устройство для его осуществления

 

Изобретение предназначено для использования в сельском хозяйстве и других отраслях для автоматического регулирования процесса сушки зерна. В каждой из К зон сушильной камеры определяют минимально возможную экспозицию сушки зерна и регулируют скорость работы выпускного аппарата сушилки по наибольшей из них, а также корректируют температуру теплоносителя в зонах в зависимости от влагосодержания зерна на входе зоны, его заданного влагосодержания на выходе сушильной камеры и экспозиции сушки. Сушильная камера оснащена контуром регулирования экспозиции, контуром регулирования температуры теплоносителя теплогенератора, К-контурами регулирования температуры теплоносителя в К-зонах сушильной камеры. Все контуры связаны между собой корректирующими связями. Задания К-контурам регулирования температуры теплоносителя в зонах и контуру экспозиции вырабатываются в К-блоках задания. Блоки задания совместно с контуром экспозиции обеспечивают поддержание предельно возможной производительности выпускного аппарата сушильной камеры и совместно с контурами регулирования температуры теплоносителя в зонах поддерживают такие температуры теплоносителя, при которых зерно к выходу из сушильной камеры будет высушено до заданного влагосодержания. Изобретение обеспечивает повышение точности регулирования и снижение энергоемкости процесса сушки зерна. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области прикладной механики, а именно к вопросам сушки твердых материалов или предметов путем удаления из них влаги, и может быть использовано в сельском хозяйстве, хлебоприемных и других предприятиях для регулирования технологического процесса сушки зерна и других сыпучих материалов в сушилках с зонным управлением, например, шахтных, колонковых, бункерных, конвейерных и т.п.

Наиболее близким по сущности к предлагаемому способу является "Способ автоматического регулирования процесса сушки зерна и устройство для его осуществления" (Патент РФ N 2018076, Бюл. N 15 от 15.08.94) - прототип. Известный способ заключается в стабилизации влагосъема зерна изменением экспозиции сушки и корректировании экспозиции сушки в зависимости от температуры теплоносителя теплогенератора, а также в регулировании температур теплоносителя в зонах сушки в зависимости от экспозиции сушки и влажности зерна на входе зон, в корректировании температур теплоносителя в зонах в зависимости от температуры и влажности зерна на выходе зон, экспозиции сушки, влагосъема зерна и температуры теплоносителя теплогенератора.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство (Патент РФ N 2018076, Бюл. N 15 от 15.08.94) - прототип, которое содержит зерносушилку с зонным управлением, контур регулирования влагосъема зерна, контур регулирования температуры теплоносителя теплогенератора и К- контуров регулирования температуры теплоносителя в соответствующих зонах сушки, все контуры связаны между собой корректирующими связями. Но и этот способ и устройство имеют недостатки.

1. В известном способе и устройстве обеспечивается высокая неравномерность сушки зернового материала.

Это объясняется следующим. В реальных условиях влажность зернового вороха, поступающего в сушилку, является стохастическим процессом. Это ведет к тому, что влажность зерна в отдельных зонах сушилки непрерывно меняется в течение времени, и в различных зонах по высоте сушильной камеры она существенно различна.

В известном способе и устройстве режимы сушки (температуры теплоносителя) в отдельных зонах выбираются в зависимости от влажности зерна, то есть от его термоустойчивости, и экспозиции сушки. При этом, чем выше влажность зерна в зоне, тем ниже допустимые температуры зерна и теплоносителя, и, наоборот, чем ниже влажность зерна, тем выше температуры зерна и теплоносителя. Таким образом, выбираемые режимы в зонах направлены на более интенсивную сушку (больший влагосъем) менее влажного зерна и, наоборот, на менее интенсивную сушку (меньший влагосъем) более влажного зерна. В результате такого воздействия теплоносителя амплитуда (размах) колебаний влажности зерна относительно среднего значения возрастает по мере продвижения зерна из зоны в зону по сушильной камере. Таким образом к выходу из нее дисперсия влажности зерна может существенно увеличиться. Это ведет к значительной неравномерности сушки зерна, то есть низкому качеству выполнения технологического процесса.

2. В известном способе и устройстве обеспечиваются высокие энергозатраты на сушку и низкое качество высушиваемого зерна.

Это объясняется тем, что экспозиция сушки (ее продолжительность) в сушильной камере определяются известной системой по разности влагосодержаний зерна на ее входе и выходе, а температурные режимы сушки в зонах определяются влагосодержанием (термоустойчивостью) зерна на входе зоны. Учитывая термоустойчивость, для зон с высоким влагосодержанием зерна система поддерживает более низкие температуры нагрева зерна и теплоносителя, а для зон с меньшим влагосодержанием - более высокие. Таким образом, заданный влагосъем для зерна с высоким влагосодержанием обеспечивается при больших экспозициях сушки, чем для зерна с меньшим влагосодержанием. В результате фактически регулируемая экспозиция сушки в сушильной камере в целом определяется условиями (режимом) сушки зерна с наибольшим влагосодержанием.

Учитывая фактически поддерживаемую экспозицию сушки, а также то, что в зонах с меньшим влагосодержанием зерна система поддерживает более высокие температурные режимы, в сушильной камере создаются предпосылки (условия) для пересушивания объемов зерна с меньшим начальным влагосодержанием. Пересушивание зерна ведет к перерасходу энергозатрат на сушку.

Кроме того, поддержание высоких температур теплоносителя в зонах с низким влагосодержанием (близким к кондиционному) и расположенных еще далеко от выхода из сушильной камеры ведет к недостаточно эффективной отработке сушащего потенциала теплоносителя, так как на выходе из зоны сушки он имеет еще высокую температуру и низкое влагосодержание. Это также ведет к перерасходу энергозатрат на сушку.

Пересушивание зерна может также приводить к гибели зародыша для зерна семенного назначения, то есть к снижению его качества.

Целью изобретения является повышение точности регулирования процесса сушки зерна и снижение его энергоемкости.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом способе в каждой из К зон по значениям влагосодержания зерна на входе зоны и заданному влагосодержанию зерна на выходе сушильной камеры определяют минимально возможную экспозицию сушки, вычисленные значения преобразуют в соответствующие им скорости работы выпускного аппарата, из которых селектируют наименьшую и по ней регулируют экспозицию сушки в сушильной камере, а по отклонению влагосодержания зерна на выходе сушильной камеры от заданного значения корректируют экспозицию сушки, кроме этого в каждой из К зон по влагосодержанию зерна на входе зоны, заданному влагосодержанию зерна на выходе сушильной камеры и текущему значению экспозиции сушки определяют температуру теплоносителя, обеспечивающую высушивание зерна до заданного влагосодержания к выходу из сушильной камеры, и по ней корректируют температуру теплоносителя в зоне сушки.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве в контур регулирования экспозиции сушки дополнительно введен второй элемент сравнения, выход которого подключен к регулирующему прибору контура, первый вход через корректирующий элемент - к выходу первого элемента сравнения контура, а второй вход через блок селекции и К корректирующих элементов - к дополнительным выходам соответствующих К блоков предельных режимов, каждый из которых дополнительным третьим входом соединен с задатчиком влажности зерна, кроме этого каждый из К блоков задания оснащен дополнительно блоком скорректированных режимов, который тремя входами соединен с соответствующими входами блока предельных режимов, а выходом через третий и четвертый элементы сравнения подключен к первому входу первого элемента сравнения блока, свою очередь вторыми входами третий и четвертый элементы сравнения соединены с первым выходом блока предельных режимов.

Таким образом, в каждом из К блоков предельных режимов по сигналам влажности зерна на входе соответствующей зоны сушки и заданному значению влажности зерна на выходе сушильной камеры дополнительно вычисляется минимально возможная экспозиция сушки, при которой зерно, продвигаясь от начала соответствующей зоны до выхода из сушильной камеры, может быть высушено до заданной влажности с предельно возможной интенсивностью. Из-за различия влагосодержаний зерна в зонах, очевидно, различными будут и минимально возможные экспозиции. Причем, чем выше влагосодержание зерна, тем большим будет и значение экспозиции сушки.

Однако, из-за различного расположения зон по отношению к выходу сушильной камеры одни и те же значения экспозиции для различных зон будут достигаться при различных скоростях перемещения зерна по ее высоте. Так, чем ближе зона к выходу, тем меньшей должна быть скорость перемещения зерна для обеспечения той же экспозиции, то есть тем медленнее должен выгружать зерно выпускной аппарат сушилки. Для учета места расположения зон по высоте сушильной камеры сигналы минимальной экспозиции сушки подают на входы блока селекции через дополнительные корректирующие элементы. Их роль заключается в умножении сигналов экспозиции на определенный весовой коэффициент, соответствующий данной зоне. Величина весового коэффициента для i-й зоны задается выражением где k - общее количество зон, a i - номер зоны. Значение таким образом скорректированного сигнала пропорционально скорости работы выпускного аппарата сушилки, при которой будет обеспечено выполнение вычисленного значения экспозиции для соответствующей зоны.

Далее из скорректированных сигналов в блоке селекции выбирают наименьший и по нему регулируют скорость работы выпускного аппарата (экспозицию сушки). Выбор наименьшей скорости выгрузки зерна не противоречит требованию обеспечения максимальной производительности сушильной камеры, так как значения всех сигналов, поступающих на входы блока селекции, были определены в блоках предельных режимов по условию максимально возможной интенсивности сушки. Очевидно, что наименьшую скорость работы выпускного аппарата (наибольшую экспозицию) будут определять наиболее влажные объемы зерна, последовательно перемещающиеся из зоны в зону по сушильной камере. Любое изменение выгрузки зерна относительно регулируемой может привести либо к недосушиванию определенного объема зерна (при уменьшении экспозиции), либо к пересушиванию (при увеличении экспозиции). И то и другое нарушает качество выполнения технологического процесса, а пересушивание зерна ведет к перерасходу затрат энергии на сушку.

Тем не менее в результате, например, неточной настройки блоков предельных режимов, внутренних помех в системе и других причин, влагосодержание зерна на выходе сушилки может незначительно отклоняться от заданного значения. В этом случае в зависимости от отклонения текущего влагосодержания зерна от заданного значения через дополнительные корректирующий элемент и элемент сравнения в контур регулирования экспозиции сушки будет подаваться корректирующий сигнал, направленный на устранение отклонения.

Таким образом система обеспечивает сушку наиболее влажных объемов зерна с наивысшей (предельно возможной) интенсивностью, что позволяет поддерживать максимально возможную производительность сушилки.

В тех зонах, в которых зерно имеет меньшее влагосодержание, а следовательно, его экспозиция сушки с применением предельно интенсивных режимов могла бы быть меньше регулируемой, система обеспечивает дополнительное корректирование (уменьшение) температуры теплоносителя. Корректирующий сигнал вырабатывается в зависимости от влагосодержания зерна на входе зоны, заданного влагосодержания на выходе из сушильной камеры и текущего значения экспозиции сушки в соответствующих дополнительных блоках скорректированных режимов и направлен на поддержание такой температуры теплоносителя в зоне, при которой зерно к выходу из сушильной камеры будет высушено до заданного значения влагосодержания. Такое корректирование температурных режимов в зонах предотвратит пересушивание зерна, а следовательно, обеспечит проведение процесса сушки с минимальными энергозатратами.

Кроме того, недопущение пересушивания повысит равномерность высушенного зерна по влажности, то есть повысит точность и качество выполнения процесса сушки.

Снижение температуры теплоносителя (подвода тепловой энергии) в зонах с незначительным влагосодержанием зерна (близким к кондиционному) позволит снизить потери тепловой энергии, уходящей с отработавшим теплоносителем.

Таким образом система обеспечивает максимальную интенсивность сушки наиболее влажных объемов зерна, чем достигается также максимальная производительность сушилки, а в тех зонах, в которых интенсивность сушки не является определяющим критерием, управляющее воздействие системы направлено на энергосбережение и повышение равномерности выполнения процесса сушки. Это обеспечивает высокую точность и качество выполнения технологического процесса.

Предлагаемый способ и устройство поясняются чертежом, на котором изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит сушильную камеру 1 и теплогенератор 2, соединенные между собой подводящим диффузором 3, разделенным по высоте посредством перегородок 4 на К зон 5, каждая из которых соответственно снабжена патрубком подсоса атмосферного воздуха 6 и регулирующим органом подачи теплоносителя 7 из теплогенератора 2 в зону 5. Устройство содержит также отводящий диффузор 8 и вытяжной вентилятор 9, создающий движение теплоносителя в сушильной камере 1.

Сушильная камера 1 оснащена также К+1 - датчиками влажности зерна 10, размещенными на входе и выходе сушильной камеры 1, а также в местах стыка смежных зон сушки; К - группами датчиков температуры зерна 11, установленными соответственно на выходе зон сушильной камеры 1; К-датчиками температуры теплоносителя 12, установленными на выходе соответствующих зон 5 подводящего диффузора 3 и подключенными каждый датчик 12 через соответствующий элемент сравнения 13 и регулирующий прибор 14 к соответствующему регулирующему органу подачи теплоносителя 7 из теплогенератора 2 в зону 5; датчиком температуры теплоносителя 15 теплогенератора 2, подключенным через элемент сравнения 16 к регулирующему прибору 17 теплогенератора 2. Таким образом, датчик температуры теплоносителя 15 теплогенератора 2, элемент сравнения 16 и регулирующий прибор 17 теплогенератора 2 образуют контур стабилизации температуры теплоносителя теплогенератора. Соответственно в каждой зоне 5 подводящего диффузора 3 датчик температуры 12, элемент сравнения 13, регулирующий прибор 14 и регулирующий орган 7 образуют контуры стабилизации температуры теплоносителя в зонах 5.

Датчик 10 и задатчик 18 влажности зерна на выходе сушильной камеры через элемент сравнения 19 и корректирующий элемент 20 подключены ко второму дополнительному элементу сравнения 21 контура регулирования экспозиции сушки, который выходом через регулирующий прибор 22 соединен с выпускным аппаратом 23 сушильной камеры.

В устройстве содержится также К - блоков задания 24, предназначенных для выработки и корректировки задающих воздействий для соответствующих контуров стабилизации температуры теплоносителя в зонах 5 и контура регулирования экспозиции сушки. Каждый из блоков задания 24 включает в себя блок предельных режимов 25, блок скорректированных режимов 26, блок максимального сигнала 27, корректирующие элементы 28, 29 и 30, а также первый 31, второй 32, третий 33 и четвертый 34 элементы сравнения. Причем, первый элемент сравнения 31 своим выходом соединен с элементом сравнения 13 соответствующего контура регулирования температуры теплоносителя в зоне 5, первым входом через четвертый 34 и третий 33 элементы сравнения подключен к выходу блока скорректированных режимов 26 и вторым входом через пороговый корректирующий элемент 28, второй элемент сравнения 32 и блок максимального сигнала 27 подключен к группе датчиков температуры зерна 11, установленных на выходе соответствующей зоны сушильной камеры.

В свою очередь блок предельных режимов 25 и блок скорректированных режимов 26 своими тремя входами одновременно подключены: первым - к датчику влажности зерна 10 на входе соответствующей зоны; вторым - через корректирующий элемент 29 к контуру регулирования экспозиции сушки; третьим - к задатчику влажности зерна 18. Своими выходами блок предельных режимов 25 подключен: первым - ко вторым входам третьего 33 и четвертого 34 элементов сравнения; вторым - ко второму элементу сравнения 32 i-1-го блока задания 24; третьим - через корректирующий элемент 30 и блок селекции 35 к элементу сравнения 21 контура регулирования экспозиции сушки.

Дополнительный К+1-й блок предельных режимов 25 выходом подключен ко второму элементу сравнения 32 К-го блока задания 24, а входами: первым - к датчику влажности 10 на выходе сушильной камеры; вторым - через корректирующий элемент 29 к контуру регулирования экспозиции сушки.

При этом все К - контуров регулирования температуры теплоносителя в зонах 5 и контур регулирования экспозиции сушки соединены через соответствующие корректирующие элементы 36 с контуром регулирования температуры теплогенератора 2, в свою очередь контур регулирования экспозиции через корректирующий элемент 37 соединен с контуром регулирования температуры теплогенератора.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.

Влажное зерно поступает в сушильную камеру 1 и движется по ней сверху вниз, последовательно проходя К - зон сушки. Экспозиция сушки (то есть время пребывания зерна в сушильной камере 1) обеспечивается выпускным аппаратом 23. Горячий теплоноситель, вырабатываемый в теплогенераторе 2, поступает через соответствующие К - зон 5 подводящего диффузора 3 в сушильную камеру 1, продувается через слой зерна и через отводящий диффузор 8 выбрасывается вентилятором 9 в атмосферу. В каждой из К зон 5 подводящего диффузора 3 предусмотрена возможность регулирования температуры теплоносителя путем изменения положения регулирующего органа 7 и регулирования, таким образом, соотношения горячего теплоносителя, поступающего из теплогенератора 2, и атмосферного воздуха, засасываемого в зону 5 через патрубок 6.

Контур регулирования температуры теплоносителя теплогенератора 2 работает следующим образом. Текущее значение температуры теплоносителя теплогенератора 2 измеряется датчиком 15, сигнал от которого поступает в элемент сравнения 16, где он сравнивается с заданным значением температуры V_тз. На выходе элемента сравнения 16 формируется сигнал ошибки, пропорциональный разности текущего и заданного V_тз значений температуры теплоносителя. Сигнал ошибки поступает в регулирующий прибор 17, на другой вход которого поступает одновременно через корректирующий элемент 37 корректирующий сигнал из контура регулирования влагосъема зерна. В регулирующем приборе 17 формируется управляющее воздействие, которое обеспечивает стабилизацию заданного значения температуры теплоносителя V_тз.

Контуры регулирования температуры теплоносителя в зонах 5 подводящего диффузора 3 работают следующим образом. В каждой из К - зон 5 текущее значение температуры теплоносителя измеряется датчиком 12, сигнал от которого поступает в элемент сравнения 13, в котором он сравнивается с заданным значением температуры теплоносителя V_Зi. Заданные значения температур теплоносителя V_Зi для зон 5 задаются автоматически и вырабатываются в соответствующих К - блоках задания 24. В элементе сравнения 13 текущее и заданное V_Зi значения температур сравниваются между собой и сигнал ошибки, пропорциональный их разности, поступает в регулирующий прибор 14, на другой вход которого через корректирующий элемент 36 поступает корректирующий сигнал из контура регулирования температуры теплоносителя теплогенератора 2. Регулирующий прибор 14 перемещает регулирующий орган 7 и стабилизирует, таким образом, заданное значение температуры теплоносителя V_Зi в зоне 5.

Блок задания 24 и контур экспозиции сушки работают следующим образом.

В блоке задания 24 осуществляется выбор и корректирование заданных значений температуры теплоносителя V_Зi для зон сушки, а также выбор заданных значений скоростей работы выпускного аппарата ω_i для контура экспозиции сушки.

Выбор заданных значений температур теплоносителя V_Зi в зонах 5 подводящего диффузора 3 осуществляется следующим образом. Соответствующим датчиком 10 измеряется влажность зерна в месте стыка i-l и i-й зон сушки зерна. Сигнал от датчика 10 поступает в блок предельных режимов 25 соответствующего i-го блока задания 24. На другой вход блока 25 поступает сигнал от задатчика 18 влажности зерна на выходе сушильной камеры. По влагосодержанию зерна на входе зоны и заданному влагосодержанию на выходе сушильной камеры в блоке 25 вычисляются предельно возможные значения температур нагрева зерна V_ЗДi-1 (для i-1 зоны) и теплоносителя V_ТДi, а также минимально возможное значение экспозиции сушки τ_i, при которых зерно может быть высушено до заданного влагосодержания с предельно возможной интенсивностью.

Причем расчет температуры V_ТДi ведется по условию предельно допустимого нагрева зерна, находящегося в пограничном слое, то есть слое зерна, первым вступающим в теплообмен с горячим теплоносителем и наиболее подверженным перегреву. При вычислении учитываются действительная влажность зерна и минимально возможная экспозиция сушки τ_i . Вычисленное значение допустимой температуры теплоносителя V_ТДi через элементы сравнения 34 и 31 передается на задающий вход элемента сравнения 13 соответствующего i-го контура регулирования температуры теплоносителя в зоне 5 и является задающим воздействием для него по поддержанию температуры.

Сигнал минимальной экспозиции τ_i из блока 25 поступает в корректирующий элемент 30, в котором он умножается на весовой коэффициент Кi, соответствующий данной зоне. Величина весового коэффициента для i-й зоны задается выражением где k - общее количество зон, а i - номер зоны. Значение таким образом скорректированного сигнала пропорционально скорости ω_i работы выпускного аппарата 23 сушилки, при которой будет обеспечено выполнение вычисленного значения экспозиции τ_i для соответствующей зоны.

Далее из скорректированных сигналов ω_i, поступающих в блок селекции 35 от корректирующих элементов 30, выбирается наименьший и этот сигнал подается на задающий вход элемента сравнения 21 контура регулирования экспозиции сушки. В соответствии с заданным значением, а также значением корректирующего сигнала, поступающего через корректирующий элемент 36 из контура регулирования температуры теплогенератора 2, регулирующий прибор 22 контура будет регулировать скорость работы выпускного аппарата 23.

В случае незначительных отклонений влагосодержания зерна, измеряемых датчиком 10 на выходе сушильной камеры, от заданного задатчиком 18 влагосодержания с выхода элемента сравнения 19 через корректирующий элемент 20 на второй вход элемента сравнения 21 контура регулирования экспозиции будет подаваться корректирующий сигнал, направленный на компенсацию отклонений.

Выбор наименьшей скорости выгрузки зерна не противоречит требованию обеспечения максимальной производительности сушильной камеры, так как значения всех сигналов, поступающих на входы блока селекции 35, были определены в блоках предельных режимов 25 по условию максимально возможной интенсивности сушки. Очевидно, что наименьшую скорость работы выпускного аппарата 23 (наибольшую экспозицию) будут определять наиболее влажные объемы зерна, последовательно перемещающиеся из зоны в зону по сушильной камере. Любое изменение скорости выгрузки зерна относительно регулируемой будет приводить либо к недосушиванию определенного объема зерна (при уменьшении экспозиции), либо к пересушиванию (при увеличении экспозиции). И то и другое нарушает качество выполнения технологического процесса, а пересушивание зерна ведет к перерасходу затрат энергии на сушку.

Таким образом система обеспечивает сушку наиболее влажных объемов зерна с наивысшей (предельно возможной) интенсивностью, что позволяет поддерживать максимально возможную производительность сушилки.

В тех зонах, в которых зерно имеет меньшее влагосодержание, а следовательно, его экспозиция сушки с применением предельно интенсивных режимов могла бы быть меньше регулируемой, система обеспечивает дополнительное корректирование (уменьшение) температуры теплоносителя в зонах 5. Корректирующий сигнал вырабатывается в соответствующих дополнительных блоках скорректированных режимов 26. В зависимости от сигналов датчика 10 влагосодержания зерна на входе зоны, задатчика 18 влагосодержания на выходе из сушильной камеры и текущего значения экспозиции сушки, поступающего в блок 26 через корректирующий элемент 29 из контура регулирования экспозиции, в блоке скорректированных режимов 26 вычисляется такое значение температуры теплоносителя в зоне V_Тi, при которой зерно к выходу из сушильной камеры (при текущем значении экспозиции сушки) будет высушено до заданного влагосодержания W_З. Сигнал V_Тi с выхода блока 26 поступает на вход третьего элемента сравнения 33, на второй вход которого одновременно поступает сигнал предельно допустимой температуры теплоносителя V_ТДi, от блока предельных режимов 25. В элементе сравнения 33 из сигнала V_ТДi вычитается сигнал V_Тi и на его выходе формируется сигнал коррекции ΔV_Тi, определяемый соотношением ΔV_Тi= V_ТДi-V_Тi. Сигнал коррекции ΔV_Тi далее поступает на вход четвертого элемента сравнения 34, на другой вход которого одновременно поступает сигнал предельно допустимой температуры теплоносителя V_ТДi из блока 25. В элементе сравнения 34 также производится вычитание сигналов, поступающих на его входы, и на его выходе формируется сигнал скорректированной температуры теплоносителя V_ТЗi в зоне, определяемый соотношением V_ТЗi= V_ТДi-ΔV_Тi= V_ТДi-(V_ТДi-V_Тi) = V_Тi . Сигнал скорректированной температуры V_ТЗi = V_Тi с выхода элемента сравнения 34 через элемент сравнения 31 поступит на задающий вход элемента сравнения 13, что вызовет соответствующее корректирование температуры теплоносителя в зоне 5.

Таким образом, для зон с меньшим влагосодержанием, в которых предельно возможная интенсивность сушки не является определяющим критерием для выбора режима, система автоматически вырабатывает сигнал коррекции (уменьшения) температуры теплоносителя в зоне, направленный на поддержание такой температуры теплоносителя в зоне, при которой зерно к выходу из сушильной камеры будет высушено до заданного значения влагосодержания. Такое корректирование температурных режимов в зонах предотвратит пересушивание зерна, а следовательно, обеспечит проведение процесса сушки с минимальными энергозатратами.

Таким образом каждый из К блоков задания 24 автоматически вырабатывает задающее воздействие V_Зi для соответствующего контура регулирования температуры теплоносителя в зоне 5. При этом выбор задания V_Зi блоком 24 основывается на применении (выборе) наиболее оптимального критерия оценки режима сушки в зоне в зависимости от параметров зерна (влагосодержания зерна), находящегося в ней. Так для зоны (с наивысшим влагосодержанием), по сигналам которой осуществляется текущее регулирование экспозиции сушки в сушилке, температурные режимы выбираются по критерию максимально возможной интенсивности сушки. В этом случае, очевидно, что сигнал предельно допустимой температуры теплоносителя V_ТДi на выходе блока 25 и сигнал скорректированной температуры V_Тi на выходе блока 26 окажутся одинаковыми, и тогда корректирующий сигнал ΔV_Тi, поступающий на вход элемента сравнения 34 от элемента сравнения 33, будет равен нулю. При таком условии задающий сигнал V_Зi на входе элемента сравнения 13 контура температуры теплоносителя в зоне будет равен сигналу V_ТДi предельно допустимой температуры, вырабатываемой блоком 25.

Для зон (с меньшим влагосодержанием зерна), в которых критерий максимальной интенсивности сушки не является определяющим и для которых текущая экспозиция сушки оказалась больше минимально возможной τ_i, очевидно, что скорректированное значение температуры теплоносителя V_Тi (на выходе блока 26) окажется меньше, чем значение предельно допустимой температуры V_ТДi (на выходе блока 25). В этом случае на выходе элемента сравнения 33 появляется корректирующий сигнал ΔV_Тi , который в элементе сравнения 34 скорректирует сигнал V_ТДi предельно допустимой температуры, и, таким образом, в контур температуры теплоносителя в зоне поступит скорректированный задающий сигнал V_Зi = V_ТЗi. Причем величина скорректированного задающего сигнала V_Зi равна сигналу V_Тi, вычисленному в блоке скорректированных режимов 26 V_Тi= V_ТЗi= V_Зi. В такой зоне система автоматически перейдет на поддержание такой температуры теплоносителя, при которой к выходу из сушильной камеры (с учетом текущей экспозиции сушки) зерно будет высушено до заданного влагосодержания. Такие режимы направлены на выравнивание зерна по влажности к моменту выхода его из сушильной камеры. При этом предотвращается как пересушивание зерна в зонах, так и недосушивание его к выходу из сушильной камеры. Предотвращение пересушивания обусловливает снижение энергозатрат на сушку.

Таким образом в системе задолго до прихода определенного объема зерна к выходу из сушильной камеры (т.е. задолго до момента вступления в работу контура стабилизации заданной конечной влажности зерна) формируется распределенное по высоте сушильной камеры управляющее воздействие, направленное на уменьшение неравномерности зерна по влажности. Что в конечном итоге приведет не только к повышению равномерности работы выпускного аппарата сушилки, но и к повышению точности выполнения технологического процесса сушки.

Кроме того, в блоке предельных режимов 25 вычисляется значение предельно допустимой температуры нагрева зерна V_ЗД(i-1) для i-l зоны сушки. Указанное значение температуры V_ЗД(i-1) вычисляется с учетом действительной влажности зерна на выходе i-l зоны сушки и текущей экспозиции сушки. Сигнал V_ЗД(i-1) поступает на вход второго элемента сравнения 32 i-1-го блока задания 24. В свою очередь, на элемент сравнения 32 i-го блока задания 24 такой же сигнал V_ЗДi поступает от блока предельных режимов 25 i+1 блока задания 24. Во втором элементе сравнения 32 сигнал допустимой температуры нагрева зерна V_ЗДi в i-й зоне сушки сравнивается с сигналом текущего значения нагрева зерна в зоне сушки. Причем, сигнал текущего нагрева зерна V_i поступает на вход элемента сравнения 32 от группы датчиков температуры зерна 11 через блок максимального сигнала 27. Блок 27 позволяет непрерывно выделять из группы датчиков температуры 11 датчик с максимальным значением сигнала. Таким образом, в каждой зоне сушки учитывается неравномерный нагрев зерна в горизонтальном сечении. В элементе сравнения 32 вырабатывается сигнал ошибки, равный разности текущего V_i и допустимого V_ЗДi значений температуры нагрева зерна. Этот сигнал ошибки через пороговый корректирующий элемент 28 в виде корректирующего сигнала ΔV_i поступает на второй вход первого элемента сравнения 31. Причем, корректирующий сигнал ΔV_i появляется на выходе порогового корректирующего элемента 28 лишь в том случае, когда текущее значение температуры нагрева зерна V_i в зоне сушки превысит допустимое значение V_ЗДi, в противном случае пороговый корректирующий элемент 28 заперт и сигнал на его выходе отсутствует. Таким образом, только в случае обнаружения перегрева зерна в зоне сушки на втором входе первого элемента сравнения 31 появляется корректирующий сигнал ΔV_i.

В элементе сравнения 31 корректирующий сигнал ΔV_i вычитается из сигнала задаваемой температуры теплоносителя V_ТЗi, поступающего на его первый вход, и таким образом формируется новое скорректированное значение сигнала задающего воздействия V_Зi для контура регулирования температуры теплоносителя в зоне 5, направленное на уменьшение температуры теплоносителя в зоне 5, в результате чего ликвидируется перегрев зерна в зоне сушки.

В тех случаях, когда при задаваемой (допустимой) температуре теплоносителя в зоне будет наблюдаться устойчивый перегрев зерна, корректирующий сигнал ΔV_i будет непрерывно поступать на элемент сравнения 31 и система автоматически перейдет в режим стабилизации допустимой температуры нагрева зерна V_ЗДi в зоне сушки.

Таким образом, блоки задания 24 совместно с контуром регулирования экспозиции сушки обеспечивают регулирование экспозиции сушки по значениям влагосодержаний зерна на входе зон и его заданному значению на выходе сушильной камеры, а также своевременное корректирование экспозиции в случае отклонения влагосодержания зерна на выходе из сушильной камеры от его заданного значения.

Каждый из К блоков задания 24 совместно с соответствующим контуром регулирования температуры теплоносителя в зоне обеспечивают регулирование температуры теплоносителя в зоне в зависимости от влагосодержания зерна на входе зоны, его заданного влагосодержания на выходе сушильной камеры и экспозиции сушки, а также корректирование температуры теплоносителя в зоне в зависимости от температуры и влагосодержания зерна на выходе зоны и экспозиции сушки.

Перечень позиций 1 - сушильная камера; 2 - теплогенератор; 3 - подводящий диффузор; 4 - перегородка; 5 - зона подводящего диффузора;
6 - патрубок подсоса атмосферного воздуха;
7 - регулирующий орган подачи теплоносителя;
8 - отводящий диффузор;
9 - вентилятор;
10 - датчик влажности зерна;
11 - группа датчиков температуры зерна;
12 - датчик температуры теплоносителя зоны диффузора;
13 - элемент сравнения контура регулирования температуры теплоносителя в зоне;
14 - регулирующий прибор контура регулирования температуры теплоносителя в зоне;
15 - датчик температуры теплоносителя теплогенератора;
16 - элемент сравнения контура регулирования температуры теплоносителя теплогенератора;
17 - регулирующий прибор температуры теплоносителя теплогенератора;
18 - задатчик влагосодержания зерна на выходе сушильной камеры;
19 - первый элемент сравнения контура регулирования экспозиции сушки;
20 - корректирующий элемент;
21 - второй элемент сравнения контура регулирования экспозиции сушки;
22 - регулирующий прибор контура регулирования экспозиции сушки;
23 - выпускной аппарат сушильной камеры;
24 - блок задания;
25 - блок предельных режимов;
26 - блок скорректированных режимов;
27 - блок максимального сигнала;
28 - пороговый корректирующий элемент;
29, 30 - корректирующие элементы;
31 - первый элемент сравнения;
32 - второй элемент сравнения;
33 - третий элемент сравнения;
34 - четвертый элемент сравнения;
35 - блок селекции;
36, 37- корректирующие элементы.

Формула изобретения

1. Способ автоматического регулирования процесса сушки зерна, заключающийся в измерении температур и влагосодержаний зерна на входе и выходе зон сушильной камеры, температур теплоносителя на выходе теплогенератора и на входе соответствующих зон сушильной камеры, сравнении измеренных значений с заданными, регулировании температур теплоносителя в зонах в зависимости от экспозиции сушки и влагосодержаний зерна на входе зон и корректировании их в зависимости от температур и влагосодержаний зерна на выходе зон, экспозиции сушки и температуры теплоносителя теплогенератора, корректировании экспозиции сушки в сушильной камере в зависимости от температуры теплоносителя теплогенератора, а также корректировании температуры теплоносителя теплогенератора в зависимости от экспозиции сушки, отличающийся тем, что в нем дополнительно в каждой из К зон по влагосодержанию зерна на входе зоны и заданному влагосодержанию зерна на выходе сушильной камеры определяют минимально возможную экспозицию сушки, вычисленные значения преобразуют в соответствующие им скорости работы выпускного аппарата, из которых селектируют наименьшую и по ней регулируют экспозицию сушки в сушильной камере, а по отклонению влагосодержания зерна на выходе сушильной камеры от заданного значения корректируют экспозицию сушки, кроме этого, в каждой из К зон по влагосодержанию зерна на входе зоны, заданному влагосодержанию зерна на выходе сушильной камеры и текущему значению экспозиции сушки определяют температуру теплоносителя, обеспечивающую высушивание зерна до заданного влагосодержания к выходу из сушильной камеры, и по ней корректируют температуру теплоносителя в зоне сушки.

2. Устройство автоматического регулирования процесса сушки зерна, содержащее сушильную камеру и теплогенератор, соединенные между собой подводящим диффузором, разделенным по высоте на К зон, каждая из которых снабжена контуром регулирования температуры теплоносителя в зоне, контур регулирования температуры теплоносителя теплогенератора, К+1 датчиков влажности зерна, размещенных в местах стыков смежных зон сушильной камеры, а также на ее входе и выходе, причем датчик и задатчик влажности зерна на выходе сушильной камеры подключены к первому элементу сравнения контура регулирования экспозиции сушки, а регулирующий прибор контура соединен с выпускным аппаратом сушильной камеры, К блоков задания, каждый из которых содержит блок предельных режимов, а также первый и второй элементы сравнения, причем первый элемент сравнения своим выходом соединен с элементом сравнения соответствующего контура регулирования температуры теплоносителя в зоне, вторым входом через пороговый корректирующий элемент, второй элемент сравнения и блок максимального сигнала подключен к группе датчиков температуры зерна, установленных на выходе соответствующей зоны сушильной камеры, в свою очередь, блок предельных режимов подключен первым входом к датчику влажности зерна на входе соответствующей зоны, а вторым выходом - ко второму элементу сравнения соседнего i-1 блока задания, К+1-й блок предельных режимов, соединенный входом с датчиком влажности зерна на выходе сушильной камеры, а вторым выходом - со вторым элементом сравнения соседнего К-го блока задания, причем все К-контуров регулирования температуры в зонах и контур регулирования экспозиции соединены через соответствующие корректирующие элементы с контуром регулирования температуры теплогенератора, в свою очередь, контур регулирования экспозиции через корректирующие элементы соединен с контуром регулирования температуры теплогенератора и со вторыми входами К+1 блоков предельных режимов, отличающееся тем, что в контур регулирования экспозиции сушки дополнительно введен второй элемент сравнения, выход которого подключен к регулирующему прибору контура, первый вход через корректирующий элемент - к выходу первого элемента сравнения контура, а второй вход через блок селекции и К корректирующих элементов - к дополнительным выходам соответствующих К блоков предельных режимов, каждый из которых дополнительным третьим входом соединен с задатчиком влажности зерна, кроме этого каждый из К блоков задания оснащен дополнительно блоком скорректированных режимов, который тремя входами соединен с соответствующими входами блока предельных режимов, а выходом через третий и четвертый элементы сравнения подключен к первому входу первого элемента сравнения блока, в свою очередь вторыми входами третий и четвертый элементы сравнения соединены с первым выходом блока предельных режимов.

РИСУНКИ

Рисунок 1