Способ автоматического регулирования процесса сушки зерна и устройство для его осуществления

 

Изобретение может быть использовано в сельском хозяйстве и других отраслях для автоматического регулирования процесса сушки зерна. В изобретении осуществляется дополнительный контроль скорости сушки зерна в К зонах по высоте сушильной камеры 1 и корректирование температуры теплоносителя в них при возрастании скорости сушки выше заданной. Для этого сушилка 1 оснащена контуром регулирования влагосъема зерна, контуром регулирования температуры теплоносителя теплогенератора 2, К контурами регулирования температуры теплоносителя в К зонах сушильной камеры 1, и все контуры связаны между собой корректирующими связями 27, 28, 29. Причем задание К контурам регулирования температуры теплоносителя в зонах 5 вырабатывается в К блоках регулирования 21 и корректируется К блоками корректирования 31. Блоки регулирования 21 обеспечивают поддержание предельно допустимых температур теплоносителя в зонах 5 по условию ограничения нагрева зерна с учетом его влажности и экспозиции сушки, а блоки корректирования 31 обеспечивают корректирование температуры теплоносителя по условию ограничения скорости сушки зерна. Изобретение позволяет повысить точность регулирования и производительность сушилки. 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.

Известен способ автоматического регулирования процесса сушки зерна и устройство для его осуществления в сушилках шахтного типа с зонным управлением (см. книгу В. Ф. Самочетов, Г.А. Джорогян, Е.И. Никулин "Техническая база хлебоприемных предприятий. (Зерносушение)", М.: Колос, 1978. с.215). Недостатком известного способа сушки и устройства для его реализации является низкая точность регулирования процесса сушки. Это объясняется: 1. Отсутствием контроля действительных значений влажности зерна в зонах сушильной камеры. Это не позволяет точно определить допустимые температуры нагрева зерна и теплоносителя в зонах сушки, т.к. их предельно допустимые значения зависят от влажности зерна; 2. В системе отсутствует коррекция температуры теплоносителя в зависимости от экспозиции сушки. Это не позволяет точно установить температуры нагрева зерна и теплоносителя в зонах сушки, т.к. их значения зависят от экспозиции сушки.

Наиболее близким по сущности к предлагаемому способу является "Способ автоматического регулирования процесса сушки зерна и устройство для его осуществления " (Патент РФ N 2018076 Бюл. N15 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. N15 от 15.08.94) - прототип, которое содержит зерносушилку с зонным управлением, контур регулирования влагосъема зерна, контур регулирования температуры теплоносителя теплогенератора и K контуров регулирования температуры теплоносителя в соответствующих зонах сушки, все контуры связаны между собой корректирующими связями. Но и этот способ и устройство имеют недостатки.

В прототипе отсутствует коррекция температуры теплоносителя в зависимости от скорости сушки зерна в зонах. Это не позволяет точно установить предельно допустимые температуры теплоносителя в зонах.

Контроль данного параметра особенно актуален для интенсивных способов сушки с применением предельно допустимых температур нагрева зерна и теплоносителя. Так как превышение допустимой скорости сушки зерна ведет к растрескиванию зерновок, то есть снижению его качества. (См. книгу: Интенсивное производство зерна / Пер. с чешского К. Благовещенской. - М.: Агропромиздат, 1985, с. 305-306).

Еще более возрастает необходимость контроля скорости сушки зерна при зонном способе управления процессом в сушилке, когда в каждой зоне устанавливаются свои предельные режимы сушки и когда в любой из зон скорость сушки может превысить предельно допустимую. При этом влагосъем зерна для сушилки в целом может оставаться в диапазоне допустимых значений. Поэтому при интенсивных способах сушки зерна в сушилках с зонным управлением принцип стабилизации влагосъема зерна для сушильной камеры в целом становится недостаточным, так как это не гарантирует того, что в отдельных ее зонах скорость сушки не достигнет предельно допустимых значений. В связи с этим для ограничения скорости сушки в систему регулирования необходимо вводить дополнительную коррекцию температуры теплоносителя в зонах сушки в зависимости от текущего значения скорости сушки в зонах. Отсутствие контроля скорости сушки зерна может приводить либо к снижению качества зерна (за счет растрескивания зерновок), либо к заведомому занижению температуры теплоносителя в зонах сушки. Это ведет к снижению интенсивности сушки, а следовательно, к снижению производительности сушилки.

Целью изобретения является повышение точности регулирования процесса сушки зерна и увеличение производительности сушильной камеры.

Указанная цель достигается тем, что в предлагаемом способе по значениям экспозиции сушки τ, а также влажностей зерна на входе W_Hi и выходе W_Ki зон сушильной камеры определяют скорости сушки зерна (ΔW_i/τ = [W_Hi-W_Ki]/τ) в зонах и по ним корректируют температуры теплоносителя, подаваемого в зоны.

Указанная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены: K элементов сравнения, каждый из которых выходом подключен к элементу сравнения соответствующего контура регулирования температуры теплоносителя в зоне сушильной камеры, а первым входом подключен к выходу первого элемента сравнения соответствующего блока регулирования температуры; K блоков корректирования температуры, каждый из которых содержит: блок вычисления скорости сушки; элемент задержки; блок задания; пороговый корректирующий элемент.

Выход блока вычисления скорости сушки через пороговый корректирующий элемент подключен ко второму входу соответствующего элемента сравнения, а его входы подключены: первый к датчику влажности зерна, размещенному на выходе соответствующей зоны сушильной камеры; второй через элемент задержки к датчику влажности зерна на входе соответствующей зоны сушильной камеры, третий к блоку задания, а четвертый и одновременно второй вход элемента задержки подключены к контуру регулирования влагосъема.

Таким образом, блок вычисления скорости сушки i-го блока корректирования температуры по сигналам экспозиции сушки зерна в зоне τ, влажности зерна на входе W_Hi и на выходе W_Ki зоны вычисляет текущее значение скорости сушки (ΔW_i/τ = [W_Hi-W_Ki]/τ) и сравнивает его с допустимым значением, задаваемым при помощи блока задания. Элемент задержки обеспечивает сдвиг по времени (на величину экспозиции сушки зерна в зоне τ) моментов поступления сигналов в блок вычисления скорости сушки от датчика влажности зерна, размещенного на входе зоны.

Как только текущее значение скорости сушки зерна превысит заданное, на выходе блока вычисления скорости сушки появится сигнал, пропорциональный величине рассогласования. Этот сигнал через пороговый корректирующий элемент поступит на второй вход соответствующего элемента сравнения, где будет скорректировано значение задающего сигнала температуры теплоносителя в зоне сушки и превышение скорости сушки зерна над его заданным значением будет ликвидировано.

Таким образом, в устройстве дополнительно осуществляется контроль скорости сушки зерна в зонах сушильной камеры и корректирование температуры теплоносителя в зонах в случае превышения скорости сушки выше допустимых пределов. Этим обеспечивается высокое качество высушиваемого зерна и поддержание максимальных по интенсивности режимов сушки.

Анализ новых существенных признаков по критерию "существенные отличия" дает возможность сделать вывод, что ни один из известных способов сушки и устройств для их осуществления не позволяет проводить процесс сушки зерна в сушильной камере с максимальной производительностью и высоким качеством, так как ни одно из них не позволяет корректировать режим сушки зерна в зонах сушильной камеры с учетом действительных значений скорости сушки зерна в ее зонах.

В качестве примера проанализируем известные способы и устройства для сушки по критерию "существенные отличия", в которых имеются существенные признаки, общие с предлагаемыми, но выполняющие другую роль (Патент РФ N 2018076 Бюл. N15 от 15.08.94. Способ автоматического регулирования процесса сушки зерна в шахтной зерносушилке и устройство для его осуществления).

В известном способе и устройстве осуществляется позонное регулирование тепловых режимов сушки. Причем при выработке сигнала задания для контура регулирования температуры теплоносителя в зоне также используются сигналы датчиков влажности зерна на входе и на выходе зоны и экспозиции сушки. Однако в известном способе и устройстве эти сигналы предназначены для выполнения другой роли, так как в основу выбора предельно допустимых температур нагрева зерна и теплоносителя положен критерий термоустойчивости зерна. Так перегрев семенного зерна опасен гибелью зародыша, а продовольственного - снижением хлебопекарных качеств. Термоустойчивость зерна зависит oт его влажности и экспозиции нагрева и по мере снижения влажности увеличивается. Поэтому в известном способе и устройстве по экспозиции сушки и влажности зерна на входе зоны определяют допустимую (термоустойчивостью зерна) температуру теплоносителя и в соответствии с ней регулируют температуру теплоносителя в зоне. К выходу зоны влажность зерна снижается, то есть увеличивается его термоустойчивость. Поэтому по сигналам экспозиции сушки и влажности зерна на выходе зоны определяют допустимую (термоустойчивостью зерна) температуру нагрева зерна, сравнивают ее с действительной и, если наблюдается перегрев зерна в зоне, корректируют температуру теплоносителя в зоне.

Таким образом, в известном способе и устройстве система регулирования обеспечивает для каждой из зон сушки поддержание таких тепловых режимов, при которых нагрев зерна и теплоносителя в зонах не превышает предельно допустимых значений, определяемых термоустойчивостью зерна.

Однако в известном способе и устройстве отсутствует контроль скорости сушки зерна в зонах. Это может привести к тому, что при интенсивной сушке в отдельных зонах сушильной камеры скорость удаления влаги из зерна превысит допустимые значения и это вызовет растрескивание поверхности зерновок, что сделает зерно не пригодным для длительного хранения, а для семенного зерна вызовет снижение всхожести. При этом температуры нагрева зерна и теплоносителя в зонах, определяемые по условиям термоустойчивости зерна, могут не превышать допустимых значений.

Таким образом, известный способ и устройство не гарантирует высокого качества высушивания зерна. С целью недопущения растрескивания зерновок температурные режимы сушки приходится заведомо занижать, что снижает производительность сушильной камеры.

В предлагаемом способе и устройстве для его осуществления увеличение производительности сушилки и повышение точности регулирования достигается за счет более точной установки тепловых режимов сушки зерна в зонах. Это достигается за счет дополнительного контроля скорости сушки зерна в зонах сушильной камеры и дополнительного корректирования температуры теплоносителя в зонах в случаях возрастания скорости сушки до значений, превышающих допустимые, чем предупреждается порча зерна.

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 K 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 K+1 датчиками влажности зерна 10, размещенными на входе и выходе сушильной камеры 1, а также в местах стыка смежных зон сушки; K группами датчиков температуры зерна 11, установленными соответственно на выходе зон сушильной камеры 1, K 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. Кроме того, в устройстве имеется контур стабилизации влагосъема зерна, в котором датчики влажности зерна 10 на входе и выходе сушильной камеры 1 подключены к входам блока сравнения 18, а его выход через регулирующий прибор 19 соединен с приводом выгрузного аппарата 20 сушильной камеры 1. В устройство введено также K блоков регулирования температуры 21, предназначенных для выработки и корректировки задающих воздействий для соответствующих контуров стабилизации температуры теплоносителя в зонах 5. Каждый из блоков регулирования температуры 21 включает в себя блок вычисления 22, блок максимального сигнала 23, пороговый корректирующий элемент 24, первый элемент сравнения 25 и второй элемент сравнения 26 Причем первый вход блока вычисления 22 i-го блока регулирования температуры 21 соединен с соответствующим датчиком влажности зерна 10, размещенным на стыке i-1 и i-й зон сушки, второй вход блока 22 соединен с контуром регулирования влагосъема зерна через соответствующий корректирующий элемент 27, первый выход блока 22 соединен со вторым входом второго элемента сравнения 26 соответствующего i-1-го блока регулирования температуры 21, а второй выход блока 22 подключен к первому входу первого элемента сравнения 25. Второй элемент сравнения 26 блока регулирования 21 своим выходом через пороговый корректирующий элемент 24 подключен ко второму входу первого элемента сравнения 25, а его входы соединены: первый через блок максимального сигнала 23 с соответствующей группой датчиков температуры зерна 11, второй с вторым выходом блока вычисления 22 i+1-го блока регулирования температуры 21. Кроме того, второй вход второго элемента сравнения 26 K-го блока регулирования температуры 21 соединен с первым выходом дополнительного K+1-го блока вычисления 22, входы которого соединены: первый с датчиком влажности 10 зерна на выходе сушильной камеры 1, второй через соответствующий корректирующий элемент 27 с контуром регулирования влагосъема зерна. Кроме того, все K - контуров регулирования температуры теплоносителя в зонах 5 и контур регулирования влагосъема зерна соединены через соответствующие корректирующие элементы 28 с контуром регулирования температуры теплоносителя генератора 2. В свою очередь, контур регулирования температуры теплогенератора 2 через корректирующий элемент 29 соединен с контуром регулирования влагосъема зерна.

Устройство содержит также: K элементов сравнения 30, каждый из которых выходом подключен к элементу сравнения 13 соответствующего контура регулирования температуры теплоносителя в зоне 5, а первым входом подключен к выходу первого элемента сравнения 25 соответствующего блока регулирования температуры 21; K блоков корректирования температуры 31, каждый из которых содержит: блок вычисления скорости сушки 32; элемент задержки 33; блок задания 34; пороговый корректирующий элемент 35, причем выход блока вычисления скорости сушки 32 через пороговый корректирующий элемент 35 подключен ко второму входу соответствующего элемента сравнения 30, а его входы подключены: первый к датчику влажности зерна 10, размещенному на выходе соответствующей зоны сушильной камеры 1; второй через элемент задержки 33 к датчику влажности зерна 10 на входе соответствующей зоны сушильной камеры 1; третий к блоку задания 34; а четвертый и одновременно второй вход элемента задержки 33 подключены к контуру регулирования влагосъема.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом.

Влажное зерно поступает в сушильную камеру 1 и движется по ней сверху вниз, последовательно проходя K зон сушки. Экспозиция сушки (то есть время пребывания зерна в сушильной камере 1) обеспечивается выпускным аппаратом 20. Горячий теплоноситель, вырабатываемый в теплогенераторе 2, поступает через соответствующие K 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 K 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 влагосъема зерна работает следующим образом. Сигнал с датчиков влажности 10, установленных на входе и выходе сушильной камеры 1, поступает в блок сравнения 18, в котором они сравниваются с заданным значением влагосъема ΔW_з зерна, и на его выходе формируется сигнал ошибки, равный разности заданного влагосъема зерна ΔW_з и его текущего значения, определяемого как разность сигналов датчиков влажности зерна 10 на входе W₀ и на выходе W сушильной камеры 1. Сигнал ошибки поступает на вход регулирующего прибора 19, на другой вход которого через корректирующий элемент 28 поступает корректирующий сигнал из контура регулирования температуры теплогенератора 2. Регулирующий прибор 19 управляет приводом выпускного аппарата 20, обеспечивая стабилизацию заданного значения влагосъема зерна ΔW_з. Контур регулирования температуры теплогенератора 2 работает следующим образом. Текущее значение температуры теплоносителя теплогенератора 2 измеряется датчиком 15, сигнал 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. Этот сигнал ошибки поступает в регулирующий прибор 17, на другой вход которого поступает одновременно через корректирующий элемент 29 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 K зон 5 текущее значение температуры теплоносителя измеряется датчиком 12, сигнал с которого поступает в элемент сравнения 13, в котором он сравнивается с заданным значением температуры теплоносителя V_Тi. Заданные значения температур теплоносителя V_Тi для зон 5 задаются автоматически, и вырабатываются в соответствующих K блоках регулирования температуры 21, и одновременно корректируются соответствующими К блоками корректирования температуры 31. В элементе сравнения 13 текущее и заданное V_Тi значения температур сравниваются между собой, и сигнал ошибки, пропорциональный их разности, поступает в регулирующий прибор 14, на другой вход которого через корректирующий элемент 28 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_Тi в зоне 5.

Выбор заданных значений температур теплоносителя V_Ti в зонах 5 подводящего диффузора 3 осуществляется следующим образом. Соответствующим датчиком влажности 10 измеряется влажность зерна в месте стыка i-1 и i-й зон сушки зерна. Сигнал этого датчика 10 поступает в блок вычисления 22 соответствующего i-го блока регулирования температуры 21. На другой вход блока вычисления 22 через корректирующий элемент 27 поступает сигнал, пропорциональный экспозиции сушки, из контура регулирования влагосъема зерна. Блок вычисления 22 вычисляет предельно допустимое значение температуры теплоносителя V_ТДi для i-й зоны 5. 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 учитывается действительная влажность зерна и экспозиция сушки. Вычисленное значение допустимой температуры теплоносителя V_ТДi через первый элемент сравнения 25 и элемент сравнения 30 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 заданной температуры теплоносителя. Кроме того, в блоке вычисления 22 вычисляется значение предельно допустимой температуры нагрева зерна V_ЗД(i-1) для i-1 зоны сушки. Указанное значение температуры V_ЗД(i-1) вычисляется с учетом действительной влажности зерна на выходе i-1 зоны сушки и экспозиции сушки. Сигнал, пропорциональный допустимой температуре нагрева зерна V_ЗД(i-1), поступает на вход второго элемента сравнения 26 i-1-го блока регулирования температуры 21. В свою очередь, на элемент сравнения 26 i-го блока регулирования температуры 21 такой же сигнал V_ЗДi поступает от блока вычисления 22 i+1 блока регулирования температуры 21. Во втором элементе сравнения 26 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_Зi поступает на вход элемента сравнения 26 от группы датчиков температуры зерна 11 через блок максимального сигнала 23. Блок 23 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 26 вырабатывается сигнал ошибки, равный разности текущего V_Зi и допустимого V_ЗДi значений температуры нагрева зерна. Этот сигнал ошибки через пороговый корректирующий элемент 24 в виде корректирующего сигнала ΔV_Ti поступает на второй вход первого элемента сравнения 25. Причем корректирующий сигнал ΔV_Ti появляется на выходе порогового корректирующего элемента 24 лишь в том случае, когда текущее значение температуры нагрева зерна V_Зi в зоне сушки превысит допустимое значение V_ЗДi, в противном случае пороговый корректирующий элемент 24 заперт, и сигнал на его выходе отсутствует. Таким образом, только в случае обнаружения перегрева зерна в зоне сушки на втором входе первого элемента сравнения 25 появляется корректирующий сигнал ΔV_Ti. В элементе сравнения 25 корректирующий сигнал ΔV_Ti вычитается из сигнала допустимой температуры теплоносителя V_ТДi, поступающего на его первый вход, и таким образом формируется новое скорректированное значение сигнала задающего воздействия V_Тi, 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.

При сушке зерна различной влажности в зонах сушки могут возникать различные ситуации. Так при сушке зерна высокой влажности основным ограничением на применяемые режимы сушки является нагрев зерна в пограничном слое, так как при влажном зерне допустимая температура теплоносителя (по условиям нагрева пограничного слоя) V_ТДi невелика. Поэтому, как правило, к выходу из зоны сушки зерно на успевает нагреваться до предельно допустимых температур V_ЗДi, за исключением аварийных ситуаций (в случае зависания зерна между коробами сушильной камеры 1). В этом случае процесс регулирования в зоне сушки заключается в стабилизации заданного предельно допустимого значения температуры теплоносителя V_ТДi (по условию нагрева пограничного слоя зерна). При таких режимах коррекция температуры теплоносителя ΔV_Ti по условию перегрева зерна в зоне сушки вступает в действие лишь в аварийных случаях (например, при зависании зерна между коробами).

При сушке зерна низкой влажности допускается по условиям нагрева зерна в пограничном слое применение более высоких температур V_ТДi теплоносителя. Вместе с тем по мере снижения влажности зерна интенсивность удаления из него влаги уменьшается из-за постепенного углубления зоны испарения внутрь зерновки. Это ведет к тому, что количество теплоты, уносимое с испарившейся из зерна влагой, уменьшается, а его температура повышается. Поэтому даже при допустимой (по условию нагрева зерна в пограничном слое) температуре теплоносителя V_ТДi зерно внутри зоны сушки может перегреваться. В этом случае на вход элемента сравнения 25 непрерывно будет поступать корректирующий сигнал ΔV_Ti, направленный на снижение температуры теплоносителя в зоне 5 и уменьшение температуры зерна в зоне сушки до предельно допустимого V_ЗДi значения. Таким образом, контур регулирования автоматически перейдет в режим стабилизации предельно допустимой температуры нагрева зерна V_ЗДi в соответствующей зоне сушки.

Таким образом, блок регулирования температуры 21 совместно с соответствующим контуром регулирования температуры теплоносителя в зоне 5 обеспечивают регулирование температуры теплоносителя в зоне 5 с учетом экспозиции сушки и влажности зерна на входе зоны сушки, а также своевременное корректирование температуры теплоносителя в случае нагрева зерна в зоне сушки выше допустимых значений V_ЗДi, определенных с учетом экспозиции сушки и влажности зерна на выходе зоны сушки.

Блок корректирования температуры 31 работает следующим образом. В блок вычисления скорости сушки 32 поступают сигналы: W_Hi от датчика влажности 10, размещенного на входе зоны, W_Кi от датчика влажности 10, размещенного на выходе зоны, а также сигнал τ, пропорциональный экспозиции сушки зерна в зоне из контура регулирования влагосъема. Причем сигнал от датчика влажности зерна 10 на входе зоны W_Hi поступает в блок 32 через элемент задержки 33, который осуществляет задерживание во времени на величину экспозиции сушки зерна в зоне τ моментов поступления сигналов W_Hi в блок вычисления 32. Для учета текущего значения экспозиции сушки зерна в зоне второй вход элемента задержки 33 соединен с контуром регулирования влагосъема зерна. По сигналам, поступающим в блок вычисления 32, в нем вычисляется текущее значение скорости сушки зерна в зоне (ΔW_i/τ = [W_Hi-W_Ki]/τ), которое сравнивается с заданным значением (ΔW_i/τ)₃, поступающим в блок вычисления 32 из блока задания 34. В результате сравнения в блоке вычисления 32 формируется сигнал ошибки, пропорциональный разности текущего ΔW_i/τ и заданного (ΔW_i/τ)₃ значений скорости сушки зерна в зоне. Этот сигнал ошибки через пороговый корректирующий элемент 35 в виде корректирующего сигнала температуры теплоносителя в зоне 5 ΔV^*_Ti поступает на второй вход соответствующего элемента сравнения 30. Причем корректирующий сигнал ΔV^*_Ti на выходе порогового корректирующего элемента 35 появляется лишь в том случае, когда текущее значение скорости сушки зерна в зоне ΔW_i/τ превысит допустимое значение (ΔW_i/τ)₃, в противном случае пороговый элемент 35 заперт, и сигнал на его выходе отсутствует.

В элементе сравнения 30 корректирующий сигнал ΔV^*_Ti вычитается из сигнала задающего воздействия V_Тi, поступающего на первый вход элемента сравнения 30 из блока регулирования температуры 21. Таким образом формируется новое скорректированное значение сигнала задающего воздействия V_Тi для контура регулирования температуры теплоносителя в зоне 5, направленное на уменьшение температуры теплоносителя в зоне 5, в результате чего ликвидируется превышение допустимого значения скорости сушки зерна в соответствующей зоне сушильной камеры 1. В том случае, если при заданной блоком регулирования 21 температуре теплоносителя в зоне сушки будет наблюдаться длительное превышение допустимой скорости сушки, тo с порогового корректирующего элемента 35 в контур регулирования температуры теплоносителя в зоне 5 будет поступать непрерывный корректирующий сигнал V^*_Тi, направленный на ограничение скорости сушки. Таким образом, контур автоматически перейдет в режим стабилизации предельно допустимой скорости сушки зерна в зоне сушильной камеры 1.

Необходимость введения блоков корректирования температуры 31 обусловлена высокой интенсивностью ведения процесса сушки, проводимого с применением предельно допустимых температур нагрева зерна и теплоносителя. При таких режимах сушки регулирование температуры теплоносителя в зонах 5 только по условию ограничения нагрева зерна становится недостаточным, так как при этом интенсивность удаления влаги из зерновок возрастает настолько, что может вызвать механические повреждения их поверхности (растрескивание оболочки и верхних слоев). После этого зерно непригодно для длительного хранения.

Таким образом, в предлагаемом способе и устройстве введение контроля скорости сушки зерна в зонах и своевременное корректирование температуры теплоносителя в зонах 5 позволяет не допустить снижения качества зерна в процессе сушки и проводить процесс с максимальной интенсивностью, то есть и с максимальной производительностью.

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 - блок сравнения контура регулирования влагосъема зерна;
19 - регулирующий прибор контура регулирования влагосъема;
20 - выпускной аппарат сушильной камеры;
21 - блок регулирования температуры;
22 - блок вычисления;
23 - блок максимального сигнала;
24 - пороговый корректирующий элемент;
25 - первый элемент сравнения;
26 - второй элемент сравнения;
27, 28, 29 - корректирующие элементы;
30 - элемент сравнения;
31 - блок корректирования температуры;
32 - блок вычисления скорости сушки;
33 - элемент задержки;
34 - блок задания;
35 - пороговый корректирующий элемент.

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, регулировании экспозиции сушилки в сушильной камере в зависимости от разности влагосодержаний зерна на входе и выходе сушильной камеры и корректировании ее в зависимости от температуры теплоносителя теплогенератора, а также корректировании температуры теплоносителя теплогенератора в зависимости от разности влагосодержаний зерна на входе и выходе сушильной камеры, отличающийся тем, что в нем дополнительно по значению экспозиции сушки τ и влагосодержаниям зерна на входе W_Hi и выходе W_ki зон сушильной камеры определяют скорости сушки зерна ΔW_i/τ = (W_Hi-W_ki)/τ в зонах и по ним корректируют температуры теплоносителя, подаваемого в зоны.

2. Устройство автоматического регулирования процесса сушки зерна, содержащее сушильную камеру и теплогенератор, соединенные между собой подводящим диффузором, разделенным по высоте посредством перегородок на К зон, каждая из которых соответственно снабжена патрубком подсоса атмосферного воздуха и регулирующим органом подачи теплоносителя в зону, а также К + 1 датчиков влажности зерна, размещенных соответственно в местах стыков смежных зон сушильной камеры, а также на ее входе и выходе, причем датчики влажности на входе и выходе сушильной камеры подключены к контуру регулирования влагосъема зерна, К групп датчиков температуры зерна, установленных на выходе соответствующих зон сушильной камеры, К датчиков температуры теплоносителя, установленных на выходе соответствующих зон подводящего диффузора и подключенных каждый через соответствующие элемент сравнения и регулирующий прибор к соответствующему регулирующему органу подачи теплоносителя в зону, датчик температуры, включенный в контур регулирования температуры теплоносителя теплогенератора, причем все К контуров регулирования температуры теплоносителя в зонах и контур регулирования влагосъема зерна соединены через соответствующие корректирующие элементы с контуром регулирования температуры теплоносителя теплогенератора, который в свою очередь через корректирующий элемент соединен с контуром влагосъема зерна, оснащенное также K блоками регулирования температуры, включающими в себя блок вычисления, соединенный своим первым входом с датчиком влажности зерна, расположенным на входе соответствующей зоны сушильной камеры, а вторым через соответствующий корректирующий элемент с контуром влагосъема зерна, первый элемент сравнения, соединенный своим первым входом с первым выходом блока вычисления, а вторым через пороговый корректирующий элемент с выходом второго элемента сравнения, у которого первый вход через блок максимального сигнала соединен с соответствующей группой датчиков температуры зерна, а второй подключен ко второму выходу блока вычисления соседнего (i + 1)-го блока регулирования температуры, кроме того, датчик влажности зерна на выходе сушильной камеры подключен к отдельному (К + 1)-му блоку вычисления, который своим вторым входом соединен через корректирующий элемент с контуром влагосъема зерна, а вторым выходом подключен ко второму элементу сравнения предыдущего К-го блока регулирования температуры, отличающееся тем, что в него дополнительно введены К элементов сравнения, каждый из которых выходом подключен к элементу сравнения соответствующего контура регулирования температуры теплоносителя в зоне сушильной камеры, а первым входом подключен к выходу первого элемента сравнения соответствующего блока регулирования температуры, К блоков корректирования температуры, каждый из которых содержит блок вычисления скорости сушки, элемент задержки, блок задания, пороговый корректирующий элемент, причем выход блока вычисления скорости сушки через пороговый корректирующий элемент подключен ко второму входу соответствующего элемента сравнения, а его входы подключены: первый к датчику влажности зерна, размещенному на выходе соответствующей зоны сушильной камеры, второй через элемент задержки к датчику влажности зерна на входе соответствующей зоны сушильной камеры, третий к блоку задания, а четвертый и одновременно второй вход элемента задержки подключены к контуру регулирования влагосъема.

РИСУНКИ

Рисунок 1