Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ закономерностей стадии холодного кондиционирования зерна перед помолом 10
1.1 Состояние техники и технологии стадии холодного кондиционирования зерна перед помолом 10
1.2 Анализ стадии холодного кондиционирования как объекта управления технологическими свойствами зерна 16
1.2.1 Анализ системы процессов изменения качества зерна при операциях увлажнение-отволаживание 24
1.2.2 Анализ методов математического моделирования процесса влагопереноса в зерне при кондиционировании 30
1.3 Анализ методов оптимизации функционирования подготовительного отделения мельзавода 33
1.4 Постановка цели и задач исследования 35
2 Математическое моделирование процесса холодного кондиционирования зерна 37
2.1 Анализ механизма тепло- влагопереноса при холодном кондиционировании зерна 37
2.2 Описание теплофизических и массовлагообменных свойств зерна и воздуха, необходимых для моделирования 38
2.2.1 Свойства влажного воздуха 39
2.2.2 Свойства влажного зерна пшеницы 41
2.2.3 Свойства слоя зерна 44
2.2.4 Критерии и критериальные уравнения для расчета тепло- и влагопереноса 45
2.3 Математическая макромодель изменения состояния зерна в бункере отво лаживания 48
2.4 Математическая модель процесса отволаживания зерна при холодном кондиционировании 53
2.5 Моделирование процесса отволаживания зерна 59
2.6 Описание подсистемы холодного кондиционирования зерна пшеницы как СМО 72
3 Разработка стратегии управления технологическим процессом увлажнения зерна 78
3.1 Формирование стратегии управления стадией холодного кондиционирования зерна 78
3.2 Оптимизация функционирования отделения гидротермической обработки зерна. 80
3.2.1 Постановка задачи и алгоритм оптимизации функционирования отделения холодного кондиционирования 81
4 Формирование пространства результатов исходных измерений 93
4.1 Измерительный преобразователь расхода зерна 93
4.2 Измерительный преобразователь исходной влажности зерна 98
4.3 Измерительные преобразователи влажностного и температурного состояния зерна в бункере отволаживания 104
4.4 Измерительные преобразователи расхода и температуры воды 114
5 Реализация автоматического контроля и управления влажностным состоянием зерна 118
5.1 Структура и состав САУ 118
5.2 Алгоритм работы САУ 123
5.3 Формирование управляющих воздействий 126
Заключение 129
Список литературы 131
- Состояние техники и технологии стадии холодного кондиционирования зерна перед помолом
- Критерии и критериальные уравнения для расчета тепло- и влагопереноса
- Постановка задачи и алгоритм оптимизации функционирования отделения холодного кондиционирования
- Измерительные преобразователи влажностного и температурного состояния зерна в бункере отволаживания
Введение к работе
Основной задачей, стоящей перед работниками мукомольной промышленности, является повышение выхода и качества готовой продукции. Решение этой задачи невозможно без применения автоматизированной системы управления процессами увлажнения и отволаживания зерна перед помолом.
Значение автоматизации процесса увлажнения с последующим отвола-живанием зерна приобрело особую важность в сегодняшних условиях, так как количество производителей зерна возросло и размер партий зерна, поставляемого от каждого производителя в отдельности, уменьшился. Следовательно, колебание влажности и технологических свойств зерна, достигает значительных величин. Ручное регулирование процесса увлажнения в совокупности с лабораторным контролем влажности не позволяют обеспечить подачу на первую драную систему зерна заданной влажности. В результате абсолютная погрешность достигает 2% влажности, что требует постоянной регулировки процесса размола зерна.
В связи с этим разработка адаптивной стратегии управления процессом, решающей в этих условиях задачу повышения качества конечного продукта и сокращения длительности перевода компонента помольной смеси из произвольного начального в заданное конечное состояние по технологическим свойствам, а также путей реализации указанной стратегии является весьма актуальной.
Применяемые на мукомольных предприятиях автоматизированные системы зачастую не обеспечивают требуемой точности увлажнения в силу своей моральной и физической изношенности, невозможности точного прогнозирования конечной влажности зерна, отсутствия контроля динамики изменения влажности зерна в бункерах отволаживания и т.д. Управляющие воздействия (расход и температура воды, время отволаживания и т.д.) задаются исходя из опыта технолога и пробных лабораторных обработок, что неминуемо ведет к потере качества регулирования и ограниченности набора управляющих воздей-
ствий в зависимости от уникальности технологических свойств поступающего сырья [58, 61, 76].
В настоящее время существует два способа решения проблемы [4, 5]: либо заменой и полной модернизацией существующего оборудования, либо частичной заменой и автоматизацией некоторых этапов процесса увлажнения. Первый способ требует больших экономических и материальных затрат, в то время как второй является наиболее приемлемым для большинства предприятий, позволяя оперативно и гибко реагировать на возникающие проблемы.
Целью настоящей работы является разработка системы автоматического контроля и управления холодным кондиционированием зерна перед помолом.
Разрабатываемые при этом средства должны обладать универсальностью по отношению к конструкциям систем увлажнения, технологии увлажнения, исходных технологических свойств зерна, быть простыми и надежными в эксплуатации.
Предлагаемое в работе оперативное управление влажностным состоянием зерна позволяет повысить эффективность использования действующего оборудования за счет сокращения длительности процесса отволаживайия, при надежном обеспечении заданных качественных показателей конечного продукта.
В диссертационной работе предлагается способ управления технологическим процессом холодного кондиционирования зерна, основанный на точном измерении параметров исходного сырья с помощью специально разработанных средств и контроле динамики изменения влажности зерна в бункере отволажи-вания, что позволяет стабилизировать качество партии и увеличить производительность отделения холодного кондиционирования.
В настоящей работе предлагается модель, которая учитывает динамику температуры, влажности зерна и гигротермических параметров воздуха межзернового пространства в процессе выдержки зерновой массы после увлажнения в емкости при взаимодействии с окружающей средой. В математической
модели учтены закономерности физико-химических и биохимических процессов, протекающих синхронно, происходящих при гидротермической обработке под воздействием изменения влажности и температуры. Благодаря им исходные технологические свойства претерпевают изменения, размер которых зависит от многих факторов (исходная характеристика зерна, метод и режим гидротермической обработки и т.д.).
Разработанная математическая модель позволяет на основе факта синхронного завершения перераспределения температуры и влажности между веществами зерна в процессе отволаживания осуществить управление процессом холодного кондиционирования, обеспечивающее заданное качество компонентов помольной смеси. Это означает, что для получения конкретных рекомендаций по режимам гидротермической обработки и организации функционирования отделения холодного кондиционирования, необходимых для синтеза автоматизированной системы управления процессом холодного кондиционирования зерна, обеспечивающей оптимальное функционирование процесса, требуется предварительно изучить происходящие в системе зерно - межзерновое пространство - установка процессы и оценить их вклад в суммарный результат.
Применение автоматизированной системы увлажнения с использованием высокоточных измерителей влажности зерна, расхода воды и зерна, а также оперативный контроль влажностного состояния зерна в бункере отволаживания позволяет стабилизировать выходную влажность зерна, следовательно добиться оптимальных помольных свойств партии, что дает существенный экономический эффект и быструю окупаемость затраченных средств.
Современный уровень развития техники управления открывает новые нетрадиционные подходы к решению проблемы адаптивного управления целым рядом технологических процессов переработки зерна, в том числе и холодным кондиционированием, решающую роль в котором выполняет процесс отволаживания. Сущность этих подходов заключается в том, что наряду с учетом распределенности параметров обрабатываемого продукта при формировании
управляющих воздействий здесь принимается во внимание нелинейность динамических характеристик объекта, что обусловлено специфической природой объекта управления.
Научная новизна работы заключается в следующем:
предложен способ оценивания гигротермического состояния зерна, позволяющий непрерывно контролировать динамику процесса отволаживания и оперативно принимать решение об окончании процесса перераспределения влаги по объему зерна.
На основе анализа феноменологии процесса отволаживания зерна при холодном кондиционировании разработана математическая модель, учитывающая установленную последовательность стадий процесса и нестационарность термодинамических и кинетических параметров сопряженного тепло-в л аго переноса.
Показано, что при использовании обобщенной движущей силы взаимосвязанного тепло-влагообмена на второй стадии процесса отволаживания существует однозначная связь между изменением относительной влажности воздуха и степенью завершенности процесса распределения влаги внутри зерновки, что дает возможность непрерывно контролировать процесс без применения лабораторных анализов,
С применением разработанного способа оценки гигротермического состояния зерна предложена стратегия управления процессом холодного кондиционирования зерна, основанная на оперативной коррекции управляющих воздействий и повышающая точность контроля и управления основных технологических параметров процесса.
На защиту выносится:
1. Концепция управления процессом холодного кондиционирования зерна, состав и структура системы, реализующей эту концепцию.
Способ оценивания гидротермического состояния зерна в бункере отволаживания на основе комплексного анализа состояния поверхности зерна и межзернового пространства.
Способ контроля динамики перераспределения влаги по объему зерна в бункере отволаживания.
Способ контроля влажности поступающего на переработку зерна при помощи диэлькометрического измерительного преобразователя.
Модель формирования гигротермического состояния компонента помольной смеси в бункере отволаживания и основанный на расчете продолжительности операции отволаживания алгоритм оптимизации функционирования отделения холодного кондиционирования.
Автор выражает признательность доктору технических наук Асмаеву М. 17. и кандидату технических наук Маркову Ю. Ф. за помощь, оказанную при выполнении настоящей работы, а также всему коллективу кафедры АПП за доброжелательность и участие в обсуждении вопросов, возникавших в ходе работы.
Состояние техники и технологии стадии холодного кондиционирования зерна перед помолом
Вопросы увлажнения зерна имеют очень важное значения в процессе его подготовки к помолу. Несмотря на важность вопроса, многие предприятия мукомольной промышленности [19, 80, 81, 83, 10] страдают оттого, что линии по контролю увлажнению зерна находятся в неработающем состоянии, и производственный персонал вынужден вводить воду, основываясь на своем профессиональном опыте. Причин тому много, например, физический износ первичных измерительных преобразователей, неудобство постоянной ручной регулировки подачи воды и т.д. Однако, основным является то, что в существующих системах холодного кондиционирования зерна погрешность процесса увлажнения соизмерима с требуемой величиной доувлажнения (разницей значений исходной влажности зерна и влажности зерна на 1-й драной системе), которая составляет 2-3% влажности. Увлажнение и отволаживание пшеницы с исходной влажностью менее 12% рекомендуется осуществлять последовательно в два этапа, при этом соотношение величины приращения влаги на первом и втором этапах ориентировочно должно составлять 3:1, что делает еще более неэффективным применение устаревших систем увлажнения.
Влажность зерна существенно влияет на его структурно-механические свойства и в первую очередь на прочность, а значит, и на эффективность его измельчения [43, 29, 26]. Влияние влажности на структурно-механические свойства зерна и эффективность его измельчения исследовали многие отечественные ученые: В.Я. Гиршсон, Я.Н. Куприц, С.Д. Хусид, И.А. Наумов, Г.А. Егоров, А.Л. Шполянская и другие. В результате проведенных исследований установлено, что с повышением влажности зерна возрастает его сопротивляе- мость разрушению, снижается микротвердость и повышается удельный расход энергии на единицу вновь образованной поверхности. Это явление объясняют увеличением пластичности зерна в целом и его анатомических частей с повышением влажности. [21, 17, 15,49]
Функциональная схема процесса увлажнения зерна перед помолом представлена на рисунке По нории зерно доставляется в цех увлажнения, попадает в шнек интенсивного увлажнения, в котором происходит увлажнение зерна. В шнеке влага равномерно распределяется по поверхности зерна благодаря высокой скорости вращения внутреннего вала. Далее увлажненное зерно распределяется по бункерам отволаживания, следует отметить, что количество и размеры бункеров различны. В бункерах зерно отволаживается в течение определенного времени (12-17 часов). Время отволаживания определяется на предприятии путем лабораторных измерений стекловидности поступающего на переработку зерна [50], не учитываются исходные гигротермические показатели зерна и окружающего воздуха.
В настоящее время существует множество разработок по автоматизации процесса увлажнения отволаживания зерна перед помолом как отечественного, так и зарубежного производства [52, 53,41, 16, 8, 9].
Современные российские автоматизированные системы контроля увлажнения зерна: «Автоматическая система стабилизации увлажнения зерна» (АССУЗ) разработка компании «Текон» [84]; «Автоматическая система увлажнения зерна» разработка ассоциации «Хлебодар» [93]; «Мельник 100», «Мельник 200» разработки ЗАО Машиностроительный завод «Мельник» [89]; «Система управления потоками и увлажнением зерна» разработка ИВП «Инно-Винн» [87] и т.д. Применение отечественных систем не требует полной замены или модернизации существующего на предприятии оборудования.
В силу сложности технической реализации, а также контроля и управления, большинство зерноперерабатывающих предприятий, использующих системы управления процессами подготовки зерна к помолу, избегают применения систем горячего и скоростного кондиционирования. Для южных регионов соотношение «цена/качество» оказывается не в пользу применения систем горячего и скоростного кондиционирования.
. В основе управления влажностным состоянием зерна для подавляющего большинства зерноперерабатывающих предприятий лежит следующая стратегия: намеренно передерживают зерно в бункерах отволаживания, поскольку нет средств оперативного контроля гидротермического состояния зерна [50, 61, 70]. Получается неоправданно длительный процесс отволаживания, что негативно сказывается не только на общей производительности мельницы, но и на качестве муки, вследствие влияния длительности отволаживания на ее технологические и биохимические свойства.
В результате анализа существующих отечественных разработок, было отмечено существование систем управления процессом увлажнения, позволяющих ускорить процесс отволаживания зерна посредством применения неко-торых прогрессивных технологий до 15 минут. Однако, учитывая нелинейный характер массопереноса в сочетании со специфической структурой зерна, представляется невозможным подобное сокращение сроков отволаживания [30, 31, 32, 10] без потери качества муки.
Среди зарубежных разработок можно выделить системы контроля увлажнения зерна фирмы «Бюлер», «GSCor». Системы имеют высокие показатели надежности и качества контроля, но требуют замены всего комплекса существующего на предприятии оборудования и в силу своей стоимости недоступна для большинства российских зерноперерабатывающих предприятий, в том числе и крупных.
Устройство контроля расхода зерна, предназначенное для измерения расхода зерна в неразрывном потоке. Принцип действия таких устройств основывается либо на рычажно-весовых устройствах, либо в основе его работы лежит преобразование показаний тензометрического датчика. Громоздкость, наличие большого количества подвижных частей, ограничения по минимальной и максимальной загрузке, малый межремонтный интервал вследствие абразивного воздействия потока зерна — все это говорит не в пользу применения рычажно-весовых механизмов. Тензометрические датчики малогабаритны, надежны, обеспечивают заданную точность при применении вторичных измерительных преобразователей. [87, 88, 89, 70,48]
Критерии и критериальные уравнения для расчета тепло- и влагопереноса
Данная задача с учетом нестационарности потоков тепла и влаги и зависимости массовлагообменных коэффициентов от температуры и влагосодержа-ния является нелинейной. Для ее решения используем численные методы [55, 59, 68, 72], Для решения одномерных (по пространственной координате) уравнений можно использовать метод конечных разностей, однако применимость данного метода ограничена из-за его условной устойчивости. Поэтому на практике гораздо чаще используется безусловно устойчивая неявная схема Кранка-Николсона, основанная на численных приближениях для решений в промежуточной точке (х, / + т/2), где т - шаг по времени [55, 68]. Нами составлена программа для решения задачи расчета полей влагосодержания и параметров межзернового воздуха в среде MathCAD 200Н. Программа включает расчет термодинамических, тепло- и влагообменных свойств воздуха и зерна пшеницы по приведенным в разделе (2.2) зависимостям. Ли стинг программы приведен в приложениях В, Г.
С использованием полученной в подразделе 23 нелинейной модели нестационарного тепло- влагопереноса исследовано влияние управляющих параметров и возмущений на выходные параметры.
Для идентификации коэффициента испарительной способности поверхности п использовались данные эксперимента по увлажнению и последующему отволаживанию партии зерна пшеницы в лабораторных условиях. Опыты были проведены совместно с КФ ВНИИЗ,
Зерно пшеницы исходной влажностью 13,6% увлажнялось иммерсионным способом до расчетной влажности 16,5%, тщательно перемешивалось и помещалось контейнер, В слое зерна размещались датчики относительной влажности и температуры. Начальная температура зерна составляла 25,8С, температура воды 25,7С, а температура воздуха 24,4С. Продолжительность эксперимента составила 9 часов. Конечная средняя влажность отволоженного зерна составила 15,6%,
На рисунке 2.1 приведена расчетные и экспериментальные значения относительной влажности воздуха, полученные подбором коэффициента испари-тельной способности ЕП=0,0013- Получено удовлетворительное совпадение расчета с экспериментом. Характерным для расчета и эксперимента является наличие экстремума относительной влажности воздуха, соответствующего быстро-му установлению локального гигротермического равновесия между увлажненной поверхностью зерна и воздухом межзернового пространства в условиях массоизоляции слоя в контейнере. По мере диффузии влаги из переувлажненного (с влажностью большей равновесной гигроскопической, соответствующей температуре поверхности) внешнего слоя зерна к внутренним слоям поток влаги между воздухом и зерном меняет свой знак в соответствии выражением (2.32)-(2.33) для обобщенного потенциала тепло влагопереноса. В связи сосчитать, что в каждым момент времени после достижения максимальної значения относительной влажности воздуха существует локальное гигротермячес&ое равновесие в
Следовательно, изменение химического потенциала воздуха, о рявпо и его относительной влажности, будет коррелнровано с изменением влагосодер-жаняя поверхностного слоя зерновки. Вследствие небольшой массоемкоети межзернового воздуха инерционность этого процесса мала, и это дает основания использовать измерение относительной влажности воздуха (при условии стабильности температурных пояей в конце периода отглаживания) для контроля динамики перераспределения влаги между наружным слоем зерна и его внутренними частями.
Дополнительно степень завершенности процесса отволаживания целесообразно контролировать измерением коэффициента оптической поглощаемости поверхности зерновки. Этот показатель коррелирует с изменением стекловидное зерна, отражающего структурно-механические и биохимические изменения в бел ково-угл сводном комплексе зерновки в результате взаимодействия влаги со структурами зерна [35]. Как отмечалось ранее, комплексные изменения технологических свойств зерна происходят синхронно с процессами вла-гопереноса и завершаются практически одновременно- Оптимальное значение изменения свойств соответствует влажности 15.,.17% в зависимости от типа пшеницы.
Независимый контроль динамики отволаживания по двум показателям позволяет более достоверно определять степень завершенности внутреннего влагопереноса и исключает непроизводительные затраты времени на передержку зерна в бункере отволаживания.
При управлении процессом кондиционирования зерна и оптимизации функционирования комплекса оборудования для его проведения целесообразно использовать прогнозирование времени отволаживания для отдельных партий зерна» составляющих помольную партию. При реализации процесса в бункере отволаживания степень завершенности внутреннего влагопереноса контролируется соответствующими датчиками.
Для разработки системы управления холодным кондиционированием необходимо исследовать на адекватной математической модели влияние на выходные показатели объекта комплексов управляющих и возмущающих факторов. Для этого нами построена в соответствии с математической моделью структурная схема объекта управления (рисунок 2.2), К управляющим факторам отнесены; соотношение вода/зерно Gw3, определяющее при заданной начальной конечную влажность партии WKOH, температура воды Tw„ температура зерна Тз на входе в бункер отволаживания, продолжительность отволаживания в бункере То, К возмущающим факторам отнесены: исходная влажность партии WH, температура Твоз и относительная влажность фвдз воздуха, неоднородность зерна в партии по влажности, описываемое плотностью распределения O(W0)[45,57].
В процессе отволаживания под действием управляющих и возмущающих факторов формируются параметры состояния зерновой массы и выходные параметры. Параметрами состояния являются гигротермические характеристики: температура и относительная влажность воздуха межзернового пространства, температура и влагосодержание поверхности зерна, влагосодержание вещества в центре зерновки. Для характеристики степени завершенности процесса отволаживания предлагается следующий выходной критерий готв:
Постановка задачи и алгоритм оптимизации функционирования отделения холодного кондиционирования
Для сопряжения контроллера с другими устройствами используется преобразователь тах485. Данный преобразователь предназначен для передачи данных с контроллера или на контроллер на большие расстояния и в шумных средах. Устройство реализует передачу данных по последовательной шине с использованием RS-485 интерфейса. Данный интерфейс позволяет организовывать обмен данными между 32 передатчиками и 32 приемниками. Рабочее входное напряжение - от 7 до 12 В. Мах485 позволяет передавать данные на расстояние до 1000 метров. Максимальное выходное напряжение - 1,5 В, Пропускная способность данного интерфейса - 5 Мбит в секунду, что является вполне достаточным для поставленных в процессе автоматизации системы задач.
Остальные элементы на схеме (резисторы, диоды, конденсаторы) служат для нормирования сигналов в линиях и в отдельном подробном рассмотрении не нуждаются. Алгоритм работы устройства приведен на рисунке 53. Порты контроллера ATmega8 изначально настраиваются на вход или на выход. В данном случае порты В и D настроены на прием, порт С на выход. На вход контроллера (либо непосредственно на порт контроллера, либо через дополнительный преобразователь) поступают сигналы с датчиков. Сигнал, пришедший с преобразователя поступает непосредственно на выходы порта В контроллера. Сигналы, пришедшие с клемм проходят через микросхему 1109КТ22 (в случае, если она настроена на дальнейшую передачу), а также на нормирующие схемы. Дальше сигналы с датчиков поступают на выходы порта D контроллера. Контроллер ATmegaS уже имеет прошитую программу обработки сигналов с датчиков. Контроллер формирует управляющее воздействие, которое поступает на выходы порта С. Далее сигнал проходит вторую схему 1109КТ22 и поступают на выход схемы. В схеме контроллера используется преобразователь сигналов в формат интерфейса RS-485 тах485. Данная схема используется для связи контроллера ATmegaS с ЭВМ или другими контроллерами. Микросхема тах485 подключается к свободно программируемым выходам порта D контроллера. Она может работать как на прием, преобразование и дальнейшую сигнала в контроллер, так и на преобразование выходного сигнала с контроллера. САУ состоит из устройства подачи зерна, бункера и устройства подачи воды. Расход поступающего на переработку зерна измеряется при помощи тензометрического датчика, влажность измеряется при помощи первичного измерительного преобразователя «СОКВ-1». На основе этой информации контроллер формирует управляющий сигнал для устройства подачи воды, изменяя расход воды, необходимой для увлажнения. Далее равномерно увлажненное зерно поступает в бункер отволаживания. В бункере отволаживания происходит анализ гигротермического состояния межзернового пространства при помощи гигрометрического датчика, датчика температуры и датчика оптической поглощаемости, равномерно распределенных по объему каждого бункера. Опрос датчиков происходит через каждые 5 минут. На основе анализа динамики изменения гигротермического состояния межзернового пространства производится расчет времени окончания процесса отволаживания и коррекция расхода и температуры воды. При достижении локального гигротермического равновесия в бункере отволаживания контроллер подает сигнал о завершении процесса перераспределения влаги по объему зерна. Алгоритм работы системы автоматического управления стадией холодного кондиционирования зерна представлен на рисунке 5.5, Оптимальность соотношения зерно-вода определяется по расходу зерна. Контур регулирования температуры воды используется для интенсификации процесса отволаживания при низких температурах. Аналогично алгоритм работает и с линией регулирования температуры. При недостаточной температуре в бункере хранения зерна контроллер включает подогреватель. При достижении оптимального значения температуры устройство подогрева воды выключается. Структурная схема системы управления холодным кондиционированием зерна представлена на рисунке 5.4. На рисунке обозначены: Для решения задачи управления процессом увлажнения зерна и для реализации выбранной стратегии управления необходимо управлять температурой и расходом воды, подаваемой в шнек интенсивного увлажнения. Структура управляющих воздействий представлена на рисунке Температура воды регулируется при помощи блока тепло-электронагревателя (ТЭН) ТЭНБ-3 [91]. Блок представляет собой группу электронагревателей типа ТЭН смонтированных во фланце, путем обжатия в отверстиях последнего- Для крепления блоков на объекте фланец снабжен резьбой, а с обратной стороны шестигранником под ключ. Конструкция фланца и способ крепления блоков на объекте могут отличаться от указанных выше. Контактные стержни электронагревателей соединены между собой перемычками. Для подключения внешней цепи .может служить любая пара контактных стержней, не соединенных между собой. Конструкция блоков является неразъемной. Номинальная мощность ТЭНБ-3 составляет 3 кВт. Питание от сети 220 В. Данный вид нагревательных элементов был выбран в силу малой инерционности и невысокой потребляемой мощности, достаточной для оперативного изменения температуры воды при расходе 0,6 м3/ч. Контроллер принимает сигнал от первичного измерительного преобразователя температуры воды и сравнивает его с заданным значением. Если температура недостаточна, то на реле, подключенное к ТЭНу выдается сигнал, замыкающий его и включающий ТЭН. По достижении заданной величины сигнал с реле снимается и ТЭН отключается. Ошибка регулирования температуры воды составляет приблизительно МС.
Расход воды измеряется при помощи электромагнитного расходомера ВЗЛЕТ-ЭР-420, Сигнал с токового выхода расходомера подастся на контроллер, управляющий расходом воды [94]. Исполнительным механизмом служит электромагнитный клапан Cloruis Controls Type L1IP со встроенным приводом типа МТ40А [85]. Питание привода осуществляется от сети 24 В постоянного тока. Управляющий сигнал 2-10 В или 4-20 мА позволяет плавно регулировать ход клапана. Регулирующая способность клапанов составляет 50:1. Это означает, что заявленные (или определенные) регулировочные характеристики не изменятся, пока мощность потока жидкости не упадет до 2% от полной.
Управление клапаном производится при помощи сигнала 2-10 В или 4-20 мА- Контроллер посылает управляющий сигнал на привод, плавно изменяющий положение клапана. Степень открытия или закрытия клапана определяется продолжительностью управляющего импульса, чем больше импульс -тем больше откроется или закроется клапан.
Измерительные преобразователи влажностного и температурного состояния зерна в бункере отволаживания
Температура воды регулируется при помощи блока тепло-электронагревателя (ТЭН) ТЭНБ-3 [91]. Блок представляет собой группу электронагревателей типа ТЭН смонтированных во фланце, путем обжатия в отверстиях последнего- Для крепления блоков на объекте фланец снабжен резьбой, а с обратной стороны шестигранником под ключ. Конструкция фланца и способ крепления блоков на объекте могут отличаться от указанных выше. Контактные стержни электронагревателей соединены между собой перемычками. Для подключения внешней цепи .может служить любая пара контактных стержней, не соединенных между собой. Конструкция блоков является неразъемной. Номинальная мощность ТЭНБ-3 составляет 3 кВт. Питание от сети 220 В.
Данный вид нагревательных элементов был выбран в силу малой инерционности и невысокой потребляемой мощности, достаточной для оперативного изменения температуры воды при расходе 0,6 м3/ч.
Контроллер принимает сигнал от первичного измерительного преобразователя температуры воды и сравнивает его с заданным значением. Если температура недостаточна, то на реле, подключенное к ТЭНу выдается сигнал, замыкающий его и включающий ТЭН. По достижении заданной величины сигнал с реле снимается и ТЭН отключается. Ошибка регулирования температуры воды составляет приблизительно МС.
Расход воды измеряется при помощи электромагнитного расходомера ВЗЛЕТ-ЭР-420, Сигнал с токового выхода расходомера подастся на контроллер, управляющий расходом воды [94]. Исполнительным механизмом служит электромагнитный клапан Cloruis Controls Type L1IP со встроенным приводом типа МТ40А [85]. Питание привода осуществляется от сети 24 В постоянного тока. Управляющий сигнал 2-10 В или 4-20 мА позволяет плавно регулировать ход клапана. Регулирующая способность клапанов составляет 50:1. Это означает, что заявленные (или определенные) регулировочные характеристики не изменятся, пока мощность потока жидкости не упадет до 2% от полной.
Управление клапаном производится при помощи сигнала 2-10 В или 4-20 мА- Контроллер посылает управляющий сигнал на привод, плавно изменяющий положение клапана. Степень открытия или закрытия клапана определяется продолжительностью управляющего импульса, чем больше импульс -тем больше откроется или закроется клапан.
Клапаны типа L1IP пр именяются главным образом в автоматических системах нагрева или охлаждения. Части клапана выполнены из нержавеющей стали, что является одним из преимуществ этого устройства, так как для увлажнения зерна используется водопроводная вода. Протекание жидкости через закрытый клапан составляет менее 0,05% от полной мощности потока. Вода наносится на зерно при помощи форсунок [11]. 1. Подтверждена взаимосвязь гигротермических свойств межзернового пространства в бункере отволаживания с динамикой формирования полей влаги в зерновки в процессе перевода зерна из произвольного начального гигротер-мического состояния в заданное конечное, которая позволила на основе оперативного контроля гигротермических свойств прогнозировать время окончания процесса перераспределения влаги по объему зерновки в бункере отволаживания. 2. Предложенная концепция управления процессом холодного кондиционирования позволила создать систему управления, функционирующую в условиях неопределенности начальных свойств обрабатываемого сырья и обеспечивающую минимальную длительность процесса перевода продукта из множества возможных начальных состояний в заданное конечное. 3. Разработан измерительный преобразователь влажности поступающего на переработку зерна, к достоинствам которого относятся возможность периодической коррекции текущей градуировочной характеристики, бесперебойная работа в условиях вибрации, дискретно-непрерывный режим измерения влажности зерна, простота обслуживания и удобство поверки. 4. Разработанные измерительные преобразователи гигротермического состояния межзернового пространства в бункере отволаживания позволили реализовать оперативный и достоверный контроль динамики перераспределения влаги по объему зерна. 5. Предложена универсальная децентрализованная система управления холодным кондиционированием зерна перед помолом с использованием цифровых средств измерений и вторичных преобразователей, которая обеспечивает мониторинг, хранение и дистанционную передачу данных, снижение погрешности прямых измерений и повышение точности косвенного контроля параметров процесса. 6, Разработан и программно реализован алгоритм оптимизации функ ционирования отделения холодного кондиционирования, с помощью которого определяются оптимальные режимы обработки помольных партий зерна в за висимости от сезонности, исходных технологических свойств и объемов по мольных партий, а также геометрических размеров и количества бункеров от волаживания. 7. Использование разработанной системы оперативного контроля влажности зерна на ОАО «Староминской элеватор» подтверждает практиче скую ценность предложенных технических решений.
