為進一步提高糧食烘干技術水平，改善糧食烘干品質，國家糧食局安排專項資金，啟動了“2000年200億斤國家儲備糧庫項目烘干機糧食水分在線檢測和自動控制”試點工程項目。作為18個試點項目之一，中谷集團科技總公司承擔了中谷成吉思汗糧庫糧食烘干機水分在線測控的試點T作，為該庫引進了具有國際領先技術水平的加拿大DANTEC公司的DM510型糧食烘干機水分在線測控系統(tǒng)。2002年4月完成了系統(tǒng)調試和試運行，2002—2003年烘干季節(jié)正式投入運行，取得了較好的效果。
1 烘干機及水分在線測控系統(tǒng)簡介
1.1烘干機
中谷成吉思汗糧庫的烘干機屬2000年200億斤國家糧食儲備庫糧食烘干機專項建設項目新建的5級順流式玉米烘干機，設計處理量：300t/d．設計降水幅度：14%。
1.2 DM510水分在線測控系統(tǒng)構成
DM510水分在線測控系統(tǒng)由以下部分組成。①控制箱：含微機系統(tǒng)、人機對話鍵盤和顯示屏，安裝在烘干系統(tǒng)熱風爐房的控制室內(nèi)。②I/O板：用于DM510系統(tǒng)控制箱與傳感器之間的信號傳輸，裝在DMSIO控制箱中。③人機糧食水分、溫度傳感器：電容式，為避開冰凍狀態(tài)的玉米．保證傳感器的測試精度，人機糧食水分傳感器安裝在第一干燥段后的第一緩蘇段。④出機糧食水分、溫度傳感器：電容式，安裝在烘干機出糧皮帶機出口到第一臺干糧提升機的入口之間。⑤熱風溫度傳感器：為電阻型溫度傳感器，安裝在熱風道中用于檢測熱風溫度。⑥打印機：安裝在DM510控制面板旁，用于打印各個時刻的糧食水分，每小時、每日的匯總數(shù)據(jù)，以方便整個F燥過程的管理。
1.3 DM510水分在線測控系統(tǒng)工作原理
DANTEC公司的DM510型糧食水分在線測控系統(tǒng)采用翅片形電容式糧食水分、溫度在線測量傳感器，分別布置在烘干機的糧食人口和出口處．_甩于測試人機和出機糧食水分；另有RTD型熱風溫度傳感器安裝在熱風道內(nèi)，每秒鐘進行若干次測試，并將測試結果提供給DM510的微機，微機利用這些測試信息建立一個烘干機的工作模型f前饋+反饋+自適應），其控制模型框，如圖1所示。在建模期間，系統(tǒng)處于“準備”狀態(tài)，開始“自學習”。由于機型不同，降水幅度不同，糧食烘干周期的不同，“準備”時間也不同。對于多級順流式烘干機，初水分為18%～28%時，“準備”時間約為3—8h。當模型建立起來后．系統(tǒng)處于“準備好”狀態(tài)，可隨時接管烘干機的控制，轉入自動控制狀態(tài)。在自控狀態(tài)下，根據(jù)人機和干燥條件的變化，微機連續(xù)計算并自動調節(jié)排糧速度，使得出機糧食水分始終符合用戶設定值的允許誤差范圍內(nèi)。但系統(tǒng)始終堅持“自學習”，不斷修正和優(yōu)化控制模型，以取得更好的控制效果。
2、DM510水分在線測控系統(tǒng)運行情況
2.1 試運行情況
2001年9月～2002年2月期間，自控系統(tǒng)的安裝和空載調試工作完成。但是受干旱影響，玉米收購十分困難，幾乎無糧可烘。為了保證烘干機和水分在線測控系統(tǒng)調試需要，試點糧庫幾經(jīng)努力才在4月初收購了7 0(XX玉米。從2002年4月11日起．系統(tǒng)開始負載調試，期間由于烘干機也處于調試階段，故障停機較多，控制系統(tǒng)難以正常工作。直到4月19日烘干機正常運行后．DM510系統(tǒng)投入試運行并取得成功，一直正常_T．作到22日烘干期結束。
經(jīng)農(nóng)業(yè)部干燥設備質量監(jiān)督檢驗測試中心測定，出機糧食水分在線傳感器測試值與烘箱法測試結果相差不超過t0.5%的比率達到IOO%(共測定5次)。
在試運行的43h內(nèi)，水分在線系統(tǒng)始終處于自控狀態(tài)，烘干玉米約21OOf。初始水分在l6.0%。18.5%之間變化，熱風溫度在65C～90℃間波動，平均溫度為75℃。設定出機玉米目標水分為14,5%。系統(tǒng)自動控制的出機玉米水分為13,6%～14.9%，平均值為14.45%，統(tǒng)計標準差為0,25%，隨機值與平均水分相差不超過f0.5%的比率為99%．不超過±1%的比率為100%，自動控制效果良好。
2.2正式運行情況
2002午12月21日系統(tǒng)投入正式運行．12月21～27日進行了驗收測試。測試期間．初始水分在24.0%。26.3%之間波動，熱風溫度在110℃—I30℃之間波動，出機玉米水分目標設定為14-5%．實際m機玉米水分為13.3%~153%，平均值為14.47%，出機玉米水分控制在目標值±O.5%的比率為87,14%．±1%的比率達到97.14%（圖2）。2002年12月27日順利通過丁中谷糧油集團公司建庫辦組織的項目驗收。系統(tǒng)正式運行烘干期為：2002年12月12日—2003年3月13日和2003年4月12~15日，共處理濕糧約23 108t;其中絕大部分時間系統(tǒng)處于自控狀態(tài)，但當氣溫在-25CU下時，由于原糧水分烘干機進口水分傳感器受玉米表面水分結露影響而導致測試精度下降，使得出機玉米水分控制在目標水分±0.5%的比率降低。
3、分析與討論
由于糧食烘干速度受到糧食初始水分、溫度、熱風溫度和熱風風量及機型等多因素的影響，而且高水分玉米在烘干機內(nèi)停留的時間可長達3～6h，因此糧食烘干屬于非線性、大滯后、多擾動的復雜系統(tǒng)，目前尚沒有十分精確的數(shù)學模型。DM510采用“前饋+反饋+自適應”的孔制模式，從成吉思汗中谷糧庫的試用情況看，這種控制模式效果較好，適用于糧食烘干機的水分在線控制。
在烘干機糧食水分在線自動控制系統(tǒng)中。出機糧食水分的測試精度是保證控制精度的重要前提。鑒于電容式水分在線傳感器測試精度與糧食流經(jīng)傳感器的速度有關，DM510系統(tǒng)在傳感器下方采用了一種恒速卸料裝置，使得糧食恒速、穩(wěn)定通過傳感器，從而有效保證了，m機糧食水分傳感器的測試精度。但是，一般每天還是應該對傳感器進行校準2～4次。DM510系統(tǒng)在出機糧食水分在線傳感器附近安裝了一個通訊按鈕，當進行校準取樣時，按下按鈕將取樣時間進到微機儲存，同時通知微機記錄下取樣時的在線測量水分，使得傳感器的校準方便準確。
由于中加兩國糧食收獲條件不同，加拿大糧食烘干作業(yè)時氣溫尚未降到零度以下，DM510所采片電容式傳感器不能測試冰凍狀態(tài)的玉米水分。所以，中谷成吉恩汗糧庫的烘干機進口水分傳感器安裝在第一干燥段下方的緩蘇段，以避開冰凍玉米。但是氣溫降到-250C以后，進口傳感器表面結露，有時使測試結果高出實際水分3%～10%，盡管進口水分傳感器提供的前饋信號精度要求略低，但是誤差過大，仍然使整個系統(tǒng)的控制精度下降。
4、結論及其它
經(jīng)過2002年4月和2002年12月～2003年4月的試驗運行，DM510系統(tǒng)采用的“前饋+反饋+自適應”模式適用糧食烘干機的水分在線控制。在正常情況下可以達到較高的控制精度；在-25℃以下的低氣溫條件下，烘干機進口水分傳感器的測試精度下降，進而影響到整個系統(tǒng)的控制精度。今后將繼續(xù)對該系統(tǒng)進行考核和改進，進一步尋找進口水分傳感器的合理安裝位置，或研究開發(fā)能夠在線測試冰凍高水分玉米的傳感器，保證該系統(tǒng)在東北地區(qū)烘干季節(jié)能以較高的精度工作。
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