Способ автоматического контроля и регулирования процесса увлажнения зерна при подготовке его к помолу

 

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА УВЛАЖНЕНИЯ ЗЕРНА ПРИ ПОДГОТОВКЕ ЕГО К ПОМОЛУ , предусматривающего три этапа увлажнения, заключающийся в регулировании расхода увлажняющей воды в зависимости от влажности на третьем этапе при одновременной стабилизации расхода зерна, .отличают и йс . я тем, что, с целью по ыйюния точности , осуществляют аналогичное регулирование расхода увлажнякхцей воды на первых двух этапах процесса увлажнения , при этом влажность и за . данное значение расхода Ъоды определяют по температуре увлажненого зерна, измеренной двухкратно через определенный промежуток вршлени на (О начальном этапе роста температуры. agj

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5D G 05 D 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н двтоеСКОММ СаиДКтяльСтвм (21) 3365051/28-13 (22) 28.12.81 (46) 23.04.83, Бюл. 9 15 (72) Е.А. Птушкина, В.С. Федоренко, В.А. Бутковский и Е.В. Карпин

-(71) Московский .ордена Трудового

Красного Знамени технологический институт пищевой промышленности (53) 664 .72. 62-52(088. 8) .(56) 1. Птушкин A.Т., Фомичев М.M и:др.. Комплексная система, автоматизации, стабилизации технологического процесса мельницы сортового помола.

Серия Комплексная механизация и as.томатизация производства . M., .ЦНИИТЭИ, 1973, с. 19-20

2. Авторское свидетельство СССР . В 276505, кл. G 01 N 9/02; 1968 (прототий). (54) (57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТ-, РОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА УВЛАЖНЕНИЯ ЗЕРНА ПРИ ПОДГОТОВКЕ ЕГО К ПОМОЛУ, предусматривающего три этапа увлажнения, заключающийся в регулировании расхода увлажняющей воды в зависимости от влажности на третьем этапе при одновременной стабилизации расхода зерна, .о т л и ч а ю щ и йс. я тем, что, с целью повы))ения точности, осуществляют аналогичное регулирование расхода увлажнякщей воды на первых двух этапах процесса увлажнения, при этом влажность и за- . данное значение расхода.Ъоды определяют по температуре увлажненого зерна, измеренной двухкратно через В определенный промежуток времени на начальном этапе роста температуры.

1013924

Изобретение относится к подготов ке зерна к помолу, а более точно - к холодному .кондиционированию зерна при подготовке его к помолу, и может быть использовано для непрерывного . автоматического контроля и регули рования всех трех этапов увлажнения, осуществляемых при подготовке зерна к помолу.

Известен способ автоматического контроля и регулн ования процесса 10 увлажнения зерна, основанный на измерении егс диэлектрической постоянной, изменяющейся в зависимости от количества влаги в зерне. Разность между фактической влажностью зерна, 15 измеренной электровлагомером, построенном на этом принципе, и заданным значением влажности служит для выработки команд на исполнительный механизм, регулирующий расход увлажняющей воды L.1 .

Недостатком данного способа. является невозможность контроля влажности свежеувлажненного зерна, т.е. зерна с влажной плодовой оболочкой.

Поэтому злажность зерна после увлажнения не контролируется, а система лишена обратной связи.

Наиболее близким к изобретению является способ автоматического конт- ЗО роля и регулирования процесса увлажI кения зерна, заключающийся в регулировании расхода увлажняющей воды на третьем этапе увлажнения в зависи» мости от влажности зерна, определяемой по его натурному весу. Результаты измерения натурного веса до увлажения и а экстремальной точке после увлажения сравниваются и разность между ними стабилизируется на заданном уровне с коррекцией по исходной 40 влажности зерна, контролируемой электровлагомером (2g.

Недостатком известного способа является необходимость промежуточной емкости, обеспечивающей достижение 45 экстремальной точки, что снижает быстродействие при контроле H регулировании. Экстремальная точка опреде-. ляется максимальным набуханием оболочек и не связана о процессом разрыхления эндосперма зерна, хотя именно процесс активного разрыхления эндосперма.соответствует. преобразованию всех физико-химических свойств зерен при взаимодействии его с водой. Способ не предусматривает средств контроля расположения экстремальной точки, смещением которой при увлажнении зерна в пределах до 0,7% предлагается принебречь.

Указанные недостатки обуславливают возможность применения способа только для автоматического контроля и регулирования процесса на третьем этапе увлажнения. Способ неприменим, для управления основными этапами увлажнения, проводимыми с целью разрыхления исходной плотной структуры эндосперма зерна.

Целью изобретения является повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу автоматического .контроля и регулирования процесса увлажнения зерна при подготовке его к помолу, предусматривающего три этапа увлажнения, заключающемуся в регулировании расхода увлажняющей воды в зависимости от влажности зерна на третьем этапе при одновременной ста«. билиэации расхода зерна,. осуществляют аналогичное регулирование расхода увлажняющей воды на первых двух этапах i pogecca увлажнения, при этом влажность и заданное значение расхода воды определяют по .температуре увлажненного зерна, измеренной двухкратно через определенный промежуток времени на начальном этапе роста температуры.

Использование температуры для оп-, ределения .влажности зерна позволяет испольэовать экспоненциальный характер развития температуры, что дает возможность точно определить прирост температуры в экстремальной точке. Расположение экстремальной точки принимают совпадающим с моментом достижения 0,99%, где % - максимальная ордината экспоненты. Смещение экстремальной точки во времени наблюдается в пределах от 5 до 25 ч. в зависимости от типа зерна, его на чальной влажности и режима увлажнения, что не позволяет принебречь ее смещением.

Экспонециальный характер развития температуры позволяет осуществить ее измерение двухкратно через определенный промежуток времени, а. затем определить интенсивность развития температуры и ее максимальный прирост, не дожидаясь фактического достижения экстремальной точки. Измерение температуры на начальном этапе ее роста повышает быстродействие контроля и регулирования.

Рост температуры при проникновении влаги в зерно, полностью отражает процесс разрыхления эндосперма и ! поэтому характеризует, все физико-химические преобразования, происходяие в зерне при увлажнении. Это позволяет использовать температуру для определения влажности на всех трех этапах увлажения.

На чертеже цредставлена структурная схема системы, реализующей предлагаемый способ.

Эерно непрерывно с постоянным расходом подается в увлажнительную машину 1, где обеспечивается равномерное увлажндние зерна водой, а затем в отлежный закром 2. В верхней части

1013924 отлежного закрома 2 расположены термометры 3 и 4 сопротивления, через которые непрерывно проходит увлажненное зерно. Значения температуры, измеряемые термометрами, поступают в вычислительное устройство 5, осуществляющее одновременный. контроль и регулирование всех трех этапов увлажнения. Поочередный ввод температурной информации, непрерывно поступающей от термометров сопротивления, в 10 вычислительное устройство осуществляется через аналоговый коммутатор 6 и аналого-цифровой преобразователь 7.

Вычислительное устройство рассчитывает значения влажности Wo до и Wl 15 к после увлажнения, заданную величину конечной влажности зерна ЮК после

Къ увлажнения, а также требуеьйй расход воды ЯВЗ, обеспечивающий заданную величину конечной влажности зерна на 20 каждом из врех этапов увлажнения.

Значения Яэзподаются через цифроаналоговый преобразователь 8 и коммута тор каналов 9 в независимые контуры регулирования расхода воды на каждом

as этапов увлажнения. Регуляторы 18 на основе разбаланса между текущим 9 е и заданным 8 значениями расхода воды воздействуют на исполнительные ме-. ханизмы 11 регулирования воды на каждом из этапов увлажнения в направле- В нии компенсации разбаланса. Текущие значения расходов воды контролируют.ся расходомерами 12..

Вычислительное устройство производит расчеты по алгоритму,.в основу З5 которого положена зависимость интен-сивности развития температуры и ее прироста в экстремальной точке от начальной влажности и степени увлажнения зерна. Формулы для расчета на-. 40-. чалъиой влажности зерна и влажности после увлажнения получены íà ocHose

:. эксперименталъных данных с использованием корреляционно-регрессионного анализа. . 45

Способ осуществляют следующим образом.

Зерно пшеницы 1-го типа поступает .в увлажнителъную машину с расходом 93 (в данном конкретном примере Q>

10 т/ч) к увлажняется водой, подаваемой с расходом Яэ(Ив=380 л/ч). Затем зерно подается в отлежный закром по которому оно непрерывно перемещается с скоростью Ч(Ч-3,1 м/ч). В процессе своего перемещения по закрому зерно последовательно проходит термометры сопротивления TCl и ТС2, расположенные соответственно на расстОякиях 1. и 1 от входа в закром.

В данном примере при высоте закрома оО

Н-10 м. 1., -0,85 м и 1 =1,15 м. Значения -температур, непрерйвно измеряемые термометрами, подаются в виде ана логовых скгналов напряжениями =14,47 В, 0 в14,63 В на аналого-цифровой пре- 65

Мl М2

0 70 0у93.

0,71 . 15 0,70

0,70

Для выбора значений Tl и Т2, соответствующих одному зерновому спою, последовательно прошедшему ТС1 и ТС2 осуществляется расчет адреса элемента массива Ml, соответствующего элементу массива М2.

Ф е„ вЂ” 2,9 3 р ю

d "опт

6.© — расстояние между TCl

I и ТС2

I йь - интервал опроса (i «в, =2 мин =0,033 ч).

На этом основании из массива Мl выбирается элемент с порядковым номером 3g Т.е, т = Оу70 С. TctlcHM Образому получены два значения экспоненциального развития температуры, соответствующие моментам времени ь и Г от т начала развития экспоненты ю :, е . = 16 мин;.;ь = = 22 мин °

1 2.

Ч " 12 Ч где

По двум полученным значениям экспоненты рассчитывают коэффициент Ы, характеризующий интенсивность раэвкобразователь, преобразующий кх в цифровой код. Преобразованная таким образом информация вводится в вычисли-. тельное устройство. в режиме фиксированных интервалов коммутации, прк котором коммутации с переферийными устройствами осуществляется через равные промежутки времени ЖГ (cia. опр от =

2 мкн). Алгоритм обработки информации предусматривает расчет темпера-, тур в градусах Цельсия о

Т = = 20 7 СюХ = — =20г93 Сю

R . R где Ю - коэффициент преобразования изменения сопротивления термометров сопротивления в напряжение электрического тока на выходе электронного:иэмерк. телъного блока равный

0,699 В/ С.

Нормированные значения температур после переноса начала координат в точку, соответствующую начальной температуре зерна То 20оС, составляют

T =0 70оC; T =0 93 Се

Информация от TCl записывается в массив Мl, рассчитанный на 15 элементов, что соответствует минимально возможной скорости перемещения зерновой массы по закрому. Информация от ТС2 записывается в массив М2, рассчитанный на l элемент. Массивы име- . ют вид

1013924 к> о

g,= зи ь= 1оо 1

Составитель Г. Богачева

Редактор Н. джуган Техред И.Гайду Корректор,,М. ШаРоши

Тираж .872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам .изобретений и открытий

113035, МОсква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3016/56

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тия экспоненты, и Т „- максимальный тпах прирост температуры в экстремальной точке

eL- = 0,01031/мин1

Т ь2 — Т2 Ст

2 2

2Т . Т 4,6 С. ецх 2ч-,2 2

Рассчитав степень увлажнения зерна, характ ризующую прирост влажнос, ти, полученный, зерном в результате влажнения

68

ДВ= =З,й le, 15 вычисляем значение исходной влажности зерна по расчетной формуле. Для 1-ro типа зерна формула ймеет вид

Юо»10 51+1 98Те х-706 57 +

+90, 57 с4й% - г 2 õаРР =11 к 3 .

Влажность увлажненного зерна составляет

Щк =Во+aN=15 90<

Заданное .значение конечной влажности рассчитывается исходя кз того р5 что для зерна 1-ro типа на первом этапе увлажнения рекомендуется добавлять 603 от общего количества добавляемой в процессе увлажнения влаги. Конечная влажность зерна l-го З0 типа, прошедшего полный цикл увлажнения и подаваемого в размол, рекомендуется равной 17,5% (исследования, выполненные во ВНИИЗе, 1977 г). Отсюда следует, что на первом этапе увлажнения %„,,=15,02 (ìà втором - 17,19, на третьем — 17,5%с

Вычислительное устройство рассчитывает расход воды, обеспечивающий заданную влажность зерна на соответствующем этапе увлажнения. В частности, на первом этапе

Требуемый расход воды преобразуется в аналоговый сигнал и выдается в ка. честве задания в независимый контур регулирования расхсда воды на соответствующем этапе увлажнения.

Использование предлагаемого способа автоматического контроля и регулирования по сравнению с известным основанным на применении дискретной сушильно-взвешивающей установки УДВ позволяет: получить экономический эффект в

,размере 2,4 тыс.руб. в год на одном мельзаводе производительностью р240 т/сут; реализовать систему контроля и ре гулирования на серийно выпускаемых

:элементах контроля и автоматики беэ использования специального оборудования; повысить надежность работы системы контроля и регулирования за счет исключения сложных механических устройств автоматического отбора проб, взвешивания, высушивания и повторного взвешивания.

В результате реализации предлагаемого способа повышается выход муки высших сортов.