CN108225608B - 一种粮食连续干燥过程等效积温测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粮食连续干燥过程等效积温测量方法，包括如下步骤：步骤一、沿所述干燥机高度方向穿各排潮口安装温度电缆，监测所述干燥机干燥段的热风尾气温度；步骤二、测量干燥机横截面面积S，测量在时间t内和排粮频率f条件下的排粮轮排出的粮食总体积V，计算单位时间内排粮轮排出的粮食体积Q和干燥机中粮食向下移动的速度v；步骤三、确定等效干燥积温基点的平衡温度Te；步骤四、采集得到所述干燥段热风尾气温度，计算尾气等效积温CT1；步骤五、计算并存储粮食等效积温CT2。
Description
技术领域
本发明涉及粮食干燥领域，具体涉及一种粮食连续干燥过程等效积温测量方法。
背景技术
粮食干燥的基本目标是保持干燥过程稳定的前提下，以最低的干燥成本和能耗去除粮食中的水分，粮食水分的在线检测和品质控制显得尤为重要。
在申请号为201710813306.2的发明专利申请中涉及一种基于等效积温的粮食连续干燥测控系统与方法，以等效积温值作为长期控制的指标，粮食出机水分作为短期控制的指标对机器进行调节，有效实现水分与品质双目标控制。但该方法对等效积温的基础是测量缓苏段内的粮食温度，需要把分立温度传感原件安装到缓苏段的粮层内，此种方法安装不方便，传感器受压和磨损易损坏，且测量的粮食温度容易受到热风的影响，导致测量不准确，且对于有些没有缓苏段干燥机此种方法的无法检测粮食温度。
发明内容
本发明设计开发了一种粮食连续干燥过程等效积温测量方法，本发明的发明目的是通过监测排潮口温度以解决现有技术中干燥机无缓苏段无法进行等效积温值测量的问题。
本发明提供的技术方案为：
一种粮食连续干燥过程等效积温测量方法，包括如下步骤：
步骤一、沿所述干燥机高度方向穿各排潮口安装温度电缆，监测所述干燥机干燥段的热风尾气温度；
步骤二、测量干燥机横截面面积S，测量在时间t内和排粮频率f条件下的排粮轮排出的粮食总体积V，计算单位时间内排粮轮排出的粮食体积Q和干燥机中粮食向下移动的速度v；
其中，
式中，Kf为校正系数，Q为单位时间内排粮轮排出的粮食体积，S为干燥机横截面面积，f为排粮频率，t为单位时间，V为排粮轮排出的粮食总体积；
步骤三、确定等效干燥积温基点的平衡温度Te；
步骤四、采集得到所述干燥段热风尾气温度，计算尾气等效积温CT1；
其中，
式中，Hg为干燥段高度，Hs为缓苏段高度，v为干燥机中粮食向下移动的速度，T1、T2、……、Tn为温度电缆依次采集的热风尾气温度，Te为平衡温度；
步骤五、计算并存储粮食等效积温CT2；
其中，CT2＝K0×CT1；式中，K0为积温修正系数。
优选的是，所述平衡温度Te为经验常数。
优选的是，确定所述平衡温度Te通过建立平衡温度、平衡相对湿度与平衡水分之间的关系模型进行计算：
式中，EMC为平衡水分，ERH为排潮空气平衡相对湿度，Te为平衡温度，A、B、C为经验参数。
优选的是，所述平衡相对湿度采用温湿度传感器测量的所述干燥机中间干燥段排潮口的相对湿度或者平均相对湿度；以及
所述平衡水分采用所述干燥机的出口水分。
优选的是，所述经验参数为：
当干燥粮食为稻谷时，A＝4.282，B＝32.145，C＝-0.0212；
当干燥粮食为玉米时，A＝4.164，B＝-31.247，C＝-0.0253；
当干燥粮食为小麦时，A＝3.909，B＝-29.649，C＝-0.019；以及
当干燥粮食为大米时，A＝4.284，B＝-31.553，C＝-0.021。
优选的是，在所述步骤三中，通过如下计算公式对所述热风尾气温度进行计算：
式中，n为第n段干燥段排潮口，m为第m根温度电缆，Tnm为第m根温度电缆在第n段干燥段排潮口测量的温度。
优选的是，所述温度电缆包括多个温度传感元件，并且穿过所述干燥机各个排潮口安装，所述温度传感元件能够监测干燥段热风尾气温度。
优选的是，温度电缆数m＝3，干燥段排潮口段数n＝15。
优选的是，所述积温修正系数K0＝0.95。
优选的是，所述平衡温度Te＝15。
本发明与现有技术相比较所具有的有益效果：
1、本发明以串行通讯工作测温电缆测量排潮口尾气温度，替代多点粮食温度分立传感元件检测粮食干燥机各缓苏段的粮食温度，安装简便，避免传感原件承受粮食的压力和摩擦，并有效避免了采用粮食温度测量等效积温时热风温度的影响；
2、本发明提供的一种粮食连续干燥过程等效积温测量系统具有结构简单、安装接线方便、抗干扰能力强、环境适应性好等优点，适合连续干燥作业。
附图说明
图1是本发明的一种粮食连续干燥过程等效积温测量方法中所述的温度电缆示意图。
图2是本发明试验过程中粮食等效积温、排潮口等效积温以及排潮口等效积温的修正对比曲线。
图3是实现本发明的一种粮食连续干燥过程等效积温测量方法所使用的装置结构框图。
图4是本发明的一种粮食连续干燥过程等效积温测量方法的传感器安装布置图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1、图3和图4所示，本发明提供了的一种实现形式，图1示出了温度电缆110，温度变送器120，数据处理器140；其中，温度电缆110包含以串行总线连接和数据传送的多个温度传感元件，其穿干燥机各排潮口安装，其内分布的温度传感元件能直接传感干燥段热风尾气温度；温度变送器120连接温度电缆110，用于接收温度电缆内温度传感元件检测的温度信号转换为数据处理器可以接收的数字信号；数据处理器140用来接收温度变送器120传送的温度信号和进行等效积温的计算、显示和存储；连续干燥机及附属设备包括地坑输送机210、地坑上粮机220、初清筛230、塔前提升机240、温度电缆110、干燥机主体250、风机260、皮带输送机270、干粮仓280、热风炉290、温度变送器120、转换接口130，数据处理器140和变频器150；图4示出了传感器干燥机主体250内的布设方式，其中，T01-T03代表风温传感器，其安装在风机与干燥段的连接端，用于检测风机的热风温度；T1代表温度电缆；TH1代表温湿度传感器；C1-C3代表调风阀；M0代表进口水分仪；M1代表出口水分仪。
如图3所示，干燥机在进行干燥作业时，地坑上粮机220将地坑中的粮食运送到初清筛230，经过初清筛230的除杂之后，经由初清筛的排粮口进入塔前提升机240，塔前提升机将粮食输送到干燥机主体250的顶部，并由顶部的进粮口进入到干燥机的主体内部，粮食依靠自身的重力在干燥机内缓慢下落，在下落的过程中，粮食会依次经过储粮段、干燥段、冷却段、排粮段，并在干燥段内受到热干燥介质的干燥，在冷却段粮食得到冷却，并最终经由排粮段排出干燥机主体，排出干燥机主体的粮食经由皮带输送机8运送到干粮仓240，整个干燥过程结束。
下面结合具体的实施例做进一步的说明。
实施例1
本发明提供了一种粮食连续干燥过程等效积温测量方法，包括如下步骤：
步骤一、搭建和安装检测线路，沿连续干燥机高度方向，穿各排潮口安装1条或多条测温电缆；将测温电缆通过变送器和转换接口及数据处理器等连接在一起；通过串行接口将可以控制干燥机排粮转速的变频器连接到数据处理器。
步骤二、测量干燥机工作基本参数、用米尺测量和计算干燥机的等效横截面面积S，测量在一定时间t内和排粮频率f条件下干燥机的排粮轮排出的粮食总体积V，计算单位时间内排粮轮排出的粮食体积Q；其中，
步骤三、实时计算和记录粮食在干燥机内向下的移动速度v；
其中，
式中，v为粮食在干燥机内向下的移动速度，Q为单位时间内排粮轮排出的粮食体积，f为排量电机频率，S为干燥机仓体等效横截截面积，Kf为校正系数(一般为1，根据粮食水分及实际情况做小的调整)。
步骤四、确定等效干燥积温基点的平衡温度Te。
步骤五、实时检测记录安装固定在干燥机干燥段排潮口的温度电缆检测干燥段热风尾气温度，计算和存储实时尾气等效积温CT1；
其中，式中，Hg为干燥段高度，Hs为缓苏段高度，v为干燥机中粮食向下的移动速度，T1、T2、……、Tn为温度电缆依次采集的热风尾气温度，Te为平衡温度。
步骤六，依据作业的历史数据或经验，确定积温修正系数K0(K0综合体现真实积温与等效积温、尾气等效积温与粮食等效积温)。
步骤七、计算和存储粮食等效积温CT2；
其中，CT2＝K0×CT1。
通过本发明提供的等效积温测量方法得出粮食等效积温CT2，利用粮食等效积温对干燥机进行有效控制以及粮食品质预测。
实施例2
本发明提供了一种粮食连续干燥过程等效积温测量方法，包括如下步骤：
步骤一、搭建和安装检测线路，沿连续干燥机高度方向，穿各排潮口安装1条或多条测温电缆；将测温电缆通过变送器和转换接口及数据处理器等连接在一起；通过串行接口将可以控制干燥机排粮转速的变频器连接到数据处理器。
步骤二、测量干燥机工作基本参数、用米尺测量和计算干燥机的等效横截面面积S，测量在一定时间t内和排粮频率f条件下的排粮轮排出的粮食总体积V，计算单位时间内排粮轮排出的粮食体积Q；其中，
步骤三、实时计算和记录粮食在干燥机内向下的移动速度v；
其中，
式中，v为粮食在干燥机内向下的移动速度，Q为单位时间内排粮轮排出的粮食体积，f为排量电机频率，S为干燥机仓体等效横截截面积，Kf为校正系数(一般为1，根据粮食水分及实际情况做小的调整)。
步骤四、确定等效干燥积温基点的平衡温度Te。
步骤五、实时检测记录安装固定在干燥机干燥段排潮口的温度电缆检测干燥段热风尾气温度，计算和存储实时尾气等效积温CT1；
其中，式中，Hg为干燥段高度，Hs为缓苏段高度，v为干燥机中粮食向下的移动速度，Te为平衡温度；
通过如下计算公式对所述热风尾气温度进行计算：
T11为第1根温度电缆在第1段干燥段排潮口测量的温度，T12为第2根温度电缆在第1段干燥段排潮口测量的温度，T1m为第m根温度电缆在第1段干燥段排潮口测量的温度，以此类推，n为第n段干燥段排潮口，m为第m根温度电缆，Tnm为第m根温度电缆在第n段干燥段排潮口测量的温度。
步骤六，依据作业的历史数据或经验，确定积温修正系数K0(K0综合体现真实积温与等效积温、尾气等效积温与粮食等效积温)。
步骤七、计算和存储粮食等效积温CT2；
其中，CT2＝K0×CT1。
通过本发明提供的等效积温测量方法得出粮食等效积温CT2，利用粮食等效积温对干燥机进行有效控制以及粮食品质预测。
在另一种实施例中，确定计算等效干燥积温基点的平衡温度Te时，粗略控制时可以设定经验常数值；作为一种优选，待干燥粮食的相对湿度为65％，目标水分为14％时，平衡温度Te＝15，单位为℃。
在另一种实施例中，确定计算等效干燥积温基点的平衡温度Te时，精细控制时采用平衡温度、平衡相对湿度与平衡水分之间的关系模型计算连续干燥过程平均平衡温度Te；其中，平衡相对湿度选用温湿度传感器测量的干燥机中间干燥段排潮口的相对湿度或排潮平均相对湿度，平衡水分选用的是干燥机出口水分；
其中，关系模型为
式中，EMC为平衡水分，小数；ERH为排潮空气平衡相对湿度，单位为％；Te为平衡温度，单位为℃；A、B、C分别为3个经验参数，如表1所示；
表1经验参数
注：R2是决定系数；MRE％是平均相对百分率误差。
在另一种实施例中，积温修正系数K0＝0.95。
在另一种实施例中，温度电缆数m＝3，干燥段排潮口段数n＝15；此时，计算热风尾气温度公式包括：
T11为第1根温度电缆在第1段干燥段排潮口测量的温度，T12为第2根温度电缆在第1段干燥段排潮口测量的温度，T13为第3根温度电缆在第1段干燥段排潮口测量的温度，以此类推，T153为第3根温度电缆在第15段干燥段排潮口测量的温度。
本发明在试验中表明，以安装在各缓苏段温度传感器检测粮食温度计算的等效积温值，与安装在各排潮口温度传感器计算的等效积温值，较为一致，略经系数校正就统一了；如图2所示为一组对比曲线，2种情况的差距不超过1％。
同时，如图3所示为实现本发明涉及的一种粮食连续干燥过程等效积温测量方法的装置，该方法利用温度电缆、温度变送器和数据处理器传感、检测、变送粮食干燥机不同高度位置排潮口尾气的温度，以此计算出干燥过程中粮食的等效积温值，该积温值可应用于粮食干燥过程的自动控制、粮食干燥品质信息的追溯等；该方法以串行通讯工作测温电缆测量排潮口尾气温度，替代多点粮食温度分立传感元件检测粮食干燥机各缓苏段的粮食温度；试验和实践结果表明，该方法具有简单方便，检测精度高、稳定性好，避免传感原件承受粮食的压力和摩擦，突破无缓苏段干燥机粮食温度和积温难以检测的难题。
本发明采用连续干燥过程干燥段热风尾气温度代替粮食温度进行等效积温的计算，系统具有结构简单、安装接线方便、温度测量均匀、传感器不易损坏、抗干扰能力强、环境适应性好等优点，并有效避免了采用粮食温度测量等效积温时热风温度的影响。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种粮食连续干燥过程等效积温测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、沿干燥机高度方向穿各排潮口安装温度电缆，监测所述干燥机干燥段的热风尾气温度；
步骤二、测量干燥机横截面面积S，测量在时间t内和排粮频率f条件下的排粮轮排出的粮食总体积V，计算单位时间内排粮轮排出的粮食体积Q和干燥机中粮食向下移动的速度v；
其中，
式中，Kf为校正系数，Q为单位时间内排粮轮排出的粮食体积，S为干燥机横截面面积，f为排粮频率，t为单位时间，V为排粮轮排出的粮食总体积；
步骤三、确定等效干燥积温基点的平衡温度Te；
步骤四、采集得到所述干燥段热风尾气温度，计算尾气等效积温CT1；
其中，
式中，Hg为干燥段高度，Hs为缓苏段高度，v为干燥机中粮食向下移动的速度，T1、T2、……、Tn为温度电缆依次采集的热风尾气温度，Te为平衡温度；
步骤五、计算并存储粮食等效积温CT2；
其中，CT2＝K0×CT1；式中，K0为积温修正系数。
2.如权利要求1所述的粮食连续干燥过程等效积温测量方法，其特征在于，所述平衡温度Te为经验常数。
3.如权利要求1所述的粮食连续干燥过程等效积温测量方法，其特征在于，确定所述平衡温度Te通过建立平衡温度、平衡相对湿度与平衡水分之间的关系模型进行计算：
式中，EMC为平衡水分，ERH为排潮空气平衡相对湿度，Te为平衡温度，A、B、C为经验参数。
4.如权利要求3所述的粮食连续干燥过程等效积温测量方法，其特征在于，所述平衡相对湿度采用温湿度传感器测量的所述干燥机中间干燥段排潮口的相对湿度或者平均相对湿度；以及
所述平衡水分采用所述干燥机的出口水分。
5.如权利要求4所述的粮食连续干燥过程等效积温测量方法，其特征在于，所述经验参数为：
当干燥粮食为稻谷时，A＝4.282，B＝32.145，C＝-0.0212；
当干燥粮食为玉米时，A＝4.164，B＝-31.247，C＝-0.0253；
当干燥粮食为小麦时，A＝3.909，B＝-29.649，C＝-0.019；以及
当干燥粮食为大米时，A＝4.284，B＝-31.553，C＝-0.021。
6.如权利要求5所述的粮食连续干燥过程等效积温测量方法，其特征在于，在所述步骤四中，通过如下计算公式对所述热风尾气温度进行计算：
式中，n为第n段干燥段排潮口，m为第m根温度电缆，Tnm为第m根温度电缆在第n段干燥段排潮口测量的温度。
7.如权利要求6所述的粮食连续干燥过程等效积温测量方法，其特征在于，所述温度电缆包括多个温度传感元件，并且穿过所述干燥机各个排潮口安装，所述温度传感元件能够监测干燥段热风尾气温度。
8.如权利要求7所述的粮食连续干燥过程等效积温测量方法，其特征在于，温度电缆数m＝3，干燥段排潮口段数n＝15。
9.如权利要求2、3、5-8中任一项所述的粮食连续干燥过程等效积温测量方法，其特征在于，所述积温修正系数K0＝0.95。
10.如权利要求2所述的粮食连续干燥过程等效积温测量方法，其特征在于，所述平衡温度Te＝15。
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|---|
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Also Published As
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