CN108518972A - 一种基于积温计算的烘干房物料干燥过程控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于积温计算的烘干房物料干燥过程控制方法，包括：步骤一、装入物料过程中将多个温度采集元件同步布置于装载物料的小车内，使所述温度采集元件淹没于所述物料中，并且将小车推入到烘干位置上；步骤二、选择理论积温计算模型与平衡温度计算模型，并且设定温度采集周期、积温控制精度及积温校正系数；步骤三、计算理论积温及平衡温度；步骤四、计算等效积温；步骤五、计算有效温度；步骤六、计算实时等效积温；步骤七、根据所述等效积温、所述实时等效积温及所述积温控制精度，判断是否结束干燥过程。本发明提供的基于积温计算的烘干房物料干燥过程控制方法，提高了测控的精度和稳定性，降低了操作的复杂性，可靠量化保障了物料的品质。

Description

一种基于积温计算的烘干房物料干燥过程控制方法

技术领域

本发明属于物料干燥过程控制方法技术领域，特别涉及一种基于积温计算的烘干房物料干燥过程控制方法。

背景技术

果蔬、中药材等物料需要经过干制延长储存期和品质，干制的方式之一是在烘干房内利用热风进行干燥，物料在烘干房的受热程度与物料的干燥品质紧密相关，而实践中尚没有提出简单快速指标反映物料受热程度，并应用于干燥过程的控制以及后续的质量追溯。

现行烘干房一般采用按期取样测定水分的方式作为进行过程控制的方式。即在烘干过程中，暂停烘干或多次打开烘干房仓门，并在多个位置取样检测烘干物料的含水率后，再根据所测得的含水率进行烘干房内温度和湿度的调节，以便保证所烘干物料的干燥速率和烘后品质，水分检测需要操作者或技术人员的参与，对检测者的技术要求和操作要求较高，但却不能保证检测的实时性和准确性。整个干燥过程中投入人力较多，费时费力，自动化程度低，烘干过程控制实时性和准确性不够。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于积温计算的烘干房物料干燥过程控制方法，一方面能够完成对物料受热程度的实时检测和记录，另一方面以积温检测代替水分检测进行过程控制；解决了现有技术中烘干房物料干燥过程控制方法自动化程度低，准确性差的缺陷。

本发明提供的技术方案为：

一种基于积温计算的烘干房物料干燥过程控制方法，包括：

步骤一、装入物料过程中将多个温度采集元件同步布置于装载物料的小车内，使所述温度采集元件淹没于所述物料中，并且将小车推入到烘干位置上；

步骤二、选择理论积温计算模型与平衡温度计算模型，并且设定温度采集周期、积温控制精度及积温校正系数；

步骤三、根据所述理论积温计算模型计算理论积温，根据所述平衡温度计算模型计算平衡温度；

步骤四、根据所述理论积温及所述积温校正系数计算等效积温；

步骤五、根据所述温度元件采集的温度及所述平衡温度计算有效温度；

步骤六、根据所述有效温度及所述温度采集周期计算实时等效积温；

步骤七、根据所述等效积温、所述实时等效积温及所述积温控制精度，判断是否结束干燥过程；其中，烘干过程是否结束的判断方法为：

如果|CT_2m-CT₁|≥ε,继续干燥；以及

如果|CT_2m-CT₁|<ε，干燥结束；

其中，CT₁表示等效积温，CT_2m表示第m个周期时的实时等效积温，ε表示积温控制精度。

优选的是，在所述步骤二中，理论积温计算模型为：

CT₀＝(T-T_e0)×t_n

其中，T为通过薄层干燥试验确定实时温度，T_e0为用过薄层干燥实验确定的平衡温度，t_n为通过薄层干燥实验确定的干燥时间。

优选的是，在所述步骤四中，所述等效积温的计算方法为：

CT₁＝K₀×CT₀

其中，K₀表示积温校正系数，CT₀表示理论积温。

优选的是，在所述步骤五中，所述有效温度的计算方法为：

若T_sij＞T_e，则T_ij＝T_sij-T_e；以及

若T_sij≤T_e，则T_ij＝0；

其中，T_sij表示温度元件采集的温度，i表示温度元件序号，j表示采样周期序号；T_e表示平衡温度，T_ij表示有效温度。

优选的是，在所述步骤六中，所述实时等效积温的计算方法为：

其中，T_ij表示第i个温度采集元件第j个周期时的有效温度值，CT_2m表示第m个周期时的实时等效积温，t_a表示温度采集周期；n表示温度采集元件的个数。

本发明的有益效果是：

本发明提供的基于积温计算的烘干房物料干燥过程控制方法，一方面能够完成对物料受热程度的实时检测和记录，有利于后续作业中物料及产品的质量追溯；另一方面以积温检测代替水分检测进行过程控制，提高了测控的精度和稳定性，降低了操作的复杂性，可靠量化保障了物料的品质。

附图说明

图1为本发明所述的基于积温计算的烘干房物料干燥过程控制方法流程图。

图2为本发明所述的基于积温计算的烘干房物料干燥过程控制方法的温度检测线路示意图。

图3为本发明所述的实施例一的烘干房结构简图。

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所示，本发明提供了一种基于积温计算的烘干房物料干燥过程控制方法，包括：步骤一、装入物料过程中将多个温度采集元件同步布置于装载物料的小车内，使所述温度采集元件淹没于所述物料中，并且将小车推入到烘干位置上。

步骤二、选择理论积温计算模型与平衡温度计算模型，并且设定温度采集周期t_a、积温控制精度ε、积温校正系数K₀。

步骤三、根据选择的理论积温计算模型计算理论积温，根据选择的平衡温度计算模型计算平衡温度；理论积温计算模型为：

CT₀＝(T-T_e0)×t_n

其中，T为通过薄层干燥试验确定实时温度，T_e0为通过薄层干燥实验确定的平衡温度，t_n为通过薄层干燥实验确定的干燥时间。

当所述干燥物料类型为谷物，所述平衡温度的计算模型为：

其中，T_e表示平衡温度，℃；EMC表示平衡水分；ERH表示排潮空气平衡相对湿度，％；A、B、C分别为根据具体谷物种类确定的3个参数。

步骤四、计算等效积温，所述等效积温为：CT₁＝K₀×CT₀；

其中，K₀表示积温校正系数(根据经验设定)，CT₀表示理论积温。

步骤五、计算有效温度T_ij；所述有效温度的计算方法为：将温度元件采集的温度与平衡温度进行比较，

若T_sij＞T_e，则T_ij＝T_sij-T_e；以及

若T_sij≤T_e，则T_ij＝0；

其中，T_sij表示温度元件采集的温度，i表示温度元件序号，j表示采样周期序号；T_e表示平衡温度。

步骤六、计算实时等效积温，

其中，T_ij表示第i个温度采集元件第j个周期时的有效温度值，CT_2m表示第m个周期时的实时等效积温，t_a表示温度采集周期；n表示温度采集元件的个数。

步骤七、根据等效积温和第m个周期的实时等效积温的差值，判断是否结束干燥过程；

如果|CT_2m-CT₁|≥ε,继续干燥；以及

如果|CT_2m-CT₁|<ε，干燥结束；

其中，CT₁表示等效积温，CT_2m表示第m个周期时的实时等效积温；ε表示积温控制精度，根据历史数据或经验设定。

如图2-3所示，为本发明的实施例一，该实施例主要进行谷物烘干。在实施例一中，烘干房主要包括烘干房主体100、排湿机构200、循环风机300、加热设备400、进风闸门500、环境温湿度检测单元600、物料温度采集元件700、物料小车800、称重系统900部分。

温度检测线路包括温度采集元件、信号接收器、温度变送器、数据处理器，如图2所示。所述温度采集元件，包含多个无线温度采集元件，安装在物料内部，用于采集物料实时温度；信号接收器，用于接收无线温度采集元件采集并返回的温度信号；温度变送器，连接所述信号接收器，用于接收温度采集元件内温度传感元件检测的温度信号，将其转换为数据处理器可以接收的数字信号；数据处理器，用于接收变送器传送的温度信号和进行实时等效积温的计算、显示和存储。

烘干过程中数据处理器显示界面实时显示烘干过程物料实时积温，同时实时检测和控制烘干房内温度和湿度，通过加热设备400增加烘干房内干燥介质温度，通过控制进风闸门500和排湿机构200，调节烘干房内温度和湿度。根据实时积温，数据处理器自动调控房内温湿度等参数或停止干燥作业，保证烘干效率和烘后品质。

所述谷物烘干控制过程使用本发明提供的基于积温计算的烘干房物料干燥过程控制方法，其实施步骤如下：

步骤一，安装传感器，在装入物料的过程中将4个温度采集元件布置于物料小车800内，然后将物料小车推入到烘干位置上，如图3所示；

步骤二，作业初始化，选择理论积温CT₀的计算模型与平衡温度T_e计算模型，根据经验值设定温度采集周期t_a、积温控制精度ε、积温校正系数K₀等参数；

步骤三，利用积温模型计算理论积温CT₀，同时使用平衡温度模型计算平衡温度T_e；

其中，理论积温为：

CT₀＝(T-T_e0)×t_n

其中，T为通过薄层干燥试验确定实时温度，T_e0为通过薄层干燥实验确定的平衡温度，t_n为通过薄层干燥实验确定的干燥时间。

平衡温度为：

其中，T_e表示平衡温度，℃；EMC表示平衡水分；ERH表示排潮空气平衡相对湿度，％；A、B、C分别为根据具体谷物种类确定的3个参数。

上述公式中，EMC代表平衡水分，小数；ERH代表排潮空气平衡相对湿度，％；T_e代表平衡温度，℃；A、B、C分别代表3个参数，其具体取值如表1所示。

表1平衡温度模型参数表

注：R²是决定系数；MRE％是平均相对百分率误差。

步骤四，计算等效积温CT₁，计算方法如下式：

CT₁＝K₀×CT₀

步骤五，数据处理器采集、显示并存储各温度元件采集的温度T_sij，根据T_sij和T_e计算有效温度T_ij，

若T_sij>T_e，则有效温度T_ij计算公式为：T_ij＝T_sij-T_e

若T_sij≤T_e，则有效温度为零。

式中，i表示第i个温度元件，j表示第j个采样周期。

步骤6，计算并存储实时等效积温值，

式中，T_ij表示第i个温度采集元件第j个周期时的温度值，CT_2m表示第m个周期时的实时等效积温；t_a表示温度采集周期，在本实施例中，t_a取0.95。

步骤7，如果|CT_2m-CT₁|≥ε,则需要继续进行干燥，并实时计算实时等效积温，直到|CT_2m-CT₁|<ε，干燥过程结束。其中，CT₁表示等效积温，CT_2m表示第m个周期时的实时等效积温；ε表示积温控制精度，在本实施例中，ε＝1000℃·min。

本发明提出了基于积温计算的烘干房物料干燥过程控制方法，实时监测并记录加热过程中的温度，并计算及储存实时等效积温，一方面有利于后续作业中物料及产品的质量追溯，另一方面改进了烘干房干燥过程控制的方式，提高测控的精度和稳定性，降低了操作的复杂性，可靠量化保障了物料的品质。

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 (5)

1.一种基于积温计算的烘干房物料干燥过程控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、装入物料过程中将多个温度采集元件同步布置于装载物料的小车内，使所述温度采集元件淹没于所述物料中，并且将小车推入到烘干位置上；

步骤二、选择理论积温计算模型与平衡温度计算模型，并且设定温度采集周期、积温控制精度及积温校正系数；

步骤三、根据所述理论积温计算模型计算理论积温，根据所述平衡温度计算模型计算平衡温度；

步骤四、根据所述理论积温及所述积温校正系数计算等效积温；

步骤五、根据所述温度元件采集的温度及所述平衡温度计算有效温度；

步骤六、根据所述有效温度及所述温度采集周期计算实时等效积温；

步骤七、根据所述等效积温、所述实时等效积温及所述积温控制精度，判断是否结束干燥过程；其中，烘干过程是否结束的判断方法为：

如果|CT_2m-CT₁|≥ε,继续干燥；以及

如果|CT_2m-CT₁|<ε，干燥结束；

其中，CT₁表示等效积温，CT_2m表示第m个周期时的实时等效积温，ε表示积温控制精度。

2.根据权利要求1所述的基于积温计算的烘干房物料干燥过程控制方法，其特征在于，在所述步骤二中，理论积温计算模型为：

CT₀＝(T-T_e0)×t_n

其中，T为通过薄层干燥试验确定实时温度，T_e0为用过薄层干燥实验确定的平衡温度，t_n为通过薄层干燥实验确定的干燥时间。

3.根据权利要求2所述的基于积温计算的烘干房物料干燥过程控制方法，其特征在于，在所述步骤四中，所述等效积温的计算方法为：

CT₁＝K₀×CT₀

其中，K₀表示积温校正系数，CT₀表示理论积温。

4.根据权利要求3所述的基于积温计算的烘干房物料干燥过程控制方法，其特征在于，在所述步骤五中，所述有效温度的计算方法为：

若T_sij＞T_e，则T_ij＝T_sij-T_e；以及

若T_sij≤T_e，则T_ij＝0；

其中，T_sij表示温度元件采集的温度，i表示温度元件序号，j表示采样周期序号；T_e表示平衡温度，T_ij表示有效温度。

5.根据权利要求4所述的基于积温计算的烘干房物料干燥过程控制方法，其特征在于，在所述步骤六中，所述实时等效积温的计算方法为：

其中，T_ij表示第i个温度采集元件第j个周期时的有效温度值，CT_2m表示第m个周期时的实时等效积温，t_a表示温度采集周期；n表示温度采集元件的个数。