CN108681345B - 一种基于等效积温的粮食循环干燥测控方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于等效积温的粮食循环干燥测控方法，试验和实践表明，该方法具有简单方便、检测精度高、稳定性好等优点，采用等效积温控制代替传统的水分控制，克服了传统干燥过程控制方法操作复杂，测控精度低、稳定性差等缺点。本发明还公开了一种基于等效积温的粮食循环干燥测控装置，该装置利用温度传感器、温度变送器和数据处理器传感、检测、变送循环干燥机中缓苏段粮食温度或排潮口尾气温度，以此计算出循环干燥过程中粮食的等效积温值，该等效积温值可用于粮食循环干燥过程的自动控制。

Description

一种基于等效积温的粮食循环干燥测控方法及装置

技术领域

本发明涉及粮食干燥领域，具体涉及一种基于等效积温的粮食循环干燥测控方法及装置。

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。但该等效积温控制方法只适用于粮食连续干燥过程，且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基于等效积温的粮食循环干燥测控方法，本发明的发明目的是解决干燥过程控制精度低、稳定性差的缺点，为粮食循环干燥提供一种测控新方法。

本发明设计开发了一种基于等效积温的粮食循环干燥测控装置，本发明的发明目的是提供一种用于检测粮食循环干燥等效积温的装置，克服传统装置安装复杂、易损坏的缺点，具有结构简单、安装方便等优点。

本发明提供的技术方案为：

一种基于等效积温的粮食循环干燥测控方法，使用所述的测控装置，包括如下步骤：

步骤一、在干燥机缓苏段或排潮口安装多个温度传感器，将温度传感器、变送器、转换接口、数据处理器和控制执行器电联；

步骤二、测量数据，计算干燥机内粮食单次循环时间t；

其中，

式中，V为干燥机有效体积，Q为排粮轮单位排粮体积，ω为排粮轮转速；

步骤三、检测待干燥粮食初始水分m₁，确定目标水分m_t，根据原粮水分、目标水分查表、作业经验或利用存储在数据处理器中的模型确定干燥所需要的理论积温值CT₀；

步骤四、确定等效积温基点的平衡温度T_e；

步骤五、干燥作业时，实时检测记录温度传感器检测的粮食温度，计算和存储干燥机内粮食完成n个循环粮食的等效积温值CT₁；

其中，

式中，为第i个循环周期内所安装温度传感器测量的平均温度，T₁、T₂、……、T_k为温度传感器依次采集的温度，T_e为平衡温度，t为干燥机内粮食单次循环时间；

步骤六、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；

步骤七、如果|CT₀-CT₂|＞ε,干燥作业继续进行，重复进行所述步骤五，直到|CT₀-CT₂|≤ε，停止干燥作业；其中，ε为理论积温与等效积温的偏差。

优选的是，所述平衡温度T_e为经验常数。

优选的是，确定所述平衡温度T_e，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，T_e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安装于循环干燥机储留部的湿度传感器测量的相对湿度；以及所述平衡水分采用循环干燥目标水分。

一种基于等效积温的粮食循环干燥测控装置，包括：

温度传感器，其安装在所述循环干燥机干燥段的排潮口或缓苏段内，用于检测粮食的受热温度；

温度变送器，其连接所述温度传感器，用于接收温度传感器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，其用来接收所述温度变送器传送的温度信号和进行等效积温的计算、显示和存储；

控制执行器，其由PLC和控制单元组成，用于控制干燥机干燥作业，可通过串行接口将所述控制执行器与所述数据处理器连接。

本发明与现有技术相比较所具有的有益效果：

1、本发明将农学中的积温原理创新性地应用到谷物循环干燥过程中，借助作物生长的积温概念，在提出粮食干燥过程积温概念及计算方法的基础上，实现了粮食循环干燥简便稳定高精度自动控制。该方法克服了基于水分检测的干燥过程控制的稳定性差、精度低等缺点，利用干燥积温控制循环干燥过程不仅稳定性较高，而且不易受外界因素的干扰；

2、本发明所提供的系统和方法不仅能够提高粮食干燥机的自动化水平，而且可以大幅度降低能源消耗，避免因过度降水而带来的能源过度消耗；

3、本发明提供的一种基于等效积温的粮食循环干燥测控系统具有结构简捷、操作简单、安装方便、抗干扰能力强、环境适应性好等优点。

附图说明

图1是本发明的一种基于等效积温的粮食循环干燥测控方法流程图。

图2是本发明的一种基于等效积温的粮食循环干燥测控系统的工艺流程图。

图3是本发明的一种基于等效积温的粮食循环干燥测控系统框图。

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。

图1-3示出了根据本发明的一种实现形式，图2是本发明的一种基于等效积温的粮食循环干燥测控系统的工艺流程图，包括温度传感器110、干燥机主体120、提升机130、温度变送器140、转换接口150、数据处理器160、控制执行器170；温度传感器，其安装在循环干燥机干燥段的排潮口或缓苏段内，用于代表粮食的受热温度；所述温度变送器，连接所述温度传感器，用于接收温度传感器检测的温度信号转换为数据处理器可以接收的数字信号；所述数据处理器，用来接收变送器传送的温度信号和进行等效积温的计算、显示和存储；所述控制执行器，一般由PLC和控制单元组成，用于控制干燥机干燥作业，可通过串行接口将所述控制器与数据处理器连接。

图3是本发明的一种基于等效积温的粮食循环干燥测控系统框图，干燥机在进行干燥作业时，将待干燥粮食装入干燥机主体120内，在提升机130的作用下进行循环干燥，温度传感器110安装于干燥机干燥段，温度传感器110与温度变送器140连接在一起，数据处理器160通过转换接口150与温度变送器140相连接，控制器170通过转换口150与数据处理器160相连接。干燥作业时，利用温度传感器110、温度变送器140和数据处理器160传感、检测、变送循环干燥机中干燥段粮食温度，以此计算出循环干燥过程中粮食的等效积温值，该等效积温值可用于粮食循环干燥过程的自动控制，控制器150用于控制干燥作业。

图1所示是本发明的一种基于等效积温的粮食循环干燥测控方法，具体包括如下步骤：

步骤一、(搭建和安装检测线路)在干燥机缓苏段或排潮口安装1个至k个温度传感器(测量值可以代表粮食的受热温度)；将温度传感器、变送器、转换接口、数据处理器和控制执行器连接在一起；通过串行接口可以将控制执行器连接到数据处理器；

步骤二、(测量干燥机工作基本参数)测量有效体积V、单位排粮体积Q，计算干燥机的单次循环时间t，

其中，V为干燥机有效体积，Q为排粮轮单位排粮体积，w为排粮轮转速，t为干燥机内粮食一个循环所需时间；

步骤三、(作业初始化)人工检测待干燥粮食初始水分m₁，连同目标水分m_t输入数据处理器；根据原粮水分、目标水分查表或作业经验或利用存储在数据处理器中的模型确定干燥所需要的理论积温值CT₀；

步骤四、确定计算等效干燥积温基点的平衡温度T_e，选择使用平衡温度由前期在文献中平衡水分模型推导出，如下公式：

上述公式中，EMC为平衡水分，小数；ERH代表平衡相对湿度，％；T_e代表平衡温度，℃；A、B、C分别代表3个常数。

表1经验参数

注：R²是决定系数；MRE％是平均相对百分率误差。

其中，平衡水分EMC选取循环干燥目标水分；平衡相对湿度ERH选取安装于循环干燥机储留部的温湿度传感器测量的相对湿度；

步骤五、在干燥作业中，实时检测记录温度传感器检测的粮食温度，计算和存储干燥机内粮食完成n个循环的等效积温值CT₁：

其中，为第i个循环周期内所安装温度传感器测量的平均温度，T₁、T₂、……、T_k为温度传感器依次采集的温度，T_e为平衡温度，t为干燥机内粮食单次循环时间；

步骤六、计算和存储修正粮食等效积温CT₂：

CT₂＝K₀×CT₁；

式中，K₀为积温修正系数；

步骤7，如果|CT₀-CT₂|＞ε,干燥作业继续进行，重复进行所述步骤五，直到|CT₀-CT₂|≤ε，停止干燥作业；其中，ε为理论积温与等效积温的偏差。

在另一种实施例中，当待干燥粮食的初始水分为26％，目标水分为14％，相对湿度为65％时，理论积温值CT₀＝190，单位为℃·h。

在另一种实施例中，积温修正系数K₀＝0.96。

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T_e时，粗略控制时可以设定经验常数值；作为一种优选，待干燥的粮食为水稻，相对湿度为55％，目标水分为13％时，平衡温度T_e＝5，单位为℃。

本发明的一种基于等效积温的粮食循环干燥测控方法及其系统具有结构简捷、操作简单、安装方便、抗干扰能力强、环境适应性好等优点。

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)

1.一种基于等效积温的粮食循环干燥测控方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在干燥机缓苏段或排潮口安装多个温度传感器，将温度传感器、变送器、转换接口、数据处理器和控制执行器电联；

步骤二、测量数据，计算干燥机内粮食单次循环时间t；

其中，

式中，V为干燥机有效体积，Q为排粮轮单位排粮体积，ω为排粮轮转速；

步骤三、检测待干燥粮食初始水分m₁，确定目标水分m_t，根据原粮水分、目标水分查表或利用存储在数据处理器中的模型确定干燥所需要的理论积温值CT₀；

步骤四、确定等效积温基点的平衡温度T_e；

步骤五、干燥作业时，实时检测记录温度传感器检测的粮食温度，计算和存储干燥机内粮食完成n个循环的等效积温值CT₁；

其中，

式中，为第i个循环周期内所安装温度传感器测量的平均温度，T₁、T₂、……、T_k为温度传感器依次采集的温度，T_e为平衡温度，t为干燥机内粮食单次循环时间；

步骤六、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；

步骤七、如果|CT₀-CT₂|＞ε,干燥作业继续进行，重复进行所述步骤五，直到|CT₀-CT₂|≤ε，停止干燥作业；其中，ε为理论积温与等效积温的偏差。

2.如权利要求1所述的基于等效积温的粮食循环干燥测控方法，其特征在于，所述平衡温度T_e为经验常数。

3.如权利要求1所述的基于等效积温的粮食循环干燥测控方法，其特征在于，确定所述平衡温度T_e，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，T_e为平衡温度，A、B、C为经验参数。

4.如权利要求3所述的基于等效积温的粮食循环干燥测控方法，其特征在于，所述平衡相对湿度采用安装于循环干燥机储留部的湿度传感器测量的相对湿度；以及所述平衡水分采用循环干燥目标水分。

5.一种基于等效积温的粮食循环干燥测控装置，其特征在于，使用如权利要求1-4任一项所述的测控方法进行测控，包括：

温度传感器，其安装在所述循环干燥机干燥段的排潮口或缓苏段内，用于检测粮食的受热温度；

温度变送器，其连接所述温度传感器，用于接收温度传感器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，其用来接收所述温度变送器传送的温度信号和进行等效积温的计算、显示和存储；

控制执行器，其由PLC和控制单元组成，用于控制干燥机干燥作业，可通过串行接口将所述控制执行器与所述数据处理器连接。