CN115950237B - 一种带式烘干机的在线水分调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于烘干机技术领域，具体涉及一种带式烘干机的在线水分调节方法，包括与伺服驱动器连接的布料器，位于靠近布料器一侧的烘干机上安装有若干个料层厚度传感器；位于烘干机的出口处安装有若干个水分在线取样装置；烘干机的若干个热区内均设有与风机变频器连接的风机以及与热源执行器连接的热源；料层厚度传感器、水分在线取样装置、操作界面、伺服驱动器、风机变频器、热源执行器、数据库均与处理单元电性连接；操作界面用于输入专家经验配方和待生产物料特性；水分在线取样装置用于采集出口处物料的水分数值；处理单元用于根据待生产物料特性调用数据库中的专家经验配方运行设备，并根据实时料层厚度和水分数值反馈来调节配方参数。

Description

一种带式烘干机的在线水分调节方法

技术领域

本发明属于烘干机技术领域，具体涉及一种带式烘干机的在线水分调节方法。

背景技术

烘干机出口物料的水分控制是一个非常重要的生产指标，水分高了、水分不均匀容易引发产品的霉变，水分低了影响产品的经济利润。目前大多数饲料厂都是人工取样，实际生产中需要工人24小时间断取样测水分。而且取样过程繁琐，水分值出来慢。因为员工的操作规范影响水分值测出的偏差大。市场上的在线水分检测装置对环境要求高，而且要跟着物料性质改参数，操作复杂。同时饲料厂配方种类很多，甚至多达100多种，在线水分校正很难。同时在实际生产中，烘干机操作员要根据检测出来的水分和目标水分值比较，再根据经验去人工调节烘干机运行配方，促使物料的水分向目标水分靠近，这个过程时间滞后长，调节复杂，而且需要操作员具备大量的烘干机生产经验。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的是提供一种带式烘干机的在线水分调节方法。

本发明提供了如下的技术方案：

一种带式烘干机的在线水分调节系统，包括与伺服驱动器连接的布料器，位于靠近布料器一侧的烘干机上安装有若干个料层厚度传感器；位于烘干机的出口处安装有若干个水分在线取样装置；烘干机的若干个热区内均设有与风机变频器连接的风机以及与热源执行器连接的热源；

料层厚度传感器、水分在线取样装置、操作界面、伺服驱动器、风机变频器、热源执行器、数据库均与处理单元电性连接；

操作界面用于输入专家经验配方和待生产物料特性；

水分在线取样装置用于采集出口处物料的水分数值；

处理单元用于根据待生产物料特性调用数据库中的专家经验配方运行设备，并根据实时料层厚度和水分数值反馈来调节配方参数。

烘干机设有若干层输送板，相邻输送板之间安装有翻料装置；若干个料层厚度传感器沿最上层输送板的宽度方向排布；若干个水分在线取样装置沿最下层输送板的宽度方向排布。

所述水分在线取样装置包括上下两端均设有开口的箱体，箱体上安装有与处理单元电性连接的料位传感器；位于料位传感器下方的箱体上安装有与处理单元电性连接的温度传感器和微波水分传感器；位于微波水分传感器下方的箱体上安装有积料电机，积料电机用于驱动箱体内安装的十字挡板转动；

位于十字挡板上方的箱体内居中设有隔板。

专家经验配方包括布料参数、风机频率参数、水分校准参数和热源温度设定值。

一种带式烘干机的在线水分的调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在操作界面中输入专家经验配方，配方中的参数包括布料参数、风机频率参数、水分校准参数和热源温度设定值；专家经验配方存储在数据库中；

S2、在操作界面中输入待生产物料特性，处理单元调用对应的配方参数运行设备；

S3、伺服驱动器驱动布料器摆动，物料均匀铺设于最上层输送板上；若干个料层厚度传感器用于检测最上层输送板上物料厚度是否均匀；通过料层厚度传感器检测不同位置物料厚度得到的反馈信号调节配方中布料参数；

S4、物料经过通过最上层输送板输送经过热区，热风对流作用去除物料多余的水分；物料经由翻料装置翻料进入下一层输送板，再经过热区被去除水分；最后物料通过最下层输送板被输送到烘干机的出口处；

S5、物料通过箱体上端开口进入箱体，通过积料电机调整十字挡板转速，令物料积聚到料位传感器处、并溢出隔板从箱体下端开口流出；微波水分传感器检测物料水分数值；

S6、通过若干个微波水分传感器检测物料得到的微波反馈信号极差调节配方中风机频率参数；

通过若干个微波水分传感器检测物料得到的非标定值调节配方中水分校准参数；

通过若干个微波水分传感器检测物料得到的水分值调节配方中热源温度设定值。

调节配方中水分校准参数的方法为：水分百分比=变化率*非标定值+偏移值。

调节配方中热源温度设定值的方法为：当热区有四个，每个热区配方温度设定值分别为T1b、T2b、T3b、T4b；检测到的水分误差每相差1%的水分改变温度为dT；

当检测到的水分误差相差X%时，各热区需要改变的温度设定值分别为：

T1a=（X*dT*T1b）/（T1b+T2b+T3b+T4b）；

T2a=（X*dT*T2b）/（T1b+T2b+T3b+T4b）；

T3a=（X*dT*T3b）/（T1b+T2b+T3b+T4b）；

T4a=（X*dT*T4b）/（T1b+T2b+T3b+T4b）。

调节配方中风机频率参数的方法为：微波反馈信号的极差与风速大小成反比。

本发明的有益效果是：本发明通过预先输入专家经验配方，并在设备运行时选用初始配方。在后续设备运行时，可以通过料层厚度传感器对输送板上的物料厚度进行检测，当物料厚度不均匀时，可以通过伺服驱动器控制布料器出料，从而达到调节布料参数的目的，使得输送板上的物料厚度均匀。本发明通过设置若干个水分在线取样装置，可以通过微波水分传感器检测物料的水分值，可以根据微波水分传感器检测物料得到的微波反馈信号极差调节配方中风机频率参数；可以通过若干个微波水分传感器检测物料得到的非标定值调节配方中水分校准参数；可以通过若干个微波水分传感器检测物料得到的水分值调节配方中热源温度设定值。由此可以自动完成对配方的修正。并且本发明取样检测快速，可以避免员工的操作规范对检测结果的影响。

附图说明

图1是本发明料层厚度传感器和水分在线取样装置安装示意图；

图2是本发明的料层厚度传感器排布示意图；

图3是水分在线取样装置结构示意图；

图4是水分在线取样装置内部结构示意图；

图5是本发明的控制系统示意图；

图6是专家经验配方决策树示意图；

图7是修正布料参数的控制逻辑图；

图8是风速调节控制逻辑图；

图9是调节热源温度设定值控制流程图。

图中标记为：布料器101、烘干机102、最上层输送板103、最下层输送板104、热区105、料层厚度传感器106、水分在线取样装置200、箱体201、料位传感器202、温度传感器203、微波水分传感器204、积料电机205、隔板206、十字挡板207。

具体实施方式

如图所示，一种带式烘干机的在线水分调节系统，包括烘干机102以及与伺服驱动器连接的布料器101。烘干机102设有若干层输送板，相邻输送板之间安装有翻料装置，上层的物料可以经由翻料装置被转移到下层的输送板。从而可以令物料多次经过烘干机102设有的热区105，令物料中的水分被去除。伺服驱动器可以驱动布料器101来回摆动。位于靠近布料器101一侧的烘干机102上安装有若干个料层厚度传感器106，若干个料层厚度传感器106沿最上层输送板103的宽度方向排布，从而可以比对若干个料层厚度传感器106测得不同位置的物料厚度来比对得出物料厚度是否均匀，均匀的物料分布有助于均匀的水分控制。

位于烘干机102的出口处安装有若干个水分在线取样装置200，若干个水分在线取样装置200沿最下层输送板104的宽度方向排布。若干个水分在线取样装置200可以检测水分值，通过多个水分在线取样装置200自动采集比较物料的水分是否达到目标值，通常控制在10%的水分上下，若有偏差，则根据采样水分和目标水分的误差自动修正当前烘干机运行配方。

具体地，水分在线取样装置200包括上下两端均设有开口的箱体201，箱体201上安装有与处理单元电性连接的料位传感器202，料位传感器202可以测得料位是否满足要求，从而确保确保测得的水分值数据有效。位于料位传感器202下方的箱体201上安装有与处理单元电性连接的温度传感器203和微波水分传感器204。位于微波水分传感器204下方的箱体201上安装有积料电机205，积料电机205用于驱动箱体201内安装的十字挡板207转动。位于十字挡板207上方的箱体201内居中设有隔板206，从而形成积料腔。积料电机205控制十字挡板207转动速率，从而确保有足够的料覆盖微波水分传感器204到积料料位处。

烘干机带料运行时，启动积料电机205，调整转速，确保积料腔有足够的料覆盖微波水分传感器204到积料料位处。积料料位的料位传感器202有信号时微波水分传感器204测得的数据有效。

在烘干机出口处左中右位置沿床板宽度方向分别安装三套该取样装置，物料流经微波板，含水物料会使微波的强度减弱，通过测量经过物料后减弱的微波信号来计算物料中的水分含量。微波信号的衰减和物料的水分值成线性关系。

烘干机102的若干个热区105内均设有与风机变频器连接的风机以及与热源执行器连接的热源，通过热风对流作用可以去除物料中的水分。

料层厚度传感器106、水分在线取样装置200、操作界面、伺服驱动器、风机变频器、热源执行器、数据库均与处理单元电性连接。操作界面用于输入专家经验配方和待生产物料特性，其中，专家经验配方包括布料参数、风机频率参数、水分校准参数和热源温度设定值。处理单元用于根据待生产物料特性调用数据库中的专家经验配方运行设备，并根据实时料层厚度和水分数值反馈来调节配方参数。

一种带式烘干机的在线水分调节方法，包括以下步骤：

S1、在操作界面中输入专家经验配方，配方中的参数包括布料参数、风机频率参数、水分校准参数和热源温度设定值；专家经验配方存储在数据库中。

烘干机生产不同特性的物料需要设置不同的配方，配方中的参数主要是布料参数，风机频率参数，水分校准参数，和热源温度设定值。实际生产中，根据出料的水分均匀性和误差值，这些参数也需要不断调节。本发明中利用工程师的专家经验对配方进行指导分类，再根据实际生产采集的信号反馈自动微调配方参数。

S2、在操作界面中输入待生产物料特性，处理单元调用对应的配方参数运行设备。如图6所示，先构建专家系统决策树，根据输入的待烘干物料特性自动选择初始配方。将决策树在PLC中编写好对应逻辑算法，当操作员输入当前待生产物料特性，系统则调用对应初始配方运行设备。例如输入当前物料是0.3的粒径、蛋白含量30%、浮性料，则输出选择配方C。

S3、伺服驱动器驱动布料器101摆动，物料均匀铺设于最上层输送板103上；若干个料层厚度传感器106用于检测最上层输送板103上物料厚度是否均匀；通过料层厚度传感器106检测不同位置物料厚度得到的反馈信号调节配方中布料参数。布料器101采用伺服电机控制，布料器101可以实现电子凸轮运动，从而将布料器101来回摆动控制在相同的角度范围内，并且在固定的角度能达到固定的速度，以此来保证物料能够均匀的分布在床板上。通常布料器101处于垂直状态时物料下料快，此时布料器101停留时间就较短；布料器101摆动到两侧时，物料下料慢，布料器101的停留时间就比较长。由于不同配方的产品，物料密度不一样，为了确保布料角度和布料速度能够满足布料均匀，在烘干机101前段加了若干个料层厚度传感器106，料层厚度传感器106是激光测距传感器。料层厚度传感器106可以实时检测料层高度，并且和伺服的凸轮曲线形成闭环控制。如图7所示，当某个角度料层厚了，伺服速度就在允许范围内自动加快；当某个角度料层薄了，伺服速度就在允许范围内自动减慢。通过料层的反馈实时的修改凸轮曲线，让进料分布的更加均匀，以此来保证水分的均匀性。

S4、物料经过通过最上层输送板103输送经过热区105，热风对流作用去除物料多余的水分；物料经由翻料装置翻料进入下一层输送板，再经过热区105被去除水分；最后物料通过最下层输送板104被输送到烘干机102的出口处。

S5、物料通过箱体201上端开口进入箱体201，通过积料电机205调整十字挡板207转速，令物料积聚到料位传感器202处、并溢出隔板206从箱体201下端开口流出；微波水分传感器204检测物料水分数值。

S6、通过若干个微波水分传感器204检测物料得到的微波反馈信号极差调节配方中风机频率参数。

如图8所示，调节配方中风机频率参数的方法为：微波反馈信号的极差与风速大小成反比。

可以通过比较若干个微波水分传感器204的微波信号来核对物料经过翻料，在最下层输送板104是否保持均匀。微波信号强弱直接反应水分大小，水分大小直接反应物料厚薄。可以通过比较极差来调整烘干机内部对流风速。风速在一定范围内越大，对流带走多余水分的效率就越高，但是风速过大也可能导致物料分布不均匀。因此可以调节风机频率参数，使得风速能吹干物料，又能保证物料均匀。本发明这里采用比较微波反馈信号极差来调节配方中风速频率，让烘干机102保证水分均匀的同时高效运行。

通过若干个微波水分传感器204检测物料得到的非标定值调节配方中水分校准参数，调节配方中水分校准参数的方法为：水分百分比=变化率*非标定值+偏移值。

通过微波信号衰减和物料水分的线性关系，可以实时获取输送板左中右不同位置物料的实际水分，不同物料的线性比例也不尽相同。初期校准参数后加进配方中，后期生产中可以通过快速抽查水分，核对数值反馈系统再修正参数，得到更加准确的在线水分值。

首次确定校准线时，在开机前半小时和一小时两次取样进行快水检测，同时记录传感器非标定读数，变化率=（水分百分比值二-水分百分比值一）/（非标定值二-非标定值一）；偏移值=水分百分比-变化率*非标定值。

例如水分百分比值一为10.9，非标定值一为2360，水分百分比值二为14.9，非标定值二为2603，则变化率=（14.9-10.9）/（2603-2360）=0.0165；偏移值=14.9-0.0165*2603=-28.05。将求得的变化率和偏移值写入PLC算法中，则操作系统的实时输出为水分百分比。比如当前微波水分传感器204测得非标定值为2500，则水分百分比=0.0165*2500-28.05，即水分百分比为13.2%，最后把变化率和偏移值的值保存在当前配方中，方便下次生产调用。

通过若干个微波水分传感器204检测物料得到的水分值调节配方中热源温度设定值。通过实时调节配方温度设定参数，让烘干机在最佳节能的输出状态得到最稳定的目标水分。调节配方中热源温度设定值的方法为：当热区105有四个，每个热区105配方温度设定值分别为T1b、T2b、T3b、T4b；检测到的水分误差每相差1%的水分改变温度为dT。

当检测到的水分误差相差X%时，各热区105需要改变的温度设定值分别为：

T1a=（X*dT*T1b）/（T1b+T2b+T3b+T4b）；

T2a=（X*dT*T2b）/（T1b+T2b+T3b+T4b）；

T3a=（X*dT*T3b）/（T1b+T2b+T3b+T4b）；

T4a=（X*dT*T4b）/（T1b+T2b+T3b+T4b）。

例如，当实际测得水分比目标水分高3%时，各热区105需要改变的温度设定值分别为：

T1a=（3*dT*T1b）/（T1b+T2b+T3b+T4b）；

T2a=（3*dT*T2b）/（T1b+T2b+T3b+T4b）；

T3a=（3*dT*T3b）/（T1b+T2b+T3b+T4b）；

T4a=（3*dT*T4b）/（T1b+T2b+T3b+T4b）。

上述推导的算法写入PLC中，则系统就能够通过调节温度设定值实时调节出口水分精度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种带式烘干机的在线水分调节方法，包括带式烘干机的在线水分调节系统，其特征在于：带式烘干机的在线水分调节系统包括与伺服驱动器连接的布料器（101），位于靠近布料器（101）一侧的烘干机（102）上安装有若干个料层厚度传感器（106）；位于烘干机（102）的出口处安装有若干个水分在线取样装置（200）；烘干机（102）的若干个热区（105）内均设有与风机变频器连接的风机以及与热源执行器连接的热源；

料层厚度传感器（106）、水分在线取样装置（200）、操作界面、伺服驱动器、风机变频器、热源执行器、数据库均与处理单元电性连接；

操作界面用于输入专家经验配方和待生产物料特性；

水分在线取样装置用于采集出口处物料的水分数值；

处理单元用于根据待生产物料特性调用数据库中的专家经验配方运行设备，并根据实时料层厚度和水分数值反馈来调节配方参数；

带式烘干机的在线水分调节方法，包括以下步骤：

S1、在操作界面中输入专家经验配方，配方中的参数包括布料参数、风机频率参数、水分校准参数和热源温度设定值；专家经验配方存储在数据库中；

S2、在操作界面中输入待生产物料特性，处理单元调用对应的配方参数运行设备；

S3、伺服驱动器驱动布料器（101）摆动，物料均匀铺设于最上层输送板（103）上；若干个料层厚度传感器（106）用于检测最上层输送板（103）上物料厚度是否均匀；通过料层厚度传感器（106）检测不同位置物料厚度得到的反馈信号调节配方中布料参数；

S4、物料经过通过最上层输送板（103）输送经过热区（105），热风对流作用去除物料多余的水分；物料经由翻料装置翻料进入下一层输送板，再经过热区（105）被去除水分；最后物料通过最下层输送板（104）被输送到烘干机（102）的出口处；

S5、物料通过箱体（201）上端开口进入箱体（201），通过积料电机（205）调整十字挡板（207）转速，令物料积聚到料位传感器（202）处、并溢出隔板（206）从箱体（201）下端开口流出；微波水分传感器（204）检测物料水分数值；

S6、通过若干个微波水分传感器（204）检测物料得到的微波反馈信号极差调节配方中风机频率参数，微波反馈信号的极差与风速大小成反比；

通过若干个微波水分传感器（204）检测物料得到的非标定值调节配方中水分校准参数，调节配方中水分校准参数的方法为：水分百分比=变化率*非标定值+偏移值；

其中，确定变化率和偏移值的方法为：首次确定校准线时，在开机前半小时和一小时两次取样进行快水检测，同时记录传感器非标定读数，变化率=（水分百分比值二-水分百分比值一）/（非标定值二-非标定值一）；偏移值=水分百分比-变化率*非标定值；

通过若干个微波水分传感器（204）检测物料得到的水分值调节配方中热源温度设定值；

其中，调节配方中热源温度设定值的方法为：当热区（105）有四个，每个热区（105）配方温度设定值分别为T1b、T2b、T3b、T4b；检测到的水分误差每相差1%的水分改变温度为dT；

当检测到的水分误差相差X%时，各热区（105）需要改变的温度设定值分别为：

T1a=（X*dT*T1b）/（T1b+T2b+T3b+T4b）；

T2a=（X*dT*T2b）/（T1b+T2b+T3b+T4b）；

T3a=（X*dT*T3b）/（T1b+T2b+T3b+T4b）；

T4a=（X*dT*T4b）/（T1b+T2b+T3b+T4b）。

2.根据权利要求1所述的带式烘干机的在线水分调节方法，其特征在于：烘干机（102）设有若干层输送板，相邻输送板之间安装有翻料装置；若干个料层厚度传感器（106）沿最上层输送板（103）的宽度方向排布；若干个水分在线取样装置（200）沿最下层输送板（104）的宽度方向排布。

3.根据权利要求1所述的带式烘干机的在线水分调节方法，其特征在于：所述水分在线取样装置（200）包括上下两端均设有开口的箱体（201），箱体（201）上安装有与处理单元电性连接的料位传感器（202）；位于料位传感器（202）下方的箱体（201）上安装有与处理单元电性连接的温度传感器（203）和微波水分传感器（204）；位于微波水分传感器（204）下方的箱体（201）上安装有积料电机（205），积料电机（205）用于驱动箱体（201）内安装的十字挡板（207）转动；

位于十字挡板（207）上方的箱体（201）内居中设有隔板（206）。

4.根据权利要求1所述的带式烘干机的在线水分调节方法，其特征在于：专家经验配方包括布料参数、风机频率参数、水分校准参数和热源温度设定值。