RU2018076C1

RU2018076C1 - Method and device for automatic controlling process of drying of grains in grain drier

Info

Publication number: RU2018076C1
Authority: RU
Inventors: Л.В. Колесов; Н.М. Андрианов; А.Г. Гущинский; Н.В. Александров
Original assignee: Ленинградский сельскохозяйственный институт; Новгородский сельскохозяйственный институт
Priority date: 1991-05-20
Filing date: 1991-05-20
Publication date: 1994-08-15

Abstract

FIELD: drying of solid materials. SUBSTANCE: moisture of grains is measured in any zone of drier at input and output of the zone. Temperature of heat-transfer agent is adjusted according to values of grain moisture at the input of corresponding zone and according to time of exposure. Temperature of heat-transfer agent, fed into zone, is corrected according to time of exposure in drier. EFFECT: improved precision. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к прикладной механике, а именно к вопросам сушки твердых материалов или предметов путем удаления из них влаги и используется в сельском хозяйстве для регулирования технологического процесса сушки зерна и других сыпучих материалов в сушилках шахтного типа с зонным управлением. The invention relates to applied mechanics, in particular to the drying of solid materials or objects by removing moisture from them and is used in agriculture to regulate the technological process of drying grain and other bulk materials in shaft-type dryers with zone control.

Известен способ автоматического управления процесса сушки зерна и устройство для его осуществления в сушилках шахтного типа с зонным управлением [1]. A known method of automatic control of the drying process of grain and a device for its implementation in dryers shaft type with zone control [1].

Недостатком известного способа сушки и устройства для его реализации являются:
1. Невозможность установить предельно допустимые режимы сушки зерна для различных зон сушки. Это объесняется, во-первых, отсутствием контроля действительных значений влажности зерна в зонах сушки и, во-вторых, отсутствием корректирующих связей между экспозицией сушки зеран и контурами регулирования температуры теплоносителя и температуры зерна, в связи с чем снижается точность регулирования.The disadvantage of this drying method and device for its implementation are:
1. The inability to set the maximum permissible grain drying modes for various drying zones. This is explained, firstly, by the lack of control of the actual values of grain moisture in the drying zones and, secondly, by the absence of corrective relations between the exposure of the grains and the control loops of the temperature of the coolant and the temperature of the grain, and therefore the accuracy of regulation is reduced.

2. Контроль температуры зерна в зонах осуществления без одновременного контроля его влажности, что не позволяет правильно определить предельно допустимую температуру нагрева зерна и, как следствие, может привести к перегреву зерна и к снижению его качества. 2. Control of grain temperature in the areas of implementation without simultaneous control of its moisture, which does not allow to correctly determine the maximum permissible temperature for heating the grain and, as a result, can lead to overheating of the grain and to a decrease in its quality.

Наиболее близким по сущности является способ автоматического регулирования процесса сушки зерна и устройство для его осуществления [2]. Известный способ заключается в позонном регулировании температуры теплоносителя с целью стабилизации заданных значений температур нагрева зерна с зонах сушки, а также в стабилизации влагосъема зерна в сушильной камере. The closest in essence is a method for automatically controlling the drying process of grain and a device for its implementation [2]. The known method consists in the zone control of the temperature of the coolant in order to stabilize the set values of the heating temperatures of the grain from the drying zones, as well as to stabilize the moisture removal of grain in the drying chamber.

Наиболее близким является устройство, которое содержит зерносушилку с зонным управлением, контур регулирования влагосъема зерна, контур регулирования температуры теплоносителя теплогенератора, и контуры регулирования температуры зерна в соответствующих зонах сушки. Все контуры связаны между собой корректирующими элементами. The closest is a device that contains a zone-controlled grain dryer, a grain moisture control loop, a heat source coolant temperature control loop, and grain temperature control loops in the respective drying zones. All contours are interconnected by corrective elements.

Но и этот способ и устройство не лишены недостатков. But this method and device are not without drawbacks.

1. В прототипе регулирование режимов сушки в зонах проводится путем стабилизации заданных (вручную) значений температур нагрева зерна с коррекцией режимов для всех зон сушки по сигналам датчиков влажности зерна на входе и выходе сушильной камеры. При таком способе регулирования невозможно точно выбрать необходимые режимы сушки зерна в зонах, учитывающие повышение термостойкости зерна при сушке, так как отсутствует контроль действительных значений влажности зерна в зонах. Это не позволяет использовать сушилку с максимальной производительностью. 1. In the prototype, the regulation of the drying regimes in the zones is carried out by stabilizing the set (manually) values of the grain heating temperatures with the correction of the modes for all drying zones according to the signals of the grain moisture sensors at the inlet and outlet of the drying chamber. With this method of regulation, it is impossible to accurately select the necessary grain drying modes in the zones, taking into account the increase in the heat resistance of grain during drying, since there is no control of the actual values of grain moisture in the zones. This does not allow the use of a dryer with maximum performance.

2. В прототипе стабилизация заданных значений температуры нагрева зерна осуществляется путем регулирования температуры теплоносителя, подаваемого в зону. При этом контроль и ограничение температуры теплоносителя в зависимости от влажности зерна в зонах не предусмотрены. Это создает опасность перегрева и порчи зерна в пограничном слое, то есть слое, который первым вступает в теплообмен с горячим теплоносителем и наиболее подвержен перегреву. Так, например, при сушке зерна высокой влажности стабилизация заданной температуры зерна в зоне сушки требует применения высоких температур теплоносителя, что является, безусловно, опасным для зерна, находящегося в пограничном слое, и при сушке, например, семенного зерна практически неприемлемо. 2. In the prototype, stabilization of the set values of the temperature of heating the grain is carried out by regulating the temperature of the coolant supplied to the zone. At the same time, control and limitation of the temperature of the coolant depending on the moisture content of the grain in the zones are not provided. This creates the risk of overheating and spoilage of grain in the boundary layer, that is, the layer that first enters the heat exchange with the hot heat carrier and is most susceptible to overheating. So, for example, when drying high-moisture grain, stabilization of a given grain temperature in the drying zone requires the use of high coolant temperatures, which is certainly dangerous for grain located in the boundary layer, and when drying, for example, seed grain is practically unacceptable.

Целью изобретения является повышение точности регулирования процесса сушки зерна и увеличение производительности сушильной камеры. The aim of the invention is to increase the accuracy of regulation of the drying process of grain and increase the productivity of the drying chamber.

Указанная цель достигается тем, что в каждой из зон сушильной камеры дополнительно измеряют влажность зерна на входе и выходе зоны и по значениям влажности зерна на входе соответствующей зоны и экспозиции сушки регулируют температуру теплоносителя, подаваемого в зону, а по значениям влажности и температуры зерна на выходе соответствующей зоны и экспозиции сушки зерна в сушильной камере корректируют температуру теплоносителя, подаваемого в зону. This goal is achieved by the fact that in each of the zones of the drying chamber, the grain moisture at the inlet and outlet of the zone is additionally measured and the temperature of the coolant supplied to the zone is controlled by the values of the grain moisture at the entrance of the corresponding zone and the exposure of the drying, and the values of the moisture and temperature of the grain at the outlet are controlled the corresponding zone and the exposure of drying the grain in the drying chamber adjust the temperature of the coolant supplied to the zone.

Указанная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены К-1 датчиков влажности зерна, размещенных по высоте сушильной камеры в местах стыка соответствующих смежных зон сушки, что позволяет контролировать влажность зерна по высоте сушильной камеры соответственно на входе и выходе каждой и зон сушилки. В устройство дополнительно введено К-блоков регулирования температуры, каждый из которых содержит: блок вычисления, блок максимального сигнала, корректирующий пороговый элемент, первый и второй элементы сравнения. Причем, первый вход блока вычисления i-го блока регулирования температуры соединен с соответствующим датчиком влажности зерна, размещенным на стыке i-1 и i-й зон сушки, а второй ряд соединен с контуром регулирования влагосъема зерна через соответствующий корректирующий элемент. Первый выход блока вычисления соединен с вторым входом второго элемента сравнения соответствующего i-1 блока регулирования температуры, а второй выход через первый элемент сравнения подключен к задающему входу элемента сравнения соответствующего i-го контура регулирования температуры теплоносителя в зоне сушки. Второй элемент сравнения блока регулирования своим выходом через пороговый корректирующий элемент подключен ко второму входу первого элемента сравнения, а его входы соединены: первый - через блок максимального сигнала с соответствующей группой датчиков температуры зерна i-й зоны, второй - с первым выходом блока вычисления i+1 блока регулирования температуры. Кроме того, второй вход второго элемента сравнения К-го блока регулирования температуры соединен с первым выходом дополнительного К+1 блока вычисления, входы которого соединены: первый - с датчиком влажности зерна на выходе сушильной камеры, второй - через соответствующий корректирующий элемент с контуром регулирования влагосъема зерна. This goal is achieved by the fact that K-1 grain moisture sensors are added to the device, placed along the height of the drying chamber at the junctions of the corresponding adjacent drying zones, which allows you to control the grain moisture according to the height of the drying chamber at the inlet and outlet of each and zones of the dryer, respectively. The device additionally introduced K-blocks for temperature control, each of which contains: a calculation unit, a maximum signal unit, a correction threshold element, the first and second comparison elements. Moreover, the first input of the calculation unit of the i-th temperature control unit is connected to the corresponding grain moisture sensor located at the junction of the i-1 and i -th drying zones, and the second row is connected to the grain moisture control loop through the corresponding correction element. The first output of the calculation unit is connected to the second input of the second comparison element of the corresponding i-1 temperature control unit, and the second output through the first comparison element is connected to the input of the comparison element of the corresponding i-th temperature control loop of the coolant in the drying zone. The second comparison element of the control unit with its output through the threshold correction element is connected to the second input of the first comparison element, and its inputs are connected: the first - through the maximum signal unit with the corresponding group of grain temperature sensors of the i-th zone, the second - with the first output of the i + calculation unit 1 temperature control unit. In addition, the second input of the second comparison element of the K-th temperature control unit is connected to the first output of the additional K + 1 calculation unit, the inputs of which are connected: the first - with the grain moisture sensor at the outlet of the drying chamber, the second - through the corresponding correction element with the moisture control regulation circuit grain.

Таким образом, блок вычисления i-го блока регулирования температуры вычисляет значения предельно допустимой температуры теплоносителя для i-й зоны сушки и предельно допустимой температуры нагрева зерна для i-1 зоны. Причем значения температур теплоносителя для зон сушки вычисляются по условиям нагрева пограничного слоя зерна (то есть слоя зерна, первым вступающего в теплообмен с горячим теплоносителем), как наиболее подверженного перегреву, при этом учитываются влажность зерна на входе в зону и экспозиция сушки. Значения допустимых температур нагрева зерна для зон вычисляются с учетом влажности зерна на выходе зоны сушки и с учетом экспозиции сушки. Вычисленное значение предельно допустимой температуры теплоносителя является задающим сигналом для соответствующего контура регулирования температуры теплоносителя в зоне сушки. Таким образом, в устройстве для каждой зоны сушки устанавливается предельно допустимый тепловой режим, учитывающий действительное значение влажности зерна в зоне и значение экспозиции сушки зерна. Это позволяет повысить интенсивность сушки зерна в отдельных зонах и, как следствие, увеличить производительность сушилки. Thus, the calculation unit of the i-th temperature control unit calculates the maximum permissible temperature of the coolant for the i-th drying zone and the maximum permissible temperature of grain heating for the i-1 zone. Moreover, the temperatures of the coolant for the drying zones are calculated according to the heating conditions of the grain boundary layer (that is, the grain layer first entering into heat exchange with the hot coolant), as the most susceptible to overheating, taking into account the grain moisture at the entrance to the zone and the exposure of drying. The values of permissible grain heating temperatures for the zones are calculated taking into account the moisture content of the grain at the outlet of the drying zone and taking into account the drying exposure. The calculated value of the maximum permissible temperature of the coolant is a reference signal for the corresponding circuit for controlling the temperature of the coolant in the drying zone. Thus, in the device for each drying zone, the maximum permissible thermal regime is established, taking into account the actual value of the grain moisture in the zone and the exposure value of the grain drying. This allows you to increase the intensity of drying of grain in individual zones and, as a result, increase the productivity of the dryer.

Вычисленное значение предельно допустимой температуры нагрева зерна в зоне сравнивается во втором элементе сравнения с его действительным значением и в случае перегрева зерна в зоне, через пороговый корректирующий элемент корректирующий сигнал поступит на первый элемент сравнения, где будет скорректировано значение задающего сигнала температуры теплоносителя в зоне сушки и перегрев зерна в зоне будет ликвидирован. Таким образом, в устройстве дополнительно осуществлен контроль и регулирование температуры зерна в зонах сушки с учетом действительного значения влажности зерна в зоне и значения экспозиции сушки. Это позволяет обеспечить высокие качества высушиваемого зерна и поддержание максимальных по интенсивности режимов сушки. The calculated value of the maximum allowable grain heating temperature in the zone is compared in the second comparison element with its actual value and in case of grain overheating in the zone, the correction signal will be sent to the first comparison element through the threshold correction element, where the value of the reference signal of the coolant temperature in the drying zone will be adjusted grain overheating in the zone will be eliminated. Thus, the device additionally controls and controls the temperature of the grain in the drying zones, taking into account the actual value of the moisture content of the grain in the zone and the exposure value of the drying. This allows you to ensure high quality of the dried grain and maintaining the maximum intensity of the drying regimes.

Анализ новых существенных признаков по критерию "существенные отличия" дает возможность сделать следующий вывод: ни один из существующих и известных способов сушки и устройств для их осуществления не позволяют проводить процесс сушки зерна в сушильной камере с максимальной производительностью и высоким качеством, так как ни одно из них не позволяет регулировать и корректировать режимы сушки зерна в зонах с учетом одновременно влажности зерна на входе и выходе соответствующих зона сушки, экспозиции сушки зерна и температур нагрева зерна в зонах, в том числе и в пограничном слое. The analysis of new significant features according to the criterion of "significant differences" makes it possible to draw the following conclusion: none of the existing and known drying methods and devices for their implementation allow the grain drying process in the drying chamber with maximum productivity and high quality, since none of they do not allow you to adjust and adjust the modes of drying the grain in the zones, taking into account simultaneously the moisture content of the grain at the inlet and outlet of the corresponding drying zone, the exposure of the drying of the grain and the heating temperature and in zones, including in the boundary layer.

В качестве примера проанализируем известные способы и устройства для сушки по критерию "существенные отличия", в которых имеются существенные признаки, общие с предлагаемым, но выполняющие другую роль (Жидко В.И. Исследование процесса сушки зерна в связи с его автоматизацией. Автореферат на соискание ученой степени докт. техн. наук. Одесса, 1970). As an example, we analyze the known methods and devices for drying by the criterion of "significant differences", in which there are significant features that are common with the proposed, but have a different role (V. Zhidko. Study of the drying process of grain in connection with its automation. Abstract scientific degree of Doctor of Technical Sciences, Odessa, 1970).

В известном способе и устройстве осуществляется позонное регулирование тепловых режимов сушки. Однако задание регулятором температуры различных зон сушки устанавливается по влажности и температуре зерна, измеренным на входе сушильной камеры. Контроль влажности зерна внутри сушильной камеры по ее высоте отсутствует. Это может вызвать неточную установку режимов сушки, особенно в переходных режимах, и привести либо к уменьшению производительности процесса сушки, либо к перегреву и порче зерна. In the known method and device, the zone regulation of thermal drying conditions is carried out. However, the task of the temperature controller of the various drying zones is set according to the moisture and grain temperature, measured at the inlet of the drying chamber. There is no control of grain moisture inside the drying chamber by its height. This can cause inaccurate installation of drying modes, especially in transient conditions, and lead either to a decrease in the productivity of the drying process, or to overheating and spoilage of grain.

2. В известном способе и устройстве в первых двух зонах сушки регулируется температура теплоносителя в зонах и температура зерна лишь контролируется, а во-вторых двух зонах наоборот регулируется температура зерна и температура теплоносителя лишь контролируется. Такой способ регулирования процесса может привести к снижению качества сушимого зерна. Так, в первых зонах из-за отсутствия коррекции режимов сушки в зависимости от температуры нагрева зерна оно может перегреться, например, в результате зависания зерна между коробами. В последних зонах при стабилизации заданных значений температуры зерна регулятором может быть подан теплоноситель с температурой, превышающей допустимые значения, что может вызвать перегрев и порчу зерна в пограничном слое. 2. In the known method and device, in the first two drying zones, the temperature of the coolant in the zones is regulated and the temperature of the grain is only controlled, and secondly, in the two zones, on the contrary, the temperature of the grain is regulated and the temperature of the coolant is only controlled. This method of process control can lead to a decrease in the quality of dried grain. So, in the first zones, due to the lack of correction of drying regimes depending on the temperature of heating the grain, it can overheat, for example, as a result of freezing of grain between the boxes. In the latter zones, when the set values of the grain temperature are stabilized, the regulator can supply a coolant with a temperature exceeding the permissible values, which can cause overheating and damage to the grain in the boundary layer.

Таким образом, в предлагаемом способе и устройстве для его осуществления увеличение производительности процесса сушки и повышение точности регулирования достигается за счет более точной установки тепловых режимов сушки зерна в зонах, максимально близких к предельно возможным режимам. Это достигается за счет дополнительного измерения влажности зерна на входе и выходе каждой из зон сушильной камеры и использовании измеренных значений для выработки режимов сушки зерна в зонах. Так, по значениям влажности зерна входе зоны и экспозиции сушки устанавливается и регулируется величина предельно допустимой температуры теплоносителя в зоне сушки, которая учитывает действительное значение термоустойчивости зерна в зоне сушки, в том числе и в пограничном слое. По значениям влажности зерна на выходе зоны и экспозиции сушки устанавливается величина предельно допустимой температуры нагрева зерна в зоне, которая непрерывно сравнивается с контролируемым значением нагрева зерна в зоне и, если обнаруживается перегрев, то вырабатывается сигнал, корректирующий температуру теплоносителя в зоне, чем предупреждается перегрев и порча зерна. Thus, in the proposed method and device for its implementation, an increase in the productivity of the drying process and an increase in the accuracy of regulation is achieved due to a more accurate setting of the thermal regimes of drying the grain in zones as close as possible to the maximum possible modes. This is achieved by additionally measuring grain moisture at the inlet and outlet of each of the zones of the drying chamber and using the measured values to generate grain drying modes in the zones. So, according to the values of grain moisture in the inlet of the zone and the exposure of the drying, the maximum permissible temperature of the coolant in the drying zone is established and regulated, which takes into account the actual value of the thermal stability of the grain in the drying zone, including in the boundary layer. Using the values of grain moisture at the outlet of the zone and the drying exposure, the maximum permissible temperature of grain heating in the zone is established, which is continuously compared with the controlled value of grain heating in the zone and, if overheating is detected, a signal is generated that corrects the temperature of the coolant in the zone, which prevents overheating and spoilage of grain.

На чеpтеже изобpажена стpуктуpная схема устpойства. The drawing shows a structural diagram of the device.

Устройство содержит сушильную камеру 1 и теплогенератор 2, соединенные между собой подводящим диффузором 3, разделенным по высоте посредством перегородок 4 на К-зон 5, каждая из которых соответственно снабжена отверстием для патрубка подсоса атмосферного воздуха 6 и регулирующим органом подачи теплоносителя 7 из теплогенератора 2 в зону 5. Устройство содержит также отводящий диффузор 8 и вытяжной вентилятор 9, создающий движение теплоносителя в сушильной камере 1. Сушильная камера 1 оснащена также К+1 датчиками влажности зерна 10, размещенными на входе и выходе сушильной камеры 1, а также в местах стыка соответствующих зон сушки; К-группами датчиков температуры зерна 11, установленными соответственно на выходе зон сушильной камеры 1; К-датчиками температуры теплоносителя 12, установленными на выходе соответствующих зон 5 подводящего диффузора 3 и подключенными каждый датчик 12 через соответствующий элемент сравнения 13 и регулирующий прибор 14 к соответствующему регулирующему органу подачи теплоносителя 7 из теплогенератора 2 в зону 5; датчиком температуры теплоносителя, установленным на выходе теплогенератора 2 и подключенным через элемент сравнения 16 к регулирующему прибору 17 теплогенератора 2. The device comprises a drying chamber 1 and a heat generator 2, interconnected by a supply diffuser 3, divided by height by means of partitions 4 into K-zones 5, each of which is respectively equipped with an opening for a nozzle for suction of atmospheric air 6 and a regulating body for supplying the heat carrier 7 from the heat generator 2 to zone 5. The device also contains a discharge diffuser 8 and an exhaust fan 9, which creates the movement of the coolant in the drying chamber 1. The drying chamber 1 is also equipped with K + 1 grain moisture sensors 10, placed at the inlet and outlet of the drying chamber 1, as well as at the junction of the respective drying zones; K-groups of grain temperature sensors 11, respectively installed at the output of the zones of the drying chamber 1; K-sensors of the temperature of the coolant 12 installed at the output of the corresponding zones 5 of the supply diffuser 3 and connected to each sensor 12 through the corresponding element of comparison 13 and the regulating device 14 to the corresponding regulating body for supplying the coolant 7 from the heat generator 2 to zone 5; a heat carrier temperature sensor installed at the outlet of the heat generator 2 and connected through a comparison element 16 to the control device 17 of the heat generator 2.

Таким образом, датчик температуры теплоносителя 15 теплогенератора 2, элемент сравнения 16 и регулирующий прибор 17 теплогенератора 2 образуют контур стабилизации температуры теплоносителя на выходе теплогенератора. Соответственно в каждой зоне 5 подводящего диффузора 3 датчик температуры 12, элемент сравнения 13, регулирующий прибор 14 и регулирующий орган 7 образуют контуры стабилизации температуры теплоносителя в зонах 5. Кроме того, в устройстве организован контуp стабилизации влагосъема зеpна, в котором датчики влажности 10 зерна на входе и выходе сушильной камеры 1 подключены к входам блока сравнения 18, а его выход через регулирующий прибор 19 соединен с приводом выпускного аппарата 20 сушильной камеры 1. В устройство введено также К-блоков регулирования температуры 21, предназначенных для выработки и своевременной корректировки задающих воздействий для соответствующих контуров стабилизации температуры теплоносителя в зонах 5. Thus, the temperature sensor of the coolant 15 of the heat generator 2, the comparison element 16 and the regulating device 17 of the heat generator 2 form a stabilization circuit for the temperature of the coolant at the outlet of the heat generator. Accordingly, in each zone 5 of the inlet diffuser 3, a temperature sensor 12, a comparison element 13, a regulating device 14, and a regulating body 7 form contours for stabilizing the temperature of the coolant in zones 5. In addition, a grain moisture stabilization contour is arranged in the device, in which moisture sensors 10 grain the inlet and outlet of the drying chamber 1 are connected to the inputs of the comparison unit 18, and its output through the control device 19 is connected to the drive of the exhaust apparatus 20 of the drying chamber 1. K control units are also introduced into the device I temperature 21, designed to generate and timely adjust the master actions for the respective loops of stabilization of the temperature of the coolant in zones 5.

Каждый из блоков регулирования температуры 21 включает в себя блок вычисления 22, блок максимального сигнала 23, пороговый корректирующий элемент 24, первый элемент сравнения 25 и второй элемент сравнения 26. Причем, первый вход блока вычисления 22 i-го блока регулирования температуры 21 соединен с соответствующим датчиком влажности 10 зерна, размещенным на стыке i-1 и i-й зон сушки, второй вход блока 22 соединен с контуром регулирования влагосъема зерна через соответствующий корректирующий элемент 27, первый выход блока 22 соединен со вторым входом второго элемента сравнения 26 соответствующего i-1 блока регулирования температуры 21, а второй выход блока 22 через первый элемент сравнения 25 подключен к задающему входу элемента сравнения 13 соответствующего i-го контура регулирования температуры теплоносителя в зоне 5. Each of the temperature control units 21 includes a calculation unit 22, a maximum signal unit 23, a threshold correction element 24, a first comparison element 25 and a second comparison element 26. Moreover, the first input of the calculation unit 22 of the i-th temperature control unit 21 is connected to a corresponding grain moisture sensor 10, located at the junction of the i-1 and i-th drying zones, the second input of block 22 is connected to the control circuit of the moisture removal of grain through the corresponding correction element 27, the first output of block 22 is connected to the second input of W cerned comparing element 26 corresponding to i-1, the temperature adjusting unit 21, and the second output unit 22 through the first comparing element 25 connected to the driver element 13 Valid comparisons corresponding i-th loop coolant temperature in zone 5.

Второй элемент сравнения 26 блока регулирования 21 своим выходом через пороговый корректирующий элемент 24 подключен к второму входу первого элемента сравнения 25, а его входы соединены первый через блок максимального сигнала 23 с соответствующей группой датчиков температуры зерна 11, второй с первым выходом блока вычисления 22 i+1 блока регулирования температуры 21. The second comparison element 26 of the control unit 21 is connected, through its threshold correction element 24, to the second input of the first comparison element 25, and its inputs are connected through the maximum signal unit 23 to the first one with the corresponding group of grain temperature sensors 11, and the second to the first output of the calculation unit 22 i + 1 temperature control unit 21.

Кроме того, второй вход второго элемента сравнения 26 К-го блока регулирования температуры 21 соединен с первым выходом дополнительного К+1 блока вычисления 22, входы которого соединены первый с датчиком влажности 10 зерна на выходе сушильной камеры 1, второй через соответствующий корректирующий элемент 27 с контуром регулирования влагосъема зерна. Кроме того, все К-контуров регулирования температуры теплоносителя в зонах 5 соединены через соответствующие корректирующие элементы 28 с контуром регулирования температуры теплоносителя теплогенератора 2, который в свою очередь через соответствующий корректирующий элемент 29 соединен с контуром регулирования влагосъема зерна. In addition, the second input of the second comparison element 26 of the Kth temperature control unit 21 is connected to the first output of the additional K + 1 calculation unit 22, the inputs of which are connected first to the grain moisture sensor 10 at the output of the drying chamber 1, the second through the corresponding correction element 27 s grain moisture control loop. In addition, all the K-circuits for controlling the temperature of the coolant in zones 5 are connected through the corresponding correction elements 28 to the temperature control circuit of the coolant of the heat generator 2, which, in turn, is connected to the control circuit of the grain moisture control through the corresponding correction element 29.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом. A device that implements the method operates as follows.

Влажное зерно поступает в сушильную камеру 1 и движется по ней сверху вниз, последовательно проходя К-зон сушки. Экспозиция сушки (то есть время пребывания зерна в сушильной камере 1) обеспечивается выпускным аппаратом 20. Горячий теплоноситель, вырабатываемый в теплогенераторе 2, поступает через соответствующие К-зон 5 подводящего диффузора 3 в сушильную камеру 1, продувается через слой зерна и через отводящий диффузор 8 выбрасывается вентилятором 9 в атмосферу. В каждой из К-зон 5 подводящего диффузора 3 предусмотрена возможность регулирования температуры теплоносителя путем изменения положения регулирующего органа 7 и регулирования, таким образом соотношения горячего теплоносителя, поступающего из теплогенератора 2 и атмосферного воздуха, засасываемого в зону 5 через патрубок 6. Wet grain enters the drying chamber 1 and moves along it from top to bottom, sequentially passing the K-zones of drying. The drying exposure (that is, the grain residence time in the drying chamber 1) is provided by the exhaust apparatus 20. The hot heat carrier generated in the heat generator 2 enters through the corresponding K-zones 5 of the inlet diffuser 3 into the drying chamber 1, is blown through the grain layer and through the outlet diffuser 8 emitted by fan 9 into the atmosphere. In each of the K-zones 5 of the inlet diffuser 3, it is possible to control the temperature of the coolant by changing the position of the regulating body 7 and regulating, thus the ratio of the hot coolant coming from the heat generator 2 and the atmospheric air sucked into zone 5 through the pipe 6.

Контур регулирования влагосъема зерна работает следующим образом. Сигналы с датчиков влажности 10, установленных на входе и выходе сушильной камеры 1, поступают в блок сравнения 18, в котором они сравниваются с заданным значением влагосъема ΔW_з зерна и на его выходе формируется сигнал ошибки, равный разности заданного влагосъема зерна ΔW_з и его текущего значения, определяемого как разность сигналов датчиков влажности зерна 10 на входе W_о и на выходе W сушильной камеры 1. Сигнал ошибки поступает на вход регулирующего прибора 19, на другой вход которого через корректирующий элемент 28 поступает корректирующий сигнал из контура регулирования температуры теплогенератора 2. Регулирующий прибор 19 управляет приводом выпускного аппарата 20, обеспечивая стабилизацию заданного значения влагосъема зерна ΔW_з.The control loop moisture grain works as follows. The signals from humidity sensors 10 installed at the inlet and outlet of the drying chamber 1, enter the comparison unit 18, in which they are compared with a given value of moisture removal ΔW _{s of} grain and an error signal is generated at its output equal to the difference of a given moisture removal of grain ΔW _s and its current values, defined as the difference signals grain moisture sensor 10 at inlet _of W and W at the outlet of the drying chamber 1. The error signal is input to the regulating device 19, the other input of which through the adjustment element 28 is supplied with a correction blew out control loop heat generator 2. The control device 19 controls the drive of the ejection unit 20, providing stabilization setpoint vlagosema grains _of ΔW.

Контур регулирования температуры теплоносителя теплогенератора 2 работает следующим образом. Текущее значение температуры теплоносителя теплогенератора 2 измеряется датчиком 15, сигнал с которого поступает в элемент сравнения 16, где он сравнивается с заданным значением температуры V_тз. На выходе элемента сравнения 16 формируется сигнал ошибки, пропорциональный разности текущего и заданного V_тз значений температуры теплоносителя. Этот сигнал ошибки поступает в регулирующий прибор 17, на другой вход которого поступает одновременно через корректирующий элемент 29 корректирующий сигнал из контура регулирования влагосъема зерна. В регулирующем приборе 17 формируется управляющее воздействие, контроле обеспечивает стабилизацию заданного значения температуры теплоносителя V_тз.The temperature control loop of the coolant heat generator 2 operates as follows. The current value of the temperature of the coolant of the heat generator 2 is measured by the sensor 15, the signal from which is supplied to the comparison element 16, where it is compared with a predetermined temperature V _V. At the output of the comparison element 16, an error signal is generated proportional to the difference between the current and the specified _Vc values of the coolant temperature. This error signal is supplied to the control device 17, to the other input of which is supplied simultaneously through the correction element 29, a correction signal from the control loop of grain moisture removal. In the control device 17, a control action is formed, the control ensures stabilization of the set value of the temperature of the coolant V _TK .

Контуры регулирования температуры теплоносителя в зонах 5 подводящего диффузора 3 работают следующим образом. В каждом из К-зон 5 текущее значение температуры теплоносителя измеряется датчиком 12, сигнал с которого поступает в элемент сравнения 13, в котором он сравнивается с заданным значением температуры теплоносителя V_тi. Заданные значения температур теплоносителя V_тi для зон 5 задаются автоматически и вырабатываются в соответствующих К-блоках регулирования температуры 21. В элементе сравнения 13 текущее и заданное V_тi значения температур сравниваются между собой и сигнал ошибки, пропорциональный из разности, поступает в регулирующий прибор 14, на другой вход которого через корректирующий элемент 28 поступает корректирующий сигнал из контура регулирования температуры теплоносителя теплогенератора 2. Регулирующий прибор 14 перемещает регулирующий орган 7 и стабилизирует таким образом заданное значение температуры теплоносителя V_тi в зоне 5.The contours of the temperature control of the coolant in the zones 5 of the inlet diffuser 3 operate as follows. In each of the K-zones 5, the current value of the temperature of the coolant is measured by the sensor 12, the signal from which is supplied to the comparison element 13, in which it is compared with the set value of the temperature of the coolant V _ti . The set temperature values of the coolant V _ti for zones 5 are set automatically and are generated in the corresponding K-blocks of temperature control 21. In the comparison element 13, the current and set V _ti temperature values are compared with each other and an error signal proportional from the difference is supplied to the control device 14, on the other input of which, through the correction element 28, a correction signal is received from the temperature control loop of the heat carrier 2. The control device 14 moves the control body 7 and tabiliziruet thus setpoint flow temperature _Ti V in zone 5.

Выбор заданных значений температур теплоносителя V_тi в зонах 5 подводящего диффузора 3 осуществляется следующим образом. Соответствующим датчиком влажности 10 измеряется влажность зерна в месте стыка i-1 и i-й зон сушки зерна. Сигнал этого датчика 10 поступает в блок вычисления 22 соответствующего i-го блока регулирования температуры 21. На другой вход блока вычисления 22 через корректирующий элемент 27 поступает сигнал, пропорциональный экспозиции сушки, из контура регулирования влагосъема зерна. Блок вычисления 22 вычисляет предельно допустимое значение температуры теплоносителя для i-й зоны 5. Причем расчет температуры ведется по условию предельно допустимого нагрева зерна, находящегося в пограничном слое, то есть слое зрена, вступающим во взаимодействие с горячим теплоносителем и наиболее подверженным перегреву. При вычислении учитывается действительная влажность зерна в зоне сушки и экспозиция сушки. Вычисленное значение допустимой температуры теплоносителя через первый элемент сравнения 25 передается на задающий вход элемента сравнения 13 соответствующего i-го контура регулирования температуры теплоносителя в зоне 5 и является задающим воздействием для него по поддержанию заданной температуры теплоносителя. Кроме того, в блоке вычисления 22 вычисляется значение предельно допустимой температуры нагрева зерна V_зд(i-1) для i-1 зоны сушки. Указанное значение температуры V_зд(i-1) вычисляется с учетом действительной влажности зерна на выходе i-1 зоны сушки и экспозиции сушки. Сигнал, пропорциональный вычисленному значению допускаемой температуры зерна V_зд(i-К1) поступает на второй вход второго элемента сравнения 26 i-1 блока регулирования температуры 21. В свою очередь, на элемент сравнения 26 i-го блока регулирования температуры 21 этот сигнал V_здi поступает от блока вычисления 22 i+1 блока регулирования температуры 21. Во втором элементе сравнения 26 сигнал допустимой температуры нагрева зерна V_здi в i-й зоне сушки сравнивается с сигналом текущего значения нагрева зерна в зоне сушки. Причем сигнал текущего значения нагрева зерна V_зi поступает на вход элемента сравнения 26 от группы датчиков температуры зерна 11 через блок максимального сигнала 23. Блок 23 позволяет непрерывно выделять из группы датчиков температуры 11 датчик с максимальным значением сигнала. Таким образом, в каждой зоне сушки учитывается неравномерный нагрев зерна в горизонтальном сечении. В элементе сравнения 26 вырабатывается сигнал ошибки, равный разности текущего V_зi и допустимого V_здi значений температуры нагрева зерна. Этот сигнал ошибки через пороговый корректирующий элемент 24 в виде корректирующего сигнала ΔV_тi поступает на второй вход первого элемента сравнения 25. Причем, корректирующий сигнал ΔV_тi появляется на выходе порогового корректирующего элемента 24 лишь в том случае, когда текущее значение температуры нагрева зерна V_зi в зоне сушки превысит допустимое значение температуры нагрева зерна V_здi, в противном случае пороговый корректирующий элемент 24 заперт и сигнал на его выходе отсутствует. Таким образом, только в случае обнаружения перегрева зерна в зоне сушки на втором входе первого элемента сравнения 25 появляется корректирующий сигнал ΔV_тi. В элементе сравнения 25 корректирующий сигнал ΔV_тiвычитается из сигнал допустимой температуры теплоносителя V_тдi, поступающего на его первый вход и таким образом формируется новое скорректированное значение сигнала задающего воздействия V_тi для контура регулирования температуры теплоносителя в зоне 5, направленное на уменьшение температуры теплоносителя в зоне 5, в результате чего ликвидируется перегрев зерна в зоне сушки.The choice of preset values of the temperature of the coolant V _ti in zones 5 of the inlet diffuser 3 is as follows. The corresponding moisture sensor 10 measures the moisture content of the grain at the junction of the i-1 and i-th grain drying zones. The signal of this sensor 10 is supplied to the calculation unit 22 of the corresponding i-th temperature control unit 21. To the other input of the calculation unit 22, a signal proportional to the exposure of the drying is supplied from the control loop for grain moisture removal through the correction element 27. The calculation unit 22 calculates the maximum permissible temperature of the coolant for the i-th zone 5. Moreover, the temperature is calculated on the condition of the maximum allowable heating of grain located in the boundary layer, that is, the grain layer that interacts with the hot coolant and is most prone to overheating. When calculating, the actual grain moisture in the drying zone and the drying exposure are taken into account. The calculated value of the permissible temperature of the coolant through the first comparison element 25 is transmitted to the input of the comparison element 13 of the corresponding i-th circuit of the temperature control of the coolant in zone 5 and is a defining effect for him to maintain a given temperature of the coolant. In addition, in the calculation unit 22, the value of the maximum permissible grain heating temperature _Vdl (i-1) for i-1 of the drying zone is calculated. The indicated value of the temperature _Vd (i-1) is calculated taking into account the actual moisture content of the grain at the output of the i-1 drying zone and the drying exposure. A signal proportional to the calculated value of the permissible grain temperature V _rear (i-K1) is supplied to the second input of the second comparison element 26 i-1 of the temperature control unit 21. In turn, to the comparison element 26 of the i-th temperature control unit 21, this signal is V _healthy comes from the calculation unit 22 i + 1 of the temperature control unit 21. In the second comparison element 26, the signal of the allowable grain heating temperature _Vd in the ith drying zone is compared with the signal of the current grain heating value in the drying zone. Moreover, the signal of the current value of grain heating V _{zi is} fed to the input of the comparison element 26 from the group of grain temperature sensors 11 through the maximum signal unit 23. Block 23 allows you to continuously select the sensor with the maximum signal value from the group of temperature sensors 11. Thus, in each drying zone, non-uniform heating of grain in a horizontal section is taken into account. In the comparison element 26, an error signal is generated that is equal to the difference between the current V _zi and the permissible V _health values of the grain heating temperature. This error signal through the threshold correction element 24 in the form of a correction signal ΔV _{ti is} supplied to the second input of the first comparison element 25. Moreover, the correction signal ΔV _ti appears at the output of the threshold correction element 24 only when the current value of the grain heating temperature V _zi in the drying zone will exceed the permissible value of the grain heating temperature V _zdi , otherwise the threshold correction element 24 is locked and there is no signal at its output. Thus, only in case of detection of grain overheating in the drying zone, a correction signal ΔV _ti appears at the second input of the first comparison element 25. In the comparison element 25, the correction signal ΔV _ti is subtracted from the signal of the permissible coolant temperature V _ti supplied to its first input and thus a new adjusted value of the set signal V _ti for the coolant temperature control loop in zone 5 is formed, aimed at reducing the coolant temperature in the zone 5, as a result of which the overheating of grain in the drying zone is eliminated.

При сушке в зонах зерна различной влажности могут возникать различные ситуации. Так, при сушке зерна высокой влажности основным ограничением на применяемые режимы сушки является нагрев зерна в пограничном слое. При влажном зерне допустимая температура теплоносителя (по условиям нагрева пограничного слоя V_тдi) невелика. Поэтому, как правило, к выходу из зоны сушки зерно не успевает нагреваться до предельно допустимых температур V_здi за исключением аварийных ситуаций (в случае зависания зерна между коробами сушильной камеры 1). В этом случае процесс регулирования в зоне сушки заключается в стабилизации заданного предельно допустимого значения температуры теплоносителя V_тдi(по условию нагрева пограничного слоя зерна). При таких режимах коррекция температуры теплоносителя ΔV_тi по условию перегрева зерна в зоне сушки вступает в действие лишь в аварийных случаях (например, при зависании зерна между коробами). При сушке зерна низкой влажности допускается по условиям нагрева зерна в пограничном слое применение более высоких температур V_тдi теплоносителя. Кроме того, по сравнению с влажным зерном интенсивность удаления влаги из него значительно меньше. Поэтому даже при допустимой (по условию нагрева зерна в пограничном слое) температуре теплоносителя V_тдi зерно внутри зоны сушки может перегреваться. В этом случае на вход элемента сравнения 25 непрерывно будет поступать корректирующий сигнал ΔV_тi, направленный на снижение температуры теплоносителя в зоне 5, и уменьшение температуры нагрева зерна в зоне сушки до предельно допустимого V_здi значения. Таким образом, система автоматически перейдет в режим стабилизации предельно допустимой температуры нагрева зерна V_здi в соответствующей зоне сушки.When drying in zones of grain of different humidity, different situations may arise. So, when drying grain with high humidity, the main limitation on the applied drying regimes is the heating of grain in the boundary layer. With wet grain, the permissible coolant temperature (according to the conditions of heating the boundary layer V _tdi ) is low. Therefore, as a rule, at the exit from the drying zone, the grain does not have time to heat up to the maximum permissible temperatures V _health, with the exception of emergency situations (in the case of grain hanging between the boxes of the drying chamber 1). In this case, the regulation process in the drying zone consists in stabilizing the specified maximum permissible value of the temperature of the coolant V _tdi (under the condition of heating the grain boundary layer). Under these conditions, the correction of the coolant temperature ΔV _ti according to the condition of grain overheating in the drying zone takes effect only in emergency cases (for example, when the grain hangs between the boxes). When drying grain of low humidity, it is allowed to use higher temperatures V _{ti of the} coolant according to the conditions of heating the grain in the boundary layer. In addition, in comparison with wet grain, the rate of moisture removal from it is much lower. Therefore, even at an acceptable (by the condition of grain heating in the boundary layer) temperature of the coolant V _{tdi, the} grain inside the drying zone can overheat. In this case, the input of the comparison element 25 will continuously flow correction signal ΔV _Ti, aimed at reducing the coolant temperature in zone 5, and decrease the grain heating temperature in the drying zone to the maximum allowable value V _zdi. Thus, the system will automatically go into stabilization mode of the maximum allowable grain heating temperature _Vd in the corresponding drying zone.

Таким образом, в способе и устройстве реализовано распределенное управление процессом сушки по высоте сушильной камеры 1. Причем при выборе режимов в соответствующих К-зонах сушки учитываются фактические значения влажности зерна на входе и выходе зон, фактический нагрев зерна в зонах и экспозиция сушки зерна. Это позволяет вести процесс сушки в сушильной камере 1 с максимальной интенсивностью и сохранением высокого качества зерна. Thus, the method and device implements distributed control of the drying process along the height of the drying chamber 1. Moreover, when choosing the modes in the corresponding K-zones of drying, the actual values of grain moisture at the input and output of the zones, the actual heating of the grain in the zones and the exposure of the grain drying are taken into account. This allows you to conduct the drying process in the drying chamber 1 with maximum intensity and maintaining high grain quality.

Технико-экономическую эффективность способа автоматического регулирования процесса сушки и устройства для его осуществления можно обосновать следующим образом:
повышается производительность сушильной камеры зерносушилки на 15-20% за счет проведения процесса сушки в оптимальном режиме по влагосъему при сохранении качественных показателей зерна;
повышается точность регулирования и качество сушки за счет дополнительного измерения влажности зерна на входе и выходе зон сушки, температуры теплоносителя на входе подводящих коробов в зоны сушки, а также введения корректирующих связей;
уменьшается расход электроэнергии, расходуемой механизмами зерносушилки при ее работе на 5-10% за счет повышения точности регулирования;
сокращается расход жидкого топлива на создание тепловой энергии на 3-5% за счет проведения процесса сушки в оптимальном режиме и повышения точности регулирования.The technical and economic efficiency of the method for automatically controlling the drying process and the device for its implementation can be justified as follows:
the productivity of the drying chamber of the grain dryer increases by 15-20% due to the drying process in the optimal mode for moisture removal while maintaining the quality parameters of grain;
the accuracy of regulation and the quality of drying are increased by additionally measuring the moisture content of the grain at the inlet and outlet of the drying zones, the temperature of the coolant at the inlet of the supply ducts to the drying zones, as well as the introduction of corrective ties;
the consumption of electric energy consumed by the mechanisms of the grain dryer during its operation is reduced by 5-10% by increasing the accuracy of regulation;
the consumption of liquid fuel for creating thermal energy is reduced by 3-5% due to the drying process in the optimal mode and increasing the accuracy of regulation.

Claims

1. A method for automatically controlling the drying process of grain in a shaft dryer by measuring the difference in moisture content of grain at the inlet and outlet of the drying chamber, the temperature of the coolant at the inlet of the heat generator and the temperatures of the coolant supplied to the zones of the drying chamber, comparing the measured values with the set values, changing the flow rate of the coolant in the zones in depending on the temperature of the coolant in the zone and adjusting them depending on the temperature of the coolant at the inlet of the heat generator and the difference in moisture content of grain at the inlet and outlet of the drying chamber and changes in the exposure of the drying in the drying chamber depending on the difference in the moisture content of the grain at the inlet and outlet of the drying chamber and adjusting it depending on the temperature of the coolant at the inlet of the heat generator, characterized in that, in order to improve the accuracy of process control and increase the productivity of the drying chamber, measure the moisture content of the grain at the inlet and outlet of the zones of the drying chamber and adjust the set temperature values in the zones according to the values of the grain moisture at the inlet and During the zone and the difference in moisture content of grain at the inlet and outlet of the drying chamber.

2. A device for automatically controlling the drying process of grain in a shaft dryer containing humidity sensors at the inlet and outlet of the drying chamber, connected to a humidity comparison unit, the output of which is connected to a drying exposure controller and through a correction link to a heat source coolant temperature controller connected to a temperature sensor heat carrier of the heat generator and through a corrective link with an exposure regulator, grain temperature sensors at the outlet of the drying chamber zones and tempera sensors atures of the coolant supplied to the zones connected to the temperature comparison units in the zones, the outputs of which are connected to the temperature controllers in the zones connected through corrective elements to the temperature regulator of the heat carrier coolant, characterized in that, in order to increase the accuracy of regulation and increase the productivity of the drying chamber, it contains grain moisture sensors at the inputs of the zones of the drying chamber, blocks of the maximum signal, the first and second elements of comparison, blocks of calculation, correcting e threshold elements and exposure correction elements, the inputs of the maximum signal blocks being connected to the grain temperature sensors at the exit from the zones, and the outputs connected to the first inputs of the first comparison blocks, the outputs of which are connected to the calculation units of the subsequent zones and the outputs of which are connected via the correction thresholds elements with the first inputs of the second comparison units, to the second inputs of which the outputs of the calculation units are connected, connected to humidity sensors at the entrance to the zones and through the blocks rektiruyuschih elements - yield and exposure control with the first block comparing previous zones, and outputs the second comparison element are connected to second inputs of blocks of comparison of temperatures in the zones.