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粮食干燥机技术背景 | 来源:转载 点击数:3663次 更新时间:2012/6/2 19:57:30 |
中国粮食收获后干燥自控能力很低,基本上依赖自然晾晒,每年因不能及时干燥造成的粮食损失高达5%。为解决粮食产后干燥问题,自20世纪70年代末中国就开始发展粮食机械化干燥,但至今的普及效果甚微,干燥机械化水平一直徘徊在1%左右。分析其推广不开的主要原因是粮食干燥装备技术含量太低,核心的问题出在干燥在线检测技术不过关,控制策略与实际过程出入较大,控制手段比较粗糙。致使干燥设备可靠性差、能耗高,效率低,干燥质量不易保证。
目前,人们对粮食干燥过程实施的PID控制、前馈加PID控制、开关控制、PID加开关控制和基于数学模型的控制等方案都是对应进机粮含水率一定,送风条件一定的情况下开发的,是基于给定条件下的控制策略,属于给定条件下的确定的干燥控制系统。而在实际应用中发现,由于时间滞后太大和进机粮水分变化频繁,使得给定条件下的最优控制方法在另一种干燥条件下会出现很
不稳定的情况。1989年Nybrant开发了一套用于顺流干燥机的自适应控制系统。他利用排气温度来控制粮食水分,但在试验中发现,即使排气温度保持不变,进机粮水分变化时出机粮水分也是变化的。
近几年,在国内,采取反馈出机粮水分控制排粮轮转速,开发出了多种在确定工艺条件下的粮食干燥模糊控制系统和谷物干燥仿人智能控制系统。这种控制方案不需要粮食干燥过程模型,结构简单,在循环式缓苏干燥设备上应用得比较普遍,而在连续干燥设备上,当进粮水分或干燥介质参数实际的粮食干燥系统如图l所示。它是一个输入能量、干燥介质(热风)、湿粮,排出废气,得到干粮的多种因素同时作用的复合系统。干燥系统的各环节相互制约,系统内物料、干燥介质相互作用过程的物理性质,设备的结构参数及其工况特性参数、运行工艺和操作条件等,直接影响着粮食干燥系统的动态特性,并不是人们所想象的对应一定的水分、谷物量,通入相应地允许温度和一定数量热风的确定系统。如在中国的南方,高温、高湿、多雨,日间温湿度变化很大的气候特点,使得不同田块在不同时段,收获的粮食,水分差异很大。
况且,农民自主经营规模小、分散而数量巨大,难以保证大量的粮食在收获时的含水率均匀一致,造成大型连续干燥设备的进粮水分随机波动。同时,排粮装置工况变动(排粮装置磨损、局部阻塞、转速波动等)、大气温湿度变化、燃烧状态不稳也都是不可回避的事实,加上粮食干燥过程的大惯性和非线性特征,构成了干燥系统的不确定性及复杂性。对应这些不确定因素,确立干燥控制策略最大的难点在于正确把握干燥系统内部复杂的信息关系。实现干燥过程可靠控制的方法之一,就是获得过程解析模型,开发自适应系统。为了最大限度地保障粮食的品质、提高设备的工作效率,合理地利用高湿粮食呼吸热、环境温湿度、流态实时变化等形成的客观势差,实现优质干燥和高效节能,保障安全生产。本研究,在作者完成的粮食深层干燥解析理论蝉JJ和高湿粮食水分在线测量方法及技术装置的基础上,开发了一套干燥自适应控制系统。能够使设备在工作过程中,根据实时的进粮水分、机器排粮工况自动变更工作制度,保证实时的干燥操作条件最优。从根本上改变了传统的靠检测出机粮水分,控制排粮速度或进风条件的做法,大幅度提升了粮食干燥过程控制的技术水平。本文给出粮食干燥系统动态特性解析式,说明自适应控制系统的构成、控制方法以及应用效果。
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