2.3. Автоматизація зерносушарок

Для сушіння зерна після його збирання та попередньо­го очищення застосовують барабанні, шахтні зерносушар­ки та обладнання активного вентилювання. В барабанних сушарках неможливо витримати задані режими сушіння як продовольчого, так, особливо, насіннєвого зерна. Об­ладнання активного вентилювання має досить невисоку продуктивність і поки що відіграють допоміжну роль. То-

му для сушіння зерна найбільше застосовують шахтні су­шарки безперервної дії: типів Т662, Т663 фірми «Пектус» (Німеччина) та вітчизняні сушарки типу СЗШ-16, що вхо­дять до комплексів КЗС-20Ш.

Технологічна схема зерносушарки СЗШ-16 зображена на рис. 2.12. Зерно із завантажувального бункера 1 надходить до норії 3, яка подає вологе зерно до сушарки. Сушарка складається з двох паралельних шахт з жалюзями. Вологе зерно переходить спочатку по правій шахті, де висушуєть­ся за допомогою агенту сушіння, який поступає з теплоге­нератора10. Просушене в правій шахті зерно за допомо­гою норії 2 поступає в охолодник 1, де продувається зов­нішнім повітрям і охолоджується. Після охолодження відбувається другий прохід зерна через сушарку по лівій шахті, охолоднику 7 за допомогою иорій 5 і 6. Висушене зерно норією 8 подається до зерносховища 9.

Шахтна зерносушарка — найскладніший об’єкт управ­ління в усій поточній лінії по підготовці зерна до збері­гання. Якщо розглянути сушарку як об’єкт управління (рис. 2.13), то основними вихідними параметрами слід вва­жати кінцеву вологість зерна №_к, продуктивність сушарки (3, температуру нагрівання зерна 0_зар, температуру агента

2.13. Схема шахтної зерносушарки як об’єкту керування

сушіння, що подається, ©_п та викидається з сушарки 0_П, рі­вень зерна в зернонавантажу- вальному бункері над сушаркою Н. Збуреннями об’єкта є воло­гість зерна, що подається в сушарку Ми, його температура Оз, температура 0л:з та відносна ВОЛОГІСТЬ ф_п:3, повітря зов­нішнього середовища, параметр К₃, який характеризує чис­тоту та об’ємну масу зерна.

Керуючі дії в сучасних сушарках досить обмежені: це переміщення регулюючого органу випускного апарата Х_ва, що змінює продуктивність сушарки £), переміщення органу, який змінює подачу палива в камеру згоряння Х_Г!, що при­зводить до зміни температури агенту сушіння ©_п. Нареш­ті, переміщення регулюючого органу, що змінює подачу зерна в завантажувальний бункер ^_зав і, тим самим, змі­нює в ньому рівень зерна Я.

Аналіз функції управління, яка враховує всі показники функціонування сушарки, як об’єкта управління [1], [2], показує, що оптимальне управління шахтною сушаркою може бути здійснене при стабілізації на заданих гранич­них рівнях температури теплоносія 0_П та кінцевої воло­гості висушеного зерна Ш_к. При цьому необхідно врахову­вати деякі обмеження. У першу чергу, це недопущення пе­ревищення максимальної температури нагрівання зерна під час сушіння.

Крім управління безпосередньо процесом сушіння зер­на, при роботі сушарки оператори зайняті ще додаткови­ми операціями: регулюванням завантаження приймально­го бункера зерном, розпалюванням топки теплогенератора, ліквідацією аварійного режиму внаслідок згасання факела в топці.

Автоматичне регулювання завантаження сушарки зер­ном здійснюється за допомогою позиційного- регулятора рівня.

Функціональна схема подачі зерна в бункер зобра­жена на рис. 2.14. Зерно з проміжного бункера ПБ з ши­берним пристроєм ШУ самопливом надходить до норії Н, за допомогою якої потрапляє в приймальний бункер су­шарки БЗ.

Зовнішнім збурюванням для бункера, як об’єкта керу­вання є продуктивність сушарки С2.

2.14. Функціональна схема ре­гулювання рівня зерна в бун­кері над сушаркою:

ЗШ — зерносушарка; ПБ — про­міжний бункер; ШУ — шибер; Н — норія; ЬЕ — датчики рівня: ЬСІ — регулятор; М — виконавчий меха­нізм

Передаточну функцію об’єкта керування по ка­налу Х_30В —• Н можна по­дати у вигляді:

При такій передаточній функції стала робота позицій­ного регулятора можлива тільки, якщо час ізодрому вико­навчого механізму з заслінкою буде значно менша ніж за­пізнювання т[1]. У цьому випадку регулятор буде працю­вати в режимі автоколивань. Амплітуда автоколивань залежить від місця встановлення датчиків. Період автоко­ливань для забезпечення нормальних умов роботи релейно- контактної апаратури і навколишнього механізму необхідно підтримувати як можна більшим. Це залежить від спів­відношення (Зз_б/С>. Чим менше таке співвідношення, тим довшим є період автоколивань. Але при (ЗзбЛЗ^І система стає непрацездатною, бо бункер випорожнюється. При Qзб/Qл^:=2 в системі симетричні автоколивання — напівпе- ріод наповнення дорівнює напівперіоду випорожнення ба­ка. В реальних системах збільшується напівперіод напов­нення з умов ОщЮ, —1,25—1,5.

В існуючих системах управління застосовують електрон­ні ємнісні датчики рівня. Застосування таких регуляторів на практиці дозволило значно поліпшити працю операто­ра по управлінню сушаркою. До негативних особливостей слід віднести необхідність періодично настроювати датчи­ки та наявність помилкових спрацювань.

Основним параметром, який характеризує тепловий ре­жим зерносушарки є температура теплоносія, що подаєть­ся до сушарки. Відомо, що продуктивність сушарки зале­жить в першу чергу від цього параметра. Тому найбільш інтенсивним процес сушіння буде тоді, коли температура агента сушіння на вході в сушарку 0_ПОВ буде граничною, при якій температура зерна 0_зер в процесі сушіння не під­німеться понад допустимі межі. При розробці раціональ­ної системи автоматичного регулювання.температури теп-

2.15. Принципова схема авто­матичної системи регулювання температури теплоносія в зер­носушарці:

ОБ — опалювальний блок; ПС — пальник; РГІ — регулюючий при­стрій; ВМ — виконавчий механізм

лоносія необхідно врахо­вувати такі технологічні вимоги до системи. По­хибка регулювання не по­винна перевищувати З °С. Задане значення темпе­ратури теплоносія зале­жить від вологості зерна і варіюється в межах від 50 до 80 °С. Наприклад, для насіння пшениці допустиме значення температури теплоносія при вологості зерна 17— 20 % дорівнює 65 °С, відповідно при вологості 20—26 % до­рівнює 60 °С і при вологості понад 26 % — 55 °С.

Об’єктом регулювання температури теплоносія є по- вітрепідігрівник, оснащений пальником для згоряння рід­кого палива з теплопродуктивністю 1000 000 кДж/год і ви­тратами палива до ЗО кг/год. Регулюючим органом в об’єк­ті використовують клапан, який змінює подачу палива і повітря в камері згоряння. Враховуючи динаміку об’єк­та, в якого запізнювання і постійна часу сумарні, раціо­нальним є регулятор, що реалізує неперервний закон ре­гулювання (Пі-регулятор).

Один із варіантів принципової схеми системи регулю­вання температури теплоносія на вході в сушарку з Пі- регулятором наведений на рис. 2.15.

Регулятор складається з мідного термометру опору і регулюючого приладу РП, проміжних реле К1 і К2 та електродвигуна, який використовується, як виконавчий механізм. Мідний термометр, що встановлюється в цент­рі трубопровода з теплоносієм, підведений до регулюючо­го пристрою РП, який складається з моста змінного струму, в діагональ якого включені резисторний задатчик /?_зад і коректор. Сигнал від вимірювального блока надходить на вхід двокаскадного підсилювача з' пружним зворотним зв’яз­ком. До виходу РП підключені два проміжних реле /СІ і /С2, які своїми контактами включають реверсний виконавчий механізм. Вихідний вал механізму переміщує регулюючий орган пальника. Перемикач БА 1 призначений для переклю­чення режиму роботи автоматичне — ручне. При ручному
керуванні виконавчий механізм працює від ручного вими­кача 5Л2. Принцип дії системи регулювання такий. При заданому значенні температури теплоносія напруга на ви­ході вимірювальної мостової схеми дорівнює нулю, контак­ти проміжних реле розімкнуті і виконавчий механізм неру­хомий. При відхиленнях температури замикаються контакти в проміжних реле, що призводить до включення виконав­чого механізму. Одночасно з включенням електродви­гуна подається імпульс до пристрою зворотного зв’язку. Відповідні конденсатори в ланках зворотного зв’язку за­ряджаються. В той момент, коли дії пристрою зворотного зв’язку врівноважують дії сигналу розузгодження, розімк- нуться контакти реле і електродвигун зупиниться. Після розрядки конденсаторів зворотного зв’язку, рівновага зно­ву буде порушена і двигун буде включений. Періодичне включення та відключення двигуна буде відбуватися, поки значення температури агента сушіння не дорівнюватиме заданому.

Аналогічні регулятори встановлені в сушарках СЗШ-8, СЗШ-16А та Т662 «Пектус». їх випробування та експлуа­тація показали можливість підтримувати температуру теп­лоносія з середньоквадратичним відхиленням, що не пере­вищує 1 °С. При зміні уставки 0_зад на 10 °С, час регулю­вання не перевищує допустимого значення. На польських сушарках типу М819, обладнаних релейними регулятора­ми, похибка регулювання температури теплоносія стано­вила 10 °С.

Для ефективного ведення процесу сушіння із збережен­ням якості зерна необхідно, щоб температура зерна не пе­ревищувала певних граничних значень. Відомо, що темпе­ратурне поле в шахтних зерносушарках нерівномірне. Для правильного протікання процесу необхідна інформація про температуру зерна в точках максимального його нагріван­ня. оскільки тільки ці точки визначають місця теплового травмування зерна.

У сучасних сушарках система контролю нагрівання зерна складається з одноточкового контролю температури. Шахтні зерносушарки типу «Пектус» та СЗШ-16 для кон­тролю температури зерна обладнані по одному маномет­ричному термометру, чутливий елемент якого встановлений у шахті сушарки типу «Пектус» і в підсушувальному бун­кері в сушарках типу СЗШ. Як показала практика, та­кий контроль виявився малоефективним і випадки пере­грівання зерна трапляються дуже часто.

Останнім часом розробляється і досліджується ряд си­стем контролю, які дозволяють забезпечити потрібну ін­

2.16. Розташування датчика температури нагрівання зерна в шахтних зерносушар­ках:

1 — датчик; 2 — зерно; 3 — кожух датчика; 4 — короб сушарки

формацію про зміну температури зерна в сушарці [1]. Це багатоточ- кові (12 точок) прилади із спеціаль­но захищеними від впливу теплоно­сія термометрами на основі лого­метра здійснюють періодичне опи­тування датчиків з періодом 40— 60 с і сигналізують оператору сушарки про недопустимі відхилення температури зерна в тій чи іншій зоні. Захист датчика від дії теплоносія здійснюється за допомогою спе­ціального захисного кожуха, який встановлюється на ко­робках шахти (рис. 2.16).

Вологість зерна па виході з сушарки — найважливіший параметр, що характеризує якість процесу сушіння. Інфор­мація про початкову та проміжну вологість зерна дозволяє правильно організовувати процес сушіння.

Вологість зерна контролюють стаціонарним методом шляхом відбору проб зерна і подальшого його лаборатор­ного аналізу, який проводиться при визначенні початкової вологості для кожної порції зерна, що надходить на тік. Кінцеву вологість перевіряють не частіше як раз на 1 год. Ця інформація дозволяє операторам сушарок керувати процесом сушіння, але із значним запізненням, що призво­дить до неякісного сушіння або значного зниження про­дуктивності сушарки. При використанні автоматичних пристроїв контролю вологості, період вимірювання воло­гості значно скорочується.

Сучасні вологоміри повинні забезпечувати безперерв­ність або задану періодичність вимірювання вологості з ді­апазоном Ю—40%- Похибка вимірювання ±1 % для кін­цевої вологості і 1,5—2 % Для початкової.

Сучасна промисловість випускає вологоміри для визна­чення вологості зерна. Це, в першу чергу, переносний, пор­тативний вологомір /7/33-10Д. Тривалість вимірювання

2— 2,5 хв. Вимірювання здійснюється з похибкою 1 — 1,5 %. Для безперервного контролю зерна створено ряд вологомі­рів [3]. Найдосконалішим з цих приладів, який випускаєть­ся серійно, є поточний вологомір зерна ПВЗ-20Д. Ним та­кож оснащені сучасні шахтні сушарки СЗШ-16А для кон­тролю вологості висушеного зерна.

При розробці регуляторів вологості зерна виникають складності із здійсненням регулюючої дії на об’єкт, яка б змінювала продуктивність сушарки. В останні роки для модернізованої сушарки СЗШ-16А розроблена конструк­ція випускного апарата, в якому передбачена можливість дистанційного керування режимом роботи. Наявність ви­мірювального пристрою та регулюючих органів об’єкту дає можливість створювати систему автоматичного керу­вання, кінцевою вологістю зерна. Як приклад, на рис. 2.17 подана принципова схема такої системи, дослідний зразок якої випробуваний на сушарках типу «Пектус». Вимірю­вальним елементом вологості зерна є вологомір АПВ типу ПВЗ-20Д.Вихідний сигнал вологоміра подається на вхід регулюючого пристрою РП. Нообхідне значення кінцевої вологості задається задатчиком При відхиленні во­

логості зерна від заданого значення спрацьовує одне з ре­ле К-\ або К-2, підключені до виходу РП. При спрацюван­ні однієї з котушок включається реверсивний мікродвигун РД, який через редуктор переміщує ковзний контакт задат- чика РПП-21, що призводить до зміни швидкості обертан­ня приводного двигуна, і внаслідок цього, до зміни частоти коливань лотків. Зміна частоти коливань лотків випускно­го апарату В А змінює продуктивність сушарки.

Мікродвигун у крайніх положеннях відключається кін­цевими вимикачами 5<31 і 5(?2. Перемикач 5Л1 перемикає режим управління випускним апаратом: ручне — автома­тичне. Для ручного керування використовується перемикач 5/12.

Експериментальні дослідження показали роботоздат- ність такої системи. Відхилення кінцевої вологості зерна не перевищувало 1,12 %.