2.2. Автоматизація зернопупктів

Технологія післязбиральної обробки насіннєвого, про­довольчого та фуражного зерна на зернопунктах складаєть­ся з таких операцій: зважування вихідного матеріалу, його розвантажування, попереднього очищення, сушіння, пер­винного та вторинного очищення, сортування, транспорту­вання зерна і відходів й, нарешті, тривалого зберігання зерна в бункерах.

На типовому пункті для післязбиральної обробки зер­но, що подається для обробки з машин за допомогою ав- томобілепідйомника 1 (рис. 2.1), надходить у завальну яму 2, звідки норією 3 подається в машину попереднього очищення 4. Норія 5 залежно від вологості зерна може подати його в бункери для активного вентилювання 7 або в сушарку 9 через норії 6 і 8, або безпосередньо в машину вторинного очищення 10, з якої — в триєр 11. У схемі пе­редбачене багаторазове сушіння зерна в сушарці або бун­керах активного вентилювання. Після трієру зерно може бути подане на сортувальний пневматичний стіл, після чо­го залежно від потреб норією 13 подається в бункер чис­того зерна або па автоматичне порціонне зважування 15 та мішкозашивальну машину 16. Відходи подають до бун­кера 17.

Для реалізації попереднього технологічного процесу об­робки зерна застосовують агрегати і комплекси: в сухих зонах — зерноочисні агрегати типу ЗАВ (ЗАВ-20, ЗАВ-40 та перспективні ЗАВ-25, ЗАВ-50), у вологих зонах — зер- ноочисні-сущіильні комплекси типу КЗС (КЗС-20ШШ, КЗС-40 та перспективні КЗС-25Ш, КЗС-25Б, КЗС-50).

Очищення зернової маси в потоці відбувається за допо­могою послідовного виконання процесів сепарації. Існує попереднє та кінцеве (первинне і вторинне) очищення. По­переднє очищення передбачає видалення із зернової купи великих та легких домішок. Кінцеве очищення дозволяє довести зерно до базових кондицій. Сортова чистота на­сіннєвого зерна, що висівається на великих площах, по­винна бути не нижча 95 %. При цьому наявність зернових домішок не повинна перевищувати 3 %, а мінеральних 1 %, порушених зерен має бути не більше 1 %.

Агрегати і комплекси для очищення зерна складаються з повітряно-решітних машин, трієрів та пневмостолів. На повітряно-решітних машинах виконують попереднє, пер­винне і вторинне очищення. Трієри та пневмостоли засто­совуються для доведення продукції до певної кондиції, на трієрах відбувається розділ по довжині зерен, а на пнев- мостолах — за питомою вагою.

Спрощена функціональна схема повітряно-решітної зер­ноочисної машини зображена на рис. 2.2.

Зернова маса з бункера ПБ за допомогою підживлюва­ча П подається у повітряний канал першої операції, де з маси відокремлюються легкі домішки, які потрапляють до приймача ЛВ. Після чого зернова маса надходить на ре­шітний сепаратор, який складається з трьох решіт І, II, III, нахилених під деяким кутом до горизонту, що приводяться в коливальний рух за допомогою електропривода. Верхнє решето є прохідним, через яке зерно основної культури просівається, а великі домішки проходять зверху і потрап­ляють у приймач ВВ. Нижні решета відокремлюють від потока дрібні домішки, а основне зерно проходить через канал другої повітряної аспірації, де повітря виносить дріб­ні, легкі домішки, і потрапляє в бункер чистого зерна.

Як бачимо, для регулювання процесу очищення застосо­вується підживлювач П, який може змінювати подачу зер­на в машину та заслінки ПЗ, які змінюють швидкість руху повітря в каналах аспірації.

За довжиною зерно проходить очищення на циліндрич­ному трієрному обладнанні. Зернова маса розділяється ча­рунковою поверхнею циліндрів. На внутрішній поверхні робочого циліндра 1 (рис. 2.3) розташовані чарунки. Ци­ліндр встановлений горизонтально, або під кутом 1,5° і весь час обертається. В середині циліндра розташований жолоб. Короткі зерна 4, що западають у чарунки при обертанні циліндра, потрапляють у жолоб 2, виводяться зовні за допо­могою шнеку. Довгі зерна 3 сходять з циліндра при його- обертанні.

Регулювання процесу в трієрах може відбуватися тіль- ки-зміною подачі зернової маси в трієр.

Для розподілу насіння за питомою вагою застосовують пневматичні сортувальні столи (рис. 2.4). Зернова маса надходить на решітну деку з натягнутою полотняною тка­ниною або металевим листом з круглими отворами діамет­ром 0,5—0,6 мм, встановлену під деяким кутом до горизонту. Дека здійснює коливальні рухи, одночасно розташова­ний на ній шар зернової маси продувається знизу повітря­ним потоком, що приводить частинки матеріалу у виваже­ний стан. При цьому тяжіння між частинками зникає і во­ни з найменшою питомою масою спливають на поверхню шару, а з найбільшою — опускаються. Кожна з розподі­лених фракцій приймається відповідним приймальним при­строєм у призначеному місці.

2.5. Функціональна схема маши­ни для очищення зерна

Якість процесу очищення можна регулювати за допомо­гою зміни подачі маси на деку.

Кожна із зерноочисних ма­шин є об’єктом керування (рис.

2.5) . Основними вхідними параметрами об’єкта керування слід вважати чистоту зерна 'ук, продуктивність машини С}, наявність повноцінного зерна у відходах д. Можуть бути й інші параметри технічного ефекту очищення (наприклад, коефіцієнт повноти розподілу зерна). До збурень, що діють на об’єкт належать: початкова чистота зерна у_п, його воло­гість '№_ТІ, щільність зернової маси <р_п.

Основною керівною дією є зміна подачі зерна в маши­ну х_п, а в повітряно-решітних зерноочисних машинах, крім того, швидкість повітря в аспіраційних каналах х_ь.

Керуючими параметрами є частота і амплітуда коли­вань решіток та їх кут нахилу. Але в зерноочисних маши­нах передбачена зміна частоти коливань тільки при зупин­ці машини, амплітуда та кут нахилу взагалі не регулю­ються.

При управлінні процесом очищення природньо вимага­ти від системи управління максимальної продуктивності машини, з дотриманням певної чистоти зерна та обмеже­ним виходом повноцінного зерна у відходи. Ця мета до­сягається при стабілізації чистоти зерна на заданому рів­ні 'У^вих⁼⁼7зад [!]• Для реалізації такого алгоритму функ­ціонування об’єкту управління застосовуються системи, які реалізують релейний та неперервний алгоритм управління.

Розглянемо неперервний регулятор завантаження зер­ноочисної машини (рис. 2.6). Регулятор складається з лот­кового витратоміра зерна ВЗ з диференційно-трансформа- торним перетворювачем ДТП, регулюючого приладу РП, двох проміжних реле К1 і К2, виконавчого механізму ВМ, який діє на шиберний пристрій ШП, завантажувального бункера ЗБ.Процес регулювання здійснюється так. Потік зерна, що проходить з бункера БЗ через отвір шибера ШП і витратоміра ВЗ в машину ЗОМ, переміщує підпружине- ний лоток витратоміра. Це переміщення перетворюється датчиком ДТП в електричний сигнал змінного струму. По­тім після випрямляча струм надходить на вхід регулятора РП, де порівнюється із заданим значенням витрат зерна. Якщо поточне значення завантаження більше або менше

заданого, що перевищує зону нечутливості регулятора, то спрацьовують реле /<7 або К2, влючається двигун вико­навчого механізму ВМ, який переміщує заслонку шибера до того моменту, поки подача зерна не буде відповідати заданому значенню. В системі передбачена можливість дистанційного ручного управління шибером за допомогою перемикача 8А2при відключеному регуляторі, що здійсню­ється перемикачем 5Л1.

Подана схема управління не може бути досконалою, тому що не враховує змінності вологості й чистоти зерна, яке подається в машину. Відомо, що при наявності більш вологого зерна або зерна з меншою чистотою подача його в машину повинна зменшуватись. Тільки в цьому випадку показники якості очищення можна утримати на заданому рівні. Для врахування збурень по вологості й чистоті зер­на в управлінні процесом очищення розроблені більш до­сконалі системи.

Розглянемо систему управління, в якій завантаження машини вибирається залежно від чистоти зерна, що по­дається на очищення. Функціональна схема такої системи зображена на рис. 2.7. За допомогою аналізатора чистоти початкового зерна АЧ і періодично визначається чистота зерна. Це значення порівнюється із заданим і сигнал від порівнюючого елемента через підсилювач П₂ подається на виконавчий механізм ВМ2, який змінює уставку задаючого -елемента системи управління подачею зернової маси в ма­шину. Досконалішою є система управління подачею маси в машину при коригуванні подачі за допомогою аналіза­тора чистоти зерна після його очищення (рис. 2.8).

Принцип дії підсистеми визначення чистоти зерна такий. За допомогою пробовідбірника потік зерна надходить на

ваговимірювач проб. При досягненні пробою певної маси відбірник виключається та включається сепаратор. Після закінчення заданого часу сепарації проба знову зважу­ється і порівнюється з пробою кондиційного зерна. Залеж­но від різниці маси проб приводиться в дію кроковий дви­гун, який змінює положення задатчика регулятора заван­таження.

Крім вказаних систем автоматичного управління на за­готівельних підприємствах, до яких входять машини для очищення зерна, широко застосовують різні автоматичні пристрої для систем контролю.

Рівень зерна в бункерах контролюють за допомогою датчиків рівня різних модифікацій. Для вимірювання рів­ня у великих місткостях (на елеваторах) застосовуються мембранні датчики типу МДУ-3, ДУМ-100К та СУМ-ІУ2. Датчики типу МДУ обладнані мембраною з прогумованої тканини, закріпленої на корпусі. Тиск зерна, що сприйма­ється мембраною, передається через металеву пластинчас­ту пружину на кнопку мікровимикача. В датчиках СУМ-ІУ2 пластинчаста пружина замінена спіраллю,. натяг якої ре­гулюється гвинтом. Ці датчики мають значні похибки ви­мірювання, які у деяких випадках досягають 6—7 см, тому їх застосовують лише для грубого контролю рівня зерна у великих місткостях.

У зв’язку із недоліками цих датчиків дослідні зразки агрегатів ЗАВ та КЗС оснащені електронними сигналіза­торами рівня типу СУС-11. Сигналізатор такого типу скла­дається з первинного перетворювача ППЕ-1 і вторинного блока ВС-1. Чутливим елементом перетворювача служить електричний конденсатор, ємність якого змінюється при дотику зернової маси. Така зміна ємності призводить до спрацювання вихідного реле вторинного блока. При екс­плуатації сигналізатора необхідно проводити настройку на параметри матеріалу, що контролюється, основними з яких є діелектрична проникність. Відносне значення цього по­казника в зерновій масі залежно від її вологості змінюється в широких межах (від 2 до 10), що обумовлює на прак­тиці проведення періодичної підстройки приладу. Незважа­ючи на високу точність вимірювання рівня ~0,5 см необ­хідні часті підстройки сигналізаторів. Наявність неспра- цювань, висока вартість не дозволили приладу СУС-11 зна­йти широке застосування в агрегатах і комплексах по об­робітку зерна.

У прапорцевого датчика всі зазначені недоліки зведені до мінімуму (рис. 2.9). Принцип його дії грунтується на кутовому переміщенні шарнірно-підвішеної пластини (пра-

2.9. Схема прапорцевого датчика рівня зерна:

1 — прапорець; 2 — зернова маса; 3 — крон­штейн; 4 — підпірка; 5 — магніт; 6 — геркон

порця) під дією зернової маси 2 та закріпленого на кронштейні З

постійного магніту на геркон 6.

На практиці виникають складно­сті з вибором місця встановлен­ня датчика. Очевидно, що воно залежить від розташування жо­лоба, по якому стікає зерно, діа­метра бункера та кута природно­го укосу зерна. Вираз для У_д має вигляд:

де У_д — відстань між поверхнею бункера та місцем вста­

новлення датчика; Dб — діаметр бункера, а_тах — макси­мальний кут природного укосу; h_c — висота встановлення самопливу над бункером; А_д — похибка вимірювання дат­чика, (для пшениці — 23—38°; ячменю — 28—45°; вівса — 31—54°)..

Для вимірювання втрат зерна в машинах попереднього очищення розроблений індикатор ІВЗ-А. Індикатор є чо- тирьохканальним приладом і дозволяє вимірювати втрати зерна в каналах великих та легких відходів у двох маши­нах попереднього очищення (рис. 2.10). Сприймаючим еле­ментом кожного каналу є перетворювач ППЗ-ОЗ, який складається з текстолітової мембрани з наклеєними знизу трьома п’єзокерамічними елементами, з’єднаними між со­бою послідовно. Мембрана для захисту від механічних по­шкоджень наклеєна на віброізоляційний піпоеласт, який закріплюється до металічного корпуса. При ударі зерна в мембрану на обкладинках п’єзоелементів виникає швид­ко затухаючий електричний сигнал. Його амплітуда і три­валість залежать від сили удару, що дозволяє фіксувати удари зерна та не реагувати на удари полови або соломи. Сигнали з первинного перетворювача надходять на вхід смугового фільтр ПФ, а звідти на формувач імпульсів Ф/. Сформовані по амплітуді і тривалості сигнали через узго­джуючі підсилювачі ПУ-1 подаються на вхід підсилювачів постійного струму ППС-1 і перемикач каналів Я, а з остан­нього на стрілковий прилад СП. При встановленні ручки потенціометра «диапазон» в положення min кожній поділь­ні шкали приладу відповідає частота вхідного сигналу 0,2 Гц, а при повному відхиленні стрілки приладу — 10 Гц.

При встановленні ручки потенціометра в положення шах повне відхилення стрілки відповідає вже 100 Гц. Логічний пристрій ЛПЛ керує світловим індикатором СІ, а також ло­гічними пристроями ЛП-2 та ЛП-3, які в свою чергу керу­ють включення світлових сигналізаторів «не норма» СС-1 та «норма» СС-2, звукового сигиалізатоора ЗС, а також лічилньиків «загальний час роботи» СЧ-\ і «час роботи в режимі норма» СЧ-2. При значеннях стрілкового прила­ду, що перевищують на 10 % верхню межу шкали хоча б в одному з каналів, пристрій ЛП-2 включає лічильник СЧ-1. При значеннях стрілкового приладу, що дорівнюють 10— ■80 % верхньої межі шкали у всіх каналах ЛП-3 включає лічильник СЧ-2.Коли хоча б в одному каналі включе­ний сигналізатор СС-1, пристрій /7/7-2 відключає сигналі­затор СС-2 і включає звукову сигналізацію ЗС. При цьому відключається лічильникСЧ-2 і включається червоний сиг­налізатор СІ, що вказує на перевищення заданого значення втрат зерна в каналі контролю.

Для оперативного вимірювання масових витрат сипких матеріалів застосовують лоткові витратоміри зерна. Прин­цип дії такого витратоміра оснований на вимірюванні зу-

2.11. Схема лоткового витра­томіра зерна:

1 — лоток; 2 — зернова маса; 3 — противаги; 4 — пружний елемент

силь, що діють на вимі­рювальний лоток залежно від маси зернового пото­ку, що проходить по лот­ку, і подальшому пере­творенню цих зусиль спо­чатку в переміщення, а потім в електричний сигнал. Схема чутливого елементу лоткового витратоміра зображена на рис. 2.11. Зернова маса 2 лине по нахиленому під кутом а лотку 1 довжиною а_л, який одним кінцем закріплений на шарнірі, а другим опирається на пружний елемент 4. За­лежно від наявності шару зерна на лотку змінюється зна­чення переміщення Увих, яке перетворюється на електрич­ний сигнал. Комплект витратоміра такого типу РЗ-50, що- використовується на агрегатах ЗАВ-50 та КЗС-50 склада­ється з подібного чутливого елементу лоткового типу та вторинного перетворювача, який, будується на основі дифе- ренційчо-трансформаторного датчика.

Дослід використання лоткових витратомірів показав, що похибка вимірів витрат залежить від багатьох факторів: місця встановлення, швидкості плину зерна, виду зерна та інших. Тому для надійного поточного контролю необхідно в кожному випадку провести попереднє градуювання ви­тратоміра.