CN102860357B - 一种粮食干燥机及其水分在线检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粮食干燥机及其在线水分检测方法，其技术要点在于：干燥机的中部装置在线水分检测仪，上部装置分料盘、振动电机；并且通过匀料布粮、错频扰动、水分在线检测、侍服控制、在线变频调节和辅以人工局部调节的方法，实现粮食干燥水分的在线检测。本发明具有结构简单、机内粮食运动均匀、粮食干燥降水均匀、可实时监控和调节粮食干燥水分，充分保持粮食的干燥品质的特点。
Description
技术领域：
本发明属于物料干燥设备技术领域，具体涉及一种可监控和调节控制粮食水分的粮食干燥机，特别是一种粮食干燥机及其水分在线检测方法。
背景技术
目前，国内外的粮食干燥技术设备主要有连续式和间歇式两大类，粮食的干燥方式，主要还是对流干燥，95%以上的粮食干燥机是采用热空气为干燥介质。无论是连续式还是间歇式粮食干燥机，粮食在干燥机内的运动，均是依靠粮食自身的重力的作用，至上而下运动。以热空气为干燥介质的粮食干燥机内，均设置有供干燥介质进入干燥机和流出干燥机的角状盒或网状盒等部件，这些角状盒或网状盒是固定不动的，会对干燥机内粮食的运动产生各种各样的阻力，导致粮食在干燥机内的运动出现不均匀。另外，粮食的流动性与粮食的含水率、含杂率有关。当粮食收获时遇阴雨天气，则其含水率和含杂率将会很高，粮食的流动性较差，易在干燥机内结拱搭桥，严重影响干燥品质和生产效率。粮食干燥机的水分在线检测，也会因干燥机内存在的干燥不均匀而产生较大误差。国内外现使用的粮食干燥机，其水分在线检测点均在排粮口，若发现粮食水分不符合要求，则从干燥机排粮口上逆到干燥机冷却段的部分粮食将无法采用补救措施。
中国专利申请号为200910007661.6 的“一种微波在线式粮食水分检测装置及其方法”， 公开了一种微波在线式粮食水分检测装置及其方法，其中该装置包括顺次连接的微控制器、接口电路、计算机，其还包括：高频信号发生器，用于产生高频信号；高频信号接收器，用于拾取透射过粮食的高频信号；信号调理与检测电路，用于对高频信号接收器拾取的高频信号、透射粮食前的高频信号进行幅值和相位差分检测，并将获取的水分检测结果通过微控制器、接口电路传送至计算机，由计算机根据密度补偿算法对水分检测结果进行密度补偿。
中国专利201010511265.X公开了一种多通道排料的粮食干燥机，其技术要点是：干燥机的下部为多个四面形倒锥体构成的并联排料通道（9），多通道排料机构（11）安装在弹性支座（12）上，多通道排料机构（11）的集料斗（14）内均布支撑架（16），支撑架（16）与水平面的安装倾角在15°~25°之间。支撑架（16）上安装有与排粮通道数目相同的计量块（10）；计量块（10）与并联排料通道（9）的排料通道口（19）之间保持10～50mm间隔；干燥机上部的平料栅（2）悬挂在弹性吊座（3）上，导料杆（4）下端与计量块（10）上导料杆支座（25）连接，导料杆（4）从干燥机并联排料通道（9）的排料通道口（19）向上穿过干燥室（6）与位于干燥机顶部的平料栅（2）连接。该发明具有结构简单、机内物料运动均匀、物料干燥降水均匀、干燥速率高的特点，可充分保持物料的干燥品质。上述发明的不足之处是不能对粮食干燥过程中的水分变化实施在线检测，以确保粮食干燥品质。
发明内容
本发明的目的就是为避免上述不足而提供的一种粮食干燥机的水分在线检测方法。本发明的目的可以通过下述技术方案来实现。
一种粮食干燥机及其水分在线检测方法，其技术要点在于：干燥机的中部装置在线水分检测仪（15），上部装置有分料盘（2）、振动电机（16）；并且设定了适应于干燥机的在线水分检测方法，该方法包括以下工艺过程：
1. 匀料布粮工艺过程
粮食经提升机提升，从干燥机进粮口落到分料盘上。在振动电机B的作用下，分料盘匀料段将粮食分布均匀，控制分料盘匀料段上粮层厚度在20～100mm之间。料层厚度的相对误差小于10%。分料盘上的分流通道数目与扰动杆数目相同。每一条分流通道端部设置有分料口，在分料口处，设置有扰动杆，分料口数目与扰动杆数目相同，控制每条分流通道中粮食流量的相对误差值小于10%。控制每条分料通道端部分料口粮食的平均粒度值的误差小于10%。控制分料盘上振动电机B的频率在300r/min～1500 r/min之间，振动电机B振幅在3～10mm之间。
2. 错频扰动工艺过程
扰动杆的上端与分料盘上相应分料口联接，扰动杆的下端与集料斗上相应计量块联接。扰动杆上端随分料盘振动，扰动杆下端随集料斗振动。扰动杆上端与下端的振动频率有差异，产生错频扰动，控制分料盘与集料斗振动频率相对差值小于40%，有利于干燥机内粮食整体流动，有利于提高水分在线检测的精度。
3. 水分在线检测工艺过程
电容式水分在线检测仪安装在扰动杆中部，埋在干燥机中部的粮层中，粮食干燥机内的粮食在重力和扰动杆扰动力的共同作用下，粮食自上向下流动。电容式水分在线检测仪柱形壳体轴向与粮流平行。柱形壳体上、下口敞开，芯片安装在轴对称位置。工作时，粮食从水分在线检测仪上端开口进入柱形壳体内，并从下端开口流出。粮食在水分在线检测仪柱形壳体中流动，可以在线读出柱形壳体内粮食的水分值。控制干燥机内粮食平均流速与水分在线检测仪柱形壳体内粮食流速相对误差值小于10%；控制干燥机内粮食的平均粒度值与水分在线检测仪柱形壳体内粮食的平均粒度值相对误差小于10%。水分在线检测仪在线测得的粮食水分值，为干燥机位于水分在线检测仪所在水平面粮层的水分平均值。
4. 侍服控制工艺过程
水分在线检测仪安装在干燥机的中部，随扰动杆一起振动。可以计算出粮食从进粮口与中部水分在线检测仪所在位置粮层之间的水分差值以及粮食从顶层流动到水分在线检测仪所在粮层的时间，从而可估算出粮食到达干燥机排料口位置时的粮食水分。通过在线检测干燥机排粮口的水分值，与估算值相比较，可以在线修饰干燥机的工况参数，如干燥介质的温度、流速、流量及集料斗振动电机A的频率等，从而在线调节粮食在干燥机内的干燥时间、干燥强度，实现粮食干燥机的在线侍服控制。
5. 在线变频调节
干燥机的计量块具有粗糙表面，通过在线调节集料斗上振动电机A的频率，可以在线调节干燥机的排粮量。并通过在线调节扰动杆上端分料盘振动电机B的振动频率，使振动电机A 与振动电机B的振动频率的相对误差值小于40%。
6. 人工局部调节
干燥机的排粮量还和计量块与水平面的倾角有关，依据现场工况参数，可以人工调节某些计量块的倾角来调节这些计量块的排粮量，从而实现人工局部调节。
具体来说，所述匀料布粮，首先是通过控制安装在分料盘上振动电机B的频率（参见附图），使散落在分料盘匀料段上的粮食在振动力作用下厚度均匀，并控制粮层厚度在20～100mm之间。并使分料盘上粮层的厚度的相对误差小于10%。分料盘匀料段上的粮食随分料盘一起振动，进入分流通道。分流通道内的粮食质量流量基本相同，控制各分流通道内粮食质量流量的相对误差小于10%。分流通道数目与扰动杆数目相同。在分流通道的端部设置分料口，分料口与扰动杆上端联接。粮食经分流通道从分料口落入扰动杆所在位置的粮层中，完成匀料布粮的工艺过程。
所述的错频扰动是通过在线控制分料盘上振动电机B的频率和在线控制集料斗上振动电机A的频率，使扰动杆上端与扰动杆下端的振动频率不同，并控制扰动杆上端与下端振动频率差值小于40%，使干燥机内上部粮层与下部粮层受不同频率扰动，且干燥机上部与下部粮层的扰动频率差值在40%以内，有利于扰动杆中部产生共振，有利于干燥机内的粮食产生整体流动，有利于提高水分在线检测仪的精度。
所述的在线检测是使水分在线检测仪随扰动杆一起振动，并使水分在线检测仪上方的粮食，按干燥机内粮食流动的平均速度从水分在线检测仪柱形壳体上端开口进入，并从下端开口排出，且控制水分在线检测仪内粮食的流动速度与干燥机内粮食平均流动速度的相对误差小于10%，有利于水分在线检测仪测得的水分值可以代表水分 在线检测仪所在粮层的实际水分值。
所述的伺服控制是通过在线检测粮食进入干燥机时的水分值和干燥机的处理量，计算出粮食从干燥机进粮口运动到水分在线检测仪所在位置的时间、降水速率、降水幅度等干燥机的工况参数值，并估算出干燥机按当前的工况参数运行时，粮食从水分在线检测仪所在位置运动到干燥机排粮口时的时间、降水幅度、降水速率等干燥机的工况参数值。计算机将估算值与拟定的标准值相比较，将发出在线控制指令：若估算值小于拟定标准值，则在线增加集料斗振动电机A的频率，加大干燥机的排粮量，缩短粮食在干燥机内的干燥时间，将估算值与拟定标准值的相对误差控制在允许范围内。若估算值大于拟定标准值，则减小振动电机A的频率，减小干燥机的排粮量，增加粮食在干燥机内的干燥时间，将估算值与拟定标准值的相对误差控制在允许范围内。若估算值与拟定值的相对误差在允许范围内，则干燥机按照当前工况参数继续工作。计算机依据在线工作状态参数，可以实现干燥机的在线侍服控制。
所述的变频调节是依据干燥机中部和排粮口的水分在线检测值，在线调节集料斗上振动电机A的振动频率，在线控制和调节干燥机的排粮量，参见附图。集料斗安装在弹性支座上，弹性支座安装在机架上。集料斗上安装有计量块。扰动杆的上端安装在分料盘上；扰动杆的下端安装在计量块上。计量块表面是粗糙面，当计量块随集料斗振动时，计量块与粮食接触的粗糙面将对粮食产生摩擦和弹性碰撞力，粮食将在摩擦力和弹性碰撞力作用下沿计量块表面移动，计量块的排粮量还与计量块的频率相关。所以，可以通过在线调节振动电机A的频率，控制粮食在干燥机内的干燥时间，使粮食的出机水分符合拟定要求。
所述的人工局部调节是通过人工调节某些计量块的安装角，可以改变这些计量块的排粮量，实现人工局部调节。
附图说明
附图1是本发明提供的一种粮食干燥机结构示意图
附图2是分料盘结构示意图
附图3是集料斗主视图
附图4是集料斗俯视图
附图5是扰动杆结构示意图
附图是本发明提供的一种适用于粮食水分在线检测方法的粮食干燥设备。
附图的图面说明：
1.进粮口 2.分料盘 3.弹性吊座 4.扰动杆 5.料位器 6.干燥室7.半角状盒 8.角状盒9.排料通道 10.计量块 11.集料斗 12.弹性支座 13.机架 14.振动电机 15.水分在线检测仪 16.振动电机17.提升机 18.分料盘匀料段 19. 分流通道 20.分料口21.排粮口22.计量块支架
本发明所具有的有益效果是：
1. 粮食干燥机内的粮食受自身重力和扰动杆扰动力的共同作用，产生自上而下的流动，流动性比只受重力作用的情况好，有利于提高水分在线检测精度。
2. 水分在线检测仪安装在粮食干燥机的中部，可以通过粮食干燥机上半段测得的已知工况参数，在线修饰粮食干燥机下半段的工况参数，有利于改善粮食的干燥品质。
3. 分料盘多点均匀布粮，有利于克服粮食干燥机同一水平面粮层粮食粒度不均匀的问题，有利于干燥机内粮食的整体流动，有利于缩小水分在线检测仪内粮食流动速度与检测仪所在平面粮层平均流动速度之间的相对误差。
具体实施方式
实施例
参见图1，图2，图3，图4和图5.,在粮食干燥机的中部装置在线水分检测仪；上部装置分料盘（2）、振动电机（16）。
设定了适应于干燥机的在线水分检测方法，该方法包括以下工艺过程：
如图1所示，粮食经提升机提升，从干燥机进粮口落到分料盘上。在振动电机B的作用下，分料盘匀料段将粮食分布均匀，控制分料盘匀料段上粮层厚度 在20～100mm之间。料层厚度的相对误差小于10%。分料盘上的分流通道数目与扰动杆数目相同。每一条分流通道端部设置有分料口，在分料口处，设置有扰动杆，分料口数目与扰动杆数目相同，控制每条分流通道中粮食流量的相对误差值小于10%。控制每条分料通道端部分料口粮食的平均粒度值的误差小于10%。控制分料盘上振动电机（16）的频率在300r/min～1500 r/min之间，振动电机（16）振幅在3～10mm之间。
扰动杆的上端与分料盘上相应分料口联接，扰动杆的下端与集料斗上相应计量块联接。扰动杆上端随分料盘振动，扰动杆下端随集料斗振动。扰动杆上端与下端的振动频率有差异，产生错频扰动，控制分料盘与集料斗振动频率相对差值小于40%，有利于干燥机内粮食整体流动，有利于提高水分在线检测的精度。
电容式水分在线检测仪安装在扰动杆中部，埋在干燥机中部的粮层中，粮食干燥机内的粮食在重力和扰动杆扰动力的共同作用下，粮食自上向下流动。电容式水分在线检测仪柱形壳体轴向与粮流平行。柱形壳体上、下口敞开，芯片安装在轴对称位置。工作时，粮食从水分在线检测仪上端开口进入柱形壳体内，并从下端开口流出。粮食在水分在线检测仪柱形壳体中流动，可以在线读出柱形壳体内粮食的水分值。控制干燥机内粮食平均流速与水分在线检测仪柱形壳体内粮食流速相对误差值小于10%；控制干燥机内粮食的平均粒度值与水分在线检测仪柱形壳体内粮食的平均粒度值相对误差小于10%。水分在线检测仪在线测得的粮食水分值，为干燥机位于水分在线检测仪所在水平面粮层的水分平均值。
水分在线检测仪安装在干燥机的中部，随扰动杆一起振动。可以计算出粮食从进粮口与中部水分在线检测仪所在位置粮层之间的水分差值以及粮食从顶层流动到水分在线检测仪所在粮层的时间，从而可估算出粮食到达干燥机排料口位置时的粮食水分。通过在线检测干燥机排粮口的水分值，与估算值相比较，可以在线修饰干燥机的工况参数，如干燥介质的温度、流速、流量及集料斗振动电机A的频率等，从而在线调节粮食在干燥机内的干燥时间、干燥强度，实现粮食干燥机的在线侍服控制。
干燥机的计量块具有粗糙表面，通过在线调节集料斗上振动电机A的频率，可以在线调节干燥机的排粮量。并通过在线调节扰动杆上端分料盘振动电机B的振动频率，使振动电机A 与振动电机B的振动频率的相对误差值小于40%。
干燥机的排粮量还和计量块与水平面的倾角有关，依据现场工况参数，可以人工调节某些计量块的倾角来调节这些计量块的排粮量，从而实现人工局部调节。
Claims (1)
1.一种粮食干燥机的水分在线检测方法，其特征在于，包括以下工艺过程：
A. 匀料布粮工艺过程
粮食经提升机提升，从干燥机进粮口落到分料盘上，在分料盘振动电机的作用下，分料盘匀料段将粮食分布均匀，控制分料盘匀料段上粮层厚度在20～100mm之间，料层厚度的相对误差小于10%，分料盘上的分流通道数目与扰动杆数目相同，每一条分流通道端部设置有分料口，在分料口处，设置有扰动杆，分料口数目与扰动杆数目相同，控制每条分流通道中粮食流量的相对误差值小于10%，控制每条分料通道端部分料口粮食的平均粒度值的误差小于10%，控制分料盘振动电机的转速在300r/min～1500 r/min之间，振幅在3～10mm之间；
B. 错频扰动工艺过程
扰动杆的上端与分料盘上相应分料口联接，扰动杆的下端与集料斗上相应计量块联接,扰动杆上端随分料盘振动，扰动杆下端随集料斗振动，扰动杆上端与下端的振动频率有差异，产生错频扰动，控制分料盘与集料斗振动频率相对差值小于40%，有利于干燥机内粮食整体流动，有利于提高水分在线检测的精度；
C. 水分在线检测工艺过程
电容式水分在线检测仪安装在扰动杆中部，埋在干燥机中部的粮层中，粮食干燥机内的粮食在重力和扰动杆扰动力的共同作用下，粮食自上向下流动，电容式水分在线检测仪柱形壳体轴向与粮流平行，柱形壳体上、下口敞开，芯片安装在轴对称位置，工作时，粮食从水分在线检测仪上端开口进入柱形壳体内，并从下端开口流出，粮食在水分在线检测仪柱形壳体中流动，在线读出柱形壳体内粮食的水分值，控制干燥机内粮食平均流速与水分在线检测仪柱形壳体内粮食流速相对误差值小于10%，控制干燥机内粮食的平均粒度值与水分在线检测仪柱形壳体内粮食的平均粒度值相对误差小于10%，水分在线检测仪在线测得的粮食水分值，为干燥机位于水分在线检测仪所在水平面粮层的水分平均值；
D. 侍服控制工艺过程
水分在线检测仪安装在干燥机的中部，随扰动杆一起振动，计算出粮食从进粮口与中部水分在线检测仪所在位置粮层之间的水分差值以及粮食从顶层流动到水分在线检测仪所在粮层的时间，从而估算出粮食到达干燥机排料口位置时的粮食水分，通过在线检测干燥机排粮口的水分值，与估算值相比较，在线修饰干燥机干燥介质的温度、流速、流量及集料斗振动电机的频率，从而在线调节粮食在干燥机内的干燥时间、干燥强度，实现粮食干燥机的在线侍服控制；
E. 在线变频调节
干燥机的计量块具有粗糙表面，通过在线调节集料斗上振动电机的频率，在线调节干燥机的排粮量，并通过在线调节扰动杆上端分料盘振动电机的振动频率，使集料斗振动电机与分料盘振动电机的振动频率的相对误差值小于40%；
F. 人工局部调节
干燥机的排粮量还和计量块与水平面的倾角有关，依据现场工况参数，人工调节某些计量块的倾角来调节这些计量块的排粮量，从而实现人工局部调节。
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