眾所周知,糧食烘干是糧食儲藏的第一道關鍵性作業程序,而糧食烘干系統是一個大時滯、多干擾的強非線性系統,目前糧食烘干機工藝形式與結構繁多,各有特點,使用中有一些普遍性的問題有待解決,如:①自動化程度較低,生產操作時,主要依靠工人經驗手動操作為主,烘干質量不穩定;②影響出機糧食水分檢測的因素比較多,在線水分檢測很難達到規定的精度水平,工作溫度0℃以下時糧食水分的檢測精度與性能穩定性尤為嚴重,無法為系統提供可靠的數據;③烘干過程控制嚴重滯后,不能為烘干作業提供實時有效的指導,糧食排出烘干機時才能知道糧食水分,烘干結果已不可調整……等等,使技術上達不到準確控制烘干后糧食水分的要求,糧食在烘干過程中即造成了品質陳化和劣變、破碎率增高、水分減量等不應有的品質與重量損失,富通新能源生產銷售滾筒烘干機、氣流式烘干機等機械設備。
為解決糧食品質在烘干環節中控制滯后、控制不準等關鍵技術問題,保持糧食品質,降低糧食在烘干環節中的數量損失和資源浪費,我們進行了糧食烘干機過程控制系統的應用研究開發。
1、工作原理
糧食烘干機是一個開式熱力學系統,糧食烘干是一個復雜的熱質交換過程,糧食本身又是一種復雜的生物化學物質。在烘干過程中,傳熱傳質過程將直接影響糧食烘干系統內部的宏觀參數(如溫度、濕度、壓力等),因此,烘干機內宏觀統計參數及其變化規律可以作為烘干過程傳熱傳質量度的指標,依靠此指標可以間接判斷烘干機內糧食的干燥特征與傳熱傳質速度。
糧食干燥質量取決于糧床厚度、糧食流速、初始含水率、糧食溫度、糧食密度膨脹率、最終含水率、熱風溫度和濕度八個因素,其中糧食的初始含水率及品質(密度的膨脹率)變化的隨機性比較大。不同品質糧食干燥速度不同,且烘干過程工藝參數直接影響糧食烘干后的品質。因此,研究糧食烘干過程中干燥品質在線識別,對于實現烘干過程工藝參數的實時控制,及時調節干燥工藝參數(如熱風溫度、排糧速度等),保證糧食的干燥質量具有重要意義。
本項目以烘干過程中糧層通過各干燥段與緩蘇段的運行速度、糧氣混合溫度的統計分析將糧食干燥溫度特性分為9類,即:緩蘇段平衡型、緩蘇段溫度上升型、緩蘇段溫度下降型、緩蘇段溫度平衡上升型、緩蘇段溫度上升平衡型、緩蘇段溫度平衡下降型、緩蘇段溫度下降平衡型、緩蘇段溫度上升下降型、緩蘇段溫度下降上升型。經過多年的研究并經生產試驗驗證,根據糧食干燥溫度特性建立的糧食干燥品質在線識別模型、過程參數與出機糧含水率回歸模糊神經網絡預測模型,可以實現對糧食烘干這一大滯后、多干擾和強非線性系統進行烘干過程的預測控制。
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