Размещено на http://www.allbest.ru/

Системы автоматического управления

План

Введение

1. Описание технологического процесса системы автоматического управления воздухораспределением в бункерах вентилирования зерна

2. Выбор технологического оборудования системы автоматического управления воздухораспределением в бункерах вентилирования зерна:

2.1 Выбор измерительного устройства

2.2 Выбор исполнительного механизма

2.3 Выбор регулирующего органа

Заключение

Библиографический список

Введение

Цель работы: разработка системы автоматического управления воздухораспределением в бункерах вентилирования зерна. Изобразить принципиальную схему, и дать полное описание работы схемы с указанием назначения и последовательности взаимодействия всех ее элементов. На основе принципиальной и технологической схем изобразить функциональную схему.

Задачи: дать характеристику группе технических средств, являющихся основой автоматического управления воздухораспределением в бункерах вентилирования зерна технологического процесса. Описать выбор измерительного устройства, исполнительного механизма и регулирующего органа.

Как правило, предприятия мукомольной промышленности страдают от того, что линии по увлажнению зерна находятся в неработающем состоянии и производственный персонал вынужден вводить воду по оценке "на глазок" толщины струи ("полпальца, "палец" и т. п.).

Однако основным является то, что в существующих системах холодного кондиционирования зерна погрешность процесса увлажнения соизмерима с требуемой величиной до увлажнения (разницей значений исходной влажности зерна и влажности зерна на 1-й данной системе), которая составляет 2-3% общего веса.

Увлажнение пшеницы с исходной влажностью менее 12% рекомендуется осуществлять последовательно в два этапа, при этом соотношение величины приращения влаги на первом и втором этапах ориентировочно должно составлять 3: 1, что делает еще более неэффективным применение устаревших систем увлажнения.

1. Описание технологического процесса системы автоматического управления воздухораспределением в бункерах вентилирования зерна

В сельском хозяйстве нашей страны используют шахтные, барабанные и камерные зерносушилки. Это наиболее ответственные объекты автоматизации зерноочистительно-сушильного комплекса, на которые приходится 85 % всех контролируемых и управляемых операций на комплексе. вентилирование зерно воздухораспределение

Шахтные зерносушилки типа СЗШ (рис. 1) имеют две сушильные камеры, два надсушильных бункера 6, две загрузочные нории 7 влажного зерна, две нории сухого зерна, разгрузочные устройства 3, две охладительные колонки 9 со шлюзовыми затворами. Теплоноситель из топки 2 по трубопроводу / подается в сушильные камеры 4 и 5. Пространство между шахтами используется в качестве диффузора 12, в центральную часть которого снизу подводится теплоноситель. Отработанный теплоноситель отводится с боковых сторон с помощью вентиляторов 13. Внутри камеры размешены пятигранные коробы 11. Одной стороной каждый короб упирается в глухую стенку, в другой его стороне выполнено открытое окно.

Теплоноситель из топки поступает в открытые окна через подводящий диффузор, из них проникает к зерновой слой и поглощает влагу, а затем отводится через другой ряд коробов в отводящие диффузоры и вентиляторами 13 выбрасывается наружу.

Влажное зерно после первичной очистки подастся в засыпные ковши норий 7, которые поднимают его и через надсушильные бункера б заполняют шахты 10 сушилки. Необходимый уровень зерна в сушилке контролируется датчиками минимального и максимального уровня, которые установлены в надсушильных бункерах 6. Датчики уровня управляют работой порционного разгрузочного устройства: при достижении минимального уровня останавливается электродвигатель разгрузочных кареток, при достижении максимального уровня электродвигатель разгрузочных кареток включается снова. Излишек зерна из надсушильного бункера 6 по зерно сливам возвращается в завальную яму. В нижней части шахт в патрубках установлены датчики температуры для дистанционного измерения температуры нагрева зерна в потоке.

Рисунок 1 - Технологическая схема зерносушилки типа СЗШ:

1-трубопровод; 2-топка; 3-разгрузочное устройство; 4,5-сушильные камеры; 6- надсушильный бункер; 7,8-нории; 9-охладительная колонка; 10-шахты; 11-короба; 12-диффузоры; 13-вентиляторы.

Высушенное зерно нориями 8поднимается и сбрасывается в лотковые расходомеры, откуда попадает в охладительные колонки 9. Охладительные колонки выполнены из двух коаксиально расположенных цилиндров. К малому внутреннему цилиндру сверху присоединен всасывающий патрубок вентилятора, при помощи которого отводится отработанный воздух. Зерно располагается между перфорированными стенками внутреннего и внешнего цилиндров и охлаждается благодаря просасыванию воздуха через его слой. Нижняя часть колонки заканчивается конусом, под которым расположен шлюзовой затвор для периодической порционной разгрузки колонки.

Исполнительный механизм шлюзового затвора управляется от датчиков уровня зерна, контролирующих верхний и нижний допустимый уровень зерна в верхней части колонки. При максимальном уровне зерна шлюзовой затвор открывается, при минимальном - закрывается. Охлажденное зерно подается норией на дальнейшую очистку.

Рисунок 2 - Технологическая схема теплогенератора зерносушилки типа СЗШ: 1-манометр; 2-трансформатор; 3-предохранитель; 4-форсунка; 5-экран; 6-кожух; 7-камера сгорания; 8-отражатель; 9-смесительная камера; 10-предохранительный клапан; 11-газодувка; 12,13-краны; 14-дутьевой вентилятор; 15-сливной кран; 16-трубопровод; 17-насос; 18-топливный бак; 19-золотник; 20-дроссель.

Технологическая схема теплогенератора для зерносушилки типа СЗШ показана на рисунке 2. Система подачи топлива состоит из топливного бака 18, насоса 17, манометра /, сливного крана 15, дросселя 20, золотника 19, форсунки 4, газодувки 11 и трубопроводов 16 подачи топлива. Камера сгорания 7 топки имеет экран 5 и кожух 6 из углеродистой стали. В передней части Смесительной камеры 9 ("улитки") установлен предохранительный клапан 10, предотвращающий взрыв топки от внезапного воспламенения паров топлива.

Рисунок 3 - Структурная схема автоматического управления: 1-обьект управления; 2-измерительный прибор; 3-оператор; 4-регулирующий орган; 5-управляющий элемент; 6-задатчик; 7-исполнительный механизм.

Жидкое топливо к форсунке 4 поступает с помощью шестеренного насоса 17. Подачей топлива управляют дистанционно посредством золотника 19, а давление впрыска устанавливают дросселем 20. Воздух, необходимый для сгорания топлива, подается к форсунке ротационной газодувкой 11 через краны 12 и 13. Дутьевой вентилятор 14 подает в топки воздух (до 9 тыс. м 3/ч).

При пуске топки включают электродвигатели вентиляторов топки и топливный насос 17. С помощью трансформатора и высоковольтной свечи зажигания 8 воспламеняется пламя и топке, наличие которого контролируется специальным фотодатчиком. Если топливо не воспламеняется, то через 15 с вентилятор топки и топливный насос отключаются.

При работе топки в смесительную камеру 9 поступают топочные газы, а по кольцевым зазорам между стенками камеры сгорания экраном 5 и кожухом б--наружный воздух. Для лучшего смешивания газов с воздухом установлен отражатель 8.

Стационарные барабанные зерносушилки типа СЗСБ производительностью от 2 до 8 т/ч используют для сушки продовольственного зерна, семян трав, а также для приготовления белково-витаминной травяной муки. Эти зерносушилки включают также в состав комплексов типа КЗС для послеуборочной обработки зерна. Технологическая схема зерносушилок СЗСБ состоит из топки 1 (рис. 2), загрузочной камеры 8. сушильного барабана 4 с подъемными лопатками 5, разгрузочной камеры 7, элеватора 9, охладительной колонки 10со шнеком 12. Механизм сушильного барабана включается в работу электродвигателем мощностью 7,5 кВт через двухступенчатый редуктор и приводные ремни. Зерно в сушильный барабан должно поступать равномерным и беспрерывным потоком. Оно подастся в барабан по винтовым дорожкам, избыточное зерно направляется через клапан 13 в приемный бункер.

Рисунок 4 - Технологическая схема зерносушилки типа СЗСБ:

1-топка; 2-выпускная труба; 3,7,8- камеры; 4-сушильный барабан; 5-лопатки; 6,11-вентиляторы; 9-элеватор; 10-охладительная колонка; 12-шнек; 13,15-клапаны; 14-зернослив; 16-затвор.

Под воздействием теплоносителя и лопаток 5 зерно перемещается вдоль барабана и высыпается в разгрузочную камеру 7. Из камеры 7зерно через шлюзовой затвор 8направляется элеватором 9 в охладительную колонку 10. В охладительной колонке зерно перемешается сверху вниз и при помощи вентилятора 11 продувается наружным воздухом и охлаждается. В верхней части колонки расположен горизонтальный шнек 12 для подачи и разравнивания зерна. Излишнее зерно при загрузке колонки попадает в зерно-слив 14, на конце которого закреплен клапан 15 с контактным датчиком. От контактного датчика и датчика верхнего уровня зерна включается шлюзовой затвор 16, который выпускает порцию зерна. Выпуск зерна прекращается в момент срабатывания датчика минимального уровня, установленною в верхней части охладительной колонки.

Теплоноситель готовят в топке 1, сжигая жидкое топливо (керосин или смесь 75 % керосина и 25 % моторного топлива) и нагревая топочными газами воздух, подаваемый в топку. Побочные газы удаляются через трубу 2, отработанный теплоноситель выбрасывается в атмосферу вентилятором 6.

Принципиальная электрическая схема управления двумя барабанными зерносушилками, входящими в комплекс КЗС-20Б, показана на рисунке 8.7. Она состоит из цепей дистанционного пуска и останова агрегатов, управления топкой, световой и звуковой сигнализации. Автоматами QF1 и QF2и переключателем SA1выбирают заданный вариант работы оборудования: работа только первой или второй зерносушилки или их совместная работа (положение переключателя SA1 будет соответственно в 1, 2 или 3). Перед пуском зерносушилки включают автоматы SA1 и SA2, подающие напряжение в схему управления, и кнопкой SB2 включают магнитный пускатель КМ 16. Блок-контакты КМ 16:3 через реле К УЗ включают предупредительный звуковой сигнал НА, который после пуска агрегатов отключают кнопкой SB21 через реле КV1...КVЗ.

Рассмотрим работу технологической (см. рис. 2) и электрической (рис. 4) схем при пуске первой зерносушилки. Кнопками SB4 и SB6 включаются электродвигатели M1(мощность 10 кВт) вентилятора 6 сушильного барабана 4 и М 2(4 кВт) топки 1. От блок-контактов КМ 2:3 срабатывает реле выдержки времени КТ 1, которое через 150 с своим контактом KT1:1включает трансформатор зажигания ТV1 и электромагнитный клапан УА 1 подачи топлива. При появлении пламени в топке срабатывает фотореле КV5, которое контактами КV5 включает реле КV4. Последнее становится на самоподпитку через свой контакт КV4 и отключает реле КТ 1.

Рисунок 5 - Принципиальная электрическая схема управления барабанными зерносушилками.

Если в течение 15 св топке пламя при пуске не возникает, тореле КТ 1через 165 с после пуска шунтирует цепь Rи этим вызывает срабатывание реле КV5, а затем реле КV4. Реле КV4 одним контактом отключает реле времени КT1, а вторым контактом разрывает одну из двух цепей питания магнитною пускателя КМ 2. Реле КТ 1, расшунтируя цепь R, отключает фотореле KV5, а последнее разрывает цепь питания сначала KV4, а затем КМ 2, и вентилятор топки выключается. Блок-контакты КМ 2:3снимают напряжение с автомата контроля пламени и включают через контакты реле КV1:2 звуковой сигнал НА. Аналогичным образом действует схема при погасании пламени в топке по любым причинам. Повторный пуск оператором возможен только после устранения причин погасания пламени.

При успешном пуске топки кнопками SB12 и SB14 включают магнитные пускатели КМ 5н КМ 6электродвигателей Л/5 (7,5 кВт) сушильного барабана 4 и Мб (5,5 кВт) вентилятора 11 охладительной колонки 10.

Магнитные пускатели КМ 13...КМ 15 с помощью кнопок SB16...SB20 включают соответственно электроприводы двухпоточных норий: М 13 - охладительных колонок, M14-- разгрузки сушилок и М 15-- промежуточных норий. Мощность каждого электродвигателя нории равна 2,2 кВт. Только после включения разгрузочной нории сушилок можно кнопкой SB8 включить электропривод МЗ разгрузочного устройства 8 сушилки.

Аналогичным образом включаются и отключаются электродвигатели А 17...М 12 второй зерносушилки. Электроприводом М 4разгрузочного устройства 16 охладительной колонки 10можно управлять вручную при помощи кнопок SB9 и SB10 или автоматически при помощи датчиков уровня зерна SL2 (переключатель SA2 во втором случае ставят в положение 2). Нижний и верхний уровни зерна в охладительной колонке контролируются датчиками уровня SLIи SL2. Если уровень зерна достигнет предельного нижнего значения, то размыкаются контакты SL1 и разгрузка охладительной колонки прекращается. Когда зерно достигает предельного верхнего уровня, то замыкаются контакты вначале SL1, а затем SL2 и начинается разгрузка колонки.

Зерносушилку останавливает оператор, поочередно отключая оборудование в последовательности, обратной пуску, при помощи кнопок "Стоп" SB19...SB1. В экстренных случаях одновременно все машины останавливают кнопкой.SB или SB1.

Активное вентилирование - продувание массы зерна холодным или подогретым воздухом - наиболее эффективный прием временного хранения (консервирования) влажного зерна. Влажное зерно очень быстро портится при хранении. Из-за увеличенной интенсивности дыхания при повышенной влажности и температуре зерно самосогревается, поражается плесневыми грибками, микроорганизмами и быстро теряет семенные и продовольственные качества. Активное вентилирование, кроме консервации, предупреждает самосогревание, охлаждает и подсушивает зерновые насыпи.

Круглосуточное вентилирование необходимо, если влажность зерна была выше 20 %, а относительная влажность воздуха не превышала 90%. В дождливую погоду проводят периодическое вентилирование зерна подогретым воздухом в течение 1,5 ч через 4...6ч.

Для активного вентилирования зерна атмосферным воздухом используют вентилируемые бункера. Вентилируемый бункер имеет цилиндрическую форму и выполнен из штампованных перфорированных секций. Внутри бункера находится воздухораспределительная труба (рис. 6). Несколько бункеров объединяют в группы. Зерно засыпают между внутренним и внешним цилиндрами. В основе сушки вентилированием лежит зависимость так называемой равновесной влажности зерна w от относительной влажности воздуха ц> (рис. 6).Из-за гироскопических свойств зерно увлажняется при относительной влажности воздуха выше равновесной и подсушивается при влажности воздуха ниже равновесной. Для уменьшения относительной влажности воздуха его подогревают, на каждый градус нагрева воздуха ею относительная влажность снижается примерно на 5 %. Обычно воздух при сушке подогревают на 10...12*С.

Рисунок 6 - Схемы бункера активного вентилирования (а), управления поршнем-заглушкой (б) и зависимость равновесной влажности зерна от относительной влажности воздуха:

1-вентилятор;2-электрокалорифер;3-бункер;4-воздухораспределительная трубка; 5-поршень-заглушка; 6-датчик; 7-трос; 8-электропривод; 9-люк.

Автоматизация бункеров активного вентилирования зерна предусматривает автоматическое управление загрузкой бункеров, воздухораспределением в бункере, температурой и влажностью зерна и продуваемого воздуха. Нория загружает зерно в бункер 3, в котором происходит вертикальное и радиальное воздухораспределением (рис. 6, а). В центре бункера установлена перфорированная воздухораспределительная труба 4, а внутри нее от электропривода 8 перемешается поршень-заглушка 5. Разгружается бункер самотеком через люк 9. Вентилятор 1 прогоняет воздух через электрокалорифер 2 и подаст его в массу зерна.

Автоматическая СУ воздухораспределением (рис. 6, б) воздействует на электропривод М, который устанавливает поршень-заглушку в требуемое положение следующим образом. Сигнал на перемещение поршня-заглушки полается от блок-контакте в КМ 1: 1при пуске загрузочной нории. Блок-контактыKM1: 1подают питание на катушку КМВ и двигатель М, и тот передвигает поршень вверх, пока не разомкнутся контакты конечного выключателя SQ1.Окончание загрузки и отключение нории вызывает замыкание блок-контактаKM1:2 в цепи включения катушки KMIIреверсивного пускателя привода заглушки. Теперь заглушка опускается до тех пор, пока датчик 6 (рис. 6, а) положения не коснется зерна и, разомкнув контакты SQ2 (рис. 6, б), не отключит катушку KMII. При помощи кнопок SB1 и SB2 можно дистанционно управлять электроприводом 8 (рис. 6, а) и связанной с ним тросом 7заглушкой.

Схема управления загрузкой, температурой и влажностью зерна бункеров активного вентилирования показана на рисунке 7. Переключатели SA1и SA2 могут быть установлены в два положения: С--сушка и К-- консервация при ручном Р и автоматическом А управлении. Датчики уровня SL1и SL2 контролируют верхний и нижний уровень зерна в бункере. Норию загрузки пускают кнопкой SB2,в результате чего магнитный пускатель КМ 1подаст питание на электропривод M1.

Рисунок 7 т- Электрическая схема бункера активного вентилирования зерна.

Когда уровень зерна в бункере достигает максимального значения, размыкается контакт SL1, из цепи тока выводится пускатель КМ 1, который своими блок-контактами КМ 1:3 включает реле времени KT и магнитный пускатель КМ 2электропривода М 2 вентилятора (переключатели SA1 и SA2 находятся в положениях соответственно Си А).

Влажность воздуха на входе в слой зерна и выходе из него контролируют влагомерами с контактными датчиками BIи B2, которые замыкаются при повышенной относительной влажности воздуха соответственно на входе и выходе бункера. Если влажность зерна повышенная, то выносимая воздухом влага замыкает контакты В 2, в результате чего срабатывает реле KV2, которое контактами К 2 включает пускатель КМ 2 электропривода вентилятора. Процесс сушки продолжается независимо от положения контактов КТ до тех пор, пока до установленного значения не снизится вынос влаги из зерна. Тогда размыкаются контакты В 2, отключается реле КV2и лишается питания пускатель KV2 электропривода M2 вентилятора 1.Одновременно размыкающие контакты КМ 2:2 включают звонок НА, сигнализирующий об окончании процесса сушки.

Если при включении вентилятора М 2влажность воздуха на выходе ниже равновесной, то выноса влаги не будет. В этом случае вентилятор M2отключается контактами реле времени KT с выдержкой времени, достаточной для выноса влаги из зерна к датчику В 2.

Электронагревательные элементы ЕК калорифера включаются только при работающем вентиляторе, когда высока влажность воздуха на входе в зерно. В этом случае замыкаются контакты BIвлагомера и реле KV1 включает магнитный пускатель КМЗ калорифера. Отключается калорифер автоматически в результате размыкания контактов B1 при снижении влажности окружающего воздуха.

Чтобы задать режим консервации (хранения) зерна, переключатель SA1 ставят в положение К. В этом случае управление ведется по температуре зерна, которая контролируется датчиком температуры SK. Когда температура зерна достигает максимально допустимого значения, замыкаются контакты SK и магнитный пускатель КМ 2включает вентилятор. При этом, чтобы снизить (до 65 %) относительную влажность воздуха, его пропускают через электрокалорифер. Вручную оборудованием бункера управляют кнопками SBI...SB6, предварительно установив в положение P переключатель SA2.

Сушка зерна является весьма энергоемким процессом - на каждую 1т высушенного зерна затрачивается до 10 кг жидкого топлива. Для сокращения энергозатрат предложено несколько методов интенсификации процесса сушки. Наиболее эффективно вентилирование семян так называемым электроактивированным воздухом, содержащим до 10 мг озона и ионоводорода в 1 м 3 теплоносителя. Генерация ионов озона производится в высоковольтном электрическом поле с затратой мощности 50...70 Вт на 1 г озона.

Благодаря высоким влагосорбционным свойствам озона и протежирования время сушки и затраты энергии сокращаются в 1,5..1,8 раза по сравнению с сушкой семян подогретым воздухом той же температуры.

Режим сушки. В зерноочистительных и сушильных пунктах автоматизация технологических процессов неполная. Рассмотренные схемы автоматизации зерноочистительно-сушильных комплексов обеспечивают дистанционное управление (пуск и останов) и автоблокировку в поточных линиях, защиту от аварийных и ненормальных режимов работы установок и предупредительную сигнализацию, контроль температуры теплоносителя и зерна, измерение предельных значений уровня в емкостях и влажности зерна на входе и выходе сушилки, а также регулирование температуры теплоносителя на входе в сушилку.

Для получения продовольственного и семенного зерна высокого качества параметры процесса сушки необходимо выбирать с учетом как биофизических свойств зерна (вида и типа зерновой культуры, начальной его влажности и температуры), так и технологических показателей процесса сушки (начальной и конечной температуры и влажности теплоносителя, загрузки и экспозиции сушки зерна в сушилке и др.).

Только с учетом указанных факторов можно обеспечить оптимальное автоматическое управление процессом сушки зерна по температуре и влажности. Как показывает практика, при ручном управлении процессом сушки температура теплоносителя (агента сушки) колеблется в пределе 15...20"С, температура нагрева зерна--5...7 *С, а влажность зерна --4...6% от требуемых значений. Из-за инерционности изменения параметров управления оператор не в состоянии стабилизировать управляемые параметры на заданных уровнях, что вызывает нарушение процесса сушки, а производительность поточных линий не превышает 70% поминальной. Например, при заниженной температуре теплоносителя производительность сушилки резко падает и увеличиваются удельные затраты энергии на сушку. При повышенной температуре клейковина (белок) зерна подвергается денатурации, что приводит к ухудшению качества продовольственного и особенно семенного зерна. В связи с этим семенное зерно сушат при более низкой температуре, чем продовольственное.

Для сушки продовольственного зерна температура теплоносителя должна быть не более ±150 °С, семян злаковых культур - 70, бобовых - 45 *С соответственно.

Отклонение температуры теплоносителя от номинального значения должно быть не более ±5*С, съем влаги за один проход через зерносушилку не должен превышать 6 % для злаковых и 3...4 % для бобовых культур, кукурузы, риса, проса и гречихи. Температура зерна, вышедшего из охладительных колонок, не должна превышать температуру наружного воздуха более чем на 10... 15 *С.

Математическая модель зерносушилок в значительной степени облегчает определение управляющих и управляемых величин, учет влияний возмущающих воздействий и выбор структуры и типа регулятора.

Поскольку температура нагрева 9 и влажность wзерна на выходе из зерносушилки зависят от температуры 0t, расхода Lи относительной влажности (р подаваемого в сушилку теплоносителя, начальной температуры 0l0 и исходной влажности w0зерна, скорости v движения и времени t пребывания зерна в сушильной камере, а также от конструктивных параметров К сушилки:

то для определения взаимосвязей между ними необходимо исследовать математическую модель сушильной камеры (рис. 8).

Аналитически определить взаимосвязи между указанными величинами по модели весьма трудно из-за нелинейности зависимостей между параметрами, рассредоточенности и разных их значений по всему объему сушильной камеры, а также из-за разных физико-химических свойств и форм связи влаги зерна. Остается единственный путь -- экспериментальное определение передаточных функций сушилки.

Рисунок 8 - Модели для шахтной (а) и барабанной (б) зерносушилок как объектов управления температурой и влажностью.

Экспериментальные исследования покатали, что наиболее сильная корреляционная связь в шахтных сушилках наблюдается между начальной w0 и конечной w влажностью зерна, скоростью движения vи конечной влажностью w зерна, начальной OТ 0и конечной 0т температурами теплоносителя, начальной O0иконечной 0 температурами зерна.

В шахтной зерносушилке выходными управляемыми параметрами являются температура и влажность wзерна на выходе, а входными управляющими параметрами температура Т 0 теплоносителя и скорость движения v зерна через шахту. Начальные: температура и влажность зерна на входе в сушилку с точки зрения автоматического управления являются мешающими воздействиями. Между остальными параметрами связь слабая с коэффициентом взаимной корреляции менее 0,4, поэтому они в модели рисунка 8.10, а не показаны, т. с. ими пренебрегают.

B барабанной зерносушилке скорость передвижения зерна по барабану весьма неравномерна, вследствие этою за входные параметры приняты производительность сушилок время t пребывания зерна в сушилке. За выходной параметр влажности удобнее принять влагосъем в сушилке за один проход: ?w= w0-w, где w0 и w - влажность зерна на входе и выходе сушилки (рис. 8, б).

Между указанными на моделях параметрами существуют прямые связи (связь температуры на выходе и входе, влажности зерна на выходе и входе сушилки) и перекрестные. Они определяются для зерносушилок передаточными функциями.

Другими словами, система автоматического управления должна оптимизировать процесс сушки систем по двум-трем управляемым параметрам:, w(?w), 0т при помощи изменения входных величин (температуры теплоносителя 0т, скорости v или производительности qи времени t прохождения зерна через сушилку), по отклонению управляемых параметров и с учетом возмущающих воздействий и w0.

Автоматизация зернохранилищ. Семенное зерно хранят в мешках или закромах вместимостью от 100 до 5000т, а фуражное зерно - россыпью в железобетонных силосах или металлических бункерах вместимостью до 10000 т.

Крупные зернохранилища оборудованы электромеханизированными установками для загрузки и разгрузки зерна с автоматическими системами управления соответствующими параметрами.

Главная цель управления сохранение жизнедеятельности семян и хлебопекарных качеств зерна. Жизнедеятельность зерна при хранении проявляется в его дыхании, вследствие которого происходят потери сухою вещества, повышаются влажность зерна и межзерновое пространство, а также температура зерновой массы (самосогревание). Исходя из этою, интенсивность дыхании при хранении зерновой массы следует свести к минимуму, но без ухудшения качества продукта. Интенсивность дыхания резко увеличивается с повышением влажности зерна, поэтому на хранение пало закладывать зерно с влажностью ниже критической, т. е. ниже 14 %. На интенсивность дыхания также влияет температура. Оптимальный температурный диапазон для семенного зерна 0...10 'С.

Целевой функцией управления процессом хранения является минимизация потерь массы зерна при соответствующих ограничениях по качественным показателям продукта (температура t3 и влажность w3не выше, а всхожесть В 3не ниже заданной).

Алгоритм оптимального управления процессом храпения семян в соответствии с критерием предусматривает контроль температуры /" влажности w, и всхожести В 3 зерна.

2. Выбор технологического оборудования системы автоматического управления воздухораспределением в бункерах вентилирования зерна:

2.1 Выбор измерительного устройства

Температуру и влажность зерна в хранилищах закромного типа контролируют вручную при помощи термометров и влагомеров, погружаемых в различные места закрома. Остальные параметры также периодически контролируют, отбирая пробы и анализируя их в лаборатории. Температуру контролируют не менее двух раз в месяц, влажность - один раз в месяц, а всхожесть - один раз в 4 мес.

Датчики температуры. Наша компания предлагает Вашему вниманию датчики температуры от производителей Энергоприбор, Autonics, FOTEK CONTROLS, NIVELCO и других.

Датчики температуры применяются при контактном способе измерения температуры поверхности, воздуха или жидкости. Датчики температуру делятся на два больших класса:

Рисунок 9 - Датчики температуры.

Датчик температуры как первичный элемент преобразования тепла в электрический сигнал. К этому классу относятся термопары и термосопротивления. Термопары и термосопротивления применяют в качестве источника первичной информации о температуре, поступающей на устройства измерения (термометр), регулирования (температурный контроллер, регулятор температуры) или поддержания (термостат) температуры.

Датчики температуры как электронное устройство, преобразующее сигнал от встроенного терморезистора или термопары в информацию, представляемую прибором в графическом (цифровой дисплей), аналоговом (токовый выход 4...20 мА) или цифровом (Modbus) виде. Информация о температуре может использоваться непосредственно оператором или передаваться для целей удаленного мониторинга и поддержания температуры. Зачастую значение температуры воздуха важно в сочетании с данными о влажности. Такие датчики применяются в качестведатчиков температуры воздуха.

К этому классу принадлежат и многоточечные датчики температуры (термоподвеска) для контроля температуры больших объемов различных продуктов, например зерна в силосах.

Рисунок 10 - Портативные измерители температуры.

Предлагаем также ознакомиться с портативными измерителями температуры, разработанными для замены стационарных приборов, а также для проведения замеров в местах, недоступных для применения стационарного или крупногабаритного оборудования.

2.2 Выбор исполнительного механизма

Устройство, преобразующее управляющий сигнал регулятора в перемещении РО, называют исполнительным механизмом. Расходомер сыпучих материалов или датчик расхода находит свое применение там, где требуется дозирование, пропорциональное взвешивание, либо автоматизированный электронный учет расхода сыпучих материалов или веществ.

Мы представляем вашему вниманию датчики расхода и преобразователи расхода веществ, обеспечивающие измерение мгновенного, массового и объемного расхода различных сыпучих веществ и материалов.

Датчики расхода сыпучих материалов представлены микроволновыми преобразователями расхода. Микроволновый (радиочастотный) принцип сегодня - один из самых точных в измерении расхода сыпучих веществ. Если ваша задача купить расходомер для учета или регулирования расходов, воспользуйтесь нашими заметками, посвященными промышленным расходомерам.

Рисунок 11 - Расходомер

Расходомер SolidFlow предназначен для измерения и регулирования массового расхода сыпучих материалов до 20 тонн в час. Датчик расходомера контролирует твердые вещества и смеси с гранулометрическим составом от 1нм до 1 см. Температура контролируемого сыпучего вещества до +200°С. Рабочее давление до 10 бар.

Конструктивно преобразователь расхода SolidFlow состоит из датчика расхода и системы контроля расхода. Монтаж датчика расхода осуществляется через монтажную муфту, ввариваемую в продуктопровод, включительно достаточно установить один датчик расхода. Если диаметр условного прохода более 150 мм, для обеспечения точности требуется два или три датчика расхода.

Выходной сигнал, соответствующий расходу вещества 4…20 мА, 2…10 Вольт, импульсы. Погрешность измерения массового расхода ±2…5%. Пропорциональные расходу вещества сигналы позволяют регулировать мгновенный расход контролируемого материала. Встроенный тоталайзер позволяет обеспечивать подсчет суммарного расхода через трубопровод и организовывать электронный учет расходов материала. Выход RS485 или RS232 позволит интегрировать счетчик расхода вещества SolidFlow в существующие промышленные сети.

Рисунок 12 - Микроволновой безконтактный датчик.

MWS-DP-3 представляет собой микроволновый бесконтактный датчик наличия движения твердого тела. Для обнаружения движения твердых материалов, таких как порошки и гранулы, в пневматических трубопроводах, использует эффект Доплера. Этот бюджетный, надежный датчик-реле потока идеально подходит для контроля наличия потока сыпучих продуктов в вакуумных трубопроводах, пневмопроводах, силосах открытого хранения, лотках выгрузки, в дозаторах и на перегрузочных течках вибрационных желобов, ленточных конвейеров и ковшовых элеваторах. Микроволновый датчик движения материала MWS-DP-3 прекрасно подходит в качестве датчика подпора или датчика заштыбовки, а также используется как датчик наличия сыпучего материала на движущейся ленте конвейера.

2.3 Выбор регулирующего органа

Устройство, позволяющее изменять направление или расход потока вещества или энергии в соответствии с требованиями ТП, называют регулирующим органом (РО).

Рисунок 13 - Регулятор скорости вращения вентилятора.

Все системы с часто изменяющимся обменом воздуха требуют своевременного изменения скорости вращения вентилятора. Потребность эта связана, прежде всего, с необходимостью смены расхода воздуха в системе из-за накапливания вредных веществ, изменения выделений тепла, повышения влажности и т.д. Для того чтобы регулировать оптимальный расход воздуха в системе, необходимо применять частотный преобразователь для вентилятора. В нашей компании вы можете приобрести частотный преобразователь innovert vent, который позволит контролировать работу двигателя вентилятора. Частотный преобразователь INNOVERT VENT для вентиляторов используется в работе с трёхфазными асинхронными двигателями вентиляторов. Принцип его работы прост и надежен - достаточно лишь подключить его к устройству и включить - и тогда скорость вентилятора будет под контролем.

Innovert vent - это универсальный высокоэффективный преобразователь частоты, который прост и удобен в управлении. Кроме того, настройки его достаточно доступны и понятны для пользователей, что не составит труда в подключении. Innovert vent отлично подходит для работы в конвейерных системах, водоснабжении, вентиляции, кондиционировании, промышленных установках, металлорежущих станках и экструдерах, а также многих видах других систем. Частотный преобразователь innovert vent не требует программирования, что упрощает его монтировку.

Он очень быстро и просто вводится в эксплуатацию. Отличительной особенностью частотного преобразователя является пульт управления, имеющий электронный потенциометр. Используя преобразователь частоты, вы значительно экономите электроэнергию. Кроме того, устройство заметно улучшает технологию работы системы и увеличивает межремонтный период. Поскольку после установки преобразователя механизм начинает работать в щадящем режиме, он исключает риск неплановых простоев.

С помощью частотника можно прогнозировать отказ работы, поскольку устройство начнет давать предупреждения или отключать двигатель в случае поломки.

Заключение

Произведен выбор технического оборудования системы автоматического управления воздухораспределением в бункерах вентилирования зерна, а именно: измерительного устройства, исполнительного механизма и регулирующего органа. На основе принципиальной и функциональной схем была изображена структурная схема в виде цепочки элементов, каждый из которых подвержен действию одного или нескольких входных воздействий, в результате чего изменяются выходные параметры этого элемента.

Таким образом, мы полностью описали структурную схему данного автоматизированного процесса системы температурного теплоносителя шахтной зерносушилки.

К сожалению, процесс увлажнения зерна диктует жесткие требования к качеству выполнения отдельных функций по регулированию производительности линии и точности ввода воды, что, в свою очередь, вызывает необходимость использования дорогостоящих прецизионных устройств и приборов: поточного влагомера, прецизионного расходомера, тензометрических весов т. п.

Попытка замены прецизионных устройств на менее точные и дешевые сразу сведет на нет все преимущества автоматического увлажнения. А преимущества эти - весьма существенны.

Библиографический список

1. Бородин И.Ф. Автоматизация технологических процессов 2004

2. Автоматизация проектирования БИС. В 6 кн.: Практ. пособие. Кн. 4. Г.Г. Казеннов, В.М. Щемелинин. Топологическое проектирование нерегулярных БИС/ Под.ред. Г.Г. Казеннова. - М.: Высш. шк., 1990. - 110 с.: ил.

3. Бородин И.Ф., Судник Ю.А. Автоматизация технологических процессов. - М.: Колос, 2007. - 344 с.

4. Белов А.В. Микроконтроллеры AVR в радиолюбительской практике. - СПб.: Наука и техника, 2007. - 352 с.

Размещено на Allbest.ru