Сушка элеватора

0,5 м/с — для материала  с продолжительностью сушки свыше  1000 ч;

0,75 м/с — для материала  с продолжительностью сушки 300 -1000 ч;

1,0 м/с — для материала  с продолжительностью сушки 80 - 300 ч;

1,5 м/с — для материала с продолжительностью сушки до 80 ч — режим может корректироваться в сторону ужесточения.

Так, при сушке материалов влажностью выше 60% — режим рекомендуемого номера, но более жесткого раздела (например, вместо режима 3-Б — режим 3-В).

При большей, чем 2 м/с  скорости движения воздуха рекомендуется  смягчать режим (например, вместо режима 3-В — режим 3-Б).

При превышении температуры  в процессе сушки максимальной для  заданной категории качества - уменьшается  номер режима до допустимых температур.

Применение режимов  сушки различной интенсивности  требует разработки более совершенной  системы автоматического управления, которая бы позволяла бы подбирать режимы с учетом пород зерна и областей их применения требуют подбора рационального режима сушки. Наиболее больших успехов в данном направлении при автоматизации технологического процесса сушки зерна в конвекционных сушильных камерах достигнуты такими фирмами, как «Термотех» (Россия), НПВ «Уралдрев-ИНТО» (Россия), Helios (Германия), WOODTEK (Италия), Katres (Чехия).

Компоненты любой сушильной  камеры - системы циркуляции и нагрева, системы воздухообмена и увлажнения по отдельности не могут обеспечить должное проведение процесса сушки зерна. Для этого требуется согласованная работа всего сушильного оборудования. Естественно, что требуется так же система, которая будет управлять работой и взаимодействием каждого компонента сушильной камеры. Эту роль в современных сушильных камерах и выполняет автоматическая система управления.

Наиболее совершенными на данный момент времени являются конвективные сушильные камеры фирмы "Katres" (Чехия).

Циркуляция воздуха в этих камерах обеспечивается осевыми вентиляторами. Двигатели «SIЕMENS» в тропическом исполнении (степень защиты IP-55, класс теплостойкости изоляции h) предназначены для работы в условиях высокой влажности и температуры. Крыльчатка вентилятора (производство фирмы «DLK», Швеция) диаметром 800 мм отлита под давлением из алюминиевого сплава и динамически сбалансирована, что придает ей легкость и коррозионную стойкость. Скорость воздушного потока сквозь пакеты досок достигает 3,2 – 4,2 м/с. Поток воздуха реверсируется примерно каждые 5 часов (в зависимости от типа и размера досок). Мощность двигателя одного вентилятора – 3 кВт. Нагревательные элементы изготовлены из нержавеющих труб с толщиной стенки 1,5 мм и алюминиевым оребрением. Такое сочетание материалов не создает гальваническую пару и гарантирует отсутствие коррозии. Оребрение изготавливается путем спирального фрезерования цельной алюминиевой болванки, напрессованной в горячем состоянии на несущую нержавеющую трубу (см. рис. 1.2). Это обеспечивает отличную теплопередачу даже после многих лет эксплуатации. Мощность теплообменников рассчитывается с запасом, что позволяет продолжить процесс сушки даже при значительном понижении температуры воды в системе.

Рисунок 1.2 – Нагревательные элементы из нержавеющих труб с толщиной стенки 1,5 мм и алюминиевым оребрением

В камере установлен вариант  системы обогрева с трехходовым  клапаном (“ESBE”, Швеция + «DANFOSS») качестве распределительного механизма. Возможно, использовать четырехходовой клапан.

Данный клапан имеет двойную  смесительную функцию, то есть более  горячий теплоноситель смешивается  с более холодным теплоносителем, поступающим к котлу. Это позволяет  поднять температуру теплоносителя  возвращающегося в котел и снизить риск низкотемпературной коррозии, и тем самым продлить время эксплуатации котла. Кроме того, этот клапан позволяет более плавно регулировать подачу теплоносителя в калориферы, при этом значительно снижается нагрузка на котел. Четырехходовой клапан поставляется в комплекте с индивидуальным циркуляционным насосом («WILO», Германия), вспомогательной арматурой и запорно-регулирующими элементами, в виде полностью собранного и настроенного узла, к которому требуется лишь подвести магистраль прямой и обратной воды от котельной. В каждом контуре системы нагрева установлены фильтры очистки воды от механических примесей.

Увлажнение среды внутри камеры состоит из нержавеющих труб с большим количеством форсунок. Специальные форсунки, сделанные из латуни, обеспечивают отличное распыление воды даже при низком давлении воды. Предусмотрена система трехступенчатой очистки воды. Система работоспособна при давлении воды в водопроводе от 1 атм.

Система воздухообмена обеспечивает подачу в камеру сухого воздуха и вывод отработанного воздуха, насыщенного водяными парами. Представляет собой алюминиевые клапаны, расположенные в потолке камеры и снабженные заслонками, которые автоматически управляются компьютером с помощью исполнительных механизмов «BELIMO» (Швейцария).

Контроль атмосферы внутри камеры, а именно температуры и относительной влажности атмосферы в одной камере измеряется двумя (необходимо при реверсивной циркуляции) датчиками UGL (целлюлозные пластинки), расположенными на боковых стенках сушильной камеры. Может быть установлен более точный вариант системы с психрометрами. Каждый психрометр снабжен механизмом фильтрации и контроля уровня воды в ванночке мокрого термометра.

Система измерения влажности зерна базируется показаниях кондуктометрических датчиков (датчиков сопротивления), устанавливаемых в пакеты зерна в определенных местах. При этом датчики не забиваются, а ввинчиваются в зерно, что значительно повышает точность измерения. Датчики соединены с системой управления специальными проводами с силиконовой изоляцией. Показания датчиков анализируются компьютером, который учитывает породу и температуру, что позволяет достичь высокой точности измерения влажности зерна.

В основе системы автоматического управления процессом сушки лежит компьютер типа PLC и управляющий персональный компьютер. Операционная система: MS Windows XP. Один компьютер может управлять 32 камерами.

Комплексная система управления включает:

- электрораспределительный щит;

- силовые и информационные кабели, проложенные в специальных закрытых желобах;

- датчики для измерения температуры  и относительной влажности воздуха  в камере;

- индивидуальный для каждой  камеры блок-преобразователь сигналов  датчиков;

- исполнительные механизмы для  систем отопления, увлажнения, воздухообмена;

- индивидуальный для каждой камеры компьютер PLC, находящийся в распределительном щите;

- управляющий персональный компьютер,  общий для всех камер. 

Принцип работы системы управления заключается в регулировании температуры, влажности и скорости потока воздуха в сушильной камере в зависимости от влажности зерна. Информация от датчиков влажности зерна обрабатывается управляющим компьютером, который на ее основе подбирает и с высокой точностью поддерживает необходимые параметры воздуха в камере. Все фазы процесса сушки, от обогрева до окончательной обработки и охлаждения материала протекают полностью в автоматическом режиме.

Программа управления полностью русифицирована и позволяет высушивать зерно всех пород и сечений. Программа хранится на жестком диске компьютера, там же архивируются данные обо всех прошедших процессах сушки. Простое интерактивное меню программы позволяет управлять процессом сушки самому неопытному пользователю компьютера. Все параметры процесса сушки отображаются на большом экране в виде удобных наглядных схем: направление вращения вентиляторов, положение трех- или четырехходового клапана и заслонок приточно – вытяжной вентиляции, температуру и относительную влажность воздуха, влажность зерна в камере, временные параметры и пр. Каждой камере соответствует свое «окно», поэтому возможно вести наблюдение за процессом сушки в каждой камере. Также возможно просмотреть параметры текущего или прошедших процессов сушки в удобной табличной или графической форме.

Возможности системы  управления фирмы "Katres" (Чехия) (с применением опций):

- управление 32 камерами с помощью одного компьютера;

- полностью русифицированная  оболочка;

- проведение сушки,  проведение отдельной пропарки  материала или в комбинации с сушкой;

- 3 вида регулирования:  автоматическое по влажности зерна, автоматическое по времени, ручное;

- режимы сушки более  1000 пород зерна;

- специальные низкотемпературные  режимы для сушки дуба и  бука на белый цвет, сосны без  выделения смолы;

- собственные режимы  сушки (25 входных параметров, задаваемых  пользователем);

- до 16 точек измерения  влажности зерна в камере;

- датчики UGL или психрометры  для измерения температуры и  относительной влажности воздуха  в камере;

- плавное или ступенчатое регулирование скорости потока воздуха

- регулируемое реверсирование  потока воздуха;

- простой ввод и  отображение информации;

- автоматическое архивирование  всех процессов сушки с возможностью  просмотра и печати;

- дистанционный контроль  и управление процессом сушки с помощью модемной связи;

- отправление сообщений  о прохождении процесса сушки  с помощью GSM – связи;

- автоматический контроль  и тестирование всех систем  и электрических компонентов  сушильной камеры с уведомлением  о неисправностях;

- автоматическое отключение сушильной камеры при нештатных ситуациях для сохранения;

- автоматическое поддержание  положительной температуры воздуха  для предотвращения замораживания  камеры.

 

1.3 Обоснование предложений  по проекту модернизации конвекционной  сушильной камеры зерна

 

Регулирование температуры  в существующей системе сушки  организовано при помощи калориферов, через которые проходит теплоноситель, изменяя температуру в камере. Уровень влажности поддерживается распылением и удалением влаги. Система вентиляции осуществляется при помощи электромоторов, к которым крепятся вентиляторы. Контроль температуры и влажности сушильного агента (воздуха) осуществляется визуально оператором сушки с использованием термометра и психрометра. На основании показаний, которых осуществляется коррекция температуры теплоносителя и влажности внутри камеры путем изменения положения заслонки вытяжного вентилятора. Управление технологическим процессом сушки без контроля влажности зерна, а также в полуавтоматическом режиме часто приводит к появлению дефектов в зернах.

 

1.4 Разработка задач  проектирования

 

Во всех случаях, при  искусственной сушке зерна перед конструкторами сушильного оборудования стоят три главных задачи:

1 Обеспечить качество сушки, т.е. минимизировать брак от деформаций и трещин.

2 Уменьшить время сушки насколько это возможно.

3 Сократить потребление энергоносителей (перегретого пара).

Исходя из конструктивных особенностей конвекционных сушильных  камер и технологического процесса сушки сформулируем перечень задач  на модернизацию автоматической системы управления (АСУ) сушильной камеры для зерна:

1 Измерение параметров  сушильного агента (воздух) и влажности зерна.

2 Управление всеми,  без исключения, исполнительными  механизмами сушильной камеры.

3 Проведение сушки  от начала до конца без вмешательства оператора, при этом обеспечивается возможность дистанционного изменения режимов сушки (при необходимости) без остановки процесса.

4 Учет "физики" процессов,  которые происходят в сушильной  камере, например, для изменения  влажности воздуха в камере иногда лучшим вариантом является изменение температуры и наоборот. Это особенно актуально при переходе из одной фазы режима сушки на другую. Алгоритмы управления сушкой зерна исключают некорректные операции, например, нельзя проводить увлажнение при открытых шторах вытяжной и приточной вентиляции, проводить увлажнение "холодной" камеры, и тому подобное.

5 Работа с библиотекой  режимов сушки, что позволит работать с автоматикой лицам, которые не имеют достаточной подготовки в отрасли сушки зерна.

6 Обеспечение возможности  изменения и добавления новых  режимов сушки и поправочных  коэффициентов на породу зерна.

7 Обеспечение на программном уровне защиты исполнительных механизмов сушильной камеры.

8 Регулярное проведение самодиагностики и, в случае появления неисправности, выдача информации на пульт оператора.

 

 

2 РАСЧЕТНО–КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

 

2.1 Выбор средств измерения параметров технологического процесса

 

На основании проведенного анализа и разработанной схемы  автоматизации основными контролируемыми параметрами, от которых зависит качественное протекание технологического процесса сушки зерна в конвективных камерах являются:

Исходя из проведенного анализа измерительных преобразователей влажности сушильного агента наиболее целесообразно использование датчиков основанных на измерении равновесной влажности воздуха по электропроводности целлюлозы, так как они обладают наиболее высокой надежностью и точностью измерения. При выборе датчика данного типа необходимо учитывать требования к диапазону и точности измерения влажности сушильного агента, тип выходного сигнала, а именно: