众所周知,粮食烘干是粮食储藏的第一道关键性作业程序,而粮食烘干系统是一个大时滞、多干扰的强非线性系统,目前粮食烘干机工艺形式与结构繁多,各有特点,使用中有一些普遍性的问题有待解决,如:①自动化程度较低,生产操作时,主要依靠工人经验手动操作为主,烘干质量不稳定;②影响出机粮食水分检测的因素比较多,在线水分检测很难达到规定的精度水平,工作温度0℃以下时粮食水分的检测精度与性能稳定性尤为严重,无法为系统提供可靠的数据;③烘干过程控制严重滞后,不能为烘干作业提供实时有效的指导,粮食排出烘干机时才能知道粮食水分,烘干结果已不可调整……等等,使技术上达不到准确控制烘干后粮食水分的要求,粮食在烘干过程中即造成了品质陈化和劣变、破碎率增高、水分减量等不应有的品质与重量损失,富通新能源生产销售滚筒烘干机、气流式烘干机等机械设备。
为解决粮食品质在烘干环节中控制滞后、控制不准等关键技术问题,保持粮食品质,降低粮食在烘干环节中的数量损失和资源浪费,我们进行了粮食烘干机过程控制系统的应用研究开发。
1、工作原理
粮食烘干机是一个开式热力学系统,粮食烘干是一个复杂的热质交换过程,粮食本身又是一种复杂的生物化学物质。在烘干过程中,传热传质过程将直接影响粮食烘干系统内部的宏观参数(如温度、湿度、压力等),因此,烘干机内宏观统计参数及其变化规律可以作为烘干过程传热传质量度的指标,依靠此指标可以间接判断烘干机内粮食的干燥特征与传热传质速度。
粮食干燥质量取决于粮床厚度、粮食流速、初始含水率、粮食温度、粮食密度膨胀率、最终含水率、热风温度和湿度八个因素,其中粮食的初始含水率及品质(密度的膨胀率)变化的随机性比较大。不同品质粮食干燥速度不同,且烘干过程工艺参数直接影响粮食烘干后的品质。因此,研究粮食烘干过程中干燥品质在线识别,对于实现烘干过程工艺参数的实时控制,及时调节干燥工艺参数(如热风温度、排粮速度等),保证粮食的干燥质量具有重要意义。
本项目以烘干过程中粮层通过各干燥段与缓苏段的运行速度、粮气混合温度的统计分析将粮食干燥温度特性分为9类,即:缓苏段平衡型、缓苏段温度上升型、缓苏段温度下降型、缓苏段温度平衡上升型、缓苏段温度上升平衡型、缓苏段温度平衡下降型、缓苏段温度下降平衡型、缓苏段温度上升下降型、缓苏段温度下降上升型。经过多年的研究并经生产试验验证,根据粮食干燥温度特性建立的粮食干燥品质在线识别模型、过程参数与出机粮含水率回归模糊神经网络预测模型,可以实现对粮食烘干这一大滞后、多干扰和强非线性系统进行烘干过程的预测控制。
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