Устройство для хранения и сушки зерна

)5 А 01 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ В енк ого оребован слов ются повышенные хранения.Целью изобрет ние качества сушки гетических затрат.Устройство, со мый бункер с теп ком, дополнительн конструкциями, оп повышеие энерения являетс зерна и сниж держащее вентилируеовентиляционным блоо снабжено опорными раащимися на весоизГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградский сельскохозяйственный институт(56) Анискин В.И. Консервация влажн зерна. - М,; Колос, 1968, с, 86.Крауст В.Р, Автоматизация послеуборочной обработки зерна. - М: Машиностр ение, 1975, с. 98.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ХРАНЕНИЯ И СУШКИ ЗЕРНА(57) Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для хранения и сушки различного рода зерновых материалов, Цель изобретения - повышение качества сушки зерна и снижение энергетических затрат. Вентилируемый бункер с воздухораспределительной трубой, соединенной через подводную трубу с тепловентиляционным блоком, снабжен опорными конструкциями, опирающимися на весоизмерительные датчики, поточным влагомером, датчиком наличия продувки бункера воздухом и аэростатическим комИзобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к хранению продуктов полеводства и садоводства, а также к сушке твердых материалов или предметов путем удаления из них влаги, и может быть использовано в сельском хозяйстве при хранении и сушке различного рода зерновых материалов(рожь, пшеница, семена различиых культур и т.д,), для которых предьявляпенсатором, расположенным между подводящей трубой и воздухораспределительной трубой, а также вычислительной системой. Весоизмерительные датчики, поточный влагомер и датчик наличия продувки воздухом соединены с входом вычислительной системы, состоящей иэ блока вычисления начальных параметров зерна, блока коррекции его веса и блока вычисления текущих значений влажности зерна, а выход вычислительной системы через схему сравнения текущего значения влажности зерна с заданным его значением связан со схемой управления тепловентиляционным блоком, причем тепловентиляционный блок снабжен распределительной форсун кой. Зерно через поточный влагомер поступает в бункер, Сигналы от весоиэмерительных датчиков воздействуют на вычислительную систему, где формируется значение текущей интегральной (средней) влажности зерна, которое сравнивается с заданным значением, В случае неравенства этих значений включается вентилятор, а включение электрокалорифера или распылительной форсунки происходит в том случае, когда скорость изменения влажности зерна в бункере отличается от заданного значения. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.1639479 Рк 4 11 Я 1 С 8 к 2 еполнениеб нкера Составитель А.Роговскийедактор Л,Гратилло Техред М.Моргентал Корректор МТираж 401 Подписноеитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ква, Ж, Раушская наб., 4/510 20 25 30 35 40 45 50 55 мерительные датчики, и аэростатическим компенсатором, расположенным в подводящем воздуховоде, Кроме того, устройство содержит весоизмерительные датчики, поточный влагомер и датчик наличия продувки бункера воздухом, соединенные с вычислительной системой, состоящей из блока вычисления начальных, параметров зерна, блока коррекции его веса, блока вычисления текущих значений влажности зерна, а выход вычислительной системы через схему сравнения текущего значения влажности зерна с заданным его значением связан со схемой управления тепловентиляционным блоком, причем тепловентиляционный блок снабжен распылительной форсункой,На фиг, 1 изображено устройство со схемой автоматического регулирования режима вентилирования в бункере, общий вид; на фиг, 2 - аэростатический компенсатор; на фиг, 3 - вентилируемый бункер с опорными конструкциями и весоизмерительными датчиками; на фиг. 4 - структурная схема автоматического регулирования режима вентилирования в бункере; на фиг.5 - схема установки опорной конструкции бункера на весоизмерительный датчик; нэ фиг, 6 - структурная схема вычислительной системы; на фиг. 7 - кривая изменения показаний вычислительной системы в процессе работы вентилируемого бункера.Устройство состоит из бункера 1 из перфорированного материала с коническим основанием 2, расположенной по центру корпуса перфорированной воздухораспределительной трубы 3, которая соединена с аэростатическим компенсатором 4, состоящим из подводящего воздуховода 5, отводящего воздуховода 6 и гибких вставок 7, а выход аэростэтического компенсатора 4 связан с подводящей трубой 8, служащей для подвода воздуха от тепловентиляционного блока 9, состоящего из электрокалорифера 10, вентилятора 11 и распылительной форсунки 12, Бункер 1 снабжен опорными конструкциями 13, опирающимися на весоизмерительные датчики 14, каждый из которых опирается на опорную пяту 15. Конструкция весоизмерительного датчика 14 включает в себя металлический стакан 16, к которому винтами 17 крепится диафрагма 18, являющаяся весоиэмерительным элементом, на которую давит опорная конструкция 13 бункера 1 через фигурную шайбу 19, а чувствительным элементом,измеряющим перемещение диафрагмы 18 при изменении нагрузки на опорную конструцию 13, служит механотрон 20, опирающийся на опорную пяту 15, причем сигнал с выхода механотрона 20 усиливается усилителем 21. Весоизмерительные датчики 14 связаны с вычислительной системой 22, служащей для формирования сигнала для автоматического управления работой тепловентиляционного блока 9, Вентилируемый бункер 1 снабжен также поточным влагомером 23, через который зерно 24 поступает в бункер 1, и датчиком 25 наличия продувки бункера воздухом, представляющим собой заслонку, установленную в подводящем воздуховоде 5 и снабженную концевым выключателем, причем выход по- точного влагомера 23 и датчика 25 наличия продувки бункера воздухом связан с входом вычислительной системы 22.Вычислительная система 22 состоит из блока 26 вычислений начальных параметров зерна, блока 27 коррекции веса зерна и блока 28 вычислений текущих значений влажности.Блок 26 предназначен для вычисления среднего значения начальной влажности зерна ао, подаваемого на сушку, и начального веса влажного зерна Мзо, Структурная схема блока 26 отражает последовательность операций, характеризующих определение среднего значения начальной влажности зерна въ в соответствии с выражениембРЮоо бт(1)Мзогде а - влажность зерна, определенная с помощью поточного влагомера, приведенная к относительным единицам (а = 0-1);бР-- скорость подачи зерна в бункер, бткг/с; а -- произведение, характеризубРбтющее количество влаги, поступающей в бункер, с;а - бт - суммарное количество влабРбтги, поступившее в бункер после его заполнения;Т - время заполнения бункера;Мзо - начальная масса (вес) влажного зерна.Блок 26 состоит иэ канала вычисления среднего значения начальной влажности зерна юь и канала вычисления значения начальной массы. влажного зерна Мэо, определяемой по формулеМзо = Р(т) - Рбо и Ри 1 = Т,где Р(1) - суммарное значение веса бункера и зерна;Рбо - вес незаполненного бункера.В состав канала вычисления начальной массы зерна Мзо входит сумматор 29, навход которого поступают сигналы с четырех весоизмерительных датчиков 14, обеспечивая на выходе сигнал, пропорциональный весу заполненного бункера Р(т), схема 30 памяти веса незаполненного бункера Рьо, на вход которой поступает сигнал с выхода сумматора 29 по сигналу "Начало заполнения бункера", а выход связан со схемой 31 сравнения, на один вход которой поступает сигнал с сумматора 29, на другой - сигнал со схемы 30 памяти веса незаполненного бункера, а выходной сигнал, равный текущей массе(весу) зерна в бункере, поступает на корректор веса, нэ вход схемы 32 памяти значения начальной массы влажного зерна Мзо и на один иэ входов делителя 33, нэ выходе которого формируется аналоговый электрический сигнал, пропорциональн ый среднему значению начальной влажности зерна,Канал вычисления среднего значения начальной влажности зерна во, функционирующий в соответствии с выражением (1), включает в себя умножитель 34, на один вход которого поступает сигнал ю от поточного влагомера 23, а на другой вход - сигнал скорости подачи зерна брй, получаемый от сумматора 29 с помощью дифференциа-. тора 35, Выходной сигнал умножителя 34 поступает на вход интегратора Зб, начало работы которого определяется сигналом "Начало заполнения бункера", а конец - сигналом "Конец заполнения бункера", а выход интегратора 36 связан с одним входом делителя 33, выходной сигнал которого поступает на вход схемы 37 памяти среднего значения начальной влажности а причем нэ схему 37 памяти среднего значения начальной влажности поступают сигналы "Конец заполнения бункера" и "Инициативный ввод величины Жо, а выход ее связан с входом блока 28 текущих значений влажности, Выходной сигнал схемы 37 памяти представляет собой электрический аналоговый сигнал, пропорциональный среднему значению начальной влажности зерна ао.Блок 27 коррекции веса предназначен для коррекции действия аэростатических сил во время включения вентилятора 11, в . результате которых показания Р(т) весоизмерительных датчиков 14 изменяются. Весь этот процесс (фиг, 7) занимает время тр (время разгона вентилятора). Величина тр (единицы секунд) весьма мала по сравнения с инерционными характеристиками процессов в зерне. поэтому можно считать, что скачок Л вР (Ь) показаний весоизмерительных датчиков 14, фиксируемый датчиком 25 наличия продувки бункера воздухом вызван только аэростатическими силами иопределяется формулой5 Д вР(те) = Н(1 в + тв ) - Р (тв) .Величина Д вР(е) является корректирующей поправкой к показаниям весоизмерительных датчиков 14 и тогда истинноезначение массы зерна Мз(1) определяется10 выражениемМз(т) = Р(1)+ ДВР (с е) - Рбо (2)(1 3 те+ те)1где Р(т) - показания весоизмерительных датчиков;Рьо - вес незаполненного бункера;те - время разгона вентилятора 11.Аналогично, если в момент Ьк произошло выключение вентилятора 11, то возникает скачок ДвкР(тек) с противоположнымзнаком и аэростатическая поправкаЬекР(тек) вычисляется пО формулеДвк Р ( т вк) = Р(тек + тек) - Р(Тек),При этом считается, что время остановки вентилятора 11 приблизительно равнол 5времени разгона т=т В качестве истинного значения количества зерна в бункере после выключения должна фигурироватьвеличина30М, (т) = Р(С) +ДНКР(тек) - Рь,(С1 вк + тек) (3)В процессе работы б"нкера обычно происходит многократное включение и выключение вентилятора 11, поэтому формулы (2)и (3) можно обьединить выражениемМз(т) = Р + (Р(Ь + тр ) - Р(Ъ - Рбо (4)(ье + тр съп + 1),где е - номер очередного изменения аостояния вентилятора 11 (включено-выключено40или выключено-включено); Ь+ 1 - моментпоследующего изменения состояния вентилятора 11; тр-т,. т. Таким образом, дляподавления искажений весоизмерительныхдатчиков 14 (скачки Д вР (Ь) и Д вкР(те) в45 моменты включения и выключения вентилятора 11 введен блок 27 коррекции веса, навыходе которого формируется текущее истинное значение массы зерна Мз(1).Блок 27, функционирующий согласновыражению (4), состоит из схемы 38 формирования коротких импульсов, на вход которой от датчика 25 наличия продувки бункеравоздухом поступают сигналы запуска илиостанова вентилятора 11, а выход ее связансо схемой 39 задержки сигнала на времятрразгона вентилятора 11 и с одним входомсхемы 40 памяти значения Р(Ъ), а на второйее вход поступает сигнал со схемы 31 сравнения, Выходной сигнал схемы 39 задержкисигнала связан с одним входом схемы 41памяти значения Р(тп+ тр), а второй ее входил 45) чч (т) - (Структурная схема блока 28 построена в соответствии с выражением (5). Блок 28 включает в себя вычитатель.44, формирующий разностнцй сигнал (ччо - 1), причем константа "1" задается источником 45 аналогового сигнала, умножитель 46, перемножающий два входных синала: значение начальной массы зерна Мзо с выхода схемы 32 памяти значения начальной массы зерна и разностного сигнала (ччо - 1) с выхода вычитателя 44, сумматора 47 значений Мз(т) и Мзо(ччо), суммирующего сигнала с выхода умножителя 46 и сигнал с выхода схемы 43 формирования истинного значения массы зерна Мз(т), а также делитель 48, формирующий на выходе аналоговый электрический сигнал, пропорциональный текущему значению интегральной влажности зерна чч(1) в связан со схемой 31 сравнения, Выходные сигналы схемы 40 памяти значения Р(ьп 1) и схемы памяти 41 значения Р(Ь+ тр) связаны с двумя входами схемы 42 сравнения значений Р(Ь) и Р(Ь+ гр), причем сформи рованный на ее выходе сигнал аэростатиче.ской поправки Р(1 п+ тр) - Р (ь) поступает на один вход схемы 43 формирования истинного значения массы зерна Мз(т), на другой ее вход поступает сигнал, равный 10 текущему весу(массе) зерна в бункере (Р(1)- - Рбо) со схемы 31 сравнения, Выходной сигнал схемы 43 формирования истинного значения массы зерна Мз(т) представляет собой аналоговый электрический сигнал, пропорциональный истинному значению массы зерна Мз(т) в соответствии с выражением (4),Блок 28 вычисления текущих значений влажности предназначен для формирова ния на выходе текущего значения интегральной влажности зерна чч(т). Текущее значение интегральной влажности зерна определяется какВЬ + Лчч 25 чч (т) -зт где ччо - начальное количество влаги, содержащейся в зерне, поступившем в бункер к моменту его заполнения;Ьч(т) - изменение количества влаги в процессе хранения зерна;Мз(т) - текущее истинное значение массы (веса) зерна.Поскольку. начальное количество влаги ччо = Мзо ччо, а Л чч(т) = Мз(т) - М,35 где Мзо - начальная масса зерна, тоа (т) -соответствии с выражением (5), связанный с выходом сумматора 47 значений Мз(т) и Мзо(ччо - 1) и выходом схемы 43 формирования истинного значения массы зерна Мз(т) Выход блока 28 связан с одним из входов схемы 49 сравнения текущего значения влажности зерна с заданным, на другой вход которой поступает сигнал с задатчика 50 влажности зерна, представляющего собой регулируемый источник напряжения, а выход схемы 49 сравнения связан со схемой 51 управления тепловентиляционным блоком, состоящей из блока логики и силового блока.В вычислительной системе 22 предусмотрено два варианта определения среднего значения начальной влажности зерна ччо:1 по показаниям поточного влагомера 23 и весоизмерительных датчиков 14; по результатам лабораторных испытаний, когда начальная влажность зерна определяется в лаборатории путем взятия проб из бункера. В этом случае используется "Инициативный ввод величины влажности ччо", т.е. на схему 37 памяти среднего значения начальной влажности подается электрический аналоговый сигнал, соответствующий значению начальной влажности зерна ччо,Устройство работает следующим образом.Перед началом заполнения бункера 1 по сигналу "Начало заполнения бункера" по показаниям весоизмерительных датчиков 14 с помощью сумматора 29 определяется вес незаполненного бункера Рбо и это значение запоминается в схеме 30 памяти веса незаполненного бункера. Необходимость запоминания веса незаполненного бункера объясняется тем, что начальный вес бункера может меняться за счет запыленности помещения, остатков зерна в местах, недоступных чистке, Затем начинается заполнение бункера 1 зерном, при этом масса (вес) бункера повышается, что соответствует начальному участку 1 на фиг, 7. В результате на выходе схемы 31 сравнения в процессе заполнения появляется электрический аналоговый сигнал, соответствующий массе поступившего в бункер влажного зерна на данный момент времени т 1(Р(1) - Рбо), э на выходе делителя 33 имеет место аналоговый электрический сигнал, соответствующий среднему значению начальной влажности зерна чу(т 1) на данный момент времени, По сигналу "Конец заполнения бункера" прекращается интегрирование в интеграторе 36, а в схеме 32 памяти начальной массы влажного зерна происходит запоминание начальной массы зерна Мзо и в схеме 37 памяти среднего значения начальной влаж 1639479 10ности зерна во происходит запоминание среднего значения начальной влажности зерна въ, вычисленное в соответствии с выражением (1).Если начальная влажность зерна ао отличается от заданной, то на выходе схемы 51 управления тепловентиляционным блоком появляется сигнал на включение вентилятора 11. При включении вентилятора 11, подающего воздух в бункер 1, изменение давления воздуха в подводящей трубе 8 приводит к возникновению внешних сил и моментов, действующих на бункер 1, Чтобы при этом весоизмерительные датчики 14 не давали искаженных показаний весовых характеристик зерна, в конструкции бункера 1 предусмотрен аэростатический компенсатор 4. Так как с помощью аэростатического компенсатора 4 полностью подавить искажающие аэростатические силы не удается, в вычислительную систему 22 введен блок 27 коррекции веса. Блок 27 вступает в работу, когда происходит включение или отключение вентилятора 11, и функционирует в соответствии с выражением (4), При включении вентилятора 11 заслонка датчика 25 наличия продувки бункера воздухом отклоняется от своего первоначального положения за счет потока воздуха в подводящем воздуховоде 5, срабатывает конечный выключатель и через его контакты поступает потенциал на вход схемы 38 формирования коротких импульсов, на выходе которой по переднему фронту поступившего напряжения формируется короткий импульс, используемый для запуска схемы 40 памяти значения Р(Ъ) (Р(к+1) на фиг. 7) (веса) массы зерна в момент включения Вентилятора 11. По сигналу, полученному на выходе схемы 39 задержки сигнала на время гр, происходит запоминание в схеме 41 памяти значения Р(ъ+ тр) веса (массы) зерна в момент окончания разгона вентилятора 11 (Р(к) на фиг. 7), а на выходе схемы 42 сравнения значений Р(ь) иР (ь+ тр ) формируется скачок(Р(1 п+ тр) - Р(Ъ), который вычитается в схеме 43 формирования истинного значения массы зерна Ма(т) из значения текущего веса зерна (Р(1) + Рбо). Если же вентилятор 11 отключается, то заслонка возвращается в исходное положение, концевой выключатель размыкается, напряжение падает до нуля и по заднему фронту этого напряжения на выходе схемы 38 формирования коротких импульсов появляется короткий импульс противоположной полярности, который через схему 39 задержки сигнала используется для запуска схемы 41 памяти значения Р(Ъ+ Тр). При выключении вентилятора 1110 15 35 40 45 50 55 20 25 30 блок 27 коррекции веса функционирует аналогично, только в схеме 43 формирования истинного. Значения массы зерна Ма(т) происходит сложение скачка (Р(Ъ + тр ) - Р(Ь со значением текущего веса зерна (Р(1) -В блоке 28 вычислений текущих значений влажности осуществляется формирование аналогового электрического сигнала,пропорционального интегральной текущей влажности зерна а(1) в соответствии с выражением (5). Это значение сравнивается в схеме 49 сравнения текущего значения влажности зерна с заданным значением влажности ааад, установленным задатчиком 50 влажности зерна. На выходе схемы 49 сравнения формируется сигнал рассогласования, который воздействует на схему 51 управления тепловентиляционным блоком,Алгоритм работы схемы 51 управления тепловентиляционным блоком 9, состоящей из блока логики и силового блока, заключается в следующем. В блоке логики анализируется отклонение текущего значения влажности зерна в бункере 1 от заданного значения. ЕСЛИ Мф) ) МЧаад, ТО С ПОМОЩЬЮ СИЛОВОГО блока включается вентилятор 11 и на каждом такте времени (наиболее удобно за такт времени принять постоянную времени зерновой массы относительно изменения ее влажности для данного типа зерна) в блоке логики осуществляется анализ скорости испарения Влаги В бункере 1. Если скорость испарения влаги удовлетворяет заданному темпу испарения, то вентилятор остается включенным до следующего такта, Если на каком-либо такте окажется, что скорость испарения влаги меньше заданного значения или даже влажность начала расти, то на выходе силового блока схемы 51 управления тепловентиляционным блоком 9 появляется сигнал на включение электрокалорифера 10. Если й(1) азад, то силовой блок схемы 51 управления тепловентиляционным блоком формирует сигнал на включение вентилятора.11 и в блоке логики на каждом такте анализируется скорость повышение влажности зерна. Если на очередном такте темп нарастания влажности зерна не удовлетворяет заданному значению, то силовой блок схемы 51 управления .тепловентиляционным блоком Включает распылительную форсунку 12, с помощью которой обеспечивается увлажнен ие пода наем Ого воздуха, а следова" тельно и зерна, хранимого в вентилируемом бункере.Работа предлагаемого устройства.по одному из приведенных выше алгоритмов продолжается до тех пор, пока влажностьзерна не достигнет заданного значения или войдет в поле допуска.Если начальная влажность зерна задается с помощью "Инициативного ввода величины влажности ао", т.е. по результатам измерения начальной влажности в лабораторных условиях, то по сигналу "Конец заполнения бункера" в схеме 37 памяти среднего значения начальной влажности происходит запоминание полученного значения начальной влажности зерна вь и канал вычисления среднего значения наЧальной влажности зерна ао не функционирует.На входы вычислительной системы 22, блоков 26 - 28, схем 49 и 51 поступают электрические аналоговые сигналы. Сигнал "Начало заполнения бункера" представляет собой короткий. импульс, по которому осуществляется запоминание веса незаполненного бункера в схеме 30 памяти веса незаполненного бункера и начинается интегрирование в интеграторе 36, Сигнал "Конец заполнения бункера" представляет собой также короткий импульс, с помощью которого осуществляЕтся прекращение интегрирования в интеграторе 36 и обеспечивается запоминание значения начальной массы влажного зерна Мо в схеме 32 памяти значения начальной массы влажного зерна и среднего значения начальной влажности зерна а, в схеме 37 памяти среднего значения начальной влажности зерна в момент окончания зацолнения бункера. Эти сигналы подаются оператором с помощью кнопок. Сигнал "Инициативный ввод величины влажности ао" предназначен для ввода в схему 37 памяти среднего значения начальной влажности ю определенной в лабораторных условиях. Этот сигнал задается оператором путем подачи на вход схемы 37 памяти среднего значения начальной влажности зерна уровня электрического аналогового сигнала, соответствующего Значению начальной влажности зерна аоТаким образом, в предлагаемом устройстве введена система автоматического регулирования интегральной влажности в бункере, Причем в конструкции вентилируемого бункера 1 и в вычислительной систе ме 22 предусмотрена возможность подавления влияния искажений весоизмерительных датчиков 14 при включении и выключении вентилятора 11, что обеспечивает возможность управления тепловентиляционным блоком 9 в зависимости от текущей влажности зерна в бункере. Одновременно предлагаемое устройство позволяет иметь оперативную информацию о количестве10 зерна, хранимого в бункереФормула изобретения 1. Устройство для хранения и сушки зерна, содержащее вентилируемый бункер с воздухораспределительной трубой, соеди 1520 2530354050 ненной через подводящую трубу с тепло- вентиляционным блоком, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения качества сушки зерна и снижения энергетических затрат, оно дополнительно снабжено опорными конструкциями, аэростатическим компенсатором, поточным влагомером, весоизмерительными датчиками, датчиком наличия и родувки бункера воздухом, вычислительной системой, схемой сравнения текущего значения влажности зерна с заданным значением и схемой управления тепловентиляционным блоком, а последний снабжен распылительной форсункой, при этом опорные конструкции выполнены своэможностью контакта с весоизмерительными датчиками, аэростатический компенсатор расположен между подводящей и воздухораспределительной трубами, поточный влагомер, весоизмерительные датчикии датчик наличия продувки бункера воздухом соединены с входом вычислительной системы, выход которой через схему сравнения текущего значения влажности зерна связан со схемой управления тепловентиляционным блоком,2,Устройствопоп,1, отличающее с я тем, что вычислительная система содержит блок вычисления начальных параметров зерна, блок коррекции массы зерна,блок вычислений текущих значений влажности зерна, при этом блок вычислений начальных параметров зерна подключен к блоку вычислений текущих значений влажности зерна непосредственно и через блоккоррекции массы зерна.