我国大型粮食干燥机的测试评价

通过对我国北方使用较多的三个系列大型连续流动式粮食干燥机和一个低温干燥仓所进行的性能测试数据分析,以及这些干燥机的结构、使用性能调研,得出对它们的评价性意见,从而为认识、选择、使用和改进这些干燥机提供依据。     

大型5HFS-10负压自控粮食干燥机的设计与试验

为了降低一次能源的消耗和提高玉米等粮食干燥产能,结合寒区高水分玉米干燥特性,以负压干燥原理为基础,设计了一种负压自控粮食干燥机.该机采用负压多级顺流缓苏结合的干燥方式,将并联式扩张口型风机和变径角状管相结合,协调冷风配额调控机构,应用多传感器实时采集在线工作参数,配合自适应调控系统,实现大宗粮食的智能保质干燥生产.该文详细进行了干燥参数和技术经济指标的计算,可为负压干燥机的设计和综合评价提供.生产试验表明,该机工作性能优良,节能显著,烘干品质好,单位质量成本低,自动化程度高.有效控制干燥机出粮水分偏差小于等于±0.5％w.b,与传统正压送风式干燥机相比,节省能耗20％以上,降低生产成本12％以上.该干燥机各项作业性能指标完全符合农场集约化和规模化干燥作业要求,可为开发节能粮食智能化干燥机型提供参考.     

水稻混流干燥工艺的试验研究

混流式粮食干燥机是当前中国应用最广泛的粮食干燥机机型,但由于水稻干燥的特殊性,横流循环干燥机基本上是水稻干燥的唯一机型,这造成国内粮食干燥机的利用率普遍不高。为了充分提高现有混流式干燥机的利用率,利用移动式混流粮食干燥机进行了稻谷的干燥试验,研究了不同的风温、不同的干燥缓苏比对稻谷爆腰率及降水速率的影响规律。研究结果表明：稻谷混流干燥过程中应有必要的缓苏。当干燥缓苏比一定时,烘干温度与爆腰率增值存在线性关系;当烘干温度一定时,干燥缓苏比与爆腰率增值存在线性关系;采用混流干燥机干燥稻谷时热风温度可以高于横流干燥机5～10℃,降水速率最高可达1.3%/h。     

基于含水率变化的气体射流冲击干燥过程温度自适应控制系统

为了给变温干燥工艺提供新的技术支持,实现基于含水率变化的干燥温度自适应控制,该研究设计了具有物料含水率在线检测功能的温度自适应控制系统。采用卷积神经网络建立了以质量检测值、气流冲击速度、称重传感器弹性基体温度、气流冲击距离为输入,物料真实质量为输出的含水率在线检测模型。进行了含水率在线检测模型验证试验。结果表明,该模型满足变温干燥工艺中含水率在线检测的精度要求,5组含水率在线检测模型验证试验的决定系数R²和均方根误差RMSE依次为0.9934和1.20%。该文设计了改进神经网络-PID（improved neural network-PID,INN-PID）控制器来实现变温干燥工艺中的温度控制。在MATLAB软件中以单位阶跃信号为输入对PID、神经网络-PID（neural network-PID,NN-PID）和INN-PID控制器的动态性能进行仿真。对3种控制器分别进行了50~55 ℃的干燥温度控制试验。结果表明,在仿真试验中,INN-PID控制器的控制稳定性和调节时间均显著优于另外两种控制器;干燥温度控制试验结果与仿真结果存在近似相同的规律,INN-PID控制器的峰值时间是208.00 s,调节时间是120.59 s,最大超调量是4.87 %,满足变温干燥过程中温度控制的要求。该研究在气体射流冲击干燥机中搭建了温度自适应控制系统,进行了基于含水率变化的温度自适应控制试验。结果表明,该系统可以对基于含水率变化的变温干燥工艺中的干燥温度进行快速且有效的调节。该研究对提高干燥设备的自动化水平以及开发新的变温干燥工艺具有重要意义,对其他领域的多信息融合检测和控制策略研究提供参考。     

中国粮食产地干燥的发展现状及趋势

该文针对中国现行粮食储藏安全体系存在的粮食产后损失大,技术装备落后的局面,以吉林省为例,通过数据和图表分析了,中国粮食主产区粮食储藏存在的问题,指出了发展粮食产地干燥技术与装备的必要性。从目前与产地粮食干燥储藏相关的国家政策和中国现行的粮食产地干燥技术方面出发,指出中国已初步具有在不同地域推行产地干燥的条件,建议利用10a左右的时间,开展以“村村有干燥机、户户有储粮仓”为目标的“农村干燥机普及工程”,形成对国有粮库的有力补充,建立有中国特色的高效低损的国家粮食安全储藏体系。     

模糊自适应PID控制器在太阳能干燥温度控制中的应用

基于中国农村对特色农副产品干燥设备的需求现状，设计了一种热能辅助型太阳能箱式干燥器。该装置由干燥箱、热风炉和循环系统构成。针对太阳能辅助热能干燥过程参数时变性和模型不确定性设计了一种基于模糊推理的参数自适应PID控制器。仿真结果表明，该控制器具有理想的动态和稳态以及抗干扰性能，超调量、过渡过程时间等控制性能指标优于传统PID控制器，能够满足太阳能干燥系统对参数控制的要求。     

粮食干燥机水分在线检测系统研究

潮粮干燥是东北、华北地区秋粮入库前必不可少的加工环节，由于样品流动性、水分分散性等因素的影响，干燥过程中的粮食水分快速、在线、准确检测一直是影响干燥质量的亟待解决的关键技术。根据粮食干燥机的工况特点，提出并研制了一种基于多路水分传感器实时观测信息融合的粮食干燥机水分在线检测系统，介绍了系统的工作原理、硬件构成和软件设计，给出了信息融合算法。系统以单片机80C196KC为信息处理核心，采用大屏幕中文液晶显示。实际运行表明，系统具有信号传输距离远、测量准确、运行可靠、智能化程度高等特点，能够满足粮食干燥机水分在线检测的要求。     

循环式粮食干燥机的智能控制系统

为了有效地控制干燥机的温度、水分等因素，提高干燥效率，针对国内干燥机控制系统存在的不足，设计出基于单片机和复杂可编程逻辑器件CPLD技术的一体化控制系统，采用了温度、水分、仓位等多个传感器来检测有关信息，进行干燥机的智能控制。该系统可完成温度传感器的设定，水分传感器的校准和修正，干燥机15项运行参数的设置，能进行水分、温度和故障的自动检测与报警，燃烧机的自动控制等。也可实时将测量的谷物水分值传送给计算机，便于多台干燥机的集中监控，及进行统计分析。该系统经实践检验，实现了干燥机正常可靠的各项操作和多种干燥作业，达到了高效干燥的智能化控制，且系统易于扩展，谷物品质好。     

滚筒式作物种子干燥机自动控制装置的研制

作物种子干燥对种子的安全、保纯、适应性、温度控制精度的要求较高，为此设计了滚筒式作物种子干燥机及以单片机为核心的控制装置。分析了自行研制的滚筒式作物种子干燥机的结构及工作原理，讨论了其自动控制装置在种子干燥过程中的作用及工作原理，介绍了所设计的单片机自动控制装置的硬件电路和控制程序。使用结果表明：该控制装置设计合理，干燥的均匀性好，速度快、能保证种子的纯度，能满足不同作物种子在干燥过程中的安全性及控制精度的要求。     

5HP-25型粮食干燥机设计与试验

为了提高干燥系统的能量利用效率,增强干燥机的通用性、可靠性、作业效率和年利用率,该研究围绕增大干燥动力系数和工艺能力指数,基于粮食的物性特征,从干燥工艺方式、机械结构参数和运动参数间的内在关系入手,把几何因子和运动参数有机结合,揭示了粮食在干燥机内流动特性;按照引风降压,连续闪蒸降温,强化传热传质,自适应排粮的设计思想...     

几种谷物横流干燥数学模型及其应用

该文通过综述国内外谷物横流干燥数学模型研究及应用情况,为国内开展同类研究提供借鉴和参考。该文详细介绍了美国学者建立的适用于谷物横流干燥的Bakker-Arkema偏微分方程模型、二维动态偏微分方程模型、分布式参数DP过程模型;并简要介绍了模型预测控制方法及其在连续式横流谷物干燥机上的研究与应用。DP过程模型是PDE模型的简化形式,能够较好地描述横流干燥过程,且模拟计算程序简单,非常适用于干燥过程的在线控制。美国研究人员以DP过程模型和MPC控制算法为基础开发出模型预测控制器,在塔式横流干燥机上获得成功应用。     

顺流式谷物烘干机的模糊控制系统

介绍了如何把模糊控制算法应用于谷物烘干机出粮水分的自动控制系统。设计了一种以89c51单片机为核心的智能模糊控制器,给出了系统的整体结构的硬件实现电路及软件设计思路。通过对小麦的在线烘干试验证明该系统实时性好,控制精度高     

基于两级干燥工艺的玉米果穗太阳能集热通风干燥系统设计

利用中国西北充沛的光热及干燥空气资源,考虑节约热风的能源消耗等因素,设计了一套适用于玉米果穗和籽粒分两级干燥工艺的太阳能集热通风干燥系统,系统安装了可自卸平置式物料床,方便玉米果穗的干燥与卸载;控制系统可根据干燥仓内温度的变化实现对通风干燥系统的自动控制。试验表明,此系统可在短时间内将玉米果穗干燥,利用该太阳能集热通风干燥系统进行玉米果穗的两级干燥,干燥时间较一次干燥工艺缩短了18 h,平均降水速率每小时比玉米果穗一次干燥提高60.8%。该系统设计为我国育种干燥工艺及其相应设备的研究提供了参考。     

连续单粒式谷物在线水分测定仪的设计与试验

为了提高谷物干燥设备自动化水平和干燥后谷物品质,提出一种基于电阻法检测原理,测量稻谷、小麦和大麦的连续单粒式谷物在线水分测定仪。其主要由谷物取样机构、谷物采样机构和信号采集电路等部分组成。通过测量谷物单粒外形尺寸统计出谷物等效粒径。运用谷物等效粒径和谷物与金属表面的静滑动摩擦角,计算确定谷物取样机构中不锈钢制异向正弦螺旋杆的中径和螺距分别为16和9 mm。由螺旋杆与分粒拨刀组成的谷物取样机构,在剔除杂物和多余谷物的同时,使谷物以连续单粒的形式进入进料口。选定模数为0.4 mm斜纹表面滚花形式碾压辊作为碾压电极,测量10%~35%含水率范围内稻谷、小麦和大麦单粒电阻值。构建稻谷、小麦和大麦的单粒阻值-含水率对应关系曲线并回归出水分计算函数(稻谷R~2=0.998;小麦R~2=0.999;大麦R2=0.999)。设计多路复用比例检测电路、二阶压控有源低通滤波器和50Hz陷波等信号处理电路。采用基于ARM Cortex TM-M3核的低功耗32位微处理器硬件和软件平台完成谷物水分数据的采样、处理和计算。现场水分在线检测与烘干法对比试验表明,在循环式谷物烘干机烘干过程-5~55℃的谷物温度和10%~35%含水率范围内,单粒式在线水分测定仪的在线水分测量绝对误差≤±0.4%,一次100粒谷物测量平均时间≤55s,水分测量重复误差≤±0.3%,研究结果为实现谷物烘干过程水分在线检测提供参考。     

基于㶲分析法的粮食逆流干燥系统能效评价与试验

为客观、合理地评价粮食逆流干燥系统的能效,实现粮食高效节能干燥,该文基于?分析法,从气流状态变化考察逆流连续式干燥工艺系统的能量利用程度。结果表明:在试验条件下,干燥机内各干燥段能量利用效果较好。在高温和低温干燥段,排气和干燥室热损失率最高分别不超过6.68%、11.09%和21.26%、9.37%,热效率和?效率不低于83.02%、68.1%和69.37%、56.22%;在冷却段,由于粮温比风温高,风对稻谷有明显的降温去水作用。而系统的平均热效率和?效率为80.24%和64.52%,表明系统能量匹配效果较好,稻谷的平均单位热耗量为2 944.6 k J/kg,与国标≤7 400 k J/kg相比,节能达到60.2%,节能效果明显。研究结果为干燥工艺设计、探索节能的途径和制定粮食干燥系统能效评价标准提供参考。     

粮食水分结合能与热风干燥动力解析法

为揭示粮食中水分蒸发耗能特征,基于不可逆热力学分析方法,把水分迁移的现象看作是一定数量的能量迁移,建立水分结合能解析模型,给出了水分结合能随温度、含水率变化规律,清晰地呈现了粮食在高水分段水分蒸发受物料的限制作用很小,而在低水分段水分结合能随温度升高显著降低的特征,研究结果为解析粮食二段降速干燥过程、合理匹配干燥温度提供了依据和分析方法,为揭示干燥质驱动机理,制订科学的能效评价标准,合理的干燥装备系统设计补充了技术基础理论。     

穿流干燥试验装置自动控制系统的研制

为了优化干燥工艺和提高干燥产品品质，根据热风穿流干燥的原理，采用模块化设计，以智能仪表、可编程控制器、计算机为主控件，研制了穿流干燥试验装置的控制系统。该系统对风量、温度、时间进行控制，使试验装置可对多种物料在多种工艺条件下进行工艺参数的优化研究。试验证明：该控制系统控制精度高、自动化程度高、适应性强、模拟性好、控制可靠，适用于对农副产品进行干燥研究试验。     

粮食热风干燥系统火用评价理论研究

为揭示粮食干燥系统能量损耗的本质,该文针对粮食热风干燥系统特征、 基准点、干燥室焓 结构及 效率进行深入地理论分析,明确了粮食的含水率是状态函数,确立了干燥系统起算 的基准点,提出了 基准函数,并在湿空气焓—含湿量图上绘出其变化过程,通过 效率分析,揭示了能的"量"与"质"的匹配关系。该文为深一步研究能量损耗的原因、部位,探讨高效节能干燥的途径以及工艺设计、制订合理地系统评价标准,提供了科学地分析方法。     

在线测量谷物含水率的声学方法

研究了一种测量谷物含水率的声学方法,为实现谷物含水率的在线测量提出了新的途径。通过试验研究,分析得到了流动麦粒碰撞噪声声压与含水率在13～20kHz频率区间的数学关系。在此研究基础上设计的测量系统对京411小麦和农大60玉米进行了实测。试验数据表明,该方法测量精度高、测量重复性好,具有良好的开发应用前景。