生物质颗粒机组远程监控系统设计与试验

为提高生物质颗粒生产自动化水平,实时监控制粒机组生产过程中作业参数,解决当前存在的粉料喂入量不精确导致的压缩室壅堵问题,设计了一套生物质制粒远程监控系统,依托运行于远程上位机内的模糊PID控制算法,PLC通过OPC与之通信实现对粉料喂入量的控制; 以5G网络作为远程数据传输途径,选择5G工业路由器作为网络数据收发器,通过网页、手机APP或微信小程序实现客户端的远程监控功能。本系统设置了用户监控层、数据网络传输层和测控现场层; 基于系统远程监控要求,工业路由器与PLC之间通过PROFINET协议实现数据传递; 并使用MQTT协议,实现其与云服务器之间数据传输。根据对系统稳定性、喂料量准确性及其通信性能的试验,稳定时电流实际值与目标值平均相对误差在1%~12%范围内波动,变异系数在0.19%~0.28%范围内波动,满足生物质颗粒生产需求,有效提高了生物质颗粒生产智能化水平。     

基于蜂窝结构的仿生立式环模生物质颗粒机设计与试验

针对传统生物质颗粒环模成型机生产成型效率低、环模失效严重等问题，基于仿生蜂窝状有序多模孔结构，该研究提出了一种立式环模生物质颗粒成型机仿生设计方法。对蜂窝单体几何模孔结构进行图像处理，对蜂窝相邻模孔边缘轮廓拐点坐标进行提取，并获取模孔网格坐标，构建环模-压辊-物料耦合作用受力模型，以物料摄取量、挤压力为设计目标，对颗粒成型机仿生环模、模孔、压辊等参数进行设计。样机通过三压辊与仿生环模孔之间摩擦作用，实现对成型区域内物料的挤压成型，从而形成致密的生物质颗粒。温室条件下以颗粒度为2～4 mm的玉米秸秆为物料，物料含水率为12%、压辊主轴转速为100 r/min，结果表明：在相同转速下，优化后的仿生立式环模生物质颗粒成型机较传统环模成型机吨料能耗降低10.08%，生产的成型颗粒密度大于等于1.32 g/cm³，抗跌碎性指数为99.4%，样机能耗为40.46 kW·h/t，该研究各项指标均达到了相关标准的要求且高于传统生物质颗粒机。