韋 博 楊得海 李百成 王宏德

（1 甘肅奧凱農(nóng)產(chǎn)品干燥裝備工程研究院有限公司，蘭州 730030；2 酒泉奧凱種子機(jī)械股份有限公司，酒泉 735000）

智能化組裝式鋼結(jié)構(gòu)玉米果穗干燥生產(chǎn)線，主要由果穗運(yùn)輸系統(tǒng)（果穗喂料部分、上料皮帶輸送機(jī)、布料系統(tǒng)、出料皮帶輸送機(jī)、集運(yùn)皮帶輸送機(jī)），供熱系統(tǒng)（鍋爐、風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)輸送系統(tǒng)），玉米果穗烘干房以及控制系統(tǒng)（計算機(jī)控制系統(tǒng)、烘干倉群控制系統(tǒng)）4 個部分組成[1]，在大型成套加工生產(chǎn)線中可實現(xiàn)果穗烘干、脫粒、精選、計量和包衣包裝等流水線成套機(jī)組作業(yè)[2]，如圖1 所示。

1 果穗烘干房結(jié)構(gòu)

智能化組裝式鋼結(jié)構(gòu)玉米果穗烘干房包含如圖2 所示的一些獨立的部分，烘干房及其所有部件都由鍍鋅鋼板制成。需要烘干的物料通過填料門進(jìn)入烘干倉，物料在傾斜的種床上進(jìn)行烘干，烘干作業(yè)結(jié)束后物料通過出料門落入出料皮帶機(jī)上，然后運(yùn)轉(zhuǎn)至下一加工環(huán)節(jié)。

2 智能控制燃燒器和風(fēng)機(jī)

智能化組裝式鋼結(jié)構(gòu)玉米果穗烘干房兩頭各有兩個燃燒器和風(fēng)機(jī)，燃燒器、燃燒室和風(fēng)機(jī)組成一個整體。外部的冷空氣由風(fēng)機(jī)通過室外百葉窗吸入燃燒器進(jìn)行加熱，熱空氣通過上通風(fēng)門進(jìn)入烘干倉，基于不同設(shè)計，燃燒器可以用天然氣或汽油作為燃料，燃燒器和風(fēng)機(jī)通過控制軟件進(jìn)行控制。燃燒器也可以選擇裝配第二階段，此設(shè)備為大型系統(tǒng)設(shè)計。燃燒器第一階段有基本負(fù)荷和調(diào)節(jié)范圍，如果需要更多熱量，而調(diào)節(jié)范圍達(dá)到其上限，第二階段就會開啟。它在開始時產(chǎn)生一個基本負(fù)荷，第一階段將減少調(diào)節(jié)范圍，燃燒器第二階段的性能由此通過控制軟件進(jìn)行增強(qiáng)，從而產(chǎn)生更多熱量。

3 調(diào)壓門

調(diào)壓門安裝在上下風(fēng)道之間的地板上。如果烘干倉上下風(fēng)分布不均勻，例如，在加工季節(jié)開始的時候，通過使用調(diào)壓門可以實現(xiàn)烘干房更好的空氣和壓力分布。已加熱的空氣通過打開的調(diào)壓門直接由上風(fēng)道進(jìn)入下風(fēng)道，然后可以作為下風(fēng)循環(huán)使用，調(diào)壓門由電機(jī)和控制軟件進(jìn)行控制。

4 工作原理

由于烘干倉內(nèi)可逆的上風(fēng)和下風(fēng)循環(huán)烘干，因此可以實現(xiàn)整個物料層均勻的烘干，這樣既保證了最好的烘干效果，同時物料的處理量也是溫和的。在烘干過程中，相應(yīng)數(shù)量的烘干倉必須經(jīng)過上風(fēng)和下風(fēng)循環(huán)，新鮮玉米果穗的初烘干由下風(fēng)烘干實現(xiàn)（如圖3 所示），最終的烘干由上風(fēng)實現(xiàn)（如圖4 所示）。烘干操作是一個連續(xù)的過程，在烘干倉填料后，此烘干倉的填料過程即通過下風(fēng)循環(huán)開啟，果穗通過下風(fēng)循環(huán)初烘干后，轉(zhuǎn)換為上風(fēng)循環(huán)進(jìn)行最終烘干。喂料和出料時，烘干倉必須通過關(guān)閉通風(fēng)門關(guān)閉空氣系統(tǒng)。烘干過程的監(jiān)控由安裝在物料上面和下面的測溫線實現(xiàn)，當(dāng)烘干倉內(nèi)空氣出口端和空氣入口端的溫度接近一樣時，烘干過程即完成。當(dāng)空氣不再被從物料中帶出的水分冷卻時，上述的溫度就會接近一樣，在烘干過程完全結(jié)束前，必須用水分測試儀測試樣品中的實際水分。

5 玉米果穗干燥監(jiān)控與信息管理系統(tǒng)組成

軟件主體部分由組態(tài)軟件搭建，運(yùn)用組態(tài)軟件中豐富的圖形庫和可靠的數(shù)據(jù)庫，設(shè)計出人性化的監(jiān)控界面；硬件部分由各種信號采集模塊、變頻器、PLC、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、工控機(jī)等設(shè)備組成；檢測采集部分采用高精度的溫濕度變送器、差壓變送器、傾角傳感器、智能儀表等實現(xiàn)對果穗倉內(nèi)溫濕度、風(fēng)道風(fēng)壓、上（下）通風(fēng)門開度狀態(tài)等數(shù)據(jù)的檢測和采集，所有檢測信號通過數(shù)據(jù)總線傳輸[3]；控制執(zhí)行部分采用PLC 等電氣元件驅(qū)動電動推桿，實現(xiàn)上（下）通風(fēng)門的打開或關(guān)閉，采用變頻器及PLC 等控制通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行與停止，所有控制信號通過數(shù)據(jù)總線傳輸。

6 監(jiān)控系統(tǒng)功能描述

果穗烘干控制采用“玉米果穗干燥自動控制與信息化管理系統(tǒng)”，實現(xiàn)玉米果穗干燥全過程的自動控制及信息化管理功能?？刂乒δ懿糠指鶕?jù)入倉果穗品種、含水率值以及玉米果穗干燥過程中采集的數(shù)據(jù)，由工控機(jī)后臺控制系統(tǒng)智能判斷玉米果穗干燥進(jìn)程，控制方式有自動和手動兩種模式可供選擇。信息化管理功能部分，無論在自動控制或手動控制模式下，均可對報警信息和干燥過程數(shù)據(jù)全程記錄（可以導(dǎo)出Excel 報表）、繪制干燥過程曲線，以便于對干燥過程進(jìn)行信息回溯，分析干燥工藝參數(shù)設(shè)置是否合理，并可以為不同品種玉米果穗干燥積累工藝及操作數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)計算機(jī)操作界面如圖5 所示。

在自動操作模式下，系統(tǒng)根據(jù)干燥進(jìn)程自動控制上下通風(fēng)門、排濕門進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換；系統(tǒng)根據(jù)采集的風(fēng)道風(fēng)壓信息采用PID 算法自動調(diào)整風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率，達(dá)到工藝設(shè)定的風(fēng)壓值。需注意，自動控制模式對入倉原料數(shù)據(jù)精度、干燥過程中熱風(fēng)的溫濕度條件控制要求較高，還需要操作人員配合執(zhí)行嚴(yán)格的操作規(guī)程，各控制參數(shù)必須根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定。

在手動操作模式下操作人員根據(jù)干燥工藝要求，在工控機(jī)上進(jìn)行干燥過程控制。此模式下，系統(tǒng)根據(jù)物料信息及采集的數(shù)據(jù)，分析干燥過程，在顯示屏上給出換向、出倉關(guān)鍵干燥節(jié)點智能操作提示，以及風(fēng)壓超標(biāo)或過低提示，由操作人員在工控機(jī)上手動點擊相應(yīng)按鈕來改變上下通風(fēng)門、調(diào)壓門狀態(tài)，在工控機(jī)上調(diào)整風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率，以達(dá)到工藝設(shè)定的風(fēng)壓值。

該系統(tǒng)具有較高的安全機(jī)制，由8 個子系統(tǒng)構(gòu)成，分別是：各倉溫度、濕度、壓差檢測子系統(tǒng)，風(fēng)道溫度風(fēng)壓檢測子系統(tǒng)，工藝參數(shù)設(shè)置子系統(tǒng)，上（下）通風(fēng)門控制子系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)控制子系統(tǒng)，報警子系統(tǒng)，各倉干燥報表及曲線子系統(tǒng)，二層風(fēng)道視頻監(jiān)控子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)功能共同構(gòu)成監(jiān)控及信息管理功能。

7 技術(shù)創(chuàng)新點

智能化組裝式鋼結(jié)構(gòu)玉米果穗烘干房及其部件全部由鍍鋅鋼板制作，外形美觀且氣密性好；采用模塊化設(shè)計，有進(jìn)料溫度傳感檢測與控制、風(fēng)量調(diào)節(jié)、出料等電器控制模塊，可以通過模擬屏了解現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行操控及平穩(wěn)啟動大功率風(fēng)機(jī)。房頂分料皮帶機(jī)和布料小車采用計算機(jī)控制和光學(xué)測距，可實現(xiàn)各烘干倉布料自動控制。通風(fēng)門、填料門、出料門、調(diào)壓門均采用電機(jī)單獨控制，使倉門操控更加方便；同時烘干倉等零部件全部具有通用性，采用機(jī)械模塊，烘?zhèn)}數(shù)量靈活組合，全組裝式結(jié)構(gòu)，建設(shè)周期短，可靠耐用。

烘干方式為雙排列傾斜床堆放式種子干燥室，采用環(huán)保節(jié)能熱風(fēng)爐，應(yīng)用強(qiáng)制循環(huán)流化床技術(shù)，燃料為玉米秸稈或玉米芯，煙氣排放濃度低，熱效率高。烘干倉群是由一定數(shù)量的烘干倉以及上、下擴(kuò)散風(fēng)道組成，每個倉設(shè)有傾斜放置的有篩孔種床，可使玉米果穗均勻鋪放在種床上。