Автоматизация сушки зерна в камерной жалюзийной зерносушилке

АВТОМАТИЗАЦИЯ СУШКИ ЗЕРНА В КАМЕРНОЙ ЖАЛЮЗИЙНОЙ ЗЕРНОСУШИЛКЕ

В.И. Чарыков, В.Г. Чумаков, С.А. Соколов

Аннотация. Приводится конструкция камерной жа-люзийной сушилки непрерывного действия, разработанной в Курганской ГСХА. Определены конструктивно -технологические параметры камерной зерносушилки непрерывного действия.

Ключевые слова: камерная жалюзийная сушилка, автоматизация, зерно, датчик, актуатор, реле, электромагнитный клапан.

В современных условиях производства зерна являются актуальными вопросы увеличения производительности труда, снижения себестоимости продукции, экономии материальных, энергетических и трудовых ресурсов, интенсификации использования оборудования для очистки и сушки зернового вороха.

Сушка - сложный технологический процесс, который должен обеспечить не только сохранение качества материала, но и улучшение некоторых показателей. В связи с этим весьма актуальным является проведение исследований с целью дальнейшего совершенствования техники и технологии сушки зерна путем разработки новых способов сушки и новых конструкций зерносушилок; повышения эффективности использования действующих типов зерносушилок на основе совершенствования конструкции и режимов работы их отдельных узлов, а также технологии сушки; проведения мероприятий, направленных на дальнейшее снижение удельных затрат топлива и электроэнергии на сушку зерна путём автоматизации процесса.

Признаком, определяющим достоинства и недостатки зерносушильных установок, является конструкция сушильной камеры. Мировая практика зерносушения показывает, что на ближайшую перспективу (10.. .15 лет) шахтные и колонковые сушилки непрерывного действия будут основным техническим средством сушки зерна и семян в хозяйствах АПК [3, 4].

На основании исследования закономерностей процессов сушки зернового материала, существующих технологических и конструктивных схем зерносушилок установлено, что одним из путей повышения эффективности сушки зерна является разработка камерных зерносушилок с поперечной продувкой зернового слоя. На кафедре «Сельскохозяйственные машины» Курганской ГСХА имени Т.С. Мальцева разработана камерная зерносушилка непрерывного действия (рисунок 1) [1, 2].

Зерносушилка представляет собой корпус, образованный камерами нагрева 1 и охлаждения 5. В верхней части расположен транспортёр загрузки 10, а в нижней -выгрузное устройство. Материалом для внутренних стенок камер нагрева и охлаждения служат рабочие поверхности от бункеров активного вентилирования 2, наружные стенки выполнены в виде жалюзийной поверхности 3. Пространство внутреннего короба разделено на две части глухой перегородкой 4. Верхняя часть образует полость нагнетания агента сушки, нижняя - охлаждающего (атмосферного) воздуха. С целью повышения равномерности сушки и нагрева зернового материала в технологической схеме зерносушилки установлен инвертор 9. Выгрузное устройство состоит из девяти приёмников-сливов 8, расположенных вдоль камеры охлаждения, под которыми находится каретка 7 и выгрузной транспортёр 6. Приёмники-сливы обеспечивают равномерную выгрузку зерна по всей длине сушилки.

-ее-

- сырое зерно;

- сухое зерно;

- наружный слой;

- агент сушки;

- внутренний слой;

- атмосферный воздух

1 - камера нагрева; 2 - внутренняя перфорированная стенка; 3 - наружная жалюзийная стенка; 4 - перегородка; 5 - камера охлаждения; 6 - выгрузной транспортёр; 7 - каретка; 8 - приёмники-сливы; 9 - инвертор; 10 - загрузочный транспортёр

Рисунок 1 - Схема технологического процесса камерной зерносушилки непрерывного действия с инверсией зернового слоя

Технологический процесс работы зерносушилки осуществляется следующим образом. Сырое зерно, поступающее в загрузочное отверстие транспортёра 10, перемещается скребками верхней ветви цепи по настилу, где оно просыпается в сушильную камеру до тех пор, пока не заполнит её. Нижняя ветвь скребковой цепи разравнивает зерно по всей длине сушильной камеры. При работе сушилки зерно, находящееся в каналах между стенками 2 и 3 опускается вниз под действием силы тяжести.

Агент сушки попадает через патрубок в полость камеры нагрева 1, проникает через перфорированную поверхность и слой зерна, нагревает последнее и выносит с собой в атмосферу испарившуюся влагу через жалюзий-ную стенку. В процессе сушки слой зерна, находящийся у внутренних стенок 2 нагревается и сохнет быстрее, чем у наружных жалюзийных 3. Инвертор перемещает зерно из внутренних слоёв на место наружных, а наружные -на место внутренних. Опускаясь ниже, зерно попадает в зону охлаждения 5, где оно продувается атмосферным воздухом. Сухое, охлаждённое зерно выводится выгрузным транспортёром 6.

Определены конструктивно-технологические параметры камерной зерносушилки непрерывного действия: внутренние рабочие поверхности камер нагрева и охлаждения выполнены из перфорированного листа с коэффициентом живого сечения к = 0,06. 0,10, наружные -жалюзийные; толщина рабочей зоны сушки зерна Н = 250 мм; инвертора установленного на расстоянии И = 2 м от места загрузки в зерносушилку. Сушилка с установ-

ленными параметрами позволила снизить неравномерность влажности слоев с 6...7 % до 2,5...3,5 %, повысить производительность сушилки на 12.15 %, экономию топлива и электроэнергии до 30 % [4, 5].

При больших объемах сушки перерасход топлива и потеря качества становятся особенно «дорогими», поэтому необходима автоматизации процесса сушки. Автоматизация на этапе сушки зерна позволит избежать убытков, уменьшить влияние человеческого фактора, избежать больших потерь, наносимых авариями на производстве.

Полная автоматизация процесса сушки (без участия оператора) в принципе возможна, но разработка такой сушилки при нашей культуре производства будет фактически «золотой». При этом потребуется учесть и свести воедино неопределенное количество контролируемых параметров, закономерностей и процессов, многие из которых на сегодняшний день недостаточно исследованы. Поэтому полностью отказаться от участия оператора в технологическом процессе сушки еще довольно долго не удастся. Наиболее рациональным решением проблемы нам представляется применение полуавтоматической системы управления процессом сушки. В этом случае оператор будет включать сушилку, выводить процесс на оптимальный режим и передавать управление автоматике, которая и будет поддерживать процесс в заданных рамках.

Принципиально процесс внедрения системы автоматизации возможно проводить и поэтапно, но начинать нужно с замены старой, послужившей верой и правдой горелки типа Ф1 на современную, многофакельную горелку с комплектным автоматическим управлением.

Из средств автоматики на зерносушилках широко используют приборы контроля и регулирования технологических параметров: датчики уровня сыпучих материалов, температуры нагрева теплоносителя на входе и выходе зерносушилки, температуры зерна в камерах на-

грева и охлаждения; влагомеры для измерения относительной влажности воздуха и влажности зерна; расходомеры зерна; приборы контроля пламени в топке; различные реле; электромагнитные клапаны; конечные выключатели и т. п. (рисунок 2).

На основе этих средств разработаны пульты и станции автоматического управления, которые автоматически обеспечивают: последовательность пуска транспортирующего оборудования (загрузочных и выгрузных норий) и составляющих элементов (разгрузочных устройств, шахт и охладительных колонок сушилки) зерносушилки в направлении, обратном направлению потока зерна; остановку всех элементов, предшествующих по потоку зерна любому остановившемуся механизму в линии; возможность ручного включения и отключения любого механизма при наладке без соблюдения технологических блокировок; программный розжиг топки и контроль ее работы; контроль температуры теплоносителя и нагрева зерна; защиту электрооборудования от токов короткого замыкания и перегрузок; работу разгрузочных устройств шахт и охладительных колонок сушилки; световую сигнализацию о включении и отключении всех двигателей машин и механизмов, о предельных уровнях зерна в сушилках и технологических емкостях и об отклонении температуры теплоносителя от заданного значения. Кроме световой, имеется аварийно-предупредительная звуковая сигнализация, которая срабатывает при аварийном останове какого-либо элемента, переполнении технологических емкостей и при погасании пламени в топке. В схемах автоматики предусмотрены кнопочные посты для аварийного одновременного останова, при необходимости, всех работающих машин.

Рисунок 2 - Схема электрическая принципиальная цепи управления зерносушилки

В качестве полуавтоматического звена управляющего технологическим процессом сушки использован датчик уровня зерна (ДУ), обеспечивающий равномерность загрузки сушилки и поддержание уровня, управляющий перемещением заслонки питающей нории в зависимости от заполнения.

В качестве исполнительного органа применен линейный актуатор (М8) с ходом 50-350 мм, скорость перемещения устанавливается в процессе настройки линии. Управление выгрузным устройством, частотой перемещения шиберного механизма, осуществляется преобразователем частоты (А3), управляющим электроприводом. Амплитуда перемещения шиберного механизма регулируется эксцентриковым устройством. Скорость выгрузки зависит от интенсивности процесса сушки и регулируется в установившемся «потоке» в зависимости о выходного параметра продукта влажности зерна. Контроль влажности на выходе осуществляется влагомером проточного типа «Фауна» (А2), по каналу обратной связи на основе измерителя-регулятора 2ТРМ1 (А1) управляющим электроприводом шиберного механизма выгрузки.

Список использованных источников

1 Косилов Н.И., Чумаков В.Г., Жанахов А.С. Результаты исследования жалюзийной зерносушилки камерного типа // Достижения науки и техники АПК. - 2009. - №4. - С. 60 - 62.

2 Пат. на полезную модель 105727 Российская Федерация, МПК Е 26 В 17/12. Зерносушилка / В.Г. Чумаков, А.С. Архипов, А.С. Жанахов, И.В. Шевцов, Ю.Н. Мекшун, С.И. Оплетаев, А.М. Косовских; заявитель и патентообладатель В.Г. Чумаков. - № 2010151881/06; Заявл. 17.12.10; Опубл. 20.06.11; Бюл. № 17.

3 Чепурин Г.Е. Интенсификация и экологизация производства продукции растениеводства // Техника в сельском хозяйстве. - 2006. - №4. С. 3 - 5.

4 Чумаков В.Г., Жанахов А.С. Сушка зерна в камерных зерносушилках непрерывного действия // Монография. -Курган: Изд-во Курск. гос. с.-х. ак., 2013. - 120 с.

5 Чумаков В.Г., Жанахов А.С. Инверсия зернового слоя в камерной зерносушилке непрерывного действия // Вестник КГУ - Серия «Технические науки», Вып. 6, Курган, 2011. - С. 115 - 117.

Информация об авторах

Чарыков Виктор Иванович, доктор технических наук, профессор кафедры электрификации и автоматизации сель-

ского хозяйства ФГБОУ ВПО «Курганская государственная сельскохозяйственная академия им. Т.С. Мальцева».

Чумаков Владимир Геннадьевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой сельскохозяйственных машин ФГБОУ ВПО «Курганская государственная сельскохозяйственная академия им. Т.С. Мальцева».

Соколов Сергей Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры электрификации и автоматизации сельского хозяйства ФГБОУ ВПО «Курганская государственная сельскохозяйственная академия им. Т.С. Мальцева».

AUTOMATION GRAIN DRYING IN A CHAMBER LOUVERED ZERNOSUSHILKA V.I. Tcharykov, VG Chumakov, SA Sokolov

Abstract. The article presents the design of chamber louvered dryer of continuous action, developed in the Kurgan State Agricultural Academy. Identified structural and technological parameters chamber dryer of continuous action. Keywords: chamber louvre dryers, automation, grain, sensor, actuator, switch, solenoid valve.