Способ контроля выпуска зерна из силосов элеватора
METHOD FOR CONTROLLING RELEASE OF GRAIN FROM SILOS OF ELEVATOR

Изобретение относится к мукомольно-элеваторной промышленности и используется для контроля выпуска зерна из силосов элеватора.
Известен способ контроля выпуска зерна путем определения наличия зерна в силосах элеваторов с помощью объемного 3D-сканирования. Устройство 3D сканера размещается внутри силоса, методом триангуляционного сканирования выполняется калибровочное первое измерение временной задержки отраженного сигнала и его пространственная ориентация на поверхности стен пустого силоса. После заполнения силоса зерном, производится установочное повторное сканирование поверхности стен силоса и поверхности зерновой массы с разных ракурсов, после чего сопоставляются данные первого (калибровочного) и второго (установочного) сканирований и воссоздается точная модель заполненного силоса в цифровом формате. На основе этих сведений делается вывод о наличии зерна в силосе. Далее, проводя последующие проверочные сканирования не реже четырех раз в сутки, контролируют совпадение проверочных сканирований с установочным, а в случае обнаружения различий, фиксируют выпуск зерна. Данный способ осуществляется при помощи лазерных 3D-сканеров (https://guidessimo.com/document/1450225/apm-3dlevelscanner-docuinentation-kit-46.html).
К недостаткам известного способа относятся:
- сложность конструкции, обеспечивающей размещение сканера внутри силоса;
- значительные затраты ручного труда на перемещение сканера(трудоемкость) с дополнительным оборудованием;
- длительность проведения измерений в связи с необходимостью проведения калибровки;
- трудоемкость обработки данных для создания цифрового формата;
- недостаточно высокая достоверность, т.к. не производится контроль наличия зерна в глубине зерновой массы (например, при образовании полостей-пустот внутри силоса).
Технический результат изобретения заключается в повышении достоверности определения факта выпуска зерна из силоса элеватора, сокращении длительности проведения измерений и снижении трудоемкости.
Для достижения указанного технического результата изобретен способ контроля выпуска зерна в силосах элеваторов, характеризующийся тем, что в силосе элеватора располагают стационарную термоподвеску для контроля температуры зерновой массы, в которой устанавливают цифровые датчики температуры чувствительностью ±0,1°С на расстоянии 1-5 м друг от друга. В дополнение к стационарной термоподвеске, в верхней части силоса (пространство, не заполненное зерном) устанавливают датчик температуры с чувствительностью ±0,1°С на расстоянии 1-2 м от фланца крепления термоподвески. Каждому датчику присваивают номер по порядку снизу-вверх и определяют высоту его расположения в силосе. При помощи датчиков стационарной термоподвески измеряют температуры воздуха межзернового пространства на разных высотах в силосе, а при помощи датчика возле фланца термоподвески измеряют температуру воздуха внутри силоса над зерновой массой. Далее сравнивают значения температур датчиков термоподвески между собой со значением температуры датчика, установленного над зерновой массой возле фланца термоподвески. При обнаружении разницы температур датчиков термоподвески и датчика, установленного над зерновой массой более чем на 5°С, фиксируют наличие зерна в силосе элеватора, при отсутствии разницы температур фиксируют отсутствие зерна в силосе. В случае наличия зерна в силосе элеватора сравнивают значения температур датчиков термоподвески внутри зерновой массы между собой, при наличии разницы показаний более чем на 5°С, фиксируют наличие пустот в силосе, при отсутствии разницы температур фиксируют равномерное заполнение силоса зерном и подтверждают возможность выполнения дальнейших измерений для контроля выпуска зерна. Дальнейшие измерения температуры проводят не реже одного раза в 6 часов. При обнаружении изменения показаний трех и более датчиков термоподвески, расположенных в зерновой массе, более чем на 5°С между собой, фиксируют факт выпуска зерна. Изобретение поясняется следующими фигурами:
Фиг. 1 - Гистограмма распределения температур по высоте силоса №1, подтверждающая наличие зерна в силосе с частичным заполнением (60%) и отсутствием выпуска зерна.
Фиг. 2 - Гистограмма распределения температур по высоте силоса №2, подтверждающая наличие зерна и отсутствие выпуска зерна.
Фиг. 3 - Гистограмма распределения температур по высоте силоса №3, подтверждающая наличие зерна с заполнением силоса на 17 метров (100%) и факт выпуска зерна.
Способ осуществляют следующим образом.
Силосные корпуса элеватора имеют значительный внутренний объем силосов. В силу значительной инерции больших масс зерна к скорости изменения температуры, заполненные зерном силосы создают естественный источник поддержания стабильных значений температуры по сравнению с температурой наружного воздуха. При эксплуатации силосов, опытным путем было выяснено, что в заполненных зерном силосах вследствие изменения наружной температуры воздуха одновременно происходит изменение температуры воздушного пространства над зерновой массой внутри силоса в отличие от температуры зерновой массы, которая следует за наружной температурой с задержкой от 20 до 30 дней в зависимости от высоты заполнения силоса и от климатической зоны расположения элеватора. Фиксация наличия разницы температур над зерновым и межзерновым пространством, а также анализ значений распределения температур множества датчиков термоподвески позволяют определить наличие и факт выпуска зерна в силосе, подтвердить отсутствие пустот под поверхностью зерновой массы в силосе элеватора и указать степень заполнения силоса зерном по высоте.
Для определения наличия и контроля выпуска зерна в силосе элеватора устанавливают стационарную термоподвеску для контроля температуры зерновой массы, в которой установлены цифровые датчики температуры чувствительностью ±0,1°С на расстоянии 1-5 м друг от друга. Каждому датчику присваивают номер по порядку снизу-вверх и определяют высоту его расположения в силосе. При помощи датчиков стационарной термоподвески измеряют температуры воздуха межзернового пространства на разных высотах в силосе. Установка датчиков термоподвески на расстоянии менее 1 м экономически нецелесообразна. Увеличение расстояния между датчиками термоподвески более 5 м приведет к снижению точности способа.
В дополнение к стационарной термоподвеске в верхней части силоса устанавливают датчик температуры с чувствительностью ±0,1°С на расстоянии 1-2 м от фланца крепления термоподвески, при помощи которого измеряют температуру воздуха внутри силоса над зерновой массой. Затем выполняют статистическую обработку результатов на компьютере.
Экспериментально установлено, что при заполненном силосе элеватора разница температур на границе зерновой массы и воздушной зоны составляет в среднем от 5 до 10°С. В случае начала выпуска зерна из силоса верхние датчики термоподвески последовательно попадают в воздушное пространство над зерном, воздух с температурой, отличающейся от температуры внутри зерновой массы, изменяет показания открывшихся датчиков. При таких условиях значения температур открывшихся датчиков стремятся к значению температуры над поверхностью зерна. При этом факт начала выпуска зерна из силоса элеватора подтверждается наличием изменения температуры датчиков термоподвески, находящихся в межзерновом пространстве. Опытным путем также установлено, что интервал температур с разницей менее 5°С у всех датчиков термоподвески свидетельствует о полном отсутствии зерна в силосе.
Далее сравнивают значения датчиков термоподвески со значением датчика, установленного над зерновой массой возле фланца термоподвески. При обнаружении разницы температур датчиков термоподвески и датчика, установленного над зерновой массой, более чем на 5°С, фиксируют наличие зерна в силосе элеватора, при отсутствии разницы температур фиксируют отсутствие зерна в силосе. В случае наличия зерна в силосе элеватора сравнивают значения температур датчиков термоподвески внутри зерновой массы между собой, при наличии разницы показаний более чем на 5°С, фиксируют наличие пустот в силосе, при отсутствии разницы температур фиксируют равномерное заполнение силоса зерном и подтверждают возможность выполнения дальнейших измерений для контроля выпуска зерна. Дальнейшие измерения проводят не реже одного раза в шесть часов. При обнаружении изменения показаний трех и более датчиков термоподвески, расположенных в зерновой массе, более чем на 5°С между собой, фиксируют факт выпуска зерна.
Предлагаемое изобретение поясняется на следующих примерах.
Пример 1. На элеваторе в силосе №1 высотой 18 метров устанавливают стационарную термоподвеску ТП-01 для контроля температуры зерновой массы. В термоподвеске установливают цифровые датчики температуры с интервалом 1 метр и чувствительностью ±0,1°С. Датчикам термоподвески присваивают номера по порядку, снизу-вверх от №1 до №17. Определяют высоту расположения каждого датчика в силосе. В дополнение к стационарной термоподвеске в верхней части силоса над зерновой массой устанавливают датчик температуры с чувствительностью ±0,1°С на расстоянии 1 м от фланца крепления термоподвески, датчику присваивают №18.
После заполнения силоса зерном контролируют выпуск зерна измерением температур при помощи установленного оборудования. Датчик №18 измеряет температуру воздуха внутри силоса над зерновой массой, датчики стационарной термоподвески измеряют температуры воздуха межзернового пространства на разных высотах в силосе.
Далее результаты измерения температур обрабатывают на компьютере, получают гистограмму (фиг. 1). Сравнивают значения температур датчиков термоподвески со значением температуры датчика №18, установленного над зерновой массой возле фланца термоподвески. Устанавливают, что разница температур датчиков термоподвески с №12 по №17 с температурой датчика №18 составляет 0,6°С и менее, что меньше 5°С, разница температур у датчиков с №1 по №11 с температурой датчика №18 составляет 8,3°С и более, что больше 5°С.Соответственно фиксируют наличие зерна в силосе элеватора с заполнением силоса на 12 метров или 60%.
Далее сравнивают значения температур датчиков с №1 по №11, расположенных внутри зерновой массы между собой. Разница указанных температур составляет 1,3°С и менее, что меньше 5°С. Следовательно, зафиксировано равномерное заполнение силоса зерном без пустот и подтверждена возможность выполнения дальнейших измерений для контроля выпуска зерна. Затем проводят измерения температур каждые шесть часов. Устанавливают, что показания датчиков термоподвески с №1 по №11, расположенных в зерновой массе, не изменялись более чем на 5°С в течение всех последующих измерений. Фиксируют отсутствие выпуска зерна из силоса элеватора.
Пример 2. На элеваторе в силосе №2 высотой 18 метров устанавливают стационарную термоподвеску ТУР-01 для контроля температуры зерновой массы. В термоподвеске устанавливают цифровые датчики температуры с интервалом 1 метр и чувствительностью ±0,1°С. Датчикам термоподвески присваивают номера по порядку, снизу-вверх от №1 до №17. Определяют высоту расположения каждого датчика в силосе. В дополнение к стационарной термоподвеске в верхней части силоса над зерновой массой устанавливают датчик температуры с чувствительностью ±0,1°С на расстоянии 1 м от фланца крепления термоподвески, датчику присваивают №18.
После заполнения силоса зерном контролируют выпуск зерна измерением температур при помощи установленного оборудования. Датчик №18 измеряет температуру воздуха внутри силоса над зерновой массой, датчики стационарной термоподвески измеряют температуры воздуха межзернового пространства на разных высотах в силосе.
Далее результаты измерения температур обрабатывают на компьютере, получают гистограмму (фиг. 2). Сравнивают значения температур датчиков термоподвески со значением температуры датчика №18, установленного над зерновой массой возле фланца термоподвески. Устанавливают, что разница температур у датчиков термоподвески с №1 по №17 с температурой датчика №18 составляет более 16°С, что больше 5°С. Соответственно фиксируют наличие зерна в силосе элеватора с заполнением на 17 метров или на 100%.
Далее сравнивают значения температур датчиков с №1 по №17, расположенных внутри зерновой массы между собой. Разница указанных температур составляет 1,7°С и менее, что меньше 5°С.Следовательно, зафиксировано равномерное заполнение силоса зерном без пустот и подтверждена возможность выполнения дальнейших измерений для контроля выпуска зерна. Затем проводят измерения температур каждые шесть часов. Устанавливают, что показания датчиков термоподвески с №1 по №17, расположенных в зерновой массе, не изменялись более чем на 5°С в течение всех последующих измерений. Фиксируют отсутствие выпуска зерна из силоса элеватора.
Пример 3. На элеваторе в силосе №2 высотой 18 метров устанавливают стационарную термоподвеску ТУР-1 для контроля температуры зерновой массы. В термоподвеске устанавливают цифровые датчики температуры с интервалом 1 метр и чувствительностью ±0,1°С.Датчикам термоподвески присваивают номера по порядку, снизу-вверх от №1 до №17. Определяют высоту расположения каждого датчика в силосе. В дополнение к стационарной термоподвеске в верхней части силоса над зерновой массой устанавливают датчик температуры с чувствительностью ±0,1°С на расстоянии 1 м от фланца крепления термоподвески, датчику присваивают №18.
После заполнения силоса зерном контролируют выпуск зерна измерением температур при помощи установленного оборудования. Датчик №18 измеряет температуру воздуха внутри силоса над зерновой массой, датчики стационарной термоподвески измеряют температуры воздуха межзернового пространства на разных высотах в силосе.
Далее результаты измерения температур обрабатывают на компьютере, получают термограмму (фиг. 3). Сравнивают значения температур датчиков термоподвески со значением температуры датчика №18, установленного над зерновой массой возле фланца термоподвески. Устанавливают, что разница температур у датчиков термоподвески с №1 по №17 с температурой датчика №18 составляет более 15°С, что больше 5°С.Соответственно фиксируют наличие зерна в силосе элеватора с заполнением на 17 метров или на 100%.
Далее сравнивают значения температур датчиков с №1 по №17, расположенных внутри зерновой массы между собой. Разница указанных температур составляет 0,6°С и менее, что меньше 5°С.Следовательно, зафиксировано равномерное заполнение силоса зерном без пустот и подтверждена возможность выполнения дальнейших измерений для контроля выпуска зерна. Затем проводят измерения температур каждые шесть часов. Устанавливают, что показания датчиков термоподвески №15, №16 и №17, расположенных в зерновой массе, изменились более чем на 5°С в течение трех последующих измерений и составили 12.3°С, 10°С и 5.5°С соответственно (фиг. 3). Фиксируют факт выпуска зерна из силоса элеватора.
Таким образом, изобретение позволяет повысить точность контроля выпуска зерна из силоса элеватора, проверить заполнение силоса зерном без пустот и полостей, сократить длительность измерений, снизить трудоемкость контроля.