EN RU

Добро пожаловать

Главная Связь Карта

Специалисты ЗАО”Сельэнерго” г.Смолевичи предлагают найти в девяти миллионах тонн выращенного зерна десятый миллион с помощью электроники и рационального управления режимом сушки.

Ноу-хау в зерносушении

В Республике Беларусь ежегодно требуют сушки или досушивания до 80% намолачиваемого зерна. Сушка является наиболее надежным способом долгосрочного консервирования сухого зерна. Хранение зерна влажностью более 14% приводит к его самосогреванию, создаются благоприятные условия для развития плесневых грибов и бактерий, снижается всхожесть семян и качество фуражного зерна.
      В тоже время это один из наиболее энергоресурсоемких процессов в сельскохозяйственном производстве. Так, на сушку зерна приходится около 30-40% расхода топлива, 15-20% расхода металла и около 10% трудозатрат при его производстве в республике. Это, примерно, в 1,3-1,5 раза выше, чем потребление ресурсов на тех же процессах в схожих по природно-климатическим условиям странах Западной Европы.
      Применяемые в настоящее время на практике технологии сушки зерна не отвечают современным возрастающим требованиям к обеспечению полной сохранности качества высушиваемого зерна и снижению энергозатрат на сушку. Повсеместно при сушке зерна присутствует человеческий фактор. Несоблюдение, а порой и не знание оператором технологического процесса сушки зерна, приводит к негативным последствиям: к пересушиванию зерна, а иногда – к возгоранию зерносушилок.
В настоящее время почти во всех сельскохозяйственных предприятиях сушка зерна осуществляется примитивным образом, без какого-либо контроля процессов, происходящих в шахте зерносушилки. Единственный контролируемый параметр, контроль которого организован далеко не на всех сушилках, – аварийно высокая температура зерна в зоне нагрева. Регулирование в ручную процесса сушки зерна сводится лишь к поддержанию заданной температуры теплоносителя. В редких случаях в зерносушилках встречается регулирование температуры зерна путем изменения скорости его движения по шахте сушилки. Это лишь помогает избежать нагрева зерна до аварийной температуры.
      Контроль влажности во время сушки осуществляет оператор, который с определенной периодичностью берет пробы зерна из зерносушилки и измеряет ее влажность с помощью переносного прибора, принцип работы которого основан на диэлькометрическом (емкостном) методе.
Необходимо отметить, что при измерении влажности сыпучих материалов емкостным методом наилучшие результаты по точности измерения достигаются при полном устранении влияния переменной объемной массы (натуры): при уплотнении постоянной массы контролируемого материала между электродами емкостного датчика до постоянного объема, т.е. при обеспечении постоянной плотности.
      В случае измерения влажности зерна зерновых культур (пшеницы, ржи, тритикале, ячменя, овса, рапса и кукурузы) использовать непосредственно этот способ с большой точностью не удается по той причине, что зерновые при низкой влажности не сжимаются и уплотнению не поддаются; т.е. если на зерноток приходит зерно одной культуры и с одинаковой влажностью, но с разных частей поля, с разной степенью созреваемости (структура зерна отличается), а также с разным относительным биологическим составом (белки, жиры, углеводы и другие вещества, получаемые зерном в процессе созревания из почвы) отличается диэлектрическая проницаемость, что имеет большое значение при данном способе измерения. Погрешность измерения может быть до ±2%.
      Поэтому, даже квалифицированный и опытный оператор не всегда сумеет вовремя выявить отклонения параметров от заданных по технологическому процессу, поломку механизмов или критическую температуру нагрева. В итоге, зерно получится на выходе из сушилки либо пересушенным (до 5% от требуемой влажности), либо недосушенным (до 3%), что влечет за собой снижение качества зерна, перерасход топлива и, в случае если зерно пересушено, потерю массы за счет избыточной отдачи влаги зерном.
      Автоматизированная система управления процессом сушки зерна, разработанная ЗАО "Сельэнерго" (г. Смолевичи, Минской области), в отличие от действий оператора вручную, быстро и эффективно справится с этой задачей и произведет процесс коррекции параметров для восстановления оптимального режима сушки, а в непредвиденной ситуации – включит аварийную остановку зерносушилки, в то время, как в ручном режиме на это необходимо затратить некоторое время, которого будет достаточно для получения некондиционного зерна.
      Автоматизированная система управления процессом сушки зерна не имеет прямых зарубежных и отечественных аналогов. Известна система автоматического управления процессом сушки зерна (фирма «GSI», США) для сушилок шахтного типа, но и она имеет свои недостатки:

- система является статической (не имеет возможности выстроить реальную картину о процессах происходящих в шахте зерносушилки), а следовательно не может ввести коррекцию параметров, влияющих на процесс сушки зерна;
- система достаточно хорошо себя ведет только в случае, если на вход зерносушилки поступает зерно одной влажности. Если влажность порции зерна при загрузке сушилки разная, то механизм регулирования системы уходит за пределы установленных параметров (резко изменяются то в одну, то в другую сторону параметры температуры теплоносителя и скорости движения зерна).      

Указанные недостатки устранены при разработке ЗАО "Сельэнерго" автоматизированной системы управления процессом сушки зерна. Запуск процесса сушки зерна сводится к выбору оператором типа культуры, влажности отгружаемого зерна из зерносушилки и нажатия кнопки «Старт» на компьютере. Необходимо отметить, что режим сушки выбирает не оператор, а компьютер. Система, вычисляя время заполнения сушилки зерном и скорость выгрузки его из сушилки, определяет с большой точностью скорость прохождения зерна по сушилке. Исходя из этого, система определяет точное месторасположение и движение по сушилке слоев зерна с определенной влажностью.
      Проанализировав полученные данные о местонахождении слоев зерна определенной влажности и используя данные получаемые от поточных измерителей влажности, датчиков температуры и уровня зерна в зерносушилке, автоматизированная система управления процессом сушки определяет необходимые режимы работы теплогенератора, вытяжных вентиляторов, выгрузного механизма, а также определяет маршрут движения зерна. Система отдаст предпочтение в выборе параметров сушки тому слою, у которого влажность ближе к заданной, и выберет параметры режима сушки с учетом технологического процесса данной культуры и экономической выгоды. При этом полностью исключается пересушивание зерна в сушилке (рис. 1).
      Если за один проход снятие определенного количества влаги зерна не представляется возможным, то система задает параметры сушки (температура теплоносителя, скорость движения зерна по сушилке и скорость движения теплоносителя) таким образом, что бы получить максимальную производительность, не нарушая технологического процесса для данной культуры. Выбор приоритетного слоя зерна, на показания влажности которого будет опираться механизм регулирования, осуществляется путем поиска из сформированных, «предполагаемых» слоев зерна, слоя с наименьшей влажностью.

асу

Рис. 1. Технологический процесс автоматизированного управления зерноочистительно-сушильным комплексом на экране монитора компьютера.


При воздействии на зерно теплоносителя, влага отдается с определенной интенсивностью и, в случае, если реальная влажность слоя зерна, предварительно выбранного как “приоритетный”, отличается от “предполагаемой”, которую необходимо было получить на выходе из сушилки, система вносит коррекцию параметров управления теплогенератором, выгрузным механизмом и вытяжными вентиляторами, для того, чтобы при следующем цикле получить на выходе из сушилки зерно, с показаниями влажности более близкими к предполагаемым. Таким образом, спустя некоторое время, система выйдет в установившийся режим. Влажность зерна, получаемого на выходе из сушилки, будет близка к заданным параметрам с точностью до десятых долей процента. Такая точность показаний влажности зерна достигается благодаря использованию поточных измерителей влажности, метод измерения которых, основан на применении микроволн. В отличие от вышеуказанного метода измерения влажности (емкостной), измеряется только количество влаги в определенном объеме, структура зерна не имеет значения. Ведущийся в автоматизированной системе управления процессом сушки зерна архив (рис. 2) хронологии работы, записанная в специальный файл, позволяет в любой момент времени отследить работу оператора, проверить соответствие параметров заданным в технологическом процессе, вовремя заметить начинающиеся отклонения в работе.

график

Рис. 2. Графики численных значений технологических параметров и действия оператора.


Присутствующая в разработанной системе сигнализация позволяет зафиксировать повышение температуры рабочей зоны сушилки до начала возгорания и управлять исполнительными механизмами (световая, звуковая сигнализация, система оповещения, система охлаждения, система аварийной выгрузки зерна и т.п.).       ЗАО "Сельэнерго" предусмотрело также, при разработке автоматизированной системы управления процессом сушки зерна, возможность виртуального поиска неисправностей и сбоев программы, способов их быстрого устранения при помощи скоростного интернета. Оператору достаточно просто связаться со службой технической поддержки ЗАО "Сельэнерго" и в онлайн-режиме получить оперативную консультационную помощь.
      Данная автоматизированная система управления процессом сушки зерна обеспечивает сокращение расходов топлива на 10-25%, за счет того, что система не допускает пересушивания зерна в среднем более чем на 0,5%, что при управлении процессом сушки в ручном режиме сделать невозможно. Среднее значение влажности, на которое пересушивается зерно, в ручном режиме, составляет 2-2,5%. Для снятия 1% влажности зерна с 20% затрачивается 0,9-1 л дизельного топлива, а для снятия 1% влажности зерна с 13% – 1,2-1,3 л.
      При пересушивании 1 т зерна на 2% дополнительно затрачивается около 2,5 л дизельного топлива. Для среднего сельскохозяйственного предприятия при высушивании за сезон 10 тыс. т зерна будет сэкономлено около 25 тыс. л дизельного топлива. Себестоимость сушки зерна снизиться в 1,1-1,2 раза. Система позволит также увеличить эксплуатационную производительность всего оборудования комплекса в целом, исключить возгорание зерносушилок и влияние человеческого фактора на технологический процесс.
      Для вновь монтируемых зерноочистительно-сушильных комплексов и для модернизации имеющихся с зерносушилками М-819 стоимость такой автоматизированной системы управления процессом сушки зерна составит в среднем 60 млн. руб. (в зависимости от сложности комплекса) с монтажными и пуско-наладочными работами, в т.ч. стоимость оборудования – 35 млн. рублей. Срок интегрирования данной системы в автоматизированную систему управления всем зерноочистительно-сушильным комплексом составит около двух месяцев, т.к. зависит от сложности технологической схемы конкретного комплекса. Срок окупаемости системы составляет 1-2 года. Автоматизированная система управления процессом сушки зерна внедрена в 2009 г. в РУП "Совхоз-комбинат Заря" Мозырьского района Гомельской области на зерноочистительно-сушильном комплексе производительностью 40 пл. т/ч с зернохранилищем силосного типа на 20 тыс. т зерна.