一種消除熱風(fēng)干燥機(jī)熱慣性的方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種消除熱風(fēng)干燥機(jī)熱慣性的方法及裝置，其方法是先在與換熱器連接的煙氣流道內(nèi)安裝有用于調(diào)配煙氣量和熱風(fēng)量的比例閥，然后通過溫度傳感器分別測(cè)得換熱器入口煙氣溫度Ty1和出口煙氣溫度Ty2及干燥機(jī)熱風(fēng)入口溫度Tf1和外部環(huán)境溫度Tf0，以煙氣熱風(fēng)比為干燥熱能的匹配準(zhǔn)則，并通過控制比例閥的開度來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)準(zhǔn)則，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)匹配干燥熱風(fēng)溫度，消除了干燥機(jī)的熱慣性。本發(fā)明可以在烘干設(shè)備周圍復(fù)雜環(huán)境下實(shí)時(shí)使用，不僅解決了熱風(fēng)干燥過程中的大慣性、多變量、非線性工藝操作中存在嚴(yán)重的大滯后現(xiàn)象，保障種子質(zhì)量、控制干燥溫度、消除干燥過程熱慣性，同時(shí)有利于實(shí)現(xiàn)干燥的高效節(jié)能。
【專利說(shuō)明】-種消除熱風(fēng)干燥機(jī)熱慣性的方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及熱風(fēng)干燥機(jī)的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是指一種消除熱風(fēng)干燥機(jī)熱慣性的方法 及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 干燥溫度對(duì)熱敏物料糧食的品質(zhì)和耐貶藏性影響極大，尤其是在高溫高濕環(huán)境中 的高濕糧食、種子，干燥溫度參數(shù)不當(dāng)，會(huì)明顯加快種子老化變質(zhì)的速率。為了獲得干燥后 具有旺盛生命力的種子。對(duì)各種熱風(fēng)干燥機(jī)都有干燥上限溫度要求，采用控制溫度的方法 都是通過調(diào)整供熱裝置的燃料供給量，實(shí)現(xiàn)干燥溫度的調(diào)節(jié)方法。由于干燥機(jī)的供熱系統(tǒng) 是先由燃料在熱風(fēng)爐中燃燒，形成高溫的煙氣，再把煙氣引入或者鼓入換熱器，由換熱器把 煙氣的熱量交換給干燥空氣，形成熱風(fēng)，然后把熱風(fēng)送入干燥機(jī)，有物料和熱風(fēng)自發(fā)地進(jìn)行 熱質(zhì)交換，實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的干燥，所W，在熱風(fēng)爐和干燥機(jī)之間存在很大的熱慣性。熱風(fēng)爐和 換熱器的熱慣性的存在，造成了干燥機(jī)熱風(fēng)溫度變化的大慣性，即在發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)溫度超過干 燥溫度的上限值時(shí)，即使及時(shí)較少燃料供給量，熱風(fēng)溫度仍然要保持一段持續(xù)上升的過程， 在發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)溫度低于干燥溫度的下限值時(shí)，即使及時(shí)增大燃料供給量，熱風(fēng)溫度也要繼續(xù) 保持一段持續(xù)下降升的過程。熱風(fēng)溫度變化的大慣性給物料干燥品質(zhì)、能量消耗造成了很 大的影響，使得干燥機(jī)溫度控制的靈敏度和能量的利用的效果都很差，如何消除干燥機(jī)的 熱慣性，保障干燥溫度不超限，提高設(shè)備調(diào)控的精度和靈敏度是熱風(fēng)干燥領(lǐng)域一直未能解 決的一大難題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種消除熱風(fēng)干燥機(jī)熱慣性的方法 及裝置，實(shí)現(xiàn)干燥熱風(fēng)溫度的自動(dòng)匹配，提高干燥效率，保障干燥品質(zhì)。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案其消除熱風(fēng)干燥機(jī)熱慣性的方法為： 首先，在與換熱器連接的煙氣流道內(nèi)安裝有用于調(diào)配煙氣量和熱風(fēng)量的比例閥，所述比例 閥是通過其風(fēng)舌來(lái)調(diào)整煙氣的流量，從而改變煙氣量和熱風(fēng)量的比例，所述煙氣由熱風(fēng)爐 燃燒燃料產(chǎn)生，并在風(fēng)機(jī)的作用下引流，進(jìn)入換熱器內(nèi)產(chǎn)生熱風(fēng)；然后通過溫度傳感器分別 測(cè)得換熱器入口煙氣溫度Tyi和出口煙氣溫度T Y2及干燥機(jī)熱風(fēng)入口溫度T。和外部環(huán)境溫 度Tf。，其中，在干燥機(jī)的通風(fēng)供熱系統(tǒng)內(nèi)，存在下式（1)和式（2)所示的熱平衡和質(zhì)平衡方 程：
[0005] Gy(Tyi-Ty2) = Gf(Tfi-T防）(1)
[0006] Gy+Gf= G (2)
[0007] 由式（1)和式（2)得到表征供熱溫度和送風(fēng)量特征數(shù)?^的計(jì)算式（3)，在此，稱 其為煙氣熱風(fēng)比，并把^作為控制干燥溫度的熱能匹配準(zhǔn)則； (-'1
[000引

【權(quán)利要求】
1. 一種消除熱風(fēng)干燥機(jī)熱慣性的方法，其特征在于：首先，在與換熱器連接的煙氣流 道內(nèi)安裝有用于調(diào)配煙氣量和熱風(fēng)量的比例閥，所述比例閥是通過其風(fēng)舌來(lái)調(diào)整煙氣的流 量，從而改變煙氣量和熱風(fēng)量的比例，所述煙氣由熱風(fēng)爐燃燒燃料產(chǎn)生，并在風(fēng)機(jī)的作用下 引流，進(jìn)入換熱器內(nèi)產(chǎn)生熱風(fēng)；然后通過溫度傳感器分別測(cè)得換熱器入口煙氣溫度Tyl和出 口煙氣溫度1；2及干燥機(jī)熱風(fēng)入口溫度Tfl和外部環(huán)境溫度Tf(l，其中，在干燥機(jī)的通風(fēng)供熱 系統(tǒng)內(nèi)，存在下式（1)和式（2)所示的熱平衡和質(zhì)平衡方程：
式中，G為風(fēng)機(jī)實(shí)際送風(fēng)量kg/h，Gy為煙氣流量kg/h，G{為干燥介質(zhì)流量kg/h，T71為 換熱器煙氣入口溫度°C，Ty2為換熱器煙氣出口溫度°C;Tfi為干燥機(jī)熱風(fēng)入口溫度°C，TfQ為 環(huán)境溫度°〇,Tyl，1；2為供熱系統(tǒng)特征參數(shù)； 基于上式（3)，依照實(shí)時(shí)測(cè)量的Tf(l，Tyl，1；2值，即可得到Tfl; 同時(shí)，由式（3)可見#反映的是煙氣攜帶熱量和熱風(fēng)獲取熱量的相對(duì)大小，所以，不 論熱風(fēng)爐燃燒溫度和風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量如何波動(dòng)，通過對(duì)比例閥的調(diào)整都能控制干燥機(jī)的干燥 溫度，保證干燥溫度不超限； 基于上述特征數(shù)設(shè)計(jì)的比例閥及其調(diào)整規(guī)則是：當(dāng)風(fēng)舌處于水平位置，即風(fēng)舌開度為 0°時(shí)，煙氣流量等于零，Tfl=Tf(l，此時(shí)的干燥溫度就是自然空氣的溫度，而當(dāng)風(fēng)舌處于垂 直位置，即開度90°時(shí)，煙氣流量最大，對(duì)應(yīng)的換熱器供給的熱量最大，此時(shí)，把對(duì)應(yīng)干燥機(jī) 熱風(fēng)入口溫度Tfl的煙氣溫度Tyl設(shè)定為干燥系統(tǒng)的煙氣上限溫度，亦為調(diào)控溫度時(shí)的基準(zhǔn) 溫度，得到^的基準(zhǔn)值，并把此點(diǎn)設(shè)定在風(fēng)舌開度90°位置，這樣當(dāng)煙氣溫度超過標(biāo)準(zhǔn)值 或者要求降低干燥溫度時(shí)，依照式（3)的計(jì)算結(jié)果，在0°?90°的范圍內(nèi)，調(diào)整風(fēng)舌對(duì)應(yīng) 的轉(zhuǎn)角，就可以保證干燥機(jī)實(shí)時(shí)的安全干燥溫度；因此，在總引風(fēng)量不變的情況下，比例閥 開度下調(diào)，減少煙氣量勢(shì)必增加干燥介質(zhì)量，而當(dāng)干燥溫度偏低時(shí)，則上調(diào)比例閥開度，增 加煙氣量減少干燥介質(zhì)量，這樣就能消除熱風(fēng)干燥機(jī)的熱慣性，避免干燥對(duì)物料的熱沖擊。
2. -種能夠?qū)崿F(xiàn)權(quán)利要求1所述消除熱風(fēng)干燥機(jī)熱慣性的方法的裝置，其特征在于： 包括有用于燃燒燃料產(chǎn)生熱能的熱風(fēng)爐（1)、用于使煙氣與空氣交換熱能的換熱器（2)、用 于驅(qū)使煙氣和熱風(fēng)流動(dòng)的風(fēng)機(jī)（3)、煙氣流道（4)、熱風(fēng)流道（5)、排氣管道（6)、第一溫度 傳感器（10)、第二溫度傳感器（11)、第三溫度傳感器（12)、第四溫度傳感器（13)、比例閥 ⑵、電機(jī)、控制器；其中，所述熱風(fēng)爐⑴與換熱器⑵之間通過管道連接，所述換熱器（2) 的煙氣出口連接有煙氣流道（4)，所述比例閥（7)安裝在該煙氣流道（4)內(nèi)，其包括有風(fēng)舌 (701)和驅(qū)動(dòng)軸（702)，所述風(fēng)舌（701)與驅(qū)動(dòng)軸（702)通過銷釘相連接，由驅(qū)動(dòng)軸（702)帶 動(dòng)風(fēng)舌（701)在煙氣流道（4)內(nèi)以驅(qū)動(dòng)軸軸線為旋轉(zhuǎn)中心線進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，所述電機(jī)上安裝有 限位器（8)，所述風(fēng)舌（701)連接有控制柄（9)，且所述控制柄（9)與驅(qū)動(dòng)軸（702)相連，由 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制柄（9)來(lái)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸（702)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)風(fēng)舌（701)在0°?90°豎直平 面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)，所述限位器（8)保證了控制柄（9)在規(guī)定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)控制柄（9)觸碰 到限位器（8)時(shí)，控制柄（9)立刻停止轉(zhuǎn)動(dòng)并反饋到控制器來(lái)修改電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，在下次 工作時(shí)，電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)控制柄（9)轉(zhuǎn)動(dòng)到下一個(gè)目標(biāo)位置；所述第一溫度傳感器（10) 安裝在換熱器（2)的煙氣入口位置，用于實(shí)時(shí)測(cè)量換熱器入口煙氣溫度Tyl;所述第二溫度 傳感器（11)安裝在換熱器（2)的煙氣出口位置，用于實(shí)時(shí)測(cè)量換熱器出口煙氣溫度1； 2;所 述第三溫度傳感器（12)安裝在干燥機(jī)（14)的熱風(fēng)入口位置，用于實(shí)時(shí)測(cè)量干燥機(jī)熱風(fēng)入 口溫度Tfl;所述第四溫度傳感器（13)安裝在換熱器（2)的自然空氣入口位置，用于實(shí)時(shí)測(cè) 量進(jìn)入換熱器（2)的自然空氣溫度，S卩外部環(huán)境溫度！^;所述控制器通過PLC對(duì)上述溫度 傳感器感知的物理信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后，進(jìn)入程序計(jì)算，并輸出控制電機(jī)的信號(hào)，從 而實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)舌（701)工作位置的調(diào)控；所述換熱器（2)與干燥機(jī)（14)之間連接有熱風(fēng)流道 (5)，空氣經(jīng)過換熱器（2)后形成的干燥介質(zhì)，在風(fēng)機(jī)（3)的作用下經(jīng)熱風(fēng)流道（5)進(jìn)入干 燥機(jī)（14)內(nèi)干燥物料；所述干燥機(jī)（14)內(nèi)設(shè)有排氣管道（6)，在風(fēng)機(jī)（3)的作用下排出經(jīng) 過換熱器（2)后的煙氣和熱風(fēng)經(jīng)干燥機(jī)（14)后形成的高濕空氣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種消除熱風(fēng)干燥機(jī)熱慣性的裝置，其特征在于：所述干燥 機(jī)（14)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中能依據(jù)物料水分在線檢測(cè)值和干燥歷程，通過調(diào)節(jié)比例閥開度，得到 不同熱風(fēng)溫度和風(fēng)量，確保實(shí)時(shí)的安全干燥條件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種消除熱風(fēng)干燥機(jī)熱慣性的裝置，其特征在于：所述控制 器是調(diào)整比例閥開度的控制單元，控制器本身是一套完整的獨(dú)立控制單元，同時(shí)又是一個(gè) 基本的數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)，可為控制系統(tǒng)的上位機(jī)提供參數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種消除熱風(fēng)干燥機(jī)熱慣性的裝置，其特征在于：所述上位 機(jī)為計(jì)算機(jī)。
【文檔編號(hào)】F26B21/10GK104482751SQ201410775976
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】李長(zhǎng)友, 馬興灶, 方壯東 申請(qǐng)人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)