混合设备:干燥进境里物质水体及时勘验体系

  • 2021-08-03 09:11:36
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温度变化引起的介电常数的变化可利用试验测得的谷物温度补偿数学模型进行温度自动补偿。由补偿后的数学模型通过控制器(PI控制算法)控制谷物干燥机排粮控制电机(电磁调速电机或变频控制器)完成谷物干燥机水分在线测控。

水分测试数学模型对于同心圆式电容传感器,当忽略边缘效应时,其电容C为C=2Hln(R/r)(1)式中H?极板高度R?外极板半径r?内极板半径设待测谷物干物质密度为1,水分的密度为2。传感器装满含水分的待测谷物的质量为G,有G=G1+G2G1=1H1(R2-r2)G2=2H2(R2-r2)(2)式中G1?待测谷物水分的质量G2?待测谷物干物质的质量H1、H2?水分和待测谷物干物质的等效高度设相应H1、H2的等效电容分别为C1和C2,则传感器的总电容C为C=C1+C2(3)由式(1)、(2)和(3)可得,传感器装满含一定水分的待测谷物时的电容Cx为Cx=2Hln(R/r)H1H1+H2H2(4)式中1?待测谷物水分的介电常数2?待测谷物干物质的介电常数待测谷物的含水率w定义为w=G1G1+G2×100%(5)由于2≈1,根据式(4)和(5)可求得Cx=2H2ln(R/r)+2Hln(R/r)(1-2)1w1+w(1-1)(6)由式(6)可知,其中**项为传感器装满待测谷物干物质的电容量,用C0表示;第二项则是由于水分w的存在而引起的电容变化量,可用Cx表示。

谷物水分测试中的谷物温度补偿方法由实验室试验结果得出温度补偿数学模型w0=wt+Txwt2=wt(1+Txwt)(11)式中wt?由水分测量模型确定的谷物水分Tx?水分测量模型建立的温度T0与谷物实际温度T1之差,Tx=T0-T1w0?修正后谷物水分值?温度修正系数2在线测量装置的组成及控制算法传感器电路采用无稳态多谐振荡器电路输出频率信号。由谷物含水率不同引起电容传感器电容值的变化,得到谷物含水率与输出频率的对应关系。考虑到谷物温度不同引起的谷物自身介电常数的变化,设计了温度测量电路。

在线测量装置是以MCS51系列单片处理机89C52为核心的测试系统,该单片控制器具有内部8KBEEPROM、片内256BRAM、3个16位定时/计数器。温度和水分信号通过89C52的定时/计数端T0和T1测得,89C52对温度和水分信号采用循环定时计数方式进行数据采集。PI控制环节由8位D/A转换器DAC0832输出,控制出料口排料控制电机(电磁调速电机或变频控制器)。

离散化后的数学表达式为x(k)=x(k-1)+Kp+KiE(k)式中Ki?积分常数,Ki=T/TiT?采样周期Ti?积分时间Kp?比例常数E(k)?第k次采样偏差值x(k)?第k次输出控制值3试验及结果分析采用3种干燥装置(GZQ3×30振动流化干燥机、5HG3型粮食干燥机和5HZ2型种子干燥机)进行试验,试验谷物品种选用晋麦21号和鲁丹13号玉米,结果。表中w′为水分测控装置测试数据,w为标准烘干箱法得出的样本的标准数据。试验中获得的测试数据与标准数据*大偏差小于0.5%,重复性良好。通过这些数据,建立了电容式谷物水分传感器测试小麦定流量条件、玉米定流量条件下的数学模型及相应的温度补偿数学模型。

结论谷物在溢流通道中的溢流作用,克服了传感器内流动的谷物体密度变化对传感器的影响,保证了测试的稳定性。根据谷物温度对水分测量的影响规律进行温度补偿,极大降低了谷物温度对测量精度的影响。通过实测数据与标准烘箱法比较,本测试系统适合于生产率大于1.8t/h的谷物干燥机,并且具有一定的精度。针对特定型号的干燥机,选择适当的PI控制参数,谷物出料口控制水分精度可达0.5%左右。目前,系统参数是针对特定机型确定的。

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