一种消除热风干燥机热惯性的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种消除热风干燥机热惯性的方法及装置，其方法是先在与换热器连接的烟气流道内安装有用于调配烟气量和热风量的比例阀，然后通过温度传感器分别测得换热器入口烟气温度Ty1和出口烟气温度Ty2及干燥机热风入口温度Tf1和外部环境温度Tf0，以烟气热风比为干燥热能的匹配准则，并通过控制比例阀的开度来实现这个准则，从而实现了自动匹配干燥热风温度，消除了干燥机的热惯性。本发明可以在烘干设备周围复杂环境下实时使用，不仅解决了热风干燥过程中的大惯性、多变量、非线性工艺操作中存在严重的大滞后现象，保障种子质量、控制干燥温度、消除干燥过程热惯性，同时有利于实现干燥的高效节能。
【专利说明】-种消除热风干燥机热惯性的方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明设及热风干燥机的【技术领域】，尤其是指一种消除热风干燥机热惯性的方法 及装置。
【背景技术】
[0002] 干燥温度对热敏物料粮食的品质和耐贬藏性影响极大，尤其是在高温高湿环境中 的高湿粮食、种子，干燥温度参数不当，会明显加快种子老化变质的速率。为了获得干燥后 具有旺盛生命力的种子。对各种热风干燥机都有干燥上限温度要求，采用控制温度的方法 都是通过调整供热装置的燃料供给量，实现干燥温度的调节方法。由于干燥机的供热系统 是先由燃料在热风炉中燃烧，形成高温的烟气，再把烟气引入或者鼓入换热器，由换热器把 烟气的热量交换给干燥空气，形成热风，然后把热风送入干燥机，有物料和热风自发地进行 热质交换，实现对物料的干燥，所W，在热风炉和干燥机之间存在很大的热惯性。热风炉和 换热器的热惯性的存在，造成了干燥机热风温度变化的大惯性，即在发现热风温度超过干 燥温度的上限值时，即使及时较少燃料供给量，热风温度仍然要保持一段持续上升的过程， 在发现热风温度低于干燥温度的下限值时，即使及时增大燃料供给量，热风温度也要继续 保持一段持续下降升的过程。热风温度变化的大惯性给物料干燥品质、能量消耗造成了很 大的影响，使得干燥机温度控制的灵敏度和能量的利用的效果都很差，如何消除干燥机的 热惯性，保障干燥温度不超限，提高设备调控的精度和灵敏度是热风干燥领域一直未能解 决的一大难题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种消除热风干燥机热惯性的方法 及装置，实现干燥热风温度的自动匹配，提高干燥效率，保障干燥品质。
[0004] 为实现上述目的，本发明所提供的技术方案其消除热风干燥机热惯性的方法为： 首先，在与换热器连接的烟气流道内安装有用于调配烟气量和热风量的比例阀，所述比例 阀是通过其风舌来调整烟气的流量，从而改变烟气量和热风量的比例，所述烟气由热风炉 燃烧燃料产生，并在风机的作用下引流，进入换热器内产生热风；然后通过温度传感器分别 测得换热器入口烟气温度Tyi和出口烟气温度T Y2及干燥机热风入口温度T。和外部环境温 度Tf。，其中，在干燥机的通风供热系统内，存在下式（1)和式（2)所示的热平衡和质平衡方 程：
[0005] Gy(Tyi-Ty2) = Gf(Tfi-T防）(1)
[0006] Gy+Gf= G (2)
[0007] 由式（1)和式（2)得到表征供热温度和送风量特征数?^的计算式（3)，在此，称 其为烟气热风比，并把^作为控制干燥温度的热能匹配准则； (-'1
[000引
【权利要求】
1. 一种消除热风干燥机热惯性的方法，其特征在于：首先，在与换热器连接的烟气流 道内安装有用于调配烟气量和热风量的比例阀，所述比例阀是通过其风舌来调整烟气的流 量，从而改变烟气量和热风量的比例，所述烟气由热风炉燃烧燃料产生，并在风机的作用下 引流，进入换热器内产生热风；然后通过温度传感器分别测得换热器入口烟气温度Tyl和出 口烟气温度1；2及干燥机热风入口温度Tfl和外部环境温度Tf(l，其中，在干燥机的通风供热 系统内，存在下式（1)和式（2)所示的热平衡和质平衡方程：
式中，G为风机实际送风量kg/h，Gy为烟气流量kg/h，G{为干燥介质流量kg/h，T71为 换热器烟气入口温度°C，Ty2为换热器烟气出口温度°C;Tfi为干燥机热风入口温度°C，TfQ为 环境温度°〇,Tyl，1；2为供热系统特征参数； 基于上式（3)，依照实时测量的Tf(l，Tyl，1；2值，即可得到Tfl; 同时，由式（3)可见#反映的是烟气携带热量和热风获取热量的相对大小，所以，不 论热风炉燃烧温度和风机的送风量如何波动，通过对比例阀的调整都能控制干燥机的干燥 温度，保证干燥温度不超限； 基于上述特征数设计的比例阀及其调整规则是：当风舌处于水平位置，即风舌开度为 0°时，烟气流量等于零，Tfl=Tf(l，此时的干燥温度就是自然空气的温度，而当风舌处于垂 直位置，即开度90°时，烟气流量最大，对应的换热器供给的热量最大，此时，把对应干燥机 热风入口温度Tfl的烟气温度Tyl设定为干燥系统的烟气上限温度，亦为调控温度时的基准 温度，得到^的基准值，并把此点设定在风舌开度90°位置，这样当烟气温度超过标准值 或者要求降低干燥温度时，依照式（3)的计算结果，在0°?90°的范围内，调整风舌对应 的转角，就可以保证干燥机实时的安全干燥温度；因此，在总引风量不变的情况下，比例阀 开度下调，减少烟气量势必增加干燥介质量，而当干燥温度偏低时，则上调比例阀开度，增 加烟气量减少干燥介质量，这样就能消除热风干燥机的热惯性，避免干燥对物料的热冲击。
2. -种能够实现权利要求1所述消除热风干燥机热惯性的方法的装置，其特征在于： 包括有用于燃烧燃料产生热能的热风炉（1)、用于使烟气与空气交换热能的换热器（2)、用 于驱使烟气和热风流动的风机（3)、烟气流道（4)、热风流道（5)、排气管道（6)、第一温度 传感器（10)、第二温度传感器（11)、第三温度传感器（12)、第四温度传感器（13)、比例阀 ⑵、电机、控制器；其中，所述热风炉⑴与换热器⑵之间通过管道连接，所述换热器（2) 的烟气出口连接有烟气流道（4)，所述比例阀（7)安装在该烟气流道（4)内，其包括有风舌 (701)和驱动轴（702)，所述风舌（701)与驱动轴（702)通过销钉相连接，由驱动轴（702)带 动风舌（701)在烟气流道（4)内以驱动轴轴线为旋转中心线进行转动，所述电机上安装有 限位器（8)，所述风舌（701)连接有控制柄（9)，且所述控制柄（9)与驱动轴（702)相连，由 电机驱动控制柄（9)来带动驱动轴（702)旋转，进而带动风舌（701)在0°?90°竖直平 面内转动，同时，所述限位器（8)保证了控制柄（9)在规定范围内转动，当控制柄（9)触碰 到限位器（8)时，控制柄（9)立刻停止转动并反馈到控制器来修改电机的转动方向，在下次 工作时，电机反向旋转，带动控制柄（9)转动到下一个目标位置；所述第一温度传感器（10) 安装在换热器（2)的烟气入口位置，用于实时测量换热器入口烟气温度Tyl;所述第二温度 传感器（11)安装在换热器（2)的烟气出口位置，用于实时测量换热器出口烟气温度1； 2;所 述第三温度传感器（12)安装在干燥机（14)的热风入口位置，用于实时测量干燥机热风入 口温度Tfl;所述第四温度传感器（13)安装在换热器（2)的自然空气入口位置，用于实时测 量进入换热器（2)的自然空气温度，S卩外部环境温度！^;所述控制器通过PLC对上述温度 传感器感知的物理信号，经A/D转换器转换后，进入程序计算，并输出控制电机的信号，从 而实现对风舌（701)工作位置的调控；所述换热器（2)与干燥机（14)之间连接有热风流道 (5)，空气经过换热器（2)后形成的干燥介质，在风机（3)的作用下经热风流道（5)进入干 燥机（14)内干燥物料；所述干燥机（14)内设有排气管道（6)，在风机（3)的作用下排出经 过换热器（2)后的烟气和热风经干燥机（14)后形成的高湿空气。
3. 根据权利要求2所述的一种消除热风干燥机热惯性的装置，其特征在于：所述干燥 机（14)在运转过程中能依据物料水分在线检测值和干燥历程，通过调节比例阀开度，得到 不同热风温度和风量，确保实时的安全干燥条件。
4. 根据权利要求2所述的一种消除热风干燥机热惯性的装置，其特征在于：所述控制 器是调整比例阀开度的控制单元，控制器本身是一套完整的独立控制单元，同时又是一个 基本的数据采集节点，可为控制系统的上位机提供参数。
5. 根据权利要求4所述的一种消除热风干燥机热惯性的装置，其特征在于：所述上位 机为计算机。
【文档编号】F26B21/10GK104482751SQ201410775976
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】李长友, 马兴灶, 方壮东 申请人:华南农业大学