粮食烘干塔用在线测水设备的制作方法

本发明涉及粮食烘干塔专用的附属设备，具体是一种粮食烘干塔用在线测水设备。

背景技术：

粮食烘干塔从上至下设有多个风段，通过热风管道向各风段内输送热风来对塔内的粮食进行烘干，各风段中的热风温度通过设在管道中的配风门来调节，当配风门开度变小时，对应风段内的温度就会升高，当配风门开度变大时，对应风段内的温度就会降低，从而对不同的粮食进行烘干，提升机将湿粮输送至烘干塔顶部送入塔内，粮食经过各风段烘干后被排粮装置排出，粮食烘干的目的是为了控制粮食中的含水量，利于粮食存储，以往控制烘干粮水分时，大多是在排粮装置的排粮口处取得粮食样品，测得水分值，当粮食水分值高时，通过调节排粮装置中排粮电机转速来降低排粮速度，增加粮食在塔内滞留时间，用于降低粮食内的水分值；当粮食水分低时，通过调节排粮装置中排粮电机转速来提高排粮速度，缩小粮食在塔内的滞留时间，用于减少粮食内水分的挥发；缺点是：由于粮食在投入烘干机直至排出时需要经历数个小时，而投入到塔内的粮食其初始含水量不尽相同，所以在塔内恒定温度下的烘干处理后，排出的粮食水分值波动较大，导致加工出来的粮食水分烘干不均匀。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种粮食烘干塔用在线测水设备，使用该设备能实时获得烘干塔内粮食的在线水分值，从而有针对性的对烘干塔的工况进行调节，能使烘干后粮食水分值均匀，提高烘干粮的成品率，利于粮食存储。

本发明的技术方案是：粮食烘干塔用在线测水设备，包括粮食烘干塔的塔体，塔体内从上至下设有多个烘干风段，位于最下方的烘干风段为尾风段，其特征在于：所述的尾风段其上端和下端各设有取粮管，取粮管横置塔体内外，取粮管内装有绞笼，置于塔体内的取粮管管壁上设有多个取粮口，置于塔体外的取粮管管壁上设有出粮口，各出粮口的下方设有粮食测水仪，各粮食测水仪的检测端通过溜粮管与对应的出粮口相接，在塔体外，取粮管端部装有取粮电机，取粮电机与装在取粮管内的绞笼动力联接。

所述的溜粮管上设有风冷箱，风冷箱的箱壁上设有进风口和出风孔，所述的进风口处设有冷却风机，冷却风机的出风口与所述的进风口连通。

各取粮管上的取粮口数量为均布的三至八个。

所述的粮食测水仪是碾碎式齿轮电阻测水仪。

所述的粮食测水仪置于保温箱内，保温箱固装在所述的塔体上。

各粮食测水仪的测水信号输出端各通过信号线与设置在设备中控制器的测水信号输入端联接；各取粮电机的电输入端通过电线与控制器的电输出端联接；所述的尾风段的塔体上还设有热风管道，该热风管道上装有由风门伺服电机驱动开闭的配风门，该风门伺服电机的伺服控制器其开度信号输入端通过信号线与控制器的开度信号输出端联接；所述的尾风段内装有温度传感器，温度传感器的温度信号输出端通过信号线与控制器的温度信号输入端联接。

各粮食测水仪的启停信号输入端各通过信号线与控制器的启停信号输出端联接。

控制器的转速信号输出端通过信号线与设在塔体上排粮装置中排粮电机变频器的转速信号输入端联接。

位于尾风段上端或下端的取粮管是多根，多根取粮管平行错位布置。

本发明的优点是：通过本申请设备，每隔一定时间在尾风段的上端和下端取多粒粮食，粮食经过溜粮管送到粮食测水仪中检测水分，获得尾风段上端和下端的实时粮食在线水分值，根据该水分值，能提前预测粮食到达排粮处的粮食水分，进而实时调节尾风段的温度，最终获得烘干后水分值均匀的粮食，提高烘干粮的成品率，利于粮食存储。

所述的溜粮管的作用有两个，一是将作为重力输送管道将粮食送至粮食测水仪的检测端，二是降低粮食温度，提高检测的准确性，在溜粮管上加设风冷箱能提高粮食的冷却速度，当粮食经过风冷箱时，利用风机送入的冷风可将粮食温度迅速降低，将经过强冷却后的粮食送入粮食测水仪内进行检测，获得的粮食水分数据更准确。

设在塔内三至八个的取粮口能均布在所处粮食层内的不同位置，从而均匀的扦出粮食；位于尾风段上端或下端的取粮管相对水平错位布置在塔体内，能在同一平层内的不同位置扦出粮食，使获得该平层内不同位置的粮食；上述两种技术方案均可使检测结果更加客观可靠，提高检测的准确性，两组技术方案组合使用效果更佳。

采用碾碎式齿轮电阻测水仪可对取得的粮食逐粒检测，并能自动计算平均值，能进一步提高检测的精度，节约人力。

控制器通过测得的水分值来控制对应风段配风门的开度来提高或降低该风段内的温度，从而调节风段内粮食的烘干状态，基于获得的粮食在线水分值，能使得烘干塔能进行自动化的检测控制运行，从而进一步提高烘干粮的成品率。

控制器通过获得的粮食在线水分值自动控制排粮装置的转速，也能达到烘干塔的自动化控制运行，获得成品率高的烘干粮。

设置的保温箱，能使粮食测水仪在恒温环境中进行粮食测水，避免外部环境对粮食水分检测的影响，并延长粮食测水仪的使用寿命。

附图说明

图1是本发明粮食烘干塔用在线测水设备的结构示意图。

图2是本发明中设有多根取粮管的取粮机构布局示意图。

图3是设有控制器的本发明粮食烘干塔用在线测水设备的结构框图。

图中1塔体、2粮食测水仪的检测端、3齿轮、4粮食测水仪、5保温箱、6溜粮管、7风冷箱、8出风孔、9进风口、10冷却风机的出风口、11冷却风机、12出粮口、13取粮电机、14取粮管、15绞笼、16取粮口、17玉米粒、18尾风段、19风门伺服电机、20热风管道、21配风门。

具体实施方式

粮食烘干塔用在线测水设备，如图1所示，包括粮食烘干塔的塔体1，塔体内从上至下设有多个烘干风段，位于最下方的烘干风段为尾风段18，所述的尾风段其上端和下端各设有取粮管14，取粮管横置塔体内外，取粮管内装有绞笼15，置于塔体内的取粮管管壁上设有多个取粮口16，置于塔体外的取粮管管壁上设有出粮口12，各出粮口的下方设有粮食测水仪4，各粮食测水仪的检测端2通过溜粮管6与对应的出粮口相接，在塔体外，取粮管端部装有取粮电机13，取粮电机与装在取粮管内的绞笼动力联接。

所述的溜粮管上设有风冷箱7，风冷箱的箱壁上设有进风口9和出风孔8，所述的进风口处设有冷却风机11，冷却风机的出风口10与所述的进风口连通。

各取粮管上的取粮口数量为均布的三至八个。

所述的粮食测水仪是碾碎式齿轮电阻测水仪。

所述的粮食测水仪置于保温箱5内，保温箱固装在所述的塔体上。

如图3所示，本设备还包括有控制器，各粮食测水仪的测水信号输出端各通过信号线与设置在设备中控制器的测水信号输入端联接；各取粮电机的电输入端通过电线与控制器的电输出端联接；所述的尾风段的塔体上还设有热风管道20，该热风管道上装有由风门伺服电机19驱动开闭的配风门21，该风门伺服电机的伺服控制器其开度信号输入端通过信号线与控制器的开度信号输出端联接；所述的尾风段内装有温度传感器，温度传感器的温度信号输出端通过信号线与控制器的温度信号输入端联接。

各粮食测水仪的启停信号输入端各通过信号线与控制器的启停信号输出端联接。

控制器的转速信号输出端通过信号线与设在塔体上排粮装置中排粮电机变频器的转速信号输入端联接。

如图2所示，位于尾风段上端或下端的取粮管是多根，多根取粮管平行错位布置。

当粮食烘干塔的烘干风段为二个风段时，从上至下依次为头风段和尾风段，当粮食烘干塔的烘干风段为三个风段时，从上至下依次头风段、中风段和尾风段；当粮食烘干塔的烘干风段数量为三个以上时，所述的中风段的数量是多个；在尾风段和排粮装置之间还设有冷却风段，用来对粮食进行降温，所述的取粮管设置在尾风段的头端和末端来扦取粮样，能更好的反映出其上一个风段的工况以及其粮食烘干状态。以三个风段为例：所述的头风段、中风段和尾风段也被称为高温段、中温段、低温段或一风段、二风段、三风段。

所述的绞笼具有芯轴，芯轴的外圆面上固连有螺旋叶片，所述的取粮电机的输出轴与芯轴动力联接，绞笼与取粮管的组合构成特制的螺旋输送机，烘干塔内的粮食通过取粮口落入取粮管中，绞笼利用其螺旋叶片的转动将取粮管内的粮食颗粒推动至出粮口处，粮食颗粒持续的从出粮口内流出，粮食通过溜粮管进入粮食测水仪中，再用粮食测水仪对取出的粮食进行测水，该过程中，通过取一定量的粮食颗粒计算平均值来提高测水的准确性；所述的动力联接，是指取粮电机的动力输出轴与装在取粮管内绞笼的一端通过联轴器连接，从而使取粮电机带动绞笼转动，或，取粮电机通过减速器等动力传递机构与绞笼动力联接。

所述的出粮口设在绞笼输送终端的取粮管上，所述的取粮口设在取粮管的上部。设在尾风段上端的取粮机构，其目的是获取尾风段的上一个风段处理后的粮食，设在尾风段下端的取粮结构，其目的是获取经过尾风段烘干后的粮食。

如图1所示，所述的风冷箱设在溜粮管的中段上，设置风冷箱的主要目的是使粮食快速降温，因此所述的风冷箱也可设在溜粮管的初段和末端，并不影响其作用；如图1所示，所述的风冷箱呈漏斗状，该形状利于种子持续下行至粮食测水仪的检测端内，拓展的，所述的风冷箱还可呈球形。

各取粮管上取粮口的数量优选为四个、五个或六个，各取粮口的大小根据粮食烘干塔内的粮食直径而定，以玉米粒17为例，所述的取粮口的尺寸约为2×2cm，所述的出粮口的尺寸设为：3×5cm的长方孔。

所述的塔体通常为正方体，如图2所示，多个取粮管尾部相对平行错位布置能更好的取到塔内同一取粮平层上分布于各处的粮食颗粒，从而确保对应风段内粮食水分检测的准确性。

所述的粮食测水仪是市售商品，选择适合的型号并根据其说明书应用即可，所述的碾碎式齿轮电阻测水仪能够逐个对粮食颗粒进行连续检测，并自动计算出平均值显示在其屏幕上，方便工作人员抄表。碾碎式齿轮电阻测水仪是利用两个齿轮3来夹取粮食颗粒，在齿轮的连续旋转下将粮食颗粒碾碎，再测两齿轮间的电阻值，确定粮食内的含水率，由于通过碾压来破坏掉粮食颗粒的外壁，使得测水的结果更准确，并且在夹合的过程中，还能精确的计算被测粮食的数量，然后选取其中的固定数量的值进行计算或上传，相比通过重量换算的粮食测水仪，其平均值的计算精度更高。

现有市售的粮食测水仪有两种类型，一种是自动检测型，一种是被动检测型，自动检测型的粮食测水仪在探测到粮食进入其检测端后自动开始检测，被动检测型的粮食测水仪是在接收到启动信号后开始检测，因此，粮食测水仪的启停信号输入端通过启停信号线与控制器的启停信号输出端联接的技术方案，能通过控制器来控制粮食测水仪的运转。

所述的控制器也称plc单片机或微电脑，其至包括计算单元、存储单元、供电单元、接口单元、时钟单元、信号转换单元、人机交互单元等，其内部装有预先编写的程序，控制器通过采集到的粮食水分数值和各风段温度数值，根据程序的设定，发出对应的指令信号给各粮食测水仪和变频器，来控制各粮食测水仪、取粮电机、风门伺服电机、排粮电机的工况，从而实现烘干塔的自动化控制。粮食之间的种类不同，其内部含水率以及相同温度下烘干的失水率也各不相同，以及各烘干塔的尺寸、风段数量的不同，因此，所述的程序根据被烘干粮食的种类变化有所不同，例如：用于烘干玉米的控制程序、用于烘干小麦的控制程序、用于烘干黄豆的控制程序等，上述程序根据理论计算和实际操作经验推导获得。

如图2所示，位于尾风段上端或下端的取粮管是多根，多根取粮管进行错位布置，目的是能从塔内均匀的扦出粮食；位于尾风段上端或下端的多根取粮管的出粮口各通过溜粮管与各自对应的粮食测水仪的检测端相接，或，位于尾风段上端或下端的多根取粮管的出粮口通过共用溜粮管与对应的粮食测水仪的检测端相接。

本申请中，所述的取粮管、粮食测水仪和控制器构成一套粮食烘干塔用在线测水控制设备或一种粮食烘干塔用在线测水设备的在线控制系统，该设备或控制系统包括由控制器担当的系统控制器、粮食测水仪中的测水传感器、安装在尾风段温度传感器、排粮电机变频器、热风管道风门伺服电机控制器等组成。

下面以高28米、宽4米的玉米烘干塔为例，从上至下依次为头风段、中风段、尾风段和冷却风段，设在尾风段上端和下端的两套取粮机构中各设有两组取粮管，各取粮管的长度为1.7米，各取粮管上设有均布的四个2厘米的正方形取粮口，即尾风段的上端和下端各设有八个均布的取粮口，各取粮管的出粮口为3×5厘米的长方孔，粮食测水仪使用德州市海峰电子技术研究所生产的型号为hf-ns的海丰牌粮食测水仪，该粮食测水仪为碾碎式齿轮电阻测水仪，按照市售烘干塔的性能技术参数作为参考，也可通过理论计算和实际操作经验推算出该玉米烘干塔各风段的烘干经验值，如原粮水分为23～25％，设头风段的风温为150℃，中风段的风温为130℃，尾风段的风温为110℃，排粮转速为22hz，在该设定下，玉米经中风段烘干后其玉米的经验水分值为17～17.5％，玉米经尾风段烘干后其玉米的经验水分值为14.7～15.2％，最后玉米颗粒经冷却风段后，就可使排出的玉米达到满足储备技术要求的14.3～14.7％水分量，具体步骤如下：

启动烘干塔运行：热风管道内的热风经配风门进入塔内，提升机将湿玉米粒输送到烘干塔内各烘干段堆积进行烘干。

尾风段上端实时测水：控制器控制尾风段上端中各取粮电机运转30秒，在此期间内，玉米粒陆续从烘干塔内均匀扦出塔外从取粮管的出粮口脱出，各玉米粒经溜粮管的冷却箱被冷却至25～30℃后依次落入对应的粮食测水仪的咬合碾碎齿轮处待检，控制器将启动信号传送给对应的粮食测水仪，粮食测水仪启动后，两个咬合碾碎齿轮旋转咬合，咬合过程中逐粒夹合碾碎玉米粒，并将测得的电阻值转换为水分值数据传给控制器记录存储。对应的粮食测水仪计算连续碾碎的60粒(1—100可调)玉米水分值，并将该60份玉米的水分值信号逐个传给控制器记录存储后，粮食测水仪和绞笼暂停运转，控制器将获得的玉米水分值分别相加，计算平均值，完成第一次的尾风段上端的玉米测水并获得尾风段上端处第一次玉米测水平均值，此测水过程约5分钟。连续重复上述步骤两次，获得尾风段上端处第二次测水平均值和尾风段上端处第三次测水平均值，控制器将三次测水结果相加后计算平均值并储存，此值为尾风段上端处塔内玉米的实时水分值，上述过程每隔15分钟循环一次。

计算：将尾风段上端处塔内玉米的实时水分值(下称实时水分值)与中风段烘干后其玉米的经验水分值(下称经验水分值)进行比较，产生三个结果，例如：

a、实时水分值高于经验水分值0.5，即17.5+0.5范围内；处理方式：根据排粮转速，控制器计算玉米从尾风段上端处到尾风段下端处的时间，例如25分钟，延时到时间时，控制器控制尾风段热风管道的配风门关闭一端距离，使尾风段内温度上升至130℃保持，期间，控制器实时采集尾风段内的温度信号进行调控，由于此时尾风段上端处被测的高于经验水分值的玉米基本进入尾风段内，利用尾风段的高温将多余的0.5水分烘掉，使尾风段的玉米水分值与该段的经验水分值相匹配。

b、实时水分值在经验水分值范围内，即17～17.5％之间；保持设备正常运转。

c、实时水分值低于经验水分值0.5，即17-0.5范围内；处理方式：根据排粮转速，控制器计算玉米从尾风段上端处到尾风段下端处的时间，例如25分钟，延时到时间时，控制器控制尾风段热风管道的配风门打开一端距离，使尾风段内温度下降至90℃保持，期间，控制器实时采集尾风段内的温度信号进行调控，由于此时尾风段上端处被测的低于经验水分值的玉米基本进入尾风段内，利用较低温度的尾风段少烘掉一些水分，使尾风段的玉米水分值与该段的经验水分值经验值匹配。

尾风段下端实时测水：参考尾风段上端实时测水的步骤，将所获得的尾风段玉米粒的实时水分值与尾风段内玉米的经验水分值进行比较，通过控制器的计算来微调尾风段的热风温度；尾风段测水用于实时矫正和验证尾风段内的玉米水分值，与中风段玉米的实时水分值共同参与调节尾风段温度，能确保排出的玉米颗粒满足储存技术要求。

本发明通过调节尾风段配风门的开度，就可调节尾风段内的热风温度，使尾风段的上一个风段没有完成的烘干任务能够在尾风段内追加完成。即经过上一个风段烘干后其粮食水分仍高于该风段经验水分值时，控制尾部风段的温度提高，将多余的水分经尾风段烘掉；经过上一个风段烘干后其粮食水分低于该风段的经验水分值时，则控制尾风段的温度降低，让粮食经过尾风段时后少掉水分，再结合尾风段下端的水分实时水分值与尾风段下端的经验水分值比较出结果，微调尾风段热风温度。

尾风段配风门的开度能调节尾风段热风温度升高或降低。但可能会引起头风段温度和上面风段温度的升高或降低。为解决这一问题，控制器可采用两种模式控制炉温和风温。以具有三个风段的烘干塔为例，正常烘干时，三个风段的温度分别为150℃、130℃、110℃。当尾风段热风温度上升为130℃，那么将导致头风段和中风段温度下降，控制器由炉温控制风温模式转换为风温控制炉温，控制炉温升高到头风段温度150℃相适应的温度并保持。当尾风段温度下降为90℃，导致头风段和中风段温度升高，控制炉温降低到与头风段温度150℃相适应的温度并保持，不管因尾风段配风门开合大小，都保证头风段和中风段温度保持正常烘干温度。