粮库冷却机电气控制系统设计说明书Word文件下载.docx

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粮库冷却机低温储粮粮温

Abstract

Withthereformofthegraincirculationsystemandtheurbanandruralpeople'

slivingstandardcontinuestoimprove,themarketandconsumersaremoreconcernedabouttheprosandconsoffoodquality.Thequalityofthefoodisdirectlyrelatedtopeople'

shealthandthemarketprice,butalsoputforwardhigherrequirementsfortechnologicalmodernizationofChina'

sgrainreserves,lowtemperaturegrainstoragebynaturalormechanicalmethods,long-term15°

Ctemperatureofthegrainbulkor20°

C,therebyreducingtherespirationrateofthefood,inhibitthegrowthofpestsandmicroorganisms,andreducefoodlosses,slowdownthedeteriorationoffoodquality,safekeepingandthepurposeofpreservation.

Thedevelopmentoflow-temperatureair-conditioninggrainstorageinitiallywater-cooledunitsandterminalairhandlingair-conditioningsystemtoadjustthewarehouseairtemperature,andindirectlyreducethebaggedgrainstoragetemperature,andbeinsulatedtothegranary.However,theone-timeinvestment,thecoolingefficiencyislow,soaone-timeinvestmentthestrongcoolingequipmentofsmallermobilitytransportand11graincooler.

Graincoolinggraspingforlowtemperaturegrainstorageisastate-of-the-artscientificgrainstoragetechnology.Onofriceaclassofhightemperature,easytoagingfoodgraincoolercoldstoragemethod,bothquicklyandeffectivelyreducethetemperatureofstoredgrain,anti-agingqualitydeterioration,andcancompensateformechanicalrefrigerationinsufficienttoeffectivelypreventgrainstoragehumidifiercausedduetolowtemperaturecondensationreducestoredgrainmoistureareavailableuponrequest.ThisarticleoutlinesStartingfromtheelectricalcomponentsofthegraincooler,accordingtothecharacteristicsoftheworkofthegraincooler,theuseofinvertertechnologytoadjustthemotorspeed,centrifugalfanairflowandrefrigerationcompressorstoadjustcoolingcapacity,inordertoachievethepurposeofenergysaving。

thebasicprinciplesofthegraincooler,structure,function,technicalcharacteristicsandapplicationinChina

GrainCoolerisagranarycontinuous,stablethegreenairtemperatureandhumiditylowtemperaturegrainstoragekeyequipment.Itisalow-temperaturegrainstoragepowerthanlargerequipment.Lessefficientdomesticandinternationalgraincooler.Thereforebecomethekeytothepromotionoflow-temperaturegrainstoragetechnologytoreducetheenergyconsumptionofgraincooler.Basedontheabovebackground.SeveralmajorcomponentsandthewholesystemofgraincoolerOptimizedDesignandResearch.EnergyconsumptiondecreasedgraincoolerAsubstantialincreaseinoverallperformance.

Keywords：

graincoolerlowtemperaturegrainstoragegraintemperature

1绪论

1.1研究意义

怎样长期贮藏粮食并使其保持新鲜可口不生虫变质,一直是各国在过去和今后研究的课题。

近年来一些经济发达国家采用低温、气调等措施有效抑制虫霉滋生和粮食的生理生化变化,达到长期贮藏粮食的目的。

众所周知,粮食的安全贮藏期限同一般农副产品一样与其水份含量和贮藏温度分不开。

粮食的贮藏期与其温度和水份有关,温度和水份越高贮藏期越短,过去国内一般采用低水份常温贮藏粮食,为了减少虫害和微生物的繁殖,在粮食贮藏过程中采用药物熏蒸的方法来延长其贮藏期和减少粮食的损失量,但也不可避免地会出现因熏蒸和化学物质污染而损害粮食品质的现象。

同时,由于采用低水份常温贮粮,库内的相对湿度很难控制,粮食在贮藏过程中干耗量也较大。

在夏季粮食倒仓的工作量也相当大。

随着国民经济的发展和人民消费水平的不断提高,对粮食的贮藏也提出了更高的要求,怎样让人民能吃上较新鲜的大米,减少粮食贮藏期间的损失,是粮食部门关心的课题。

/低温贮粮0技术在我国也将得到迅速的发展。

所谓低温贮粮是将粮食保存在10~15e,相对湿度为75%的低温环境中,使粮食处于半休眠状态。

粮食和果蔬一样入库后还有呼吸作用,温度高呼吸强度大,营养消耗也快,导致粮食的品质下降。

低温贮藏不仅可以延长粮食的保质期、保持其原味,而且贮期与常温贮藏相比可延长一倍以上,实践证明经过六个月后贮藏在普通仓库中的大米,它的脂肪酸含量增长350%,而低温贮藏仅增长50%,并且几乎没有出现干耗和虫害,用这种大米做饭其品质近似新米,米饭油光透亮有香味,且粘性良好。

稻谷历来是人们生活的必需品，其储藏是人们一直关心的问题，而稻谷在储藏期间极不耐高温，容易陈化是稻谷储藏的重要问题之一。

低温储粮是解决这一问题的有效方法，但目前广泛采用的机械制冷低温储藏方法存在着由于低温而造成易增湿结露的问题，不利于储粮安全。

同时机械制冷低储粮对仓房的密闭和隔热性能要求很高，需要建造专用的低温仓库，使储粮费用高，投资大。

这也在一定程度上限制了其应用范围，而谷物冷却机低温储粮既保留了机械制冷的优点；

降温快，降温幅度大，不受季节气候的限制，又弥补了机械制冷的不足。

粮库冷却机低温储粮技术是通过向粮堆通人冷却后的控湿空气,使粮堆温度降到低温状态,并能有效控制粮堆水分,从而达到安全储粮效果的一种储藏技术。

谷物冷却机低温储粮不受自然气候条件限制,一般具备机械通风系统的仓房均可应用。

它具有预防粮食生虫和发霉,降低粮食损耗,平衡粮堆温度和水分,防止水分转移、分层和结露,处理发热粮或高温粮,预防高水分粮发热及改善粮食加工品质等作用。

它是粮食仓储领域确保储粮安全、品质良好的重要科学保粮手段之一。

近两年随着我国粮食流通体制改革的深化和储粮条件的改变，利用世界银行贷款建设的高大圆筒仓还有我国自行设计建设的大型房仓，立式筒仓中广泛采用了粮情电子检测、机械通风、谷物冷却机，以提高储粮企业的效益和现代化水平。

低温储粮在我国只是刚刚起步，谷物冷却机的研制也有待提高。

1.2粮库冷却机现状

国外设计的粮库有节省能源、减少维修、保证储物质量、降低管理费用、方便装卸等特点。

墨西哥设计一种节能粮库，为六边形太阳能粮库，可使谷物在仓储过程中减少10%左右的损失，在装卸过程中使谷物损失降低到最低量，还能有效防止对仓库墙壁不规则的摩擦和挤压，防止粮食装卸过程中造成库壁破裂，还有维修费、设计成本、造价大大低于普通竖式粮库等优点。

澳大利亚的卧式粮仓，为高大型的房式仓，仓容量高达10万吨，粮仓高度的檐高处6米以上，中间可堆到9米，仓房跨度50米，长度100米。

墙壁采用钢立柱式外覆盖镀锌成型钢板或混凝土墙体，屋架为轻质钢材，每平方米可堆粮7.3吨（我国房式仓为4吨）。

高大型房式仓内固定式输送设备与立筒仓联在一起。

澳大利亚在港口还没设计制造超大规模的钢板仓，是该国最大的粮食出口终端库，粮仓为立筒仓，其两条输送设备台时产量能达到5000吨。

日本开发设计一种远红外粮仓，在粮库内设有远红外快速干燥系统，把粮仓内部温度恒定在30摄氏度左右，并保持较低的气压，然后用三种陶瓷加热器向粮仓内放射远红外线，并让干燥空气循环流通，以促使储藏的粮食有效发散水分、保持干燥、保持粮食原有的色泽与。

应用该技术能大大节省能源消耗与降低粮仓保管费用。

欧洲应用有冷却系统的粮仓，在粮仓内装有冷却系统冷冻盘管，能对粮仓进行冷却，可抑制库内被装入粮食的呼吸。

粮食冷却机讲冷空气输入储粮仓，降低贮粮温度，冷空气水分增多，被存粮渐渐干燥。

经过冷却后温度最佳是10摄氏度到18摄氏度，应用冷却系统的粮仓，可防止虫害损失，节省许多资金，

建国50年来，粮食仓储和流通设施建设取得了很大成绩，粮食仓储规模750万吨增加了20多倍。

我国过去储粮主要是用苇席仓和小土仓，测量方法很简单，就是用温度计或带测温度元件插入粮食中进行测量。

但是这种方法需要测量方法测温人员直接操作和读数，很辛苦，而且效率低，准确度低，不能连续测温。

随着国家粮食产业的发展，开始采用粮仓监测，粮仓监测主要采用温度计测量法，它是将温度计放入特制的插杆中，根据经验插在粮仓的多个测温点。

管理人员定期拔出读数，确定粮温的高、低，决定是否倒粮，这种方法对储粮有一定的作用，但由于温度计精度、人工读数的人为因素的原因，温度检测不仅速度慢，而且精度低，抽样不彻底，局部粮温过高不易被及时发现，导致因局部粮食发霉变质引起大面积坏粮的情况时有发生。

我国在1981年初开始研制和运用测温电缆进行监测粮仓温度的变化，广泛运用测温电缆与计算机连接，按一定的时间程序，通过测控单元与测温电缆温度的模拟信号，完成粮仓时时数据的采集，并进行数据整理与控制。

粮仓电缆中使用的测温元件主要有热敏电阻、PN节、热电阻，其主要结构有10—16芯，外径约为14mm-20mm,导线内装有测温元件（分别为内接和外接型式），裸细钢丝铠装（或钢丝绳置于缆芯中间），外挤PVC（透明塑料）护套等圆形电缆。

实践证明，这些传统的测温电缆制造工艺复杂，有的结构需要一些专用设备，电缆外径较大，更换测量元件也困难，而且模拟式传感器需要放大模拟开关，A/D转换才能与微机连接，电路复杂，安装调试麻烦，且测温误差较大，灵敏度低，稳定性差，测量速度慢。

例如：

测1000点需要20min才能完成，且由于原型钢丝铠装所形成的热屏蔽效应，使测温数据偏差较大。

目前，我国的粮食加工和存储单位一般采用大型的钢板仓或方仓储存原粮。

这些储粮仓一般高约二十米，直径达十米以上。

以往管理人员对这种大型粮仓仓内温度的检测非常困难，一种方法是把放有温度计的钢管插入粮食中，过几个小时，估计粮食温度与温度计标示的温度一致后，把钢管取出并马上读温度值，显然，这种测温手段不仅费工费时，而且误差较大，无法测量粮仓深处的温度。

近几年，适用于大型粮仓的检测设备有了很大一定发展但现有系统多采用分级式结构，由一台主机带数台分机组成。

这些系统在安装时，一般把分机按在粮仓的上面，实践证明，这样做不仅给安装和维护带来不便，而且分机常因外界环境的恶劣而无法正常工作。

随着科学技术的发展，我国研究通过计算机检测粮食储备库中粮食的基本情况（包括温度、湿度、水份、虫情等）；

以多种方式（三维立体数字、三维立体图形、曲线、表格等）显示和打印温湿度信息，结合其它粮情（如入仓时间、品种、仓型、熏蒸记录等）进行综合分析：

粮食有无虫害、是否霉变、需要何种类型的通风等；

根据仓内外温湿度变化情况，对各种通风设备进行实时自动或手动控制；

对粮食库存情况进行动态管理。

从而大大提高国家粮食储备库储备粮安全水平，使储粮库管理实现自动化和智能化。

虽然如前所述国外谷物冷却机开发得较早，但直1999年进入我国的机组还停留在七、八十年代的水平，而在我国谷物冷却机刚刚起步。

我们的设计目的是在任何工况下处理粮食的能力最大，即送风系统是按照一年内空气较为干爽（热负荷较低）和环境温湿度较高（热负荷较高）时，一定的制冷系统能处理风量最大而设计的，因此所选的风机风量范围很大如GLA80谷物冷却机的送风机风量范围为18000L立方米每小时----30000立方米每小时（这是根据系统制冷量一定时蒸发器进风2温度20℃，相对湿度为70％和进风温度35℃相对湿度为80%时机组能处理的风量）。

而实际谷物冷却机运行时环境温度、湿度都不断地变化，谷物冷却机工作送风系统与制冷系统的匹配靠风阀调节风量或制冷系统能量有级调节来满足送风参数的要求，这样不仅使送风参数波动大，而且如前所述效率也不高。

对于粮库冷却机的构造,于明等分析了“吹气式”和“吸气式”（依据风机所在位置分）两种结构型式对其性能的影响。

结果表明,“吸风式”,与“吹风式”相比,存在难以达到较低的出风温度出风温湿度难以控制平稳,抗干扰能力差,以及难以适应干燥气候条件的使用等缺陷,因此“吹风式”结构具有“吸风式”无可比拟的优越性。

对于谷物冷却机在应用中出现的粮温回升、能耗高等问题,已有研究者从谷物冷却机的冷却应用工艺和电器元件等方面进行研究和分析。

熊鹤鸣利用聚苯乙烯（EPS）泡沫将仓库内墙和粮面隔热,再用薄膜将粮密闭,通过送、回风管网把谷物冷却机和粮堆连接成闭合回路,进行膜下环流冷却通风。

经库房改造和实仓试验,该方法保质减耗效果明显,可大大提高谷物冷却机的经济性和控温效果。

于洪海[l7]等从谷物冷却机的电器元件人手,根据谷物冷却机的工作特点,对其进行改造对离心通风机,改变了传统的在风机出口采用节流装置来调节风机气流量,并通过改变管网性能曲线来减少气流量的方法。

而是依据风机原理,采用变频器通过调节离心通风机的转速来改变风量,通风机的功率消耗大幅度降低,并且管网性能特性不变,效率较高。

对制冷压缩机,由于通常利用减少工作气缸数的方式进行制冷调节的方法在部分荷载的条件下,起不到节能的作用。

于洪海等采用变频器调节压缩机的转速,来调节压缩机的制冷量。

由于在改变频率的同时,其供电电压也随之改变,即当压缩机通过变频器低速运转时,其功率总的趋势是下降的,因此在压缩机制冷量减小时,功耗也相应降低.

虽然我国粮库冷却机研究起步较晚.应用也刚开始.但国家储粮部门对谷物冷却机性能要求很高.因此我国谷物冷却机的开发对送风参数的稳定性、控制精度、可靠性、能效比的要求是高起点的。

我国专门制定了谷物冷却机的标准.对能效比低、送风参数波动大的机组将被挡在国家采购对象之外。

因此.经过全面的分析.我们对第一代样机进行了优化设计.以期达到或超过标准要求.

1.3粮库冷却机的分类

1，按通风机所在位置,可将谷物冷却机分为前置式或后置式两种类型。

前置式粮库冷却机是指通风机的位置设置在蒸发器前,具有调湿范围较宽、适应气候能力较强的优点。

后置式谷物冷却机是指通风机的位置设置在蒸发器后,具有相对节能的优点,但环境相对湿度较低时,控湿性能稍差。

2，按粮库冷却机制冷量kw（0℃/3O℃）划分,可将粮库冷却机分为大中小三种类型。

制冷量在100kw以上的为大型机,50kw一100kw的为中型机,50kw以下的为小型机。

3，粮库冷却机的附件包括软管和流量调节阀等软管:

谷物冷却机与风道、或风道与风道连接的扩散管与收缩管。

流量调节阀:

一台谷物冷却机同时向两个或两个以上风道送风时,在送风分叉管上设置的流量调节装置。

1.4粮库冷却机的控制系统的目的

粮库冷却机控制系统主要有两个目的,,提高送风参数的稳定性和机组的节能性。

送风参数的稳定性包括恒定的温度和恒定的湿度,节能性不仅是指额定工况下能效比高而且也包括其它工况能效比,用它来反映系统长期运行过程中各种气候条件下的综合效率COP,由于COP不能明显表示成系统状态变量.,所以不能直接将它作为控制目标。

但是采用变频风机、电动调节阀、压缩机能量调节来控制风量,,使系统在比较经济的状态下连续工作,,COP提高效果是非常明显的。

采用风阀风量调节最大限度地发挥了送风量,但风机耗功变化不大。

只有保证充分利用制冷能力的同时,,调节风量使制冷能力与送风系统相匹配,以期达到最大的送风量。

1，当环境温湿度较高时.压缩机处于满载状态.此时送风机采用变频无级调节技术.在控制中心的指挥下通过变频器调节送风机的转速.使之输出的风量与压缩机的制冷量相匹配.保证送风口的出风温湿度始终在要求的范围内运行.控制精度高.且节能效果显著。

2，当环境温湿度较低时.送风机风量处于最大状态.此时在一定范围内通过热气旁通装置实现制冷量的无级调节.当调整到一定值时.压缩机实现卸载运行.这样不仅显著地降低能耗.而且可最大限度地提高谷物冷却机的工作范围.无级调节技术的采用.还可保证送风参数的相对稳定.实现较高的控制精度。

1.4.1控制系统的可控制参数

粮库冷却机控制系统的关键控制点是前温控制和送风温度控制。

这两个控制点是保证整机工作符合技术要求的前提。

前温是指送风机吹出的风,经过制冷系统的蒸发器冷却后所达到的温度。

通常冷却后风的湿度都在95%以上,前温控制得越高,送风的绝对湿度越高;

前温控制得越低,送风的绝对湿度越低.

前温控制:

要保持前温稳定可通过调节送风量或改变压缩机负荷量来实现。

当压缩机满负荷运行而实际温度偏高时,减小风量使温度降低。

当风机满风量运行而实际温度偏低时,压缩机卸载,减小制冷量,使温度升高。

由于PLC内PID运算程序为带负反馈连续调节,当P、I、D参数整定合适时,系统的偏差可无限逼近于0.

送风温度控制:

送风温度控制可通过调节热气量或调节电加热量来实现。

当送风温度偏低时,加大热气调节阀的调节,如热气调节阀开度最大时,而送风温度还偏低,此时应投入电加热进行控制。

当热气加热量调到最大,而后温仍偏低时,投入适量电加热。

当送风温度偏高时,首先减小电加热量,当电加热全关时,减小加热调节阀的开度。

送风温度控制同样采用PID控制,控制误差可无限逼近0。

变风量控制:

PLC采集前温测定值,经过PID运算输出信号给变频器控制送风机的转速,从而控制系统的送风量。

由于送风机是此装置中关键设备,配电功率约占总功率的1/2,在实际运行中很少全负荷运行,采用变频控制可节能80%,这样使得整个装置具有明显的节能效果。

压缩机的载荷量控制:

采用可卸载的压缩机,由PLC根据前温值及送风机的风量控制压缩机的载荷量,目的让机组在任何工况下处理粮食能力最大。

1.4.2参数显示及其保护

显示参数:

控制装置能显示如下参数:

送风温度、送风湿度、前温、环境温度、风道压力、压缩机运行状态、风阀开度、二通阀开度、运行时间。

保护参数控制装置能对以下项目进行保护:

压缩机排气压力高、压缩机吸气压力低、压缩机油压差低、压缩机过载、变频器故障、送风温度过高、送风温度过低。

这些保护项目主要为了维持装置的正常运行,防止出现异常情况损坏设备或设备达不到正常的冷却效果而影响谷物的储存。

1.5本设计主要问题及其社会效益

粮库冷却机可用于谷物的低温储藏，作为一项重要的保粮手段，其本身具有良好的性能和较高的效率，有其它许多储粮方法不可比拟的优点，因此正在我国逐