loading
调质红枣干燥机自动控制系统的设计与试验
弋晓康1,2 ，陈 超3，胡 灿1,2 ，李传峰1,2，吴文福4
【摘 要】摘 要： 热风干燥是红枣干燥加工中应用最为广泛的干燥技术之一。在红枣热风干燥技术的研究方面，干燥设备的工艺优化、干燥室温、湿度等参数的稳定控制等方面仍有待优化与提升。为此，针对目前主要的热风干燥设备的特点，综合南疆红枣的加工特点，利用PLC控制技术与HMI在线控制技术，设计了一种调质红枣干燥机，对干燥机温度进行了多段控制，优化了温度控制系统。通过实验样机进行了干燥加热试验，测试了样机的各项性能指标。结果表明：调质干燥机预热阶段试性能良好，在目标温度为60℃时，预热时间为20min，预热效果良好；干燥机出口风温与干燥室内风温温差约为10℃，热风通道中的传热性能良好；风机电流输出稳定，调速性能良好。调质红枣干燥机进行300min加热试验表明：多段控制方式下，电加热器进行分段加热控制，使干燥室温度稳定在目标温度，获得了较优的控制效果。此研究可为南疆中小型红枣干果加工厂干燥设备的设计提供参考。 【期刊名称】农机化研究 【年(卷),期】2016(000)012 【总页数】6
【关键词】红枣；热风干燥；自动控制；调质
0 引言
热风干燥是红枣干燥加工中应用最为广泛的干燥技术之一[1]，与其他各类干燥技术相比，其设备较简单、投资较少、干燥品质较好，热源供给方式稳定，具有相对成熟的控制技术。因此，热风干燥方式在红枣干燥工艺上得到了广泛应
用。近年来，通过不断的工艺改进与热源供给技术创新，热风干燥方式耗能进一步减小，特别是在大型的红枣加工厂得到了生产应用，增强红枣热风干燥的效果。在红枣热风干燥设备的研究上，国外由于红枣的种植面积较少，对红枣热风干燥研究相关报道较少[2-4]。我国是红枣生产大国，在红枣干燥方面较早地应用了热风干燥方式，形成了一系列较成熟的热风干燥技术。王英瑞对套筒式的热风炉系统进行了优化设计，并对电价、换热量、工作时间等关键性因素进行了经济性评价，获得了经济性能与技术性能并重的热风控制系统[5]。窦星等对间接加热式热风循环干燥设备进行了优化设计，对热风型干燥设备安全高效运行进行了改进试验[6]。在企业的控制应用方面，新疆阿拉尔聚天红枣业公司引进了国外先进的RH-2型换热器，在热风干燥机运行上能减少1/4的热能；新疆阿拉尔大漠枣业公司对热风型干燥机进行结构改进，针对热源装置进行了热风循环利用，加速了热风干燥机的发展。
针对目前主要的热风干燥设备的特点，综合南疆红枣的加工特点，利用PLC控制技术与HMI在线控制技术，设计了一种调质红枣干燥机，对干燥机温度进行了多段控制，优化了温度控制系统，满足了红枣干燥工艺要求。同时，通过优化控制，进一步提高红枣干燥过程中的各参数稳定性，开发出更优的红枣干燥机，以满足大规模红枣加工的需求。
1 调质红枣干燥机的总体设计思路
调质红枣干燥机的主要特点是：在干燥过程中待干燥的红枣能间歇循环运动，从而实现红枣的循环干燥，使干燥后的红枣物料含水率均匀；另外，此干燥机干燥工艺相对较简单，干燥品质高。调质红枣干燥机工作流程如图1所示。其采用曲柄摇杆机构完成干燥室内的红枣物料的铺放和输送，由转速为
32.53r/min的小传送带和大传送带进行循环输送，直至红枣含水率达到干燥要求，通过滑动板将红枣排出。根据红枣干燥水分蒸发量的关系，确定滑动板电机动力经过减速器输出转速为38.21r/min。
根据干燥机的工作流程，设计完成的调质红枣干燥机拥有干燥室和热风通道，采用热风循环干燥，并能实现红枣的间歇循环输送和喂入，满足物料均匀干燥的需要。利用风机和加热器进行热风循环干燥，风机启动后，冷空气从加热器表层通过，带走加热器表层热能形成热风，经热风通道进入干燥室内部；热气流穿透红枣物料层后，再经干燥室出风口回到热风通道入口，形成热风循环。干燥室是红枣物料集中干燥的核心部件，红枣物料主要在干燥室内部完成脱水过程。整个干燥过程中，控制干燥室内部的温度、风速、干燥时间和相对湿度等工艺参数是保证红枣干燥后品质优良的关键环节。干燥室温度由热风装置进行控制与调节，干燥室湿度由加湿装置进行湿度控制。
2 调质红枣干燥机的总体结构设计
调质红枣干燥机整机结构如图2所示。
最终设计出的调质红枣干燥机主要由喂入装置、循环输送装置、干燥室、循环管道、热风通道、热风装置和机架等构成。工作时，由热风装置形成的热风经热风通道通向干燥室底部，由干燥室底部入口进入干燥室，带走红枣的水分，再经干燥室出口的循环管道回到热风通道，整个过程构成一个循环系统，达到热能循环利用的目的。循环输送装置将红枣逐级推进并传送至干燥室内部，红枣铺放厚度由喂入口处的调节档板来控制，使红枣均匀平铺在滑板上，直至铺满整个干燥室。经过一定时间后，在滑板推动和输送带作用下红枣进行间歇循环干燥，从而保证红枣干燥的均匀性；当红枣达到设置的所需含水率时，循环