甘肅河西大麥麥芽干燥控制系統(tǒng)研究.pdf

1、甘肅省河西地區(qū)是我國(guó)重要的優(yōu)質(zhì)大麥產(chǎn)地之一，大麥麥芽質(zhì)量是影響麥芽?jī)r(jià)格的重要因素，提高麥芽加工工藝技術(shù)和加工質(zhì)量成為制麥企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。
　　 本研究以甘肅省河兩地區(qū)生產(chǎn)和種植的大麥主要品種甘啤4號(hào)，為干燥加工原料。研究沿用合作企業(yè)的熱風(fēng)型干燥方式，并以項(xiàng)目組實(shí)驗(yàn)研究確定的麥芽最佳干燥工藝，作為麥芽干燥溫度控制研究的技術(shù)基礎(chǔ)。
　　 本研究以大麥麥芽干燥加工系統(tǒng)為研究對(duì)象，針對(duì)甘肅人麥麥芽企業(yè)現(xiàn)有干燥工藝與裝備，綜合應(yīng)用

2、系統(tǒng)工程原理、自動(dòng)控制和智能控制理論，集成運(yùn)用流體數(shù)值模擬技術(shù)、傳感技術(shù)、電子技術(shù)、單片機(jī)及接口技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)和電機(jī)調(diào)速技術(shù)等多種技術(shù)手段，結(jié)合傳熱傳質(zhì)學(xué)與生態(tài)能值分析方法，進(jìn)行了干燥控制的系統(tǒng)性研究，取得了以下主要研究成果：
　　 1以干燥室為研究對(duì)象，進(jìn)行了干燥熱能計(jì)算。結(jié)果表明，其圓柱型熱風(fēng)混合干燥室平均脫水量為1330kg/h，耗風(fēng)量216384m3/h。另外，熱量衡算結(jié)果表

3、明，該干燥系統(tǒng)小時(shí)需熱量為11.81×105kJ/h。
　　 利用ANSYS軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)模型模擬和數(shù)值仿真，流體動(dòng)力分析結(jié)果為，在進(jìn)入干燥熱風(fēng)混合室進(jìn)風(fēng)口后，風(fēng)速逐漸下降，但接近排風(fēng)口處時(shí)義有回升，在進(jìn)風(fēng)口處風(fēng)速為最大；并在混合室的左右兩側(cè)形成兩個(gè)大的旋渦。在整個(gè)區(qū)域風(fēng)壓分布變化明顯，當(dāng)風(fēng)速較小時(shí)風(fēng)壓降低明顯。此外，對(duì)風(fēng)機(jī)葉片孤立翼型的升力和阻力進(jìn)行流場(chǎng)模型模擬，結(jié)果分析表明，在孤立翼型的上表面即翼型的迎風(fēng)面出現(xiàn)最大流速。模擬

4、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明通過(guò)改變風(fēng)機(jī)的翼型參數(shù)，可減小翼型阻力，提高風(fēng)機(jī)通風(fēng)效率。
　　 2本研究進(jìn)行了干燥試驗(yàn)研究，建立了干燥爐熱空氣風(fēng)速、麥層厚度和麥層空氣阻力的數(shù)學(xué)模型為P=31.51He2.38，P-麥層空氣阻力（mmH2O），V-風(fēng)速（m/s），H-麥層厚度（m）。
　　 3麥芽干燥工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值分析結(jié)果表明，中川麥芽廠能流循環(huán)指數(shù)（CREF）和有機(jī)能投入相對(duì)較低，說(shuō)明該系統(tǒng)以無(wú)機(jī)投能為主，工業(yè)化程度高。能值投入率（EIR

5、）值總體處于較低水平，在0.3～0.7間波動(dòng)。表明中川麥芽廠的干燥麥芽生產(chǎn)成本低，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)。能值產(chǎn)出率（EYR）總體上處于波動(dòng)上升態(tài)勢(shì)，表明甘肅中川麥芽廠的能源利用效率在逐年提高，經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力持續(xù)上升。中川麥芽廠環(huán)境負(fù)載率（ELR）由2005年的2.62×106增至2009年的3.94×106，總體也呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，表明對(duì)環(huán)境的壓力逐步增加，發(fā)展主要依靠輸入能值和不可更新資源的消耗。
　　 4本研究設(shè)計(jì)了基于模糊控制的大麥麥

6、芽干燥溫濕度控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了以AT89C51單片機(jī)為控制核心的系統(tǒng)硬件電路，選用AD590溫度傳感器和HS1101濕度傳感器，設(shè)計(jì)了放大與調(diào)理電路，擴(kuò)展了A/D轉(zhuǎn)換電路和鍵盤(pán)與顯示電路，研發(fā)了模糊控制算法、控制表和模糊控制器，實(shí)施了單片機(jī)變頻控制鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行，和繼電器控制排風(fēng)機(jī)工作。配置了AT89C51內(nèi)部RAM單元，設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的匯編語(yǔ)言主程序和數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)、數(shù)值濾波、模糊控制等6個(gè)子程序。
　　 MATLAB軟件模擬和溫濕度

7、控制實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行結(jié)果表明，該系統(tǒng)控制穩(wěn)定，控溫范圍0～99℃，溫控精度達(dá)±0.25℃，平均誤差≤±0.2℃，置信系數(shù)Kt=4.3（P=0.095），滿足控制精度要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示，排潮熱風(fēng)平均濕度的標(biāo)準(zhǔn)偏差<±0.30％RH。
　　 5本研究適應(yīng)企業(yè)微機(jī)化管理，設(shè)計(jì)了基于LabVIEW的麥芽干燥微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了該虛擬儀器系統(tǒng)的硬件電路和系統(tǒng)軟件，如數(shù)據(jù)采集程序、基于LabVIEW的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制虛擬程序等。系統(tǒng)LabVIE

8、W仿真實(shí)驗(yàn)表明，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制具有很好的動(dòng)靜態(tài)特性，控制器運(yùn)行穩(wěn)定。
　　 基于LabVIEW的麥芽干燥神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制系統(tǒng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，溫度控制的平均誤差≤±0.2℃，控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度高，系統(tǒng)超調(diào)較小。
　　 6設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)和微機(jī)的干燥變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，3年試驗(yàn)運(yùn)行表明，每生產(chǎn)1噸麥芽平均節(jié)水1.5噸、煤0.050噸，電50KWh。按公司年產(chǎn)麥芽2.0萬(wàn)噸計(jì)，每年僅干燥工段節(jié)電94.6萬(wàn)KWh，節(jié)能量（