智能化组装式钢结构玉米果穗干燥生产线

韦 博 杨得海 李百成 王宏德

（1 甘肃奥凯农产品干燥装备工程研究院有限公司，兰州 730030；2 酒泉奥凯种子机械股份有限公司，酒泉 735000）

智能化组装式钢结构玉米果穗干燥生产线，主要由果穗运输系统（果穗喂料部分、上料皮带输送机、布料系统、出料皮带输送机、集运皮带输送机），供热系统（锅炉、风机、热风输送系统），玉米果穗烘干房以及控制系统（计算机控制系统、烘干仓群控制系统）4 个部分组成[1]，在大型成套加工生产线中可实现果穗烘干、脱粒、精选、计量和包衣包装等流水线成套机组作业[2]，如图1 所示。

1 果穗烘干房结构

智能化组装式钢结构玉米果穗烘干房包含如图2 所示的一些独立的部分，烘干房及其所有部件都由镀锌钢板制成。需要烘干的物料通过填料门进入烘干仓，物料在倾斜的种床上进行烘干，烘干作业结束后物料通过出料门落入出料皮带机上，然后运转至下一加工环节。

2 智能控制燃烧器和风机

智能化组装式钢结构玉米果穗烘干房两头各有两个燃烧器和风机，燃烧器、燃烧室和风机组成一个整体。外部的冷空气由风机通过室外百叶窗吸入燃烧器进行加热，热空气通过上通风门进入烘干仓，基于不同设计，燃烧器可以用天然气或汽油作为燃料，燃烧器和风机通过控制软件进行控制。燃烧器也可以选择装配第二阶段，此设备为大型系统设计。燃烧器第一阶段有基本负荷和调节范围，如果需要更多热量，而调节范围达到其上限，第二阶段就会开启。它在开始时产生一个基本负荷，第一阶段将减少调节范围，燃烧器第二阶段的性能由此通过控制软件进行增强，从而产生更多热量。

3 调压门

调压门安装在上下风道之间的地板上。如果烘干仓上下风分布不均匀，例如，在加工季节开始的时候，通过使用调压门可以实现烘干房更好的空气和压力分布。已加热的空气通过打开的调压门直接由上风道进入下风道，然后可以作为下风循环使用，调压门由电机和控制软件进行控制。

4 工作原理

由于烘干仓内可逆的上风和下风循环烘干，因此可以实现整个物料层均匀的烘干，这样既保证了最好的烘干效果，同时物料的处理量也是温和的。在烘干过程中，相应数量的烘干仓必须经过上风和下风循环，新鲜玉米果穗的初烘干由下风烘干实现（如图3 所示），最终的烘干由上风实现（如图4 所示）。烘干操作是一个连续的过程，在烘干仓填料后，此烘干仓的填料过程即通过下风循环开启，果穗通过下风循环初烘干后，转换为上风循环进行最终烘干。喂料和出料时，烘干仓必须通过关闭通风门关闭空气系统。烘干过程的监控由安装在物料上面和下面的测温线实现，当烘干仓内空气出口端和空气入口端的温度接近一样时，烘干过程即完成。当空气不再被从物料中带出的水分冷却时，上述的温度就会接近一样，在烘干过程完全结束前，必须用水分测试仪测试样品中的实际水分。

5 玉米果穗干燥监控与信息管理系统组成

软件主体部分由组态软件搭建，运用组态软件中丰富的图形库和可靠的数据库，设计出人性化的监控界面；硬件部分由各种信号采集模块、变频器、PLC、网络交换机、工控机等设备组成；检测采集部分采用高精度的温湿度变送器、差压变送器、倾角传感器、智能仪表等实现对果穗仓内温湿度、风道风压、上（下）通风门开度状态等数据的检测和采集，所有检测信号通过数据总线传输[3]；控制执行部分采用PLC 等电气元件驱动电动推杆，实现上（下）通风门的打开或关闭，采用变频器及PLC 等控制通风机的运行与停止，所有控制信号通过数据总线传输。

6 监控系统功能描述

果穗烘干控制采用“玉米果穗干燥自动控制与信息化管理系统”，实现玉米果穗干燥全过程的自动控制及信息化管理功能。控制功能部分根据入仓果穗品种、含水率值以及玉米果穗干燥过程中采集的数据，由工控机后台控制系统智能判断玉米果穗干燥进程，控制方式有自动和手动两种模式可供选择。信息化管理功能部分，无论在自动控制或手动控制模式下，均可对报警信息和干燥过程数据全程记录（可以导出Excel 报表）、绘制干燥过程曲线，以便于对干燥过程进行信息回溯，分析干燥工艺参数设置是否合理，并可以为不同品种玉米果穗干燥积累工艺及操作数据，控制系统计算机操作界面如图5 所示。

在自动操作模式下，系统根据干燥进程自动控制上下通风门、排湿门进行状态转换；系统根据采集的风道风压信息采用PID 算法自动调整风机运行频率，达到工艺设定的风压值。需注意，自动控制模式对入仓原料数据精度、干燥过程中热风的温湿度条件控制要求较高，还需要操作人员配合执行严格的操作规程，各控制参数必须根据现场实际情况确定。

在手动操作模式下操作人员根据干燥工艺要求，在工控机上进行干燥过程控制。此模式下，系统根据物料信息及采集的数据，分析干燥过程，在显示屏上给出换向、出仓关键干燥节点智能操作提示，以及风压超标或过低提示，由操作人员在工控机上手动点击相应按钮来改变上下通风门、调压门状态，在工控机上调整风机运行频率，以达到工艺设定的风压值。

该系统具有较高的安全机制，由8 个子系统构成，分别是：各仓温度、湿度、压差检测子系统，风道温度风压检测子系统，工艺参数设置子系统，上（下）通风门控制子系统，风机控制子系统，报警子系统，各仓干燥报表及曲线子系统，二层风道视频监控子系统，各子系统功能共同构成监控及信息管理功能。

7 技术创新点

智能化组装式钢结构玉米果穗烘干房及其部件全部由镀锌钢板制作，外形美观且气密性好；采用模块化设计，有进料温度传感检测与控制、风量调节、出料等电器控制模块，可以通过模拟屏了解现场设备运行状态，并对现场设备进行操控及平稳启动大功率风机。房顶分料皮带机和布料小车采用计算机控制和光学测距，可实现各烘干仓布料自动控制。通风门、填料门、出料门、调压门均采用电机单独控制，使仓门操控更加方便；同时烘干仓等零部件全部具有通用性，采用机械模块，烘仓数量灵活组合，全组装式结构，建设周期短，可靠耐用。

烘干方式为双排列倾斜床堆放式种子干燥室，采用环保节能热风炉，应用强制循环流化床技术，燃料为玉米秸秆或玉米芯，烟气排放浓度低，热效率高。烘干仓群是由一定数量的烘干仓以及上、下扩散风道组成，每个仓设有倾斜放置的有筛孔种床，可使玉米果穗均匀铺放在种床上。