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)是我國重要的優(yōu)質大麥產(chǎn)地之一，大麥麥芽質量是影響麥芽價格的重要因素，提高麥芽加工工藝技術和加工質量成為制麥企業(yè)發(fā)展的關鍵。
　　 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，為干燥加工原料。研究沿用合作企業(yè)的熱風型干燥方式，并以項目組實驗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基礎。
　　 本研究以大麥麥芽干燥加工系統(tǒng)為研究對象，針對甘肅人麥麥芽企業(yè)現(xiàn)有干燥工藝與裝備，綜合應用

2、系統(tǒng)工程原理、自動控制和智能控制理論，集成運用流體數(shù)值模擬技術、傳感技術、電子技術、單片機及接口技術、微機控制技術、模糊控制技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術、虛擬儀器技術和電機調(diào)速技術等多種技術手段，結合傳熱傳質學與生態(tài)能值分析方法，進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以干燥室為研究對象，進行了干燥熱能計算。結果表明，其圓柱型熱風混合干燥室平均脫水量為1330kg/h，耗風量216384m3/h。另外，熱量衡算結果表

3、明，該干燥系統(tǒng)小時需熱量為11.81×105kJ/h。
　　 利用ANSYS軟件進行計算機模型模擬和數(shù)值仿真，流體動力分析結果為，在進入干燥熱風混合室進風口后，風速逐漸下降，但接近排風口處時義有回升，在進風口處風速為最大；并在混合室的左右兩側形成兩個大的旋渦。在整個區(qū)域風壓分布變化明顯，當風速較小時風壓降低明顯。此外，對風機葉片孤立翼型的升力和阻力進行流場模型模擬，結果分析表明，在孤立翼型的上表面即翼型的迎風面出現(xiàn)最大流速。模擬

4、實驗說明通過改變風機的翼型參數(shù)，可減小翼型阻力，提高風機通風效率。
　　 2本研究進行了干燥試驗研究，建立了干燥爐熱空氣風速、麥層厚度和麥層空氣阻力的數(shù)學模型為P=31.51He2.38，P-麥層空氣阻力（mmH2O），V-風速（m/s），H-麥層厚度（m）。
　　 3麥芽干燥工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能值分析結果表明，中川麥芽廠能流循環(huán)指數(shù)（CREF）和有機能投入相對較低，說明該系統(tǒng)以無機投能為主，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。表明中川麥芽廠的干燥麥芽生產(chǎn)成本低，市場競爭力較強。能值產(chǎn)出率（EYR）總體上處于波動上升態(tài)勢，表明甘肅中川麥芽廠的能源利用效率在逐年提高，經(jīng)濟競爭力持續(xù)上升。中川麥芽廠環(huán)境負載率（ELR）由2005年的2.62×106增至2009年的3.94×106，總體也呈波動上升趨勢，表明對環(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本研究設計了基于模糊控制的大麥麥

6、芽干燥溫濕度控制系統(tǒng)。設計了以AT89C51單片機為控制核心的系統(tǒng)硬件電路，選用AD590溫度傳感器和HS1101濕度傳感器，設計了放大與調(diào)理電路，擴展了A/D轉換電路和鍵盤與顯示電路，研發(fā)了模糊控制算法、控制表和模糊控制器，實施了單片機變頻控制鼓風機運行，和繼電器控制排風機工作。配置了AT89C51內(nèi)部RAM單元，設計了控制系統(tǒng)的匯編語言主程序和數(shù)據(jù)采集存儲、數(shù)值濾波、模糊控制等6個子程序。
　　 MATLAB軟件模擬和溫濕度

7、控制實驗的運行結果表明，該系統(tǒng)控制穩(wěn)定，控溫范圍0～99℃，溫控精度達±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。實驗結果表示，排潮熱風平均濕度的標準偏差<±0.30％RH。
　　 5本研究適應企業(yè)微機化管理，設計了基于LabVIEW的麥芽干燥微機測控系統(tǒng)。設計了該虛擬儀器系統(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PID控制虛擬程序等。系統(tǒng)LabVIE

8、W仿真實驗表明，神經(jīng)網(wǎng)絡PID控制具有很好的動靜態(tài)特性，控制器運行穩(wěn)定。
　　 基于LabVIEW的麥芽干燥神經(jīng)網(wǎng)絡PID控制系統(tǒng)測試實驗，結果表明，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設計的基于單片機和微機的干燥變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，3年試驗運行表明，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2.0萬噸計，每年僅干燥工段節(jié)電94.6萬KWh，節(jié)能量（