淺圓倉(cāng)智能通風(fēng)系統(tǒng)研究

向征　施國(guó)偉　莊澤敏　江列克　羅正啟

[摘要]本文對(duì)進(jìn)行改造的淺圓倉(cāng)智能通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)，研究結(jié)果表明該系統(tǒng)環(huán)境溫濕度檢測(cè)、監(jiān)控和判定準(zhǔn)確，硬件可靠、執(zhí)行到位，通風(fēng)效果達(dá)到預(yù)期。

[關(guān)鍵詞]淺圓倉(cāng)；智能；通風(fēng)；改造

中圖分類號(hào)：TB4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20180415

儲(chǔ)糧機(jī)械通風(fēng)已成為業(yè)界公認(rèn)的降低糧食溫度、提升儲(chǔ)糧穩(wěn)定性的技術(shù)，是“四合一”儲(chǔ)糧技術(shù)中應(yīng)用廣且效果顯著的儲(chǔ)糧技術(shù)。智能通風(fēng)技術(shù)在傳統(tǒng)的機(jī)械通風(fēng)技術(shù)基礎(chǔ)上具有節(jié)省人工、判斷準(zhǔn)確和數(shù)據(jù)信息化管理的優(yōu)勢(shì)。目前智能通風(fēng)儲(chǔ)糧技術(shù)已在全國(guó)大范圍推廣應(yīng)用，但仍存在一些不足，如缺乏即時(shí)檢測(cè)糧堆溫度、濕度、水分、氣體等參數(shù)檢測(cè)系統(tǒng)，缺乏建立在綜合糧情基礎(chǔ)上的分析決策系統(tǒng)，無(wú)法做到精準(zhǔn)通風(fēng)。中央儲(chǔ)備糧廣東新沙港直屬庫(kù)有限公司嘗試對(duì)淺圓倉(cāng)進(jìn)行智能通風(fēng)改造，在測(cè)溫軟件內(nèi)嵌以實(shí)時(shí)整倉(cāng)糧食溫度和環(huán)境溫、濕度數(shù)據(jù)為依據(jù)，根據(jù)《儲(chǔ)糧機(jī)械通風(fēng)規(guī)程》判定方式執(zhí)行算法，對(duì)硬件運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)反饋監(jiān)控，在硬件方面改造倉(cāng)頂通風(fēng)孔洞開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)和倉(cāng)底風(fēng)機(jī)控制方式，經(jīng)過(guò)生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)，其檢測(cè)、監(jiān)控和判定準(zhǔn)確。

1材料

1.1試驗(yàn)倉(cāng)房

供試倉(cāng)房為彩鋼板拼接屋面（簡(jiǎn)稱鋼屋蓋）結(jié)構(gòu)的淺圓倉(cāng)，直徑25m，檐高16.0m，裝糧線15.6m，設(shè)計(jì)倉(cāng)容6 500t。屋頂承重結(jié)構(gòu)為內(nèi)置的放射狀防腐鋼粱，每扇區(qū)均由內(nèi)外2層彩鋼扣板、中間填充玻璃絲隔熱棉與檁條拴接成一體，通過(guò)檁條將重量傳至鋼梁，梳狀地槽式通風(fēng)系統(tǒng)，倉(cāng)頂具有直徑600mm軸流風(fēng)機(jī)孔、自然通風(fēng)孔各4個(gè)。

1.2試驗(yàn)用糧

試驗(yàn)用糧均為2017年4月份入庫(kù)的吉林產(chǎn)二等玉米，詳見(jiàn)表1

1.3設(shè)備情況

1.3.1軟件情況

軟件系統(tǒng)為北京金良安科技有限公司所生產(chǎn)的GGS糧溫自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，控制軟件具有三種通風(fēng)方式：一是“整倉(cāng)降糧溫通風(fēng)”，二是“整倉(cāng)保水降糧溫通風(fēng)”，三是“手動(dòng)控制”?！罢麄}(cāng)降糧溫通風(fēng)”和“整倉(cāng)保水降糧溫”是智能通風(fēng)模式，是根據(jù)《儲(chǔ)糧機(jī)械通風(fēng)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定編寫的。其中“整倉(cāng)保水降糧溫通風(fēng)”的設(shè)計(jì)要求是：氣溫低于平均糧溫6.0℃，空氣相對(duì)濕度介于該溫度與糧堆水分所平衡的解吸相對(duì)濕度和吸附相對(duì)濕度之間，才可開(kāi)啟通風(fēng)設(shè)備，空氣條件不滿足時(shí)將關(guān)閉設(shè)備；“整倉(cāng)降糧溫通風(fēng)”設(shè)計(jì)要求是：氣溫低于平均糧溫6.0℃，空氣絕對(duì)濕度不高于當(dāng)前糧溫與糧堆水分相平衡的相對(duì)濕度，才可開(kāi)啟通風(fēng)設(shè)備，空氣條件不滿足時(shí)將關(guān)閉設(shè)備。啟動(dòng)、停止通風(fēng)的糧溫與氣溫差值可依生產(chǎn)需要更改。

設(shè)計(jì)需求及已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的功能詳情見(jiàn)表2、圖1，內(nèi)置參數(shù)詳見(jiàn)圖2、圖3。

1.3.2硬件情況

倉(cāng)頂軸流風(fēng)機(jī)孔和自然通風(fēng)孔閘板為電動(dòng)液壓形式，西北、東南通風(fēng)地槽接兩臺(tái)離心風(fēng)機(jī)，各通風(fēng)孔已安裝好電動(dòng)液壓閘板，其中四個(gè)自然通風(fēng)孔閘板的共用一路控制和狀態(tài)反饋，四個(gè)軸流風(fēng)機(jī)和四個(gè)軸流風(fēng)機(jī)孔閘板可單獨(dú)控制、反饋工作狀態(tài)，閘板開(kāi)啟和風(fēng)機(jī)啟動(dòng)間有自鎖功能，各電動(dòng)閘板均有打開(kāi)、關(guān)閉、動(dòng)作三種狀態(tài)反饋信號(hào)，各信號(hào)通過(guò)閘板動(dòng)作觸動(dòng)限位開(kāi)關(guān)產(chǎn)生；離心風(fēng)機(jī)通過(guò)無(wú)線信號(hào)控制，在接收到倉(cāng)頂各閘板到位后動(dòng)作?？刂品绞介_(kāi)關(guān)安裝在倉(cāng)頂棧橋部位，有現(xiàn)場(chǎng)控制、遠(yuǎn)程電腦控制、關(guān)三個(gè)檔位，可在現(xiàn)場(chǎng)控制狀態(tài)下，通過(guò)控制面板上的按鈕操作倉(cāng)頂各通風(fēng)孔洞閘板及軸流風(fēng)機(jī)。

離心風(fēng)機(jī)為四川資中產(chǎn)4-72×6c型7.5kW型，風(fēng)壓1764～1215Pa，風(fēng)量8 520～15 800，轉(zhuǎn)速1800r/min，倉(cāng)頂通風(fēng)孔液壓氣密蝶閥為江門市輸送機(jī)械設(shè)廠有限公司制造。

2試驗(yàn)方案

2.1智能通風(fēng)模式試驗(yàn)

2.1.1設(shè)定通風(fēng)條件

設(shè)定目標(biāo)糧溫14.0℃，輸入糧食品種為玉米，平均水分13.9%，檢測(cè)糧溫19.7℃，系統(tǒng)根據(jù)水分和氣溫變化，自動(dòng)生成外濕下限和外濕上限控制值。由于天氣條件有限，綜合考慮保證糧食安全和實(shí)驗(yàn)需要，設(shè)定啟動(dòng)糧溫與氣溫差值為4.0℃時(shí)啟動(dòng)，2.0℃時(shí)停機(jī)。

2.1.2設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況跟蹤

選擇啟動(dòng)通風(fēng)后，派專人跟蹤氣溫、氣濕檢測(cè)情況，跟蹤各閘板、風(fēng)機(jī)啟是否嚴(yán)格按照設(shè)置動(dòng)作。通風(fēng)開(kāi)始及通風(fēng)期間，氣溫、氣濕變化后，檢查軟件自動(dòng)生成的“溫差選擇設(shè)定”是否為設(shè)定值，通風(fēng)期間的“溫差選擇設(shè)定”是否大于4.0℃，停止通風(fēng)的“溫差選擇設(shè)定”是否為2.0℃；檢查隨氣溫變化的通風(fēng)外濕下限和外濕上限控值，是否為與該溫度條件下，與糧堆水分所平衡的吸附和解吸相對(duì)濕度值。

2.1.3試驗(yàn)變更

2017年11月28-12月24日新沙港地區(qū)兩次降溫，開(kāi)展通風(fēng)試驗(yàn)。由于空氣濕度根本無(wú)法滿足保水需要，整倉(cāng)保水降糧溫模式無(wú)法開(kāi)機(jī)，為了保證儲(chǔ)糧安全，為來(lái)年奠定糧溫基礎(chǔ)，改為嘗試整倉(cāng)降糧溫通風(fēng)。于11月28日9：04開(kāi)機(jī)，12月24日自動(dòng)停機(jī)，天氣不再適宜，終止通風(fēng)。

2.1.4設(shè)定通風(fēng)條件

設(shè)定目標(biāo)平均糧溫15.0℃，自動(dòng)生成溫差選擇設(shè)定（默認(rèn)為6.0℃起，4.0℃停），設(shè)置外濕下限為0，外濕上限為系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算的安全水分平衡相對(duì)濕度。

2.1.5設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況跟蹤

選擇啟動(dòng)通風(fēng)后，派專人跟蹤氣溫、氣濕檢測(cè)情況，跟蹤各閘板、風(fēng)機(jī)啟是否嚴(yán)格按照設(shè)置動(dòng)作。根據(jù)《儲(chǔ)糧機(jī)械通風(fēng)技術(shù)規(guī)程》，檢查軟件自動(dòng)生成的“溫差選擇設(shè)定”是否為6.0℃，通風(fēng)期間的“溫差選擇設(shè)定”是否大于4.0℃，停止通風(fēng)的“溫差選擇設(shè)定”是否為4.0℃，通風(fēng)過(guò)程詳細(xì)記錄見(jiàn)表3。

4試驗(yàn)數(shù)據(jù)與分析

經(jīng)過(guò)生產(chǎn)性測(cè)試，認(rèn)為該系統(tǒng)可快速準(zhǔn)確地計(jì)算出絕對(duì)濕度、露點(diǎn)溫度，并迅速地做出正確的判斷，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行到位，設(shè)備運(yùn)行情況反饋快速準(zhǔn)確，可隨時(shí)存儲(chǔ)、檢索通風(fēng)時(shí)長(zhǎng)、能耗等數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確計(jì)算通風(fēng)能耗、繪制三溫曲線圖等功能。達(dá)到設(shè)計(jì)要求。本次試驗(yàn)總能耗2 435.25kW·h/℃·t，單位能耗0.052kW·h/℃·t，為推薦標(biāo)準(zhǔn)0.075kW·h/℃·t的70%，詳見(jiàn)表4。

5結(jié)論

5.1智能通風(fēng)系統(tǒng)明顯有利于降低勞動(dòng)強(qiáng)度、保障安全生產(chǎn)

新沙港地區(qū)的人工操作冬季通風(fēng)作業(yè)模式，通常為夜間開(kāi)機(jī)，早晨關(guān)機(jī)。開(kāi)機(jī)時(shí)間經(jīng)常是深夜22：00以后，關(guān)機(jī)時(shí)間是早上7：00之前，操作人需要逐一走到各倉(cāng)開(kāi)啟離心風(fēng)機(jī)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，嚴(yán)重影響通風(fēng)操作人第二天的精神狀態(tài)，存在一定的安全生產(chǎn)隱患，智能通風(fēng)的運(yùn)用對(duì)這方面的改善是顯而易見(jiàn)的。

5.2保水降糧溫通風(fēng)模式的局限性

經(jīng)統(tǒng)計(jì)近10年的天氣情況，新沙港地區(qū)氣溫低于15.0℃的天氣平均每年不足200h，同時(shí)空氣濕度條件達(dá)到“保水”要求的概率極低，故該通風(fēng)模式大體不適用于整個(gè)華南地區(qū)。

5.3本系統(tǒng)需完善的內(nèi)容

若通風(fēng)期間出現(xiàn)高于同圈、同層各點(diǎn)位平均溫3℃的糧溫異常點(diǎn)，應(yīng)視為通風(fēng)不暢，需要給予警示；能耗統(tǒng)計(jì)功能仍需人工填入設(shè)備功率，更好的選擇為直接讀取設(shè)備電表數(shù)據(jù)。