Спецвозможности
Технологии

Системы контроля за процессом хранения зерновой массы

02.12.2021
4364
Системы контроля за процессом хранения зерновой массы фото, иллюстрация

Производство зерна должно быть связано с повышением его качества, одним из главных показателей которого является влажность. По этому показателю определяют начало уборки, устанавливают режимы обмолота, сушки и хранения зерна. Оперативный контроль влажности зерна требуется на всех этапах технологического цикла производства этого продукта. Уборку урожая зерна проводят на стадии технологической спелости, когда его влажность достигает 18-25%, но синтез питательных веществ еще не завершен. Полная физиологическая зрелость зерна, при которой наиболее полно раскрываются его биологические и семенные качества, наступает значительно позже, в период его хранения.

 

Как известно, процессы синтеза созревания зерна обстоят с выделением энергии (тепла), что приводит к росту влажности зерновой массы и окружающего воздуха. Это, в свою очередь, может повлечь за собой самосогревание (прелость) в результате неконтролируемого увеличения температуры, что в конце концов приведет к потере семенных и питательных качеств зерновой массы. Поэтому хранение зерна – особенно ответственный период в технологическом цикле зернопроизводства, требующий постоянного оперативного контроля влажности и температуры зерновой массы, а также контроля этих показателей в помещении хранилища.
 
На сегодняшний день большинство хранилищ оборудованы примитивными системами оперативного контроля температуры в разных точках хранения объема зерновой массы. Так, используя информацию о температуре зерна, оператор при необходимости включает у себя систему вентиляции в хранилище и систему продувки зерновой массы сухим воздухом. Таким образом делается невозможным самовозгорание зерна.
 
Процесс самосогревания зерна на начальной стадии его развития достаточно продолжителен и характеризуется низкой скоростью увеличения температуры. С повышением температуры скорость роста температуры насыпи резко увеличивается, и, соответственно, сокращается время, отведенное для принятия мер по недопущению возгорания зерновой массы.
 
Контроль температуры зерна — самый эффективный и доступный практический способ отслеживания результатов биохимических процессов, протекающих в зерновой насыпи при хранении в зернохранилищах. Температура зерновой насыпи позволяет судить о его состоянии в процессе хранения. Сегодня на украинском рынке предлагается широкий выбор соответствующих систем контроля. В этой статье рассмотрим особенности некоторых из них.

Компания «ТЕМИКС» предлагает для зернохранилищ любого типа систему контроля температуры ИТУ-3. Она обеспечивает надежный контроль температуры зерна на хранении. Система ИТУ-3 предназначена как для установки на новые зернохранилища, так и для замены релейных систем термометрии, установленных ранее на элеваторах. Причем устанавливать его можно как на крупногабаритных элеваторах, так и на небольших зернохранилищах.

Внедрение системы контроля температуры ИТУ-3 (система термометрии) позволяет снизить потери от порчи и сушки зерна и минимизировать операционные затраты на его хранение. Система контроля температуры ИТУ-3 предназначена для работы с термоподвесками (температурными кабелями) типа ТП-1М, которые эксплуатируются на многих зернохранилищах, или с современными подвесками ТП-ДМ, ТП-ДН, ТП-ДС и ТП-01М производства компании ООО ИВК "ТЕМИКС" и других производителей, таких как OPI INTEGRIS, SafeGrain, BOONE и т. д. Система ИТУ-3 изготовлена ​​из современных электронных компонентов, что значительно повышает надежность эксплуатации и увеличивает срок ее службы по сравнению с релейными системами.

Система ИТУ-3 имеет все соответствующие сертификаты и внесена в Государственный реестр средств измерительной техники Украины. Собственно это набор современных технических средств для организации контроля температуры в зернохранилищах. Все элементы ИТУ-3 разработаны таким образом, чтобы обеспечить возможность оптимально монтировать систему контроля температуры для зернохранилища любого типа и размера.

Общий вид системы ИТУ-3 представлен на представленной структурной схеме, а ее конкретное исполнение определяется выбранным способом измерения (ручной или автоматизированный), количеством зерновых силосов, размерами элеватора (зернохранилища), а также типом термоподвесок. Температура в зерновой насыпи измеряется с помощью датчиков температуры, размещенных в полости термоподвесок.

При ручном способе измерения температура отображается на экране модуля индикации температуры МИТ-2 (работает с термоподвесками ТП-ДМ, ТП-ДН или ТП-ДС) или переносного измерительного прибора ПВП-1М (работает с термоподвесками ТП-1М или ТП-01М). МИТ-2 и ПВП-1М подключаются непосредственно к термоподвеске или – для термоподвесок ТП-ДМ – через блок питания и коммутации БПК-2 и БПК-2-24. При автоматизированном способе измерения температура отображается на персональном компьютере (ПК) с помощью программного обеспечения ПО ОВК «Термометрия». Измеренные температуры в цифровом виде посредством блоков измерения БИТ-12Д, БИТ-12Д-24, БИТ-12М или БИТ-400ТП передаются на ПК.

Более простую структуру имеет система термометрии ТСС-01. Использование такой системы оптимально при небольшом количестве датчиков температуры (не более 40 во всех силосах), что соответствует небольшому элеватору или малогабаритному зернохранилищу. Измеренные значения температуры зерна выводятся на жидкокристаллическое табло цифрового блока индикации, подключаемого к термоподвеске с помощью специального разъема. В цифровом блоке индикации температуры используется автономное питание от четырех стандартных элементов типа АА, что гарантирует безопасность и эффективность эксплуатации. Система ТСС-01 обеспечивает измерение температуры в диапазоне –55…+125°С с допустимой погрешностью ±0,5%. Термоподвески типа ТП, количество датчиков – максимум 32 шт. Система работает при температуре окружающей среды в пределах -40…+125°С и не более 80% влажности.

 

Система автоматизованого контроля температуры СКТ-02. Разработчики этой системы учли ряд нюансов, вытекающих из практики, в результате чего их система измеряет температуру по всей высоте насыпи зерновой массы с разбивкой на отдельные зоны и отсеки. Это позволяет своевременно выявлять очаги самосогревания еще на начальной стадии, чтобы предотвратить снижение качества зернопродуктов и избежать аварийных ситуаций.

Учитывая низкую теплопроводность зерновой массы, а также то, что датчики на термоподвесках расположены на расстоянии 3–5 м друг от друга, в случае повышения температуры в очаге самосогревания на 10°С температура в зоне датчика изменяется аж через сутки примерно на 0,06–0,1°С. Система фиксирует это изменение во всех точках контроля за заданный интервал (24 ч) и выдает предупредительный сигнал о факте возникновения очага самовозгорания и месте его расположения. В процессе диагностики учитывается изменение температуры окружающей среды, что повышает вероятность обнаружения очагов самосогревания. При повышении температуры в любой точке контроля свыше 35°С, система включает аварийную сигнализацию с указанием зоны очага.

Система состоит из части с датчиками и контроллерным шкафом. Датчиковая часть состоит из термоподвесок ТПЦ-01 или термоштанг ТШ-1 и маршрутизаторов адреса. Суммарное количество контрольных точек (датчиков) – до 6000 шт. Контроллерный шкаф предназначен для сбора информации с датчиков, обработки результатов измерений и визуального отображения обнаруженных очагов самосогревания и зафиксированных температур.

Термоштанга ТШ-1 предназначена для многоточечного измерения температуры зерна в зернохранилищах. Имеет от двух до восьми точек контроля в зависимости от исполнения. Конструктивно термоштанга разборная и состоит из трех частей длиной 1,5 м, собираемых в нужную длину до 6 м. Штанга выполнена из полипропиленовой трубы диаметром 1,0". Вдоль трубы на равном расстоянии друг от друга расположены термодатчики типа ТМ. На нижнем конце штанги расположен спиральный бур, на верхнем конце которого – головка для подключения сигнального кабеля.

Система СКТ-02 — современная цифровая система контроля температуры зерновых продуктов, выполненная с использованием датчиков DS1820 с протоколом 1-Wire, что позволяет до минимума сократить количество соединений с датчиками. Два провода объединяют в магистраль датчики термоподвесок одного силоса. Использование маршрутизаторов адресов помогает сократить количество соединений с контроллерным шкафом – так же с помощью двух проводов. Благодаря высокому разрешению и точности трактов измерения температуры своевременно выявляются очаги самосогревания зерна, что позволяет вдвое сократить потери зернопродуктов.

 

Система температурного мониторинга GRAINWATCH отличается от своих аналогов тем, что она модульная по своей архитектуре и основывается на базе данных, подключаемой к периферийным датчикам на силосной конструкции. Также она может подключаться как к персональному компьютеру, так и к системе SCADA. Систему GRAIN-WATCH легко установить и приспособить к конструкции любой системы. GRAIN-WATCH пошлет сигнал о «горячих точках" в хранилище и вовремя сообщит о нежелательной биологической активности быстрее, чем любая другая система. Основными ее элементами являются термоподвесы, электронные блоки и система отображения температуры на экране. Термоподвесы разработаны таким образом, чтобы сделать систему температурного мониторинга более гибкой, чем любая другая подобная система.

«Умная» система с использованием сетевых компонентов позволяет составлять системы с любым количеством термоподвесок. Уникальная двух- или трехпроводная кабельная система максимально упрощает установку. Сигнальный блок GW-AB обслуживает до 64 сенсорных линий! Программное обеспечение GRAIN WATCH не требует специальной подготовки. Оно позволяет создавать полную картину комплекса хранилищ и отображать температурный уровень внутри каждого силоса.

 

Система термо-влагометрии от компании CEPRA. Технология хранения зерновых культур и продуктов их переработки требует контроля температуры материала с погрешностью не более 1°C на каждые 1,5 м слоя насыпи. Фирма предлагает систему, которая содержит такие элементы.

Термоподвесы. Состоит из гладкой и гибкой трубки малого диаметра, что позволяет снизить влияние тяги на крышу силоса. Калиброванные датчики, установленные в кабеле, измеряют температуру на разных уровнях. Простота удержания и при необходимости повторного монтажа кабеля с датчиками (даже при заполненном силосе) облегчает ремонт, поверку и калибровку.

Термоподвесы с датчиками влажности. Состоят из гладкой и гибкой трубки с калиброванными датчиками, которые измеряют температуру и сохраняемую влажность зерна. Изготавливаются с неограниченным количеством датчиков, устанавливаемых на расстоянии друг от друга в соответствии с потребностью клиента.
 
Блок опроса термоподвесок. Блоки опроса (электронные щитки), как правило, расположены в центре силоса с доступом в галерею. Простое подключение и при необходимости их замена позволяют без проблем произвести любой тип ремонта.

Система автоматической вентиляции силосов. Реализует автоматическое управление вентиляторами, предназначенными для каждого силоса в зависимости от окружающей среды и от вида зернового материала на хранении.

Датчик влажности. Измерение относительной влажности и температуры воздуха между зерном и крышей силоса. Управление запуском и остановкой крышных экстракторов, что предотвращает образование конденсата на стенах и потолке силоса.
 
Метеостанция. Измерение относительной влажности и температуры наружного воздуха. Управляет работой вентиляторов – они подключаются только тогда, когда условия окружающей среды благоприятны для вентиляции силосов.

Релейный модуль. Электронный шкаф с контактами, куда подключаются сигналы вентиляторов для автоматического запуска/остановки согласно выбранным параметрам. Может использоваться для передачи сигнала тревоги в используемую систему ПЛК или SCADA-системы.

Система управления. Показывает температуру зерна внутри силоса в соответствии с потребностями и особенностями каждой установки.
 
Портативный считыватель. Идеально подходит для небольших установок с небольшим количеством датчиков. Вывод показателей температуры на дисплей цифрового модуля или по технологии Bluetooth, формирование графиков на основе истории предыдущих показателей температуры.
 
Ручной считыватель. Предназначен для малых и средних установок, где нецелесообразно использовать ПК. Он состоит из блока с LCD-дисплеем и цифровой клавиатурой для выбора нужного термоподвеса и силоса. Также предусмотрена возможность подключения принтера.
 
Программное обеспечение. Разработано для тех, кто делает акцент на высоком качестве сохранности своего зерна. Позволяет вести контроль с нескольких компьютеров, проводить ввод/вывод информации и полный обзор всей установки в соотношении текущей температуры с историей зарегистрированных показателей.
 
На рынке элеваторной продукции можно приобрести комплексные автоматизированные системы управления (АСУ) с абсолютно всеми технологическими параметрами процесса хранения зерна. Примером такой системы является АСУ Simple-scada. Это современная надежная цифровая система, не имеющая в своем составе ни одного аналогового датчика. Все процессы полностью автоматизированы и управляются удаленно с помощью высокотехнологичных элементов автоматики (https://simplescada. com/archives/portfolio-items/ elevators-management).

Основной управляющий ПЛК-Modicon M251+ девять промежуточных станций сбора данных на каждом этаже и в дополнительных смежных зданиях. На объекте около 100 исполнительных устройств, более 120 вероятных маршрутов движения зерна. Основные возможности: запуск и остановка маршрутов в автоматическом режиме, контроль состояния датчиков, местных пультов управления, токовых погрузок механизмов, отгрузок с текущих весов. Конечно, такие АСУ дорогие, они требуют сложного монтажа, задействования специалистов со знанием определенного программного обеспечения, но и их быстродействие и надежность эксплуатации не вызывают сомнения.

М. Федотова, канд. техн. наук, ассистент

С. Осадчий, д-р техн. наук, профессор

Д. Трушаков, канд. техн. наук, доцент,

Центральноукраинский национальный технический университет,

Кафедра автоматизации производственных процессов

Журнал «Пропозиція», №11, 2020 р.

Интервью
Международная семеноводческая компания Strube, которая специализируется на селекции сахарной свёклы, пшеницы, ржи и рапса, в 2017-м отмечает вое 140-летие. В Украине офис компания открыла в 2008 году.
Ореховодства остается едва ли не самым прибыльным направлением садоводства
Интерес к ореховодству как к прибыльному бизнесу растет. Об особенностях этого сегмента рассказывает директор Института орехоплодных культур Виталий Радько.  

1
0