喷雾干燥吸收工艺处理焚烧烟气的研究

qimingxing

【摘要】阐述了粮食烘干机监控系统作用原理, 分析了该系统的功能, 对烘干工艺参数的实时数据进行了综合分析, 为该系统的可行性应用作了论证。
    【关键词】烘干机; 监控系统; 应用

    粮食烘干机在控制出机粮水分的过程中往往采用传统的方法, 即根据检测烘干机出口处的粮食含水量,用人工的方法手动控制变频器来调节排粮电机的频率,通过控制粮食在烘干机内的停留时间来控制粮食在烘干机出口处的含水量。而粮食烘干塔是一个大时滞、多扰动的强非线性系统, 在烘干过程中, 粮食在塔内的时间一般为8h。原有的这种控制方法已远远不能满足国家对储备粮含水量14%±0.5%的要求。粮食烘干机监控系统的建立, 使粮食烘干过程向智能化控制迈近
一大步。实践证明, 本监控系统作用良好, 能为现场操作提供有效指导, 保证粮食烘干后品质。
1 监控系统概述
    监控系统是利用存储在计算机内的某一特定领域内人类专家的知识, 来解决过去需要人类专家才能解决的现实问题的计算机系统, 它是人工智能的一个最为重要的应用领域。监控系统的任务是将专家的知识和经验以适当的形式存入计算机, 利用类似专家的思维规则, 对事物的原始数据, 进行逻辑或可能性的推理、演绎、并做出判断和决策。它可提供给管理者和决策者一套完整的、系统的、经济的、有效的、安全优化的粮食烘干方案, 使粮食烘干的决策更科学, 控制更严谨、操作更方便、烘干更安全。
1.1 监控系统的组成
    粮食干燥监控系统主要分为综合数据库、知识库、人机接口、推理机、知识获取程序和解释程序六大部分, 如图1 所示。
    [img]http://www.dry.com.cn

                               
登录/注册后可看大图

[/img]
    [img]http://www.dry.com.cn

                               
登录/注册后可看大图

[/img]
    综合数据库, 包括过程数据库和原始记录数据库。原始记录数据库中的数据是按照时间顺序记录, 记录中的主要信息如图2 所示。过程数据库记录了监控系统在根据初始数据分析粮情状况以及采取烘干措施时,涉及到的目标、假设、中间结果、求解状态和最终求解结果, 即记录了粮食干燥监控系统的分析过程。
    知识库的建立是建造监控系统的中心任务, 用来存放领域专家提供的专门知识。这些知识包含与领域相关的书本知识、常识性知识以及专家凭经验得到的试探性知识, 知识库中的知识可以随时收集和更新,使其不断完善。在粮情分析决策系统中, 检测数据识别、检测参数的数据融合、故障诊断及处理对策等全部过程都是在知识库的引导下完成的。
    人机接口将专家或用户输入的粮情信息和系统状态翻译成系统可以接受的内部形式, 把系统向专家或用户输出的信息转化为人类易于理解的外部形式。
    推理机是智能系统的“思维”结构, 是粮食烘干系统的核心部分, 其作用是模拟领域专家的思维过程,控制并执行对问题的求解。它能根据当前己知的事实,利用知识库中的知识, 按一定的推理方法和控制策略进行推理, 求得问题的答案。
    知识获取是指从人类专家处(领域专家) 或潜在的知识源获取领域知识, 经识别、理解、筛选、归纳等步骤, 并将其转化成知识库的过程。这里潜在的知识源包括专家、书本、数据库以及人们的经验等。图3给出了知识获取的过程。
    [img]http://www.dry.com.cn

                               
登录/注册后可看大图

[/img]
    解释机制的基本作用是使粮食烘干监控系统运作机制具有透明性, 对问题的推理过程进行必要的解释和说明, 进而帮助用户了解系统。良好的透明性不仅有助于提高系统的可接受性, 也有利于调试和维护系统, 并可在系统的帮助下, 较容易地发现导致系统出错的原因并改正错误, 使系统不断完善。
1.2 系统工作原理
    “粮食烘干机监控系统”是通过对人机对话系统、监测粮食烘干热力学系统的状态参量、以往烘干机过程总结, 计算出“出机粮水分预测系数”, 该系数可以提前5～6h 预测出机粮水分, 而操作者可以根据现场经验积累, 及时调节热风炉的温度和排粮电机的转速,以保证出机粮的烘干质量, 即通过系统所抽取的出机粮水分预测系数为粮食烘干机现场操作提供有效的指导。系统硬件结构及传感器布置如图4 所示。
1.3 监控系统主要功能
    本系统通过对烘干过程状态的控制实现对最终结果的控制。主要功能有: ①本系统每5min 记录并可打印输出一组工作参数数据, 包括入机粮食水分化验值、容重、温度; 出机粮水分检测值、化验值、容重、温度; 高温热风温度值、低温热风温度值; 排粮电机频率; 排粮速率( 小时处理量) ; 烘干塔高层粮气综合温度、低层粮气综合温度等。②系统是非常友好的人机对话系统, 在烘干机工作的每一次上粮周期内( 一般为1h 左右) 可提供一组系数, 包含了烘干塔烘干过程状态参数的变化、原粮品质的变化、环境条件的变化等丰富的信息。③系统所提供的出机粮水分预测系数可预测6h 后出机粮水分的变化趋势与区间, 因而可根据这个变化趋势及时进行调整操作, 就可以控制符合要求的出机粮水分值。④系统脱离了水分传感器的限制, 有化验室提供适当量的化验数据即可实现对烘干系统的控制。
2 生产中的应用与结果分析
2.1 应用结果
    在2004 年和2005 年的两个烘干季, 分别对该系统进行了连续一个多月的现场测试与考核。与本系统配套使用的是HTJ- 300 型烘干机, 降水幅度为10%, 处理量为300t/d。图5 为抚顺国储库2004 年2 月1 日0 时- 12日2 时在同一时间记录的出机粮食水分与水分预测系数结果对照; 图6 为抚顺国储库2004 年2 月1 日0 时- 12日2 时将水分预测系数后移6h 后( 即提前6h 进行出机粮食水分预测) 与出机粮水分的结果对照。
    [img]http://www.dry.com.cn

                               
登录/注册后可看大图

[/img]
2.2 应用结果分析
    从图5、图6 可以反映出水分预测系数与出机粮食水分具有较强的相关性, 即反映了水分预测系数的有效性。对于用户要求的任意出机粮水分值( 比如14.0%) , 本系统在线检测精度波动范围控制在±0.5%以内的合格率不低于90%。
    [img]http://www.dry.com.cn

                               
登录/注册后可看大图

[/img]
    图7 为抚顺国储库2005 年2 月份烘干生产出机粮水分统计结果。从图中可以看出, 烘干机出机粮水分控制在用户要求水分范围值( 14%～15%之间) 的达到92.7%以上, 出机粮品质良好, 控制效果显著。
3 结论与建议
3.1 结论
    粮食烘干机监控系统采用系统状态控制与前馈控制相结合方式, 通过对烘干过程状态的控制实现了对出机粮水分较准确的控制, 避免了原来周期性地出现高水分粮和低水分粮的情况, 本系统对粮食烘干机的烘干过程控制有较明显的作用。
    粮食烘干机监控系统通过监测粮食烘干热力学系统的状态参量和对以往烘干过程的总结, 给出了出机粮水分的预测系数, 操作者结合现场积累的经验, 能及时调节热风炉的温度和排粮电机的转速, 以保证用户对出机粮含水率的要求, 大大提高了系统调节的及时性。为现场操作能提供有效的指导。
    该系统脱离了水分传感器检测不准确的限制,解决了水分传感器检测不准确产生的诸多弊端, 在生产应用中根据化验室提供适当量的化验数据即可实现对粮食烘干系统的控制, 适用于各种类型的粮食烘干机。
    该系统科技含量较高, 保证了出机粮食水分在较窄范围内波动, 提高了粮食品质、减少了粮食损耗、降低了各项费用, 能使企业经济效益大大增加。
3.2 建议
    在今后的粮食烘干过程中要不断地积累更多的有效数据, 验证排粮频率与有效系数、出机粮含水率之间关系的正确性与可靠性。
    不断探求, 使得粮食烘干机监控系统能及时有效地处理好粮食烘干过程中的种种问题。
    根据生产实际, 不断完善专家系统知识库中的内容, 以应对粮食烘干过程中可能出现的情况。
    不断完善解释机制, 使用户能够方便快捷地从监控系统中得到一些问题的合理和详细的解释。

参考文献
1 曹崇文, 朱文学. 农产品干燥工艺过程的计算机模拟[M] . 北京:中国农业出版社, 2001: 19~48.
2 孙增炘. 智能控制理论与技术[M] . 北京: 清华大学出版社,1997.
3 林尧瑞, 张钹, 石纯一. 专家系统原理与实践[M] . 北京: 清华大学出版社, 1991.
4 夏吉庆, 韩豹, 周德春.我国大型连续式谷物干燥机现状及发展趋势[J] . 现代化农业, 2003, (9): 37~38.

本新闻