Научная статья на тему 'Устройство контроля и управления технологическим процессом пневмосепаратора зерна'

Устройство контроля и управления технологическим процессом пневмосепаратора зерна Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
281
35
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
631.362.3 / ЗЕРНООЧИСТИТЕЛЬНАЯ МАШИНА / ПНЕВМОСЕПАРАТОР / ЗЕРНО / КОНТРОЛЬ / УПРАВЛЕНИЕ / ДАТЧИК ПОТЕРЬ ЗЕРНА / ДАТЧИК РАСХОДА ЗЕРНА / ВЕНТИЛЯТОР / ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ КОЛЕСА / GRAIN REFINERY MACHINE / PNEUMATIC SEPARATOR / GRAIN / CONTROL SYSTEM / GRAIN LOSS SENSOR / GRAIN FLOW SENSOR / FAN / FAN SPEED

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Жолобов Н. В., Маишев К. В.

Разработано устройство контроля и управления технологическим процессом воздушной системы зерноочистительной машины. Работа устройства исследовалась при эксплуатации пневмосепаратора в линии послеуборочной обработки зерна одного из хозяйств Кировской области. Устройство включает в себя базовый блок, с которым связаны датчик расхода зерна и датчик потерь зерна в отходы. Расходомер зерна построен на основе тензометрической балки. Датчик потерь зерна анализирует параметры звукового сигнала, возникающего при соударении зерновок со стенкой осадочной камеры. Зерновки вместе с примесями выносятся из пневмосепарирующего канала в осадочную камеру. Базовый блок, обрабатывая сигналы датчиков, вычисляет пропускную способность пневмосепаратора, абсолютные и относительные потери зерна в отходы. Информация о параметрах технологического процесса выводится на дисплей базового блока. Работа устройства в режиме управления основана на сравнении реальных потерь зерна с их допустимым значением. Если рассогласование реальных и допустимых потерь зерна выходит за пределы поля допуска, базовый блок формирует управляющий сигнал, корректирующий скорость воздуха в зоне пневмосепарации. Работа устройства исследовалось при эксплуатации пневмосепаратора в линии послеуборочной обработки зерна. Применение устройства повысило стабильность технологического процесса. Коэффициент вариации потерь зерна в отходы снижается с 39,5% до 16,1%. Использование устройства позволяет исключить человеческий фактор и получить максимальную выгоду в условиях постоянно изменяющихся входных воздействий.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Жолобов Н. В., Маишев К. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Development of process control device for air grain refinery machines

In the lines of post-harvest grain processing, the input flow, the physical and mechanical properties of the grain are changing. The parameters of the separation process fluctuate. Efficiency of the application of grain refinery machines is reduced. To keep the optimal mode, you must constantly adjust technological process. It is difficult to implement adjusting without hardware control for process parameters. The problem is compounded by low-skilled staff. The control unit of process air system of grain refinery machine developed. The device consists of a base unit connected to a grain flow sensor and a grain loss sensor. The flowmeter of grain is constructed on the basis of a strain gage. Grain loss sensor analyzes the sound of the collision with the wall of the grain settling vessel. Grains with impurities are removed from the pneumatic separating channel into the sedimentation chamber. The base unit processes the sensor signals, calculates the capacity of the air separator, and absolute and relative grain losses. Information about the process parameters is displayed on the base unit display. The work of the device is based on comparing real grain losses with their acceptable value. If the difference between the real and allowable grain losses goes beyond the limits, the base unit generates a control signal that corrects the air velocity in the zone of pneumoseparation. The work of the device was investigated during operation of the pneumatic separator in the line of post-harvest grain processing. Use of the device increased process stability. The coefficient of variation of grain losses decreased from 39.5% to 16.1%. Devices exclude the human factor and give the maximum benefit with constantly changing input parameters.

Текст научной работы на тему «Устройство контроля и управления технологическим процессом пневмосепаратора зерна»

ПРОЦЕССЫ И МАШИНЫ АГРОИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ

УДК 631.362.3

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ПНЕВМОСЕПАРАТОРА ЗЕРНА

Н. В. Жолобов, канд. техн. наук, доцент;

К. В. Маишев, аспирант,

ФГБОУ ВО Вятская ГСХА

Октябрьский п-т, 133, г. Киров, Россия, 610017

E-mail: [email protected]

Аннотация. Разработано устройство контроля и управления технологическим процессом воздушной системы зерноочистительной машины. Работа устройства исследовалась при эксплуатации пневмосепаратора в линии послеуборочной обработки зерна одного из хозяйств Кировской области. Устройство включает в себя базовый блок, с которым связаны датчик расхода зерна и датчик потерь зерна в отходы. Расходомер зерна построен на основе тензометрической балки. Датчик потерь зерна анализирует параметры звукового сигнала, возникающего при соударении зерновок со стенкой осадочной камеры. Зерновки вместе с примесями выносятся из пневмосепарирующего канала в осадочную камеру. Базовый блок, обрабатывая сигналы датчиков, вычисляет пропускную способность пневмосепаратора, абсолютные и относительные потери зерна в отходы. Информация о параметрах технологического процесса выводится на дисплей базового блока. Работа устройства в режиме управления основана на сравнении реальных потерь зерна с их допустимым значением. Если рассогласование реальных и допустимых потерь зерна выходит за пределы поля допуска, базовый блок формирует управляющий сигнал, корректирующий скорость воздуха в зоне пневмосепарации. Работа устройства исследовалось при эксплуатации пневмосепаратора в линии послеуборочной обработки зерна. Применение устройства повысило стабильность технологического процесса. Коэффициент вариации потерь зерна в отходы снижается с 39,5% до 16,1%. Использование устройства позволяет исключить человеческий фактор и получить максимальную выгоду в условиях постоянно изменяющихся входных воздействий.

Ключевые слова: зерноочистительная машина, пневмосепаратор, зерно, контроль, управление, датчик потерь зерна, датчик расхода зерна, вентилятор, частота вращения колеса.

Введение. Технологические возможности машин послеуборочной обработки зерна в условиях эксплуатации в хозяйствах используются на 30...60% [1, 2]. Низкая эффективность применения в значительной степени связана со сложностью настройки машин при постоянно изменяющихся входных воздействиях. Часто проблема усугубляется недостаточным уровнем квалификации обслуживающего персонала. Следует отметить, что половина всех примесей в процессе послеуборочной обработки зерна может быть выделена воздушными потоками [3, 4]. При этом воздушные системы зерноочистительных машин стоят в ряду наиболее сложных в настройке на оптимальный режим функционирования. За-

мена ручной регулировки пневмосепараторов на аппаратный контроль и управление технологическим процессом позволит повысить качество обработанного зернового материала и сократить затраты на его очистку. Для контроля параметров технологического процесса очистки зерна в воздушных системах зерноочистительных машин необходимы простые и надежные устройства.

Известен ряд устройств, контролирующих технологические процессы машин и агрегатов, взаимодействующих с зерном. Оптические [5] и мембранные [6] расходомеры зерна применяют в зерноуборочных комбайнах для расчета урожайности. Они устанавливаются в элеваторах этих машин, и их сложно приспо-

собить для работы в пневмосепараторе зерна. Радиоизотопные [7] расходомеры зерна могут представлять опасность для здоровья обслуживающего персонала, а микроволновые [8] являются дорогими и достаточно сложными системами. Пьезоэлектрические датчики потока зерна [9, 10] широко используются в зерноуборочных комбайнах. Однако при размещении таких датчиков в воздушном потоке пневмосепаратора, насыщенном пылью и примесями, возможно как нарушение структуры воздушного потока, так и выход из строя самих датчиков.

Цель исследований - разработка простого, надежного и недорогого устройства контроля и управления технологическим процессом очистки зерна в воздушной системе зерноочистительной машины.

Методика. Разрабатываемое устройство контроля и управления технологическим процессом очистки зерна (устройство) исследова-

лось при работе в пневмосепараторе (рис. 1), созданном в ФГБОУ ВО Вятская ГСХА [11]. Эффективность функционирования пневмосе-паратора оценивалась на двух режимах: устройство записывало показатели технологического процесса (контрольный режим); устройство управляло технологическим процессом. Продолжительность опыта на каждом из режимов составляла 10 часов. При проведении каждого опыта с интервалом 15 минут брались пробы поступающего на очистку зерна, очищенного зерна и отходов. Масса проб составляла не менее 0,7 кг. Разбором проб на пневмоклассификаторе К-293 определялось процентное содержание примесей в поступающем на очистку и очищенном зерне. На основе полученных результатов рассчитывалась полнота выделения примесей. Разбор проб выделенных примесей позволял оценить потери зерна в отходы.

а б

Рис. 1. Схема размещения устройства контроля и управления технологическим процессом

пневмосепаратора:

а - общий вид пневмосепаратора при испытании устройства контроля и управления технологическим процессом очистки зерна; б - схема пневмосепаратора с устройством контроля и управления технологическим процессом; 1 - приемное устройство; 2 - колесо вентилятора; 3 - датчик потерь зерна в отходы; 4 - осадочная камера; 5 - базовый блок; 6 - делитель потока очищаемого материала с вмонтированным датчиком расхода зерна; 7 - преобразователь частоты электрического тока; 8 - пневмосепарирующий канал;

9 - асинхронный электродвигатель

Результат. Качество функционирования воздушных систем зерноочистительных машин оценивается эффективностью выделения примесей и потерями зерна в отходы. Оба параметра зависят от скорости V воздуха в зоне пневмосепарации зерна. Оптимальное значение скорости воздуха в пневмосепарирующем канале рассчитывается по выражению:

VP = mV -ajV, (1)

где mV - математическое ожидание скорости витания зерновок очищаемой культуры; oV -среднеквадратическое отклонение скорости витания зерновок очищаемой культуры; а -коэффициент, учитывающий величину допустимых потерь зерна в отходы при пневмосе-парации.

Оптимальная скорость воздуха обеспечивает максимальное выделение примесей при допустимых потерях зерна в отходы. Однако ручная настройка не позволяет достичь равенства скоростей V и VP. Кроме того, с течением времени скорости изменяются. Колебания скорости V(t) вызваны нестабильной подачей зерна на очистку (изменяется сопротивление зернового слоя в пневмосепарирующем канале). Одновременно происходит варьирование физико-механических свойств поступающего на очистку зерна, что приводит к коррекции расчетного значения скорости VP(t). Функция рассогласования скоростей воздуха определится:

Svit) = V(t) - Vp(t) . (2)

При значении функции рассогласования Sy(t)>0 потери зерна в отходы превышают установленные допустимые значения, а при Sy(t)<0 - снижается эффективность очистки. Рациональным является поддержание функции рассогласования скоростей воздуха Ey(f)=0. Для расчета функции рассогласования £y(t) необходимо владеть информацией о текущих значениях скоростей V(f) и VP(t). Измерить скорость V(f) несложно, используя анемометры, датчики динамического давления и т.д. Для определения же величин mV и oV требуется дорогостоящее оборудование и дополнительное время на проведение измерений и выполнение расчетов. Таким образом, определить текущее значение функции рассогласования £y(f) скоростей воздуха весьма затруднительно.

Предлагается осуществлять контроль технологического процесса по косвенным показателям. При значении функции £y(t) рассогласования скоростей воздуха, отличном от нуля, происходит отклонение потерь зерна в отходы от допустимого значения. Поэтому за функцию рассогласования, контролирующую процесс очистки, предлагается принять отклонение реальных потерь зерна от их допустимых значений:

s(t) = П3 (t) - Пд . (3)

Здесь n3(t) - относительные потери полноценного зерна в отходы в момент времени t; Пд - допустимые относительные потери полноценного зерна в отходы.

Величина допустимых потерь Пд устанавливается агрономической службой хозяйства в соответствии с агротехническими требованиями к зерноочистительной машине либо, исходя из конкретных задач очистки данной партии зерна. Относительные потери полноценного зерна в отходы рассчитываются по выражению:

П (t) = ЯЖ100%, (4)

3 G3 (t) , ()

где q3(t) - абсолютные потери зерна в единицу времени; G3(t) - масса зерна, поступающая на очистку в единицу времени (расход зерна).

Для определения абсолютных потерь очищаемого материала разработан датчик, функционирование которого основана на следующем принципе. Воздушный поток выносит из зоны пневмосепарации 8 (рис. 1, б) часть зерна вместе с легкими примесями. При движении по проточной части пневмосепара-тора полноценные зерна, вынесенные вместе с легкими примесями, контактируют c элементами конструкции. Соударение зерновок со стальными стенками осадочной камеры 4 происходит на достаточно высокой скорости, вызывая характерные звуковые импульсы (рис. 2). Значение абсолютных потерь зерна в отходы рассчитывается на основе анализа параметров данного звукового сигнала [12]. К преимуществу предлагаемого метода определения потерь зерна относится возможность размещения акустических детекторов (конденсаторный либо электретный микрофон, пьезометрический датчик и пр.) вне пределов воздушного потока с примесями и зерном. В исследованном нами случае акустический де-

тектор 3 (рис. 1, б) располагался на наружной стенке осадочной камеры 4. На начальном этапе исследований использовали измеритель уровня шума ВШВ-003, а затем для снижения стоимости устройства - пьезометриче-

ский трансдьюсер SOHO Т-1. Последний закрепляется непосредственно на наружной стенке осадочной камеры и преобразует звуковой импульс в электрический сигнал.

Рис. 2. Отрезок реализации значения звукового давления, возникающего при соударении зерна со стальной стенкой осадочной камеры

С увеличением потерь зерна в отходы возрастает количество соударений и, соответственно, уровень звукового давления. Абсолютные потери зерна в отходы подчиняются закономерности [13]

(?) = а ехр [ЪР(г)], (5)

где а и Ь - коэффициенты регрессии; -уровень мощности звукового сигнала.

Коэффициенты регрессии зависят от вида и влажности обрабатываемой культуры. С ростом влажности зерна от 12% до 35% коэффициент регрессии а увеличивается в диапазоне: пшеница - 0,159...0,764 г/с; рожь -0,433...1,07 г/с; ячмень - 0,469.0,627 г/с; овес - 0,603.1,59 г/с. Коэффициент регрессии Ь для всех культур находится приблизительно в одинаковых пределах 0,17. 0,21 дБ-1.

Расход зерна 0З(() определяется с помощью датчика, построенного на основе тензо-метрической балки ROHS6KG [14]. Один конец балки закреплен на корпусе машины, а на втором конце подвешен делительный конус распределителя потока зернового материала 6. Делительный конус воспринимает динамическую нагрузку потока зерна, поступающего на очистку из приемного бункера 1. Датчик расхода определяет производительность машины в момент поступления зерна в пневмосепари-рующий канал. Последнее позволяет согласовать работу датчиков по времени. При этом не увеличиваются габариты машины.

Сигналы от датчиков 3 и 6 поступают в базовый блок 5. Блок собран на основе микроконтроллера AVR ATmega16. Здесь вычисляются пропускная способность 0З(1) пневмосе-паратора, абсолютные дЗ(0 и относительные ПЗ(^ потери зерна в отходы, функция рассогласования потерь зерна е(^). При выходе функции из поля допуска на исполнительный механизм подается сигнал, регулирующий скорость воздуха в пневмосепари-рующем канале.

Исполнительный механизм регулирует либо частоту вращения колеса вентилятора, либо положение дроссельной заслонки, устанавливаемой в воздушном тракте пневмосепа-ратора. Во втором случае создается дополнительное сопротивление потоку воздуха, что сопровождается ростом энергопотребления [15]. В нашем случае выбран первый способ регулирования скорости воздуха. Сигнал с базового блока управляет работой преобразователя частоты электрического тока 7 (рис. 1, б). От преобразователя частоты электрического тока запитан электродвигатель 9 привода колеса 2 вентилятора. Таким образом, при выходе сигнала рассогласования (3) из поля допуска происходит корректировка частоты вращения колеса вентилятора.

В процессе работы пневмосепаратора на дисплей базового блока (рис. 3) выводятся текущие значения расхода зерна, относительных потерь зерна в отходы, влажности зернового

материала (устройство позволяет снимать информацию с проточных влагомеров зерна, либо данная информация вводится в ручном режиме). В меню базового блока присутствует функция настройки, с помощью которой агрономической службой задаются относительные потери зерна в отходы, на дисплей может выводиться информация об объеме обработанного материала за интересуемый промежуток

времени. Кроме того, устройство может настраиваться на режим информирования обслуживающего персонала об отклонении текущего значения производительности машины от оптимального значения данного фактора. Полученные данные через интерфейс RS-232 могут передаваться и накапливаться на жестком диске ПК (для удобства возможна реализация передачи данных через USB-порт).

Рис. 3. Базовый блок устройства контроля и управления технологическим процессом пневмосепарации зерна

Работа устройства исследовалась при эксплуатации пневмосепаратора в линии послеуборочной обработки зерна одного из хозяйств Кировской области. Вначале устройство работало в режиме контроля. Пневмосе-паратор выполнял вторичную очистку семян пшеницы «Тризо». Влажность семян составляла 12,4.14,2%, засоренность отделимыми воздушным потоком примесями - 3,1.3,9%.

Агрономическая служба хозяйства установила средние потери зерна для обрабатываемой партии на уровне Пд=1,5%. Максимальное значение допустимых потерь зерна в отходы приняли равным 1,7%. Устройство в режиме управления вывело частоту вращения колеса на соответствующий уровень (при ручном регулировании без средств контроля точность установки скорости воздуха в зоне пневмосепарации значительно ниже). Затем устройство было переведено в режим контроля и записывало параметры технологического процесса при постоянной частоте вращения колеса (обычная работа машины в хо-

зяйстве). На рисунке 4а приведен типичный отрезок реализации параметров технологического процесса. Среднее значение подачи зерна на очистку составило ^=8,9 т/ч. Коэффициент вариации подачи у^21,4%. Изменения подачи и физико-механических свойств очищаемого материала приводят к колебаниям полноты выделения примесей и потерь зерна в отходы. Полнота выделения примесей за опыт варьировалась в диапазоне £=59,5.73,4%, а вероятность сохранения данного параметра в поле допуска составила Р(Е>70%)=55,4%. Коэффициент вариации относительных потерь зерна на данном режиме равнялся уП=39,5%, при математическом ожидании тП=1,35%. Величина доверительного интервала для среднего значения потерь зерна равна 0,034%. Вероятность сохранения поля допуска на потери зерна в отходы Р(Пз <1,7%)=74,4%.

Далее исследовалась работа пневмосепа-ратора при управляющем воздействии устройства. Базовый блок при выходе функции рассогласования (3) за пределы поля допуска -

0,2%<е(0<0,2% корректирует уровень и сигнала (рис. 4, б), поступающего к частотному преобразователю. В результате происходит регулирование частоты вращения колеса вентилятора и скорости воздуха в пневмосепари-рующем канале. Благодаря этому при сопоставимых входных воздействиях (т0=8,7 т/ч; уа=19,8%.) коэффициент вариации потерь зерна в отходы снижается до уП=16,1%. Математическое ожидание относительных потерь тП=1,52%, что фактически соответствует среднему допустимому значению, установленному агрономической службой. При этом

вероятность сохранения поля допуска на полноту выделения примесей возрастает до Р(Е>70%)=96,3%, а сам показатель находится в диапазоне Е=67,8...73,2%. Вероятность сохранения поля допуска на потери зерна в отходы Р(ПЗ <1,7%)=76,7%. Таким образом, применение устройства позволяет повысить устойчивость технологического процесса разделения зернового материала воздушным потоком. Вероятность нахождения основных показателей процесса сепарации в поле допуска Р(ПЗ <1,7%; Е>70%) возрастает с 41,2% до 72,9%.

Т/ч 12

10

Л

П. П,.

100

200

300

400

500

I, С

т/ч 12 10

8 6 4 2 0

V

100

200

300 б

400

500

и,К

78 74 70

П„

%

4 2 0

1, с

Рис. 4. Реализация параметров технологического процесса очистки зерна: а - при работе устройства в режиме контроля; б - при работе устройства в режиме управления; 0З - подача зерна на очистку; ^ - время; ПЗ - относительные потери зерна в отходы; Пд - допустимые потери зерна в отходы; и - уровни сигнала базового блока, управляющего преобразователем частоты электрического тока

а

Выводы. Разработано устройство контроля и управления технологическим процессом очистки зерна воздушным потоком. Применение устройства позволяет устанавливать допустимые потери зерна и поддерживать их в

процессе пневмосепарации при изменяющихся входных воздействиях (производительность, физико-механические свойства очищаемого материала). Устройство испытано при работе пневмосепаратора в режиме вторичной

очистки семян пшеницы «Тризо» в одном из хозяйств Кировской области и показало свою работоспособность. Коэффициент вариации потерь зерна снижается более чем в 2 раза. Вероятность сохранения показателей технологического процесса в поле допуска возрастает с 41,2% до 72,9%. Применение устройства

позволяет исключить человеческий фактор и получить максимальную выгоду в условиях постоянно изменяющихся входных воздействий. Устройство может быть адаптировано для работы в других воздушных системах зерноочистительных машин.

Литература

1. Ямпилов С. С. Технологическое и техническое обеспечение ресурсо-энергосберегающих процессов очистки и сортирования зерна и семян. - Улан-Удэ : Изд-во ВСГТУ, 2003. 262 с.

2. Стрикунов Н. И. Эффективное использование технологических возможностей зерноочистительных машин // Вестник Алтайского государственного аграрного университета №2. 2006. С. 66-67

3. Сычугов Н. П., Сычугов Ю. В., Исупов В. И. Машины, агрегаты и комплексы послеуборочной обработки зерна и семян трав (монография) / Под ред. Н. П. Сычугова. Киров : Взд-во ООО «Веси», 2015. 404 с.

4. Бурков А. И. Разработка и совершенствование пневмосистем зерноочистительных машин. Киров : ФГБНУ «НИИСХ Северо-Востока», 2016. 380 с.

5. Andrade-Sanchez P., Heun J. T. Yield monitoring technology for irrigated cotton and grains in Arizona: hardware and software selection // The University of Arizona Cooperative Extension. June. 2013.

6. M. D. Schrock, D. L. Oard, R. K. Taylor, E. L. Eisele, N. Zhang, Suhardjito, J. L. Pringle. Diaphragm impact sensor for measuring combine grain flow. Applied Engineering in Agriculture. 1999. Vol. 15(6). P. 639-642.

7. A diaphragm impact sensor for measuring combines grain flow / M. D. Schrock, D. L. Oard, E. L. Eisele [et al.] // Applied Engineering in Agriculture. 1999. № 15(6). P. 639-642.

8. Moore M. An Investigation into the accuracy of yield maps and their subsequent use in crop management. Silsoe College. 1997. P. 29-54

9. Microwave type flow sensor KFD series. Kansai Automation Co., Ltd. [Электронный ресурс] Kansai Automation Co., Ltd. Режим доступа: URL: http://www.kansai- automation.co.jp/eng/products/pdf/MF_MF2-006-0707E.pdf (дата обращения: 10.02. 2016)

10. Liang Zh., Li Ya., Zhao Zh., Xu L. Structure Optimization of a Grain Impact Piezoelectric Sensor and Its Application for Monitoring Separation Losses on Tangential-Axial Combine Harvesters // Sensors. 2015. Vol. 15. P. 1496-1517

11. Veal M. W. Enhanced grain crop yield monitor accuracy through sensor fusion and post-processing algorithms / Doctoral Dissertations. University of Kentucky. 2006. 249 p.

12. Жолобов Н. В., Блинов Б. Ю., Маишев К. В. Ресурсосберегающий пневмосепаратор // Сельский механизатор. 2013. №6. С. 12-15

13. Пат. №134458 Российская Федерация, МПК В 07 В 7/08. Пневмосепаратор для очистки зернового материала / Н. В. Жолобов, К. В. Маишев, Б. Ю. Блинов, А. Н. Жолобов.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Вятская государственной сельскохозяйственная академия. № 2013112704/03; заявл. 21.03.2013; опубл. 20.11.2013, Бюл. №32. 5 с.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

14. Жолобов Н. В., Маишев К. В. Датчик потерь зерна для пневмосепарирующих систем зерноочистительных // Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 6. С. 7-11.

15. Жолобов Н. В., Маишев К. В. Датчик расхода зерна // Улучшение эксплуатационных показателей сельскохозяйственной энергетики : материалы V междунар. научн.-практич. конф. «Наука- Технология- Ресурсосбережение», посвященной 60-летию инженерного факультета. Киров: Вятская ГСХА, 2012. Вып. 13.С. 35-39

16. Сычугов Н. П. Вентиляторы. Киров, 2015. 394 с.

DEVELOPMENT OF PROCESS CONTROL DEVICE FOR AIR GRAIN REFINERY MACHINES

N. V. Zholobov, Cand. Tech. Sci., Associate Professor К. V. Maishev, Post-Graduate Student Vyatka State Agricultural Academy, 133 Oktyabrsky prospect, Kirov, Russia E-mail: [email protected]

ABSTRACT

In the lines of post-harvest grain processing, the input flow, the physical and mechanical properties of the grain are changing. The parameters of the separation process fluctuate. Efficiency of the application of grain refinery machines is reduced. To keep the optimal mode, you must constantly

adjust technological process. It is difficult to implement adjusting without hardware control for process parameters. The problem is compounded by low-skilled staff. The control unit of process air system of grain refinery machine developed. The device consists of a base unit connected to a grain flow sensor and a grain loss sensor. The flowmeter of grain is constructed on the basis of a strain gage. Grain loss sensor analyzes the sound of the collision with the wall of the grain settling vessel. Grains with impurities are removed from the pneumatic separating channel into the sedimentation chamber. The base unit processes the sensor signals, calculates the capacity of the air separator, and absolute and relative grain losses. Information about the process parameters is displayed on the base unit display. The work of the device is based on comparing real grain losses with their acceptable value. If the difference between the real and allowable grain losses goes beyond the limits, the base unit generates a control signal that corrects the air velocity in the zone of pneumoseparation. The work of the device was investigated during operation of the pneumatic separator in the line of post-harvest grain processing. Use of the device increased process stability. The coefficient of variation of grain losses decreased from 39.5% to 16.1%. Devices exclude the human factor and give the maximum benefit with constantly changing input parameters.

Keywords: grain refinery machine, pneumatic separator, grain, control system, grain loss sensor, grain flow sensor, fan, fan speed.

References

1. Yampilov S. S. Tekhnologicheskoe i tekhnicheskoe obespechenie resurso-energosberegayushchikh protsessov ochistki i sortirovaniya zerna i semyan (Technological and technical providing of resource-saving processes of cleaning and sorting of grains and seeds), Ulan-Ude, Izd-vo VSGTU, 2003, 262 p.

2. Strikunov N. I. Effektivnoe ispol'zovanie tekhnologicheskikh vozmozhnostei zernoochistitel'nykh mashin (Effective utilization of technological potential of grain cleaning equipment), Vestnik Altaiskogo gosudarstvennogo agrarnogo uni-versiteta, No.2, 2006, pp. 66-67

3. Sychugov N. P., Sychugov Yu. V., Isupov V. I. Mashiny, agregaty i kompleksy posleuborochnoi obrabotki zerna i semyan trav (Machines, aggregates and complexes of grain and seed post-harvest handling), Pod red. N. P. Sychugova, Kirov, Izd-vo OOO «Vesi», 2015, 404 p.

4. Burkov A. I. Razrabotka i sovershenstvovanie pnevmosistem zernoochistitel'nykh mashin (Development and improvement of pneumatic systems of grain refinery machines), Kirov, FGBNU «NIISKh Severe-Vostoka», 2016, 380 p.

5. Andrade-Sanchez P., Heun J. T. Yield monitoring technology for irrigated cotton and grains in Arizona: hardware and software selection, The University of Arizona Cooperative Extension, June, 2013.

6. M. D. Schrock, D. L. Oard, R. K. Taylor, E. L. Eisele, N. Zhang, Suhardjito, J. L. Pringle. Diaphragm impact sensor for measuring combine grain flow, Applied Engineering in Agriculture, 1999, Vol. 15(6), pp. 639-642.

7. M. D. Schrock, D. L. Oard, R. K. Taylor, E. L. Eisele, N. Zhang, Suhardjito, J. L. Pringle A diaphragm impact sensor for measuring combines grain flow, Applied Engineering in Agriculture, 1999, No. 15(6), pp. 639-642.

8. Moore M. An Investigation into the accuracy of yield maps and their subsequent use in crop management, Silsoe College, 1997, pp. 29-54

9. Microwave type flow sensor KFD series. Kansai Automation Co., Ltd. [Elektronnyi resurs] Kansai Automation Co., Ltd. Rezhim dostupa: URL: http://www.kansai- automation.co.jp/eng/products/pdf/MF_MF2-006-0707E.pdf (data ob-rashcheniya: 10.02. 2016)

10. Liang Zh., Li Ya., Zhao Zh., Xu L. Structure Optimization of a Grain Impact Piezoelectric Sensor and Its Application for Monitoring Separation Losses on Tangential-Axial Combine Harvesters, Sensors, 2015, Vol. 15, pp. 1496-1517

11. Veal M. W. Enhanced grain crop yield monitor accuracy through sensor fusion and post-processing algorithms, Doctoral Dissertations, University of Kentucky, 2006, 249 p.

12. Zholobov N. V., Blinov B. Yu., Maishev K. V. Resursosberegayushchii pnevmoseparator (Resource-saving pneumatic grain-refinery machine), Sel'skii mekhanizator. 2013. No.6. S. 12-15

13. Zholobov N. V., Maishev K. V., Blinov B. Yu., Zholobov A. N. Pat. No.134458 Rossiiskaya Federatsiya, MPK V 07 V 7/08. Pnevmoseparator dlya ochistki zernovogo materiala (Pneumatic grain-refinery machine), zayavitel' i paten-toobladatel' FGBOU VPO Vyatskaya gosudarstvennoi sel'skokhozyaistvennaya akademiya, No. 2013112704/03, zayavl. 21.03.2013, opubl. 20.11.2013, Byul. No.32, 5 p.

14. Zholobov N. V., Maishev K. V. Datchik poter' zerna dlya pnevmosepariruyushchikh sistem zernoochistiternykh (Grain loss sensor for pneumatic separation systems of grain-cleaning machines), Traktory i sel'khozmashiny, 2016, No. 6, pp. 7-11.

15. Zholobov N. V., Maishev K. V. Datchik raskhoda zerna (Grain flow sensor), Uluchshenie ekspluatatsionnykh pokazatelei sel'skokhozyaistvennoi energetiki, materialy V mezhdunar. nauchn.-praktich. konf. «Nauka- Tekhnologiya-Resursosbere-zhenie», posvyash. 60-letiyu inzhenernogo fakul'teta, Kirov, Vyatskaya GSKhA, 2012, Vyp. 13, pp. 35-39

16. Sychugov N. P. Ventilyatory (Fans), Kirov, 2015, 394 p.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.