Микроволновый влагомер зерна в потоке А315 для зерносушильных комплексов.

Автор: Александр Белячиц, кандидат технических наук

Свыше 50% урожая основных зерновых культур имеют повышенную уборочную влажность и нуждаются в сушке. Только после того, как из свежеубранной зерновой массы будет удалена вся избыточная влага и зерно доведено до сухого состояния, можно рассчитывать на его последующую сохранность. В процессе сушки очень важным является обеспечение температурного режима. Так, при сушке семенное зерно большинства культур нагревают до 40-45 °С, продовольственное – до 45-55 °С, фуражное – до 50-60 °С.

Поэтому при сушке зерна на зерносушильных комплексах очень важным является непрерывный контроль как влажности, так и температуры зерновых продуктов. Непрерывный контроль влажности позволяет также избежать пересушивания зерна, что в свою очередь приводит к экономии энергетических ресурсов.

Несмотря на актуальность непрерывного контроля влажности зерна в процессе его сушки, до настоящего времени отсутствовали влагомеры, позволяющие измерять с необходимой погрешностью влажность зерна в потоке в достаточно широком диапазоне температур и влажностей.

В первую очередь это объясняется тем, что при измерении влажности зерна, особенно в потоке, факторов, обеспечивающих нестабильность физических свойств зерновой массы, очень много. Их главная объективная основа – сложность самого измеряемого материала. Для потока зерновой массы, движение которой всегда неравномерно, на текущие свойства объекта измерения влияют, кроме прочего, изменяющиеся плотность укладки и конкретный вид распределения массы зерна в объеме чувствительного элемента датчика влажности в момент измерения.

По мнению специалистов, влагомер зерна в потоке должен удовлетворять следующим условиям:

• Погрешность измерения влажности зерновых культур не должна превышать ±0,5% в диапазоне от 5 до 18% и ±1,0% в диапазоне от 18 до 30-40% в диапазоне температур от 0 до 60 ˚С.
• Погрешность измерения должна быть подтверждена государственной метрологической службой.
• Содержать в памяти калибровочные характеристики для нескольких десятков наиболее распространенных сельскохозяйственных культур.
• Иметь возможность автоматической калибровки, позволяющей обеспечить постоянство метрологических характеристик для всех культур за период всего срока эксплуатации влагомера.
• Сохранять метрологические характеристики при установке в любом месте зерносушильного комплекса без дополнительной калибровки.
• Иметь удобную для оператора панель управления с цифровой и графической информацией по влажности и температуре зерна.
• Иметь токовый выход по влажности для использования влагомера в составе автоматизированных систем.
• Иметь степень защиты оболочки не хуже IP65 для работы в сложных климатических условиях.

Специалистами ООО «АКВАР-СИСТЕМ» разработан и получил широкое распространение многопараметрический микроволновый влагомер зерна в потоке А315, удовлетворяющий всем перечисленным выше требованиям.

Принцип действия микроволнового датчика влажности зерна в потоке А315 основан на существенном различии диэлектрической проницаемости большинства сухих веществ и воды в диапазоне сверхвысоких частот.

В качестве чувствительного элемента в устройстве используется кольцевой резонатор, в центральной части которого имеется измерительный канал в виде диэлектрической, по которому протекает зерно, частично отведенное из общего потока. При взаимодействии электромагнитной волны с зерном различной влажности происходит изменение параметров резонатора.

При отсутствии зерна в измерительном канале резонатор имеет собственную частоту резонанса F0 и амплитуду резонанса А0. После заполнения измерительного канала зерном с влажностью, к примеру, около 10% резонансная частота и амплитуда резонанса уменьшаются до значений F1 и А1 , а с увеличением влажности зерна, к примеру, до 17% происходит еще большее изменение этих параметров (F2 и А2). Таким образом, измеряя значения резонансной частоты и амплитуды резонанса, можно получить однозначную связь между указанными параметрами и влажностью зерна.

Отличительная особенность датчика А315 состоит в том, что благодаря одновременному измерению двух параметров резонатора (резонансной частоты и амплитуды резонанса) и специальному алгоритму обработки показания влажности зерна практически не зависят от его плотности (натуры), что обеспечивает высокую достоверность измерения влажности в потоке. Встроенный в измерительный канал датчик температуры обеспечивает автоматическую коррекцию показаний влажности от температуры зерна.

Первые испытания влагомеров зерна в потоке А315 были проведены в 2010 году на зерносушильных комплексах в Беларуси, а в августе 2011 года микроволновый влагомер зерна в потоке А315 был внесен в государственный реестр средств измерений Республики Беларусь.

Остановимся на некоторых особенностях установки и эксплуатации влагомеров разных производителей зерносушильных комплексов.

Для зерносушильных комплексов шахтного типа с периодической выгрузкой больших порций зерна в выгрузной бункер адаптация влагомера к процессу измерения влажности зерна является наиболее простой. На таких зерносушильных комплексах влагомер устанавливается в нижней части выгрузного бункера чуть выше выгрузного транспортера.

При сбросе достаточно большой порции зерна происходит одновременное заполнение нижней части выгрузного бункера и измерительной камеры влагомера. Выгрузной транспортер выбирает зерно из бункера, при этом зерно перемещается и в измерительном канале влагомера, измеряя текущее значение влажности и температуры зерна.

Для зерносушильных комплексов других типов процесс измерения влажности зерна осуществляется с использованием дополнительного устройства (минишнека), задача которого обеспечить равномерное прохождение зерна через измерительный канал датчика влажности.

Зерно по трубопроводу поступает в измерительную полость резонатора с выхода основного транспортера и медленно перемещается за счет работы минишнека, расположенного в нижней части влагомера и приводимого в движение электродвигателем-редуктором со скоростью вращения примерно 2 об/сек. Прошедшее через измерительный канал влагомера зерно возвращается в основной поток.

Многолетняя практика установки влагомеров показала, что для каждого типа зерносушильного комплекса необходимо согласовывать место установки влагомера с его разработчиком.

Блок индикации позволяет подключать два датчика для контроля входной и выходной влажности.

С блока индикации оператор зерносушильного комплекса выбирает зерновую культуру и наблюдает в цифровом и графическом виде весь процесс сушки.

Начиная с 2011 года фирма «АКВАР-СИСТЕМ» установила около 1000 микроволновых датчиков влажности зерна в потоке, которые успешно эксплуатируются в Беларуси, России, Украине, Казахстане, Франции, Германии, Швейцарии, Израиле, Аргентине, США и Канаде.

ООО «АКВАР-СИСТЕМ»
220007, РБ, г. Минск, ул. Фабрициуса, 2-25-215/1-8
Тел./факс:+(375 17) 222-20-96
e-mail: info@aquar-system.ru