АВТОМАТИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И АЭРАЦИИ ЗЕРНОВОЙ МАССЫ

Растениеводство - главная отрасль зернового хозяйства страны, культуры которого занимают более половины посевной площади России. Земельный фонд Российской Федерации в целом и территория сельскохозяйственных угодий – наиболее обширные в мире.

Добиться высоких урожаев - непростая задача, стоящая перед российскими аграриями. Успешно проведенная уборка зерновых - не конечный, а промежуточный этап в битве за урожай. Правильное хранение зерна - вот основная задача. Как показывает статистика, при хранении зерновых, потери составляют до 8 % от собранного урожая. Поэтому необходимо не только соблюдать правила хранения, но и модернизировать существующее оборудование хранилищ, повышать эффективность технологических процессов. И здесь на первое место выступает внедрение средств автоматизации во все процессы, происходящие в этом направлении. Только повсеместное применение автоматической системы управления, контроля параметров зерновой массы позволит значительно сократить его потери и улучшить качество.

Важнейшим фактором состояния зерновых масс является температура. Повышение температуры в процессе хранения зерна ведет к его порче. Даже начальный процесс самосогревания, приводит к снижению качества  зерна и потерям в его массе сухих веществ. Раннее выявление этих проблем обычно осуществляют системами мониторинга температур зерна и своевременной вентиляцией зерновой массы или аэрацией зернохранилищ, которые позволяют снизить температуру и просушить зерно.

Для вентилирования зерна современные зернохранилища оборудуются технологической автоматикой, обеспечивающей поддержание установленной температуры и своевременное включение вентилятора. Организация вентиляции для зернохранилищ требует четких расчетов и понимания процессов хранения зерна, так как даже небольшая  ошибка  может привести не только к утрате всего урожая, но и возникновению опасности возгорания зерна, и, в конечном счете - значительному материальному ущербу [2].

Эффективным способом снижения температуры зерновой массы является аэрация - продувание воздуха через зерновую массу для ее охлаждения и подсушивания. Автоматизация систем контроля температуры зерна  и правильная организация процесса аэрации позволяет значительно снизить потери урожая и уменьшить материальный ущерб зерновой отрасли, а также приобрести существенные преимущества:

- автоматизация работы климатического оборудования;

- сведение потерь и участие человека в управлении оборудованием к минимуму;

- одновременное совмещение несколько типов аэрации (естественной и принудительной) в одном здании;

- обеспечение  экономии ресурсов;

- повышение безопасности, в частности при угрозе пожара автоматическое отключение оборудования позволяет минимизировать распространение огня.

Современный этап развития техники и технологии термометрии складируемого зерна характеризуется широким спектром внедрения цифровых методов измерения температуры, позволяющих существенно повысить эффективность ее контроля по всей высоте зерновой насыпи, с одновременным  приобретением целого ряда преимуществ:

- сокращение в несколько раз затрат на кабельную продукцию;

-повышение в 3-5 раз точности контроля температуры по сравнению с аналоговыми системами;

- значительное сокращение пусконаладочных и эксплуатационных расходов при существенном повышении надёжности системы;

- сокращение трудозатрат на монтаж оборудования;

- в процессе эксплуатации система не требует обслуживания.

Специалисты приборостроительного предприятия «КОНТАКТ-1» (г. Рязань), имеющего большой опыт работы на рынке систем термометрии растительного сырья, одними из первых в России внедрили в свою продукцию перспективные элементы цифровых технологий, разработали и поставили на серийное производство цифровые термоподвески ТУР и ТП и системы термометрии растительного сырья (АСКТ), предназначенные для осуществления послойного мониторинга температуры зерновой насыпи в хранилищах любого типа.

Цифровые термоподвески предназначены для непрерывного многоточечного послойного измерения температуры зерновой насыпи в хранилище, нечувствительны к помехам, плохим контактам, не требуют калибровки. Чувствительный элемент термоподвесок ТП-01 выполнен на основе кабель-троса, внутри которого помещен шлейф с измерительными датчиками. Данная система также включает устройство контроля температуры УКТ-12 с блоком контроля БКТ-12, блок питания и оснащена аварийной звуковой и световой сигнализацией [1].

Для аэрации зерна предлагается установить вентилятор вороха или аэратор зерновой типа АЗ-1500, который производит аэрацию зерна атмосферным воздухом, нагнетаемым вентилятором в трубу.

Аэраторы применяются для:

- консервации свежеубранного и просушенного зерна в процессе хранения его на зерноскладе путем охлаждения и подсушивания при активном вентилировании;

 - обеспечения устойчивого хранения на зерноскладе;

- прогрева  семенного зерна перед началом посевной.

Аэратор состоит из основных сборочных единиц: аэрационная труба; центробежный вентилятор; электродвигатель.

Аэратор зерновой АЗ-1500 - устройство компактное, простое, недорогое, практически не требующее технического обслуживания эффективное оборудование: продув 1500 кубических метров воздуха в час позволяет вентилировать одним аэратором более 25 кубических метров зерна.

Аэрация зерна позволяет:

- оперативно подавлять очаги самосогревания;

- предотвращать распространение вредителей в зерне. При борьбе с вредителями установки должны работать в активном вентилировании для создания сквозняка в зерновой массе при необходимо низкой температуре воздушного потока;

- снизить энерго и трудозатраты на хранение;

- хранить зерно без переброски зернометом;

- использовать площадь склада по максимуму;

- снизить температуру зерна в очаге самосогревания на 10°С уже через 2,5 часа работы за счет вентиляции зерновой массы воздухом;

- избежать потерь от самосогревания, образования плесени и гниения, воздействия вредителей;

- повысить энергию роста семян зерновых культур, подвергающихся активному вентилированию перед посевом;

- избежать травмирования зерна при обработке, в отличие от технологии перелопачивания;

- уменьшить количество биохимических изменений, приводящих к снижению технологических свойств  и пищевых достоинств зерна.

Техническое обслуживание аэраторов заключается в очистке от пыли и остатков зерна, проверке и подтяжке болтовых соединений. Кроме того, это устройство мобильное, можно легко переставить аэраторы в необходимые места зерновой насыпи.

Таким образом, предложен наиболее приемлемый и экономичный способ организации автоматического контроля температуры и аэрации зерновой массы. Также для автоматического контроля температуры зерновой массы используется система АСКТ-01, не требующая дополнительных конструктивных изменений  помещения и объёмных монтажных работ. Для снижения температуры зерна и его вентилирования предложено использовать  аэраторы зерна типа АЗ-1500, эксплуатация которых не требует строительства воздуховодов, и установка их производится непосредственно в зерновую массу [3].

Данное оборудование целесообразно устанавливать на сельскохозяйственных предприятиях, которые не могут позволить себе затратную реконструкцию зернохранилищ. Особенно это выгодно применять для зернохранилищ напольного типа старой постройки, где не предусмотрена принудительная вентиляция склада, а естественной вентиляции недостаточно для того, чтобы избежать потерь зерна. Сооружение воздуховодов, установка крышных вентиляторов более затратна и требует расчетов и сложных монтажных работ. Предлагаемый вариант организации микроклимата напольных зернохранилищ не только прост, доступен и быстро окупаем, но и позволяет свести потери зерновых практически к нулю. Кроме того, снижаются текущие затраты на эксплуатацию оборудования, и создаются лучшие условия для сохранности урожая и поддержания товарных свойств зерновых.

Список литературы:

1. Водовозов А.М. Микроконтролёр для систем автоматики: учебное пособие. –М.: ЛитРес, 2016. – 165 с.
2. Павлов Ю.А. Основы автоматизации производства: учебное пособие. - М.: ЛитРес, 2017. - 282 с.
3. Юсупова Р.Х. Основы автоматизации систем управления технологическим процессом: учебник. - М.: ЛитРес, 2018. - 133 с.