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HUMY3000淀粉在線水分控制系統闡述

一、 項目情況概述

原淀粉干燥工藝上的成品含水率無在線水分測量設備，僅靠現場工人的經驗和定期抽樣分析的方法來獲得成品的含水值，進行人為的調節；當發現產品含水量過高或過低時僅僅依靠現場工人的經驗單一的調節進料量，由于人工操作的準確性和及時性無法保障，所以這一系列的操作過程存在很大的偏差和滯后，*終導致烘干后的產品含水量極不穩定，嚴重影響到成品淀粉的質量。

為了提*益保證成品料含水量穩定可靠，需要安裝HUMY3000在線淀粉含水量測量系統，我公司技術工程師經過多次現場實地考察并與現場工作人員溝通，按照用戶要求設計推出了 HUMY3000 淀粉在線水分控制系統。

該系統運行*、穩定，能夠提高淀粉生產過程中的自動化程度，保證了產品質量、提高了效率、節約了成本、大大減輕了現場工人的勞動強度。

由于淀粉的產量非常大，將淀粉的含水量嚴格控制在合格限14％以下能夠很大程度提高成品淀粉的經濟效益，對淀粉行業傳統的生產加工方式有著革命性的意義。

二、淀粉廠水分檢測現狀

目前淀粉廠在進行淀粉產品的水分測試時都是通過人工取樣（如圖1）或用手摸（如圖2）的方法進行測試，測試周期長。淀粉水分測試由每班一名水分抽檢員專門負責檢測，檢測方法為：到刮刀二層進料吸風口處用手摸，憑經驗來估算水分含量的多少。由于水分含量變化快，抽檢員大約每二十分鐘到進料吸風口測試一次。同時為了保證質檢人員取出的樣品水分合格，質檢人員取樣的時候,抽檢員還需要在淀粉烘干工段和包裝工段來回監測淀粉含水量，以便及時調整。淀粉水分的調節主要通過刮刀下料絞龍和風速來實現。當淀粉水分過高時，需要降低喂料機轉速和增加熱風閥門開度；當淀粉水分過低時，需要提高喂料機轉速和減小熱風閥門開度。

淀粉水分含量有兩處可以測得，烘干前：刮刀絞龍處水分含量大約35％左右；烘干后：包裝工段淀粉水分含量為13.5％-14％，質檢人員在淀粉包裝工段每兩小時取一次樣進行測試。

三、改造的必要性

操作工用手摸的方法進行水分測量的檢測存在很大的弊端：

首先，每名抽檢員檢測方法不同，經驗也不同，用手摸出的水分含量也就不同，產品水分含量對產品質量和產量有著重要的影響；

其次，由于各工段產品一直不間斷生產，各抽檢員需要不停地進行水分抽檢，每二十分鐘抽檢一次，這種檢測方法存在很大滯后性，不利于水分的及時調整。*后，抽檢員不斷抽檢水分的勞動強度很大，操作工需要在包裝工段與刮刀工段來回測量，并不斷調整熱風閥門和進料閥。

淀粉水分含量指標為13.5％-14％，在合格率之內水分含量越大，相同質量的玉米產量越高，所以在控制工藝時*在合格范圍之內盡量提高產品中的水分含量。例如：某淀粉廠每日生產2000噸淀粉，在合格水分13.5％-14％之內，2000噸淀粉中的含水重量為270噸-280噸，相同重量的玉米每天產量的差值為10噸，每年產量的差值為3650噸，如果把水分含量控制在14％，相同重量的玉米每年可多生產3650噸淀粉。也就意味著，在合格限＜14％的情況下淀粉的含水量每增加0.5％，淀粉廠每年的收益就能增加3650噸。

四、方案簡述

通過在原有的淀粉烘干系統的出料口加裝一套HUMY3000在線水分檢測設備，對干燥后的淀粉含水量和溫度進行實時的監測，并把這個信號傳送給控制系統分析烘干效果。

對原有的進料系統進行設備改裝，加配變頻電機及機械結構件、安裝支架，保證進料可調，實現系統根據進出口淀粉含水量自動調節進料量。

對原有的熱風干燥系統進行設備改裝，熱風管路加裝溫度傳感器保證熱風溫度可在線實時監測，鼓風機更換為變頻電機保證熱風風量可調，實現系統根據進出口淀粉含水量自動調節熱風量。

五、改造方案

客戶從2007年*今一直在尋找合適的在線水分儀來實現自動化控制，之前試用的近紅外測量原理（圖3）和微波測量原理（圖4）的水分儀，效果很不理想，現已拆除。
其主要原因：

1、 首先近紅外測量原理的水分儀測量誤差大，基本在2％左右，而國家要求淀粉的含水率合格限是14％，達不到客戶要求；其次是反應延時長，時間能達到30s，這對流速比較快的淀粉烘干工藝來說，這樣的延時所實現的自動化控制根本起不到自動調節作用。

2、微波測量原理的水分儀對現場工況要求更高，它所能測的物料高度*一致，而且無震動。淀粉廠烘干工藝段根本不具備這樣的測量條件，淀粉在下料口位置是靠吸風機的吸力快速流下來，呈現不均勻流態，而且螺旋給料在上面運轉，震動特別大。

我們根據現場的實際情況，結合產品的特點，根據客戶的需要，進行了淀粉烘干工段改造，具體如下：

淀粉烘干車間工藝示意圖

將傳感器安裝在改造的下料筒后，可以時時監測烘干后的淀粉水分含量，主機可以輸出4～20mA信號，并將這個信號傳給PLC模塊，PLC系統根據HUMY3000測得的水分值，通過變頻器來調節進料量、螺旋給料機轉速、進風量等，保證*終烘干后的產品水分值在被控制的設定值附近，實現過程自動化。

過程控制示意圖如下：

改造后的效果曲線圖：

這是車間實時監控淀粉烘干后的水分曲線圖，從曲線中我們可以看出，在正常下料時，淀粉的水分值基本控制在13.8％左右，保證產品在合格限內盡量增加水分含量；當離心烘干機更換濾布時，此時的淀粉含水量在12％左右，說明HUMY3000采集時間間隔短，能及時反應淀粉含水量的變化，沒有滯后。

總結：HUMY3000在線水分檢測儀通過在淀粉廠進行測試，效果很好，基本填補了國內淀粉行業在線時時監測水分的空白，實現了過程自動化控制，減少了人為因素對淀粉含水量的影響，節省了勞動力和工人的勞動強度，保證產品出廠合格，實現利益*大化。