通风窗口控制稻谷降温通风作业范文

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1概念和依据

1．1储粮有害生物生长条件:储粮昆虫生长温度8～41℃、RH1%～99%(最佳30℃、RH50%～70%)，真菌2～55℃、RH70%～90%(最佳30℃、RH80%)，螨类3～41℃、RH42%～99%(最佳25℃、RH70～90%)，细菌55℃、RH100%。细菌不能在没有可利用的游离水的情况下生长，也就是大约与相对湿度100%相平衡的水分。在真菌使粮食发热的温度升高到55℃，同时出现可利用的游离水的时候，嗜热细菌发展，使温度升到70～75℃，并与嗜热真菌一起可使霉变发展到最后阶段。如果发热已进展到有嗜热细菌参与的时候，粮食早已无任何食用价值。

1．2大气状态点:当前大气的温度(t1)和绝对湿度。相对湿度(RH)为100%饱和湿度曲线，指大气饱和绝对湿度曲线。从表1看出，在我国七大储粮区域，秋冬季通风时期大气RH在青藏高原储粮区小于40%，在北方其他储粮区为52．0%～68．5%，在南方储粮区为70．3%～80．7%。在上述这些大气RH下，谷物平衡水分均在8%(湿基)以上。由于蒙新干旱区和东北冷湿区仓库外冬季气温过低，所以储粮冬季重点考虑保温。华北、华中华东、西南、华南储粮区如果采用气温低于15℃的正温度、RH大于50%的冷空气降温通风，大气绝对湿度均大于2．5mmHg(图2)，大气状态点在图1的BCD-FG区域内移动。

1．3粮食状态点:当前粮堆温度(t2)下一定含水率粮堆的平衡绝对湿度，如图1中12．5%含水率的粮堆温度25℃、吸附平衡绝对湿度17．0mmHg。降温通风采用吸附平衡绝对湿度曲线。吸附平衡绝对湿度曲线指以温度、平衡含水率为自变量表示的粮食绝对湿度变化曲线。

1．4降温通风上限温度线:我国粮食一般储藏在暖温带、中温带及亚热带地区。根据储粮机械通风技术规程，降温通风的温度条件是，通风开始时，粮堆温度(t2)与大气温度(t1)之差在暖温带、中温带地区大于8℃，在亚热带大于6℃;通风进行时，t2－t1在暖温带、中温带地区大于4℃，在亚热带大于3℃。我们在通风窗口控制图中标出降温通风上限温度线，即允许降温机械通风作业的大气温度上限，通风开始时暖温带、中温度地区为t2－8℃，亚热带地区为t2－6℃;通风进行中暖温带、中温度地区为t2－4℃，亚热带地区为t2－3℃。

1．5湿度判定条件:当大气绝对湿度低于粮堆平衡绝对湿度，通风作业过程中不会增加粮食的含水率。当大气绝对湿度高于粮堆平衡绝对湿度，通风作业过程中则会增加粮食的含水率。

1．6通风窗口控制技术在具备通风降温条件的通风窗口区域BCDEH(图1)，当大气状态点在BDEH或EFGH区域内左移时，粮堆温度快速降低。虽然粮食能够发生吸附或解吸作用，但是由于温度低于10℃，粮堆水分增加或减少速率非常地小。

2通风窗口控制模型指导风机运行

2．1通风作业试验条件本试验在重庆市垫江国家粮食储备库进行。该库地处我国第五储粮区。垫江县(北纬30°、东经107°)地貌为盆地，平均海拔450m，属于亚热带湿润季风气候，年平均气温在18℃，6～8月气温高达40℃以上，冬温夏热、四季分明。在每年10月底～次年的元月采用机械通风降低储粮温度，以延缓次年开春后粮温随气温升高。试验仓是该库8号房式仓，仓房长31．4m，宽14．12m，高5．01m，鱼磷板地上笼一机三道，两个通风道接入口，共6条风道，每条风道之间的间距为5．0m，通路比K=1．5，单位通风量为16．4m3/ht。本地产的稻谷，入仓时间为2010年10月，共1340t，杂质率0．4%。在2012年12月20日用LSKC－4B型粮食水分测量仪测定的粮堆综合水分为13．2%。二台小功率(1．5kw)轴流风机型号是SFG4－2型，全压/静压320/220Pa，风量11000m3/h，转速2800r/min。在12月23日将二台轴流风机安装在两个通风道中，用编织袋塞紧，同时安装了MLG粮情测控与智能通风系统，采集粮温、仓湿、外温、外湿等数据，该系统软件利用平衡水分理论和通风窗口来控制风机的启停。通风方式为负压吸出式通风，关好门，开启四角的四个通风窗子，外界的冷空气由四个窗子进入，经过粮层，由小轴流风机排出仓外。为了准确的统计用电量，在通风作业仓安装了电表。

2．2通风窗口区域随粮堆温度变化MLG储粮通风控制系统由控制系统、检测系统和测控软件三部分组成。控制系统包含风机控制模块［16］、数字湿度变送器［17］、湿度传感器过滤保护罩等硬件。检测系统由新型储粮数字式测温电缆［18］和检测分机构成。数字式测温电缆减少了电路之间的噪声信号干扰，提高了分机的电缆负载。检测分机用于测量各种数据，控制系统主要用于控制风机的启动和停止。智能化模型计算分析由测控软件来完成。于2012年12月24日，对8号仓进行通风降温作业。通风控制过程中，系统每15min检测作业仓的粮温、仓温及仓湿;每5min检测一次外温与外湿，通过模型计算，确定通风窗口。通风过程中，通风窗口不断地被调整。如果大气状态点在窗口内，则具备通风作业的条件，测控软件自动下达命令通知控制器开启风机，进行降温通风。否则，大气条件不具备通风作业的条件，关闭风机。通过通风窗口可准确地控制风机开启或关闭，避免出现低效通风作业。如图3所示，通风前粮堆含水率13．2%、平均温度15．8℃，平衡绝对湿度9mmHg;大气温度6．0℃，大气RH81%(平衡绝对湿度为5．8mmHg)。B点为通风上限温度与饱和湿度曲线的交点，通风窗口为BDFG围成的区域。大气状态点在窗口内部，具备通风作业条件，开启风机。2013年1月3日粮堆含水率为13．2%、平均温度8．4℃、平衡绝对湿度6mmHg;大气温度3．8℃，大气相对湿度80%(平衡绝对湿度4．9mmHg)。如图4所示，通风窗口区域为BCDFG围成的区域，大气状态点在通风窗口BCDEH区域，具备通风作业的条件，继续开启风机。2013年1月4日粮堆含水率13．2%、平均温度5．7℃、平衡绝对湿度4．9mmHg;大气温度3．1℃，大气相对湿度85．4%(平衡绝对湿度5．0mmHg)，粮堆平衡绝对湿度约等于大气平衡绝对湿度。如图5所示，通风窗口为BCDFG围成的区域。大气状态点已经移出通风窗口区域，不具备通风作业的条件，不宜进行通风，关闭风机。该仓降温通风于2013年1月4日结束，LSKC－4B型水分测量仪检测粮堆水分是13．0%。

2．3耗能分析8号仓利用小功率的轴流风机通风降温，通过通风窗口区域控制风机开启与关闭。通风作业历时10d，累计通风时间180h，实际开机时间不足7．5d，粮堆平均温度下降10．1℃，总耗电为205度，单位能耗为0．015kW•h•t－1•℃－1，远低于我国储粮机械通风技术规程规定的地上笼通风单位能耗(≤0．040kW•h•t－1•℃－1)。根据该库和重庆东部地区多年经验，采用二台5．5kW的离心风机进行传统人工控制降温通风7～10d，总的用电一般都在700～900度，能耗通常为0．050～0．070kW•h•t－1•℃－1。

3讨论与结论

3．1粮食水分变化小由于采用了小功率的轴流风机日降温幅度小，风力比较平稳，粮堆气体交换频率低，次数少;采用水分吸附平衡绝对湿度曲线，与解吸平衡绝对湿度曲线比较，提高了大气绝对湿度上限值，能够减少通风过程造成的粮食水分减量。降温通风前粮堆水分为13．2%，通风结束后粮堆平均水分为13．0%。

3．2掌握作业时机，降低能耗通风过程中，大气环境变化较快，MLG粮情检测与智能通风系统通过定时的检测粮温、大气温度与相对湿度，通过通风窗口分析，由软件自动地分析计算控制开、关风机的时机。通过通风窗口模型，清楚的看到大气状态点在窗口区域的位置状态，方便了解通风作业状况，在通风过程中，避免出现低效的通风作业。国内外推行低温储粮技术。低温储存可延缓粮食品质劣变，延长粮食储藏时间，抑制粮堆内害虫的生长发育，减少粮食的熏蒸，达到绿色低碳储粮目的。粮情检测分机与智能通风系统控制器可移动，安装简单，使用方便。应用通风窗口模型控制通风作业，单位能耗值远小于传统的人工控制降温机械通风的单位能耗，大幅度提高了能源的利用率，达到了节能减排的目的。

作者：李兴军吴晓明殷树德单位：国家粮食局科学研究院天津市明伦电子技术有限公司重庆市垫江国家粮食储备库