Многокамерное хранилище сельскохозяйственной продукции с регулируемой газовой средой Советский патент 1990 года по МПК A23B7/144 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и пищевой промышленности и может быть использовано для длительного хранения сельскохозяйственной продукции, в частности предназначено для длительного - хранения свежих яблок в захоложенном виде в герметичных камерах, в которых автоматически поддерживается заданный процентный состав газовой среды.

Целью изобретения является предотвращение аварийных ситуаций путем автома- О тического подключения аккумуляторного источника питания в случае провалов напряжения в питающей электросети переменного тока, а также путем исключення возможности перекрытия технологической га- зоной магистралн при включенном состоянии газодувки, что повышает надежность работы поспедней, и повышения надежности работы вакуум-насоса путем контроля наличия в нем технологической жидкой среды и блокировки включения электропрнво- 20 дов при ее утечке.

Кроме того, изобретенне обеспечивает повышение эффективности работы многокамерного хранилища, имеющего один комплект технологического оборудовани я, за .. счет использования устройства автоматического управления, обеспечивающего оптимальный режим поддержания процентного состава компонентов газовой смеси во всех п камерах-Уранилищах в заданных границах путем поочередного или выборочного подклк - по чения камер к технологической газовой магистрали с активным газообменом; экономичный режим работы технологического оборудования путем осуществления регламентации в течение времени суток активного и пассивиого состояния его, что 35 приводит к снижению энергопотребления и увеличению времени использования заданного ресурса наработки оборудования.

Все это приводит к повышению культуры обслуживания хранилища, сокращению

обслуживающего персонала л переводу его

40

с трех на односменную работу, так как функции поддержания оптимального процентного состава компонентов газовой смеси в камерах-хранилищах в течение всего длительного срока хранения сельскохозяйственной д продукции в основном передаются устройству автоматического управления. Создается экологически чистая атмосфера в зоне хранения сельскохозяйственной продукции.

На чертеже представлена блок-схема 50 многокамерного хранилища сельскохозяйственной продукции с регулируемой газовой средой, оснащенная устройством автоматического управления, обеспечивающим оптимальный режим поддержания во всех п.камерах процентного состава компонентов га- 55 зовой смеси.

Многокамерное хранилище сельскохозяйственной продукции с регулируемой газо

о 5

0

0 5

вой средой содержит п герметичных захо- лаживаемь х камер-хранилищ I, обозначенных через ряд

1|, lj...l/....U,(I)

где индексы l,2,...i,...n(2)

показывают порядковые номера камер-хранилищ I, к которым подведены по два патрубка технологической газовой магистрали, причем патрубки через клапана 2 в количестве 2п с присвоенными индексами (2) каждой паре клапанов подключены к входному газовому коллектору 3 и к выходному газовому коллектору 4 соответственно от второго и от первого патрубков каждой пары их, при этом технологическая газовая магистраль с коллекторами 3 и 4 замкиута на последовательно подключенные газообменный аппарат 5 и газодувку (веитилятс р) 6. Управляющая воздушная магнстраль 7 подключена к блокам мембран газообменного аппарата 5 и к входу вакуум-насоса 8, при этом патрубки 9 и 10 связывают мембраны аппарата 5 и насос 8 с атмосферой. Исполнительные механизмы 11 в количестве 2-п, каждая пара которых с индексами (2), совместно с клапанами 2 тех же индексов н порядковых номеров подключены патрубками к соответствующим камерам- хранилищам 1 и служат для открытия и перекрытия газовых потоков в технологическом газовом контуре 5-6-3-Z,-1,- 2,1-4-5, причем электрические части исполнительных механизмов II имеют по два управляющих электрических входа дискретного действия, а выходы исполнительных механизмов II механически сопряжены с клапанами 2. Устройство автоматического управления газовыми потоками включает в себя формирователь 12 временных интервалов, элемент 13 задержки, программируемый коммутатор 14, регистр 15 сдвига, элементы 16 памяти в количестве п с присвоенными индексами (2), первый 17 и второй 18 двухвходовые триггеры, двухвходовые логические элементы 2И 19 в количестве n+l и трехвходовые логические элементы ЗИ 20 в количестве п + 1, первый и второй двухвходовые логические элементы 2ИЛИ 21 и 22 соответственно, трехвходовый логический элемент ЗИЛИ 23, электроприводы 24 и 25 с двумя управляющими электри- ческими йходами дискретного действия в каждом, датчик 26 наличия воды в насосе В, преобразойатель 27 уровня воды в электрический сигнал, реле 28 напряження, инвертор 29 (логический элемент НЕ) и пульт 30 управления.

Формирователь 12 временных интервалов, имеет четыре набора выходов электрических сигналов временной последовательности с дискретностью:

одна минута с индексами шин (не показаны)

1, J, ш, т-|-1, соответствующими минутному диапазону,(3)

мнрователя 12 с сигналом окончания вре

десятки минут с индексами 1.2, . ,j ....К. соответствующими диапазонам .T CRTKCJB минут,(4)

часы с инлексами 1.2X1. соответствующимидиапазонам часов. (5)

и сутки с индексом f. при этом все выходы диапазонов (4) и (5) подключены к программируемому коммутатору 14. выходы диапазона (3) подключены соответственно с индексом (I) к первым входам всех п+1 логических элементов 2И 19, с индексом j - к вторым вхолям всех n-fl логических элементов ЗИ 20. с индексом m - к вторым входам всех п элементов 16 памяти и к второму входу триггера 18. а с индексом m+l - к входу элемента 13 задержки, выход которо го подключен по цепи обратной связи к формирователю 12. в то же время выход коммутатора 14 подключен к входу лодстрой и элемента 13 задержки, причем выход фор

мени суток f и выход программируемого коммутатора 14 подключены к первому входу первого триггера 17. Выходы программируемого коммутатора 14. набранные и сгруппированные в каналы управления (ряд 2) каждой из камер-хранилищ (ряд 1). подключены к входам соответствующих Ii....n

разрядов регистра 15 сдвига, а выходы тех же разрядов l...i....n регистра 15 сдвига подключены к вторым входам соответствующих п элементов 2И 19. к первым входам соответствующих п элементов 16 памяти и к вторым входам спответствующих п 3 И элементов 20. п то же время входы всех п элементов 16 памяти подключены к третьим входам соответствующих п ЗИ элементов 20, при этом выходы всех п элементов 2И 19 под- ключены соответственно к управляющим вхо дам всех п пар исполнительных механизмов 1 I для открытия соответствующих п пар клапанов 2. а выходы элементов ЗИ 20 подключены соответственно к управляю- шим входам всех п пар исполнительных механизмов 11 для закрытия соответствующих п пар тех же клапанов 2. причем выхол последнего п-го разряда регистра 15 сдвига подключен к второму входу первого триггера 17 и к первому входу второго триг- гера. 18. выход последнего подключен к третьему входу элемента ЗИ 20. второй выход первого триггера 17 подключен к второму входу (n-fl )-го элемента 2И 19. а первый выход первого триггера 17 подключен к втором} входу (п-;--1)- 0 элемента ЗИ 20 и одноврс- менно по пени обратной связи к входу пер вого разряда регистра 15 сдвига, при этом выходы пульта 30 управления подключены к входам формирователя 12 временных интервалов прО раммируемого коммутатора 14 в

количестве п и к первому входу элемента ЗИ/1И 23, в то же время реле 28 напряжения и ()лзователя 27 уровня воды в вакуум-изгпгс Я с помощью датчика 26 в

0

5

0

5

0 5 . Q 5 0

5

электрический CHI нал подключены к входам элемента 2ИЛИ 22. выход которого подключен к формирователю 12. к первому входу элемента 2ИЛИ 21 и к входу инвертора, 29. выход которого подключен к третьему входу элемента SHJUI 23. а выходы (п4-1)-х элементов 2И 19 н ЗИ 20 подключены соответственно к второму входу элемента 2ИЛИ 21 и к второму входу элемента ЗИЛ И 23. при этом выход последнего подключен одновременно к первым входам двух электроприводов 24 н 25 для включения в работу газодувки 6 и вакуум-насоса 8. а выход элемента 2ИЛИ 21 подключен одно- в вменно к вторым входам тех же электроприводов 24 н 25 для выключения нз работы газодувки 6 и вакуум-насоса 8,

Многокамерное храннлни1е сельскохозяйственной продукции с автоматически регу- лнруемой газовой средой работает слСлаую- щим образом. Камерь1-хранилнща I загружают сельскохозяйственной продукцией, на- прнмер свежими яблоками, производят захо- лаживание этой продукции до температуры 2-3°С и поддерживают ее на этом уровне (устройство захолаживания на чертеже не показано), после чего осуществляют предварительное заазочиванне камер-хранилищ I, для чего с пульта 30 управления включают в работу вакуум-насос 8. открывают пары клапанов 2 тех камер-хранилищ J. которые загружены продуктом хранення. и включают в работу газодувку 6 (вентилятор), при этом с помощью управляющей воздущной магистрали 7 в газообменном аппарате 5 создают управляющую разность парциальных давлений газон по обе стороны мембран. кото,1ые, обладая .свойствами селективного пропускания компонентов воздуха, постепенно создают избыток концентрации азота и уменьшают содержание кислорода дО 7-8% в технологической газовой магистрали с коллекторами 3 и 4 н во внутреннем объеме загруженных камер-хранилищ 1. За счет дыхания продуктов, например яблок, происходит поглощение ими оставшегося в камерах-хран 1ли1цах 1 кислорода и накопление в них углекислого газа. Когда концентрация углекнслого газа достигает заданной величины 3%. а кислорода 5%, подготовительный этан заазочнвания (до- -91 %) камер-хранилищ 1 заканчивают (на это уходит 2-3 сут.) и вес мноюкамерные хранилища переводят в режим ;1втоматического регулирования состава газоной среды в камерах- хранилищах 1. поддерживая в них оптимальные величины ко)шеитрацни кислорода в пре- - делах 4.8-5.2% и концентрации углекислого газа в пределах 2.8-3,2% в течение длительного времени, ,р целого года.

Включение 3FiTnv;iTH40CKoro режима работы хранилища осупк-стн.мяют операторы С пульта 30 упрлнлеиия, при этом гюдают электропитание H;I 1кч- блоки устройства

автоматического управления с I f-го по 30-й, в которых устанавливается исходный электрический режим, затем закрывают все пары клапанов 2, последовательно подавая команды с пульта 30 по каналам управления каждой камерой-хранилищем 1, но одну из них оставляют подключенной к технологической газовой магистрали с коллекторами 3, 4. а именно ту, в которой состав газовой смеси наиболее отклонился от нормы, например i-ю камеру, при этом газообменный аппарат 5, газодувка 6 н вакуум-насос 8 работают тблько на одну эту камеру. Интервал времени Т/ работы i-й камеры храннлиша I, с этими технологическим оборудованием и всех остальных камер-хра- нилнш 1 задают и устанавливают с пульта 30 в программируемом коммутаторе 14 заранее, поэтому после включения автоматического режима и при каждом переключении камер с интервалами времени

Т,- Тг- ....Т,....Т„ ,(6)

блоки 11 -30 устройства автоматического управления газовыми потоками отрабатывают п-i идентичных программ переключения режимов работы камер-хранилищ I, которые реализуются по соответствующим каналам управления каждой камерой, с переходным процессом, определяемым сигналами временной последовательности (3), вырабатываемыми формирователем 12 и имеющими время каждого такта

,т„,(7)

30 мени сигнал с щины m+I от формирователя 12 подается на элемент 13, с которого с малой по времени задержкой поступает вновь на формирователь 12, выключая работу генератора сигналов с минутной последовательностью (3) до момента истечения врепревышающее время срабатывания исполнительных механизмов 1 I и клапанов 2,. Каналы управления переключением каждой из

п камер-хранилищ I пересекают межразряд-35 мениого интервала ,+ и сформирования ные связи регистра 15 сдвига, ряд l,2,...,i,...n коммутатором 14 сигнала управления на элементов 16 памяти и шины (не показа- подключение к газообменному аппарату 5,

газодувке 6 и вакуум-насосу 8 (1+2)-й камеры, т.е. 1(+2 с последующим отключением от технологической газовой магистрали с коллекторами 3, 4 через время Т|-|-т/ предны) I, J, m с сигналами (3), образуя своеобразную матричную схему электрических соединений, при этом регистр 15 сдвига работает в режиме «бегущей единицы, а ряд элементов 16 памяти работает то же в режиме «бегущей единицы, но стирается информация в последних с запаздыванием на время двух тактов Т|4-т/. поэтому после

40

шествующей (1-|-1)-й камеры b+i на период времени таком же порядке выполняется проистечения времени Tj, сигналы об этом со- 45 грамма автоматического переключеиия всех

бытии с коммутатора 14 поступают на вход (i+l)-ro разряда регистра 15 сдвига, и происходит перемещение «логической единицы в нем в (14-1)-й разряд, на вход элемента 16,, памяти и происходит запомикамер-хранилищ I до последней п-й камеры In. После отработки интервала времени Т„ переключается логическое состояние пос- ледиего п-го разряда регистра 15 сдвига, и с его выхода сигнал инверсного уровня

нание этого события в нем, но в предыду- 50 поступает на второй вход первого триггещем элементе 16, памяти, пока информация не стирается, хотя и соответствующий i-й разряд регистра 15 сдвига принял состояние «логического иуля, при этом сигналы уир. вления с выхода (i-|-l)-ro разряда региггра 15 н после интервала времени TI по тине мерного такта поступают на эле55

мент 211 19,

н, который пропускает сигнал

пи оЛа iK pnux входа (i f 1)-й пары исполнира 17 и первый вход второго триггера 18, при этом единичный сигнал с инверсного выхода первого триггера 17 поступает на второй вход элемента 2И , и после поступления на его же первый вход через интервал Т| сигнала от формирователя 12 сигнал проходит через элемент 2ИЛИ 21 на оба входа пары электроприводов 24 и 25, которые отключают от источников элгктро5

тельных механизмов , которые открывают клапана 2/+ и подключают камеру- хранилище 1/41 к технологической газовой магистрали с коллекторами 3, 4. Далее через интервал времени т/, в течение которого к технологическому оборудованию - газообменному аппарату 5, газодувке 6 и вакуум- насосу 8 подключены сразу две камеры- хранилища 1( и I/+I, с j-й шины поступает сигнал на элемент ЗИ 20, предществующего канала управлення, и поскольку на входы этого элемента ЗИ 20, поданы снгналы от инверсного выхода i-ro разряда регистра 15 и с выхода i-ro элемента 16, памяти, то элемент ЗИ 20i пропускает сигнал на оба вторых входа пары исполнительных механизмов 11,, которые закрывают клапана 2i и отключают предществующую камеру-хранилище li от, технологической магистрали с кол- лек орами 3, 4. С этого момента газообменный аппарат 5, газодувка 6 н вакуум-насос 8 работают только на одну камеру- хранилище 1,+| в течение длительного интервала времени T,+ i, а сигнал с щины т, поступающий через короткий интервал времени т„ от формирователя 12 на второй вход элемента 16, памяти стирает в нем информацию, а «бегущая единица записана теперь только в элемент 16,+ i памятн, которая будет храниться в нем в течение всего интервала времени T,+ i с задержкой на время двух тактов Ti-f т/. Короткий по вре0 мени сигнал с щины m+I от формирователя 12 подается на элемент 13, с которого с малой по времени задержкой поступает вновь на формирователь 12, выключая работу генератора сигналов с минутной последовательностью (3) до момента истечения вре0

5

5 мениого интервала ,+ и сформирования коммутатором 14 сигнала управления на подключение к газообменному аппарату 5,

шествующей (1-|-1)-й камеры b+i на период времени таком же порядке выполняется программа автоматического переключеиия всех

камер-хранилищ I до последней п-й камеры In. После отработки интервала времени Т„ переключается логическое состояние пос- ледиего п-го разряда регистра 15 сдвига, и с его выхода сигнал инверсного уровня

поступает на второй вход первого тригге

ра 17 и первый вход второго триггера 18, при этом единичный сигнал с инверсного выхода первого триггера 17 поступает на второй вход элемента 2И , и после поступления на его же первый вход через интервал Т| сигнала от формирователя 12 сигнал проходит через элемент 2ИЛИ 21 на оба входа пары электроприводов 24 и 25, которые отключают от источников элгктро

питания газодувку 6 и вакуум-насос 8, и поток газовой смеси в технологическом контуре 5-6 -3--2,2--1- -2п1 -4-5при- останавливается. Далее через интервал времени Т) по шине j от формирователя 12 сиг- нал поступает на второй вход элемента ЗИ 20, и поскольку по п-му каналу управления сигнал поступил на первый вход, а с элемента 1б„ памяти сигнал поступил на третий вход того же элемента ЗИ 20я, то последний пропускает сигнал на оба вторых входа пары исполнительных механизмов 11„, которые срабатывают и закрывают пару клапанов 2я, С этого момента все п камеры-хранилн- ша оказываются герметично закрытыми до истечения времени полных суток и нахо- дятся в состоянии пассивного хранения продуктов сельского хозяйства. Через интервал времени т„ сигналом с тины m от формирователя 12 стирается информация в последнем элементе 16т1 памяти и изменяется сос- тоянне второго триггера 18. Последний сиг- нал по iiJHiie m-f-l из серии (3) завершает весь цикл переходного процесса переключе- иия камер.

По истечении вр меии полных суток Т/ 24 ч сигнал от формирователя 12 временных интервалов по 1иине f поступает на первый вход первого триггера 17, послед- НИИ изменяет свое логическое соотношение, и с его вы.чода сигнал поступает на вход первого разряда регистра 15 сдвига, и по описанному выше порядку сигмалами пер- вого канала управления от коммутатора 14 и подаче сигналов тактов переходного процесса серии (3) с интервалами времени (7) происходит открытие пары клапанов 2|, и камера-хранилище подключается к коллекторам 3 и 4 технологической газовой магистрали. Вслед за этим поступают сигналы с выхода триггера 17, и при поступлении сигнала по 1иине j через интервал времени Т, элемент ЗИ 20п пропускает сигнал, так как на его же входе был ранее подан сигнал с второго триггера 18, в результате сигнал проходит через элемент ЗЙЛЙ 23 на оба первых входа пары электроприводов 24 и 25, последние срабатывают и включают в работу газодувку б и ва- KyyNf-Hacoc 8 на время ZT/ отработки устройством автоматического управления с блока.ми 11-30 всех п циклов подрегулирования газовой смеси в камерах-хранилищах 1 до оптимального процентного состава.

Если количество п камер-хранилиш, 1 велико, и суммарное время и.аработки технологического оборудования газообменного аппарата 5, газодувки G и вакуум-насоса 8 С заданным временем с)дного цикла Т, составляет время более одних суток, так как с уче- том (6)

Т I Т, пТ, Т, 24 ч

(8)

0

j 0

5 О 5 5

0

5

то сигиал по шине f от формирователя 12 ifc изменит логического состояния первого триггера 17, так как к этому моменту време- ин «бегущая единица в регистре 15 сдвига еше не достигла его последнего разряда и, следовательно, не поступало сигнала иа второй вход первого триггера 17, и только в течение вторых суток (возможио и третьих), когда все п камер закончат свои активные рабочие циклы подрегулирования состава газовой смеси и с п-го разряда регистра 15 сдвига поступит сигнал иа второй вход первого триггера 17, последний изменит свое логическое состояние, в результате чего по(Ледует с его выхода сигнал иа выключение всего технологического оборудования газообменного аппарата 5, газодувки 6. и вакуум-насоса 8 н закрытие клапанов последней п-й камеры-хранилища 1 по описанной раиее программе и наступит пауза с пассивным режимом раГюты камер-хранилиш, а с окончанием временн текущих суток начнется последовательное подключение камер- хранилиш I/ к вновь включенному в работу технологическому оборудованию.

При аварийных ситуациях, когда, например. Г) вакуум -насосе 8 датчик 26 с преобразователем 27 зафиксирует отсутствие воды в насосе или же отключится сетевое электропитание и технолог ическое оборудова-, ние обесточится, срабатывают каналы автоматической блокнровки, п|)ичем в случае отработки аварийного сигнала реле 28 напряжения сигнал проходит через элемент 2ИЛИ 22 и поступает на (})о)мирователь 12 временных интервалов, в котором проис.ходит блокировка канала поступления и ;nyльcoв от задающего генератора к трштерным счетчикам, при этом отсчет времени приостанавливается, и все элементы и блоки устройства автоматический сохраняют (запоминают) свое логическое состояние, и хотя силовое технологическое оборудование отключается, все же устройство автоматического управления продолх ает работать, так как оно построено на слаботочных, микроэлектронных ч.че.мрмтах и питается параллельно и от сетевого блока питания, и от аккумулятора, включенных через диодную развязку с разницей питающих напряжения в В, что обеспечивает непрерывное пи-га- иие устройства автоматического управления электроэнергией от аккумулятора до момента, когда вновь Гплет подано сетевое напряжение, при этом отсутствие сигнала на выходе реле 28 напряжения по цепи элемента 2ИЛИ 22 и инвертора 29 дает сигнал . на вход элемента ЗИЛИ 23, последний пропускает его на первые входы пары электроприводов 24 и 25, и гл:и)лувка 6 и вакуум- насос 8 включак ггя и , в то жт время по цепи эле.мепт 1 11Л1-1 22 - формирователь 12 снимастгя гщ нал блоки ровки, н триггерные счетчики Р формирователе 12 продолжают ОТСЧ1П гь время, а устройство автоматического управления с блоками 11-30 - отрабатывать программу, набранную в коммутаторе 14. В случае же. если возникнет аварийная ситуация в ва- ку,ум-иасосе 8. то преобразователь 27 вы- рабатывает сигнал «отсутствия воды и подает его на вход элемента 2ИЛИ 22, с выхода которого сигиал поступает через элемент 2ИЛИ 21 иа оба вторых входа электроприводов 24 и 25, которые отключают от сети питания газодувку 6 и вакуум-насос 8, и одновременно сигнал поступает на формирователь 12 временных интервалов, блокируя прохождение импульсов от задающего генератора к трнггерным счетчнкам и приостанавливая отсчет времени форми- рователем 12 на время, пока не будет устранена аварийная ситуация в вакуум-насосе 8. Пт)сле устранения аварийной ситуации автоматически начинаются отсчет времени формирователем 2 временных интерпалов и отработка программы управления миогокамер- ным хранилищем устройством автоматического управлеиня с блоками II-30.

Належмость работы многокамерного хранилища определяется также еще и тем, что в устройстве автоматнческого управления заложена программа перекрытия по времени на время такта т/ переключения двух камер, например i-A и (i-1)-й, в результате сначала открываются оба клапана 2i, а затем через время TJ закрыпаются оба клапана 2,1, что полностью исключает аварийный режим работы газодувки 6, при котором последняя закорачивается по нагрузке (закрыты все клапана в технологической газовой магистрали с коллекторами 3, 4). при этом меняется направление и резко возрастает скорость вращения ротора с крыльчаткой вентнлятора (не показан), т.е. не допускается режим закорачивания газодувки, когда она включена в работу.

Таким образом, изобретение обеспечивает предотвращение аварийных ситуаций в многокамерном хранилшие сельскохозяйственной продукции с регулируемой газовой средой.