Бражная полунепрерывная колонна. Эксплуатация в домашних условиях. (Практическая ветка)

Странно, написал вчера пространный пост с размышлениями о перспективах...ни фига не отправился, что ли?(((
Ну да ладно.
1. Постоянная времени в такой системе и должна быть 10 секунд и выше, обьем парогенератора здесь не причем совершенно. Пар генерируется на ТЭНах, как только они отключаются - заканчивается парообразование.
По пару задержка в другом - в дросселе между ПГ и НБК. Давление упало-Ткипения снизилась-кипение возобновилось. Если давление в ПГ значительное, то генерация пара может происходить вообще несколько минут с неслабеющей интенсивностью - я такое видел, когда барботер был забит и давление в ПГ поднималось до двух очков.

2.

Имхо таки подачу нужно регулировать по температуре на тарелке питания (в этот раз делал только по барде, что не гуд..),а температуру барды оставлять как вспомогательную информационно-аварийную.grov, 11 Марта 13, 16:12

Не согласен.
Для совершенно известной колонны и стандартной браги - да, можно оставить единственную регулировку (по парогенерации она не нужна тогда тоже). Регулировать пропорционально Тпара-подача и голову не ломать. Что собственно мы и делаем вручную, раз в полчаса-час на практике))

То, что у тебя два несвязанных контура управления, это плохо. Давление, Температуры и Подача связаны не косвенно, а непосредственно. И в трехмерном (трехкоординатном) графике зависимости стопудово есть точка экстремума (оптимума, точнее). То есть когда, в нашем случае, Давление не выше нормы, Тниза не ниже нормы, а подача максимальна. Надо бы еще подумать, синонимы ли Давление и Мощность нагрева...

Я размышляю об алгоритме, когда пропускная способность колонны известна лишь отчасти, примерно. И брага в общем случае может быть любая. То есть алгоритм должен быть примерно таким.

1. Задали давление в низу колонны
2. Автоматика сама устанавливает такие величины подачи пара и браги, когда
а) Дниза находится в районе уставки
б)Тниза находится не ниже уставки
в) Подача при этом максимальна

В свое время я предлагал стартовать с максимальной мощности нагрева, и минимальной подачи. Нашел максимум подачи в первом шажке.
Опустил мощность на ХХ процентов, поигрался с подачей...и так до тех пор, пока Тниза не просела до уставки
НО!
Вопрос в том, что будет дальше - то есть чем управлять дальше. Подачей или нагревом? В свое время (года полтора назад) меня тыкал носом в эту проблему Стилл - в алгоритме поиска мощность при росте давления уменьшается в одну сторону, а дальше мы играем подачей. Что (скорее всего) не есть идеал.
Алгоритм нужно доработать очевидно...но вот на этом этапе я и торможу который раз(((.
Наверное это просто внутреннее убеждение о достаточности пропорционального одноконтурного регулирования.)

Я пока алгоритм начала работы вижу так:
1. Определяем суммарную площадь всех отверстий в провальной тарелке ( если это ромашка или другой вид насадки НБК то площадь прохода пара)
2. Подбираем мощность парогенератора для достижении в этом участке скорости пара ( я читал, что 5 м/с могу ошибиться).
3. Мощность П.Г., давление низа колонны устанавливаем как константу.
4. Регулируем только подачу, по параметрам температура верха и низа колонны.

не все так просто, коллега.
К примеру.
Скорость пара определяется величиной СВОБОДНОГО сечения отверстий. А по ним кроме пара течет еще и брага.
Густая брага - толстый слой ее - сечение одно.
Жидкая - тонкая пленка - другое.
Брага с включениями - третье.

Говоря иначе - под КОНКРЕТНУЮ брагу оптимальна СВОЯ мощность. Которую, имея достаточный опыт, легко подбираешь сам в течении 15 минут.
Не имея опыта - можешь мудохаться неделю, не понимая, что происходит.

ПРАВИЛЬНЫЙ алгоритм это делает сам, вместо тебя. Более того, если ты забыл помешать брагу в емкости, и консистенция ее изменилась - автомат САМ подстроит мощность и подачу...

Это верно, что для различной густоты браги мы выбираем насадки НБК с различным проходным сечением. Однако для поддержания системы в стабильно  равновесном состоянии не очень правильно регулировать много параметров. Необходимо ввести систему констант. и оперативно регулировать желательно только один параметр. Я предлагаю подачу браги.
Можно, конечно под каждую брагу подавать и различную мощность П.Г., но что в итоге меняется? опять таки проходное сечение в провальных тарелках (из за изменения густоты браги) и как реакция изменение мощности П.Г. Для того, что бы выровнять скорость пара в проходном сечении тарелок.

Как раз наоборот, правильно регулировать столько параметров, сколько необходимо и достаточно для поддержания оптимума работы системы.
Вопрос в том, что считать оптимумом, и какой алгоритм использовать.

Если за оптимум взять максимальную подачу браги при гарантированном отжатии и отсутствии брызгоуноса - одна задача.
И она требует регуляции двух величин - и подачи пара, и подачи браги. Причем таким образом, чтобы контроллер был один, и логика регуляций была согласованна на этапе разработки алгоритма.
Другой вопрос, что регулировать можно не одновременно, а по раздельно - то есть сначала уменьшая нагрев, потом увеличивая подачу, потом увеличивая нагрев, потом...и так далее - важно ДОГОВОРИТЬСЯ о том, что и зачем делается, на этапе постановки задачи.

Если что то иное - то и решение возможно иное..

Ну тогда нужно разделить понятие регулировка:
1. Грубая или дискретная регулировка - необходима при переходе с одного вида сырья на другой. Здесь все дискретные изменения (смена насадки и связанные с этим мощность П.Г. и скорость подачи)
2. Оперативная регулировка нужна для работы автоматики и поддержания системы в стабильно равновесном состоянии для конкретного сырья.

По аналогии с Р.К. необходимо определить параметр, который будем стабилизировать.
С одной стороны - захлеб колонны - определяется по давлению низа колонны.
С другой стороны - отжатие. отслеживается.... Тут было два мнения. а) по температуре барды., б) по температуре паров вверху колонны.  Как думаете, что правильнее, оперативнее или какие мысли по этим параметрам?

Говоря иначе - под КОНКРЕТНУЮ брагу оптимальна СВОЯ мощность.игорь223, 12 Марта 13, 10:19

Если за оптимум взять максимальную подачу браги при гарантированном отжатии и отсутствии брызгоуноса - одна задача.
И она требует регуляции двух величин - и подачи пара, и подачи браги. Причем таким образом, чтобы контроллер был один, и логика регуляций была согласованна на этапе разработки алгоритма.игорь223, 12 Марта 13, 11:29

Вот ты сам поставил задачу и привёл пример её решения.
В промышленности (судя по букварям) применяется давно отработанный до деталей способ - после прогрева колонны подача браги сначала изменяется(увеличивается) с каким-то шагом..Соответственно этому увеличению корректируется подача греющего пара. Находится оптимум между провалом браги и захлёбом и подача браги фиксируется, естественно с запасом по подаче для обеспечения устойчивости работы колонны. Все остальные подстройки происходят регулировкой количества греющего пара...Контролируемые величины - температура браги, её количество (температура тарелки питания - загрузка колонны), давление греющего пара(количество тепла) и остаток спирта в барде..
Обрати внимание - нигде не встречается упоминание по контролю отжатия барды по температуре..Только по пробному холодильнику..ИмХо это связяно с зависимостью температуры в корне колонны от давления и от неудобности постоянного расчёта этого параметра, поскольку давление в колонне величина нерегулярная и изменяющаяся во времени (впрочем, ты сам об этом писал) и от запаздывания в колонне - постоянной времени...
А вот контроль и регулировка по загрузке колонны бражкой на порядок более отзывчива и позволяет гарантированно отжимать до конца брагу установив заведомо слегка повышенную температуру загрузки, теряя немного в эффективности - одна/две тарелки внизу будут работать вхолостую (что, в принципе, не исключает регулировки давления в корне колонны)
Можно сделать вывод -  зафиксировав один параметр(опустим промежуточные значения), имеем возможность оперативно регулировать второй, держа колонну в оптимале...

То, что у тебя два несвязанных контура управления, это плохо.игорь223, 12 Марта 13, 07:06

Да это понятно, что контроллер лучше..Но я работаю с ОВЕНами и не имею возможности самостоятельно программировать приборы нужным алгоритмом (менять или корректировать прошивки).
Использую то, что есть под рукой. Однако и такой способ приносит некоторые результаты..

Ещё вопрос? Наблюдал ли кто-нибудь такой эффект - при разогреве колонны  и отсутствии подачи браги температура ~ 96-97C. И только с подачей браги она повышается до заветных 99,ХХ..Или в процессе работы уменьшение подачи браги приводит не к повышению , а к понижению температуры барды...То есть на каком то этапе наблюдается обратная зависимость температуры от количества греющего пара..
Связываю такой эффект с неудачным расположением термодатчика отводимой барды...Читая Цыганкова наткнулся на описание явления в разделе "пробные холодильники" (хотя там рассматривались кубы сивушных колонн), подтолкнувшее на размышления о целесообразности переноса терморметра барды выше по колонне на 1-2 тарелки...
Но при таком способе исчезает принципиальная разница где контролировать температуру - внизу или на тарелке питания...
Ещё один замеченный Игорь223 аспект: даже из одной бочки и даже сахарная брага требует разных режимов колонны - параметры заметно изменяются в зависимости откуда в данный момент поступает осветлённая бражка - сверху или снизу бочки (без наличия дрожжевой взвеси)...
Для меня это пока не решённый геморрой, требующей ручной регулировки..

Мартин, гров ниже привел некоторые соображения на твои вопросы.
grov, я маленько подумаю над тем, что ты написал, появится новая мысля - изложу))

Черт, никак не формализую в алгоритм свои действия (ставшие привычными уже в ручной регуляции) по настройке колонны...

По поводу понижения температуры в процессе работы - есть нескоьлко факторов в теории, на практике я такого не наблюдал. Самый очевидный - если термометр воткнут ниже уровня слива в застойную зону, где могут скопиться твердые частицы - он покажет фигню, пока их не смоет. Если выше слива - он показывает не температуру барды, а некие изменения между ее температурой (попала барда на теромометр) и Тпара.
То есть установка термометра - это серьезно. Насчет выше по колонне - я размышлял об этом, но что то меня останавливает. Вопрос - что мы будем там мерять? температуру какого пара? Хотя может быть это и есть самое правильное решение - смотреть на динамику температуры имеено пара. Есть спиртосодержание - поползла вниз. Нет - равна Тводы...

По поводу бочки - писал сто раз - нужен перемешивающий насос. Аквариумный, погружной, с выводом шланга снизу на поверхность. Гомогенизация браги позволяет получить более менее стабильную плотность браги.
Есть еще одна засада, но это относится к зерновым брагам. Оседают частицы (клейковина) на тарелках, сужается сечение, колонна начинает уходить выше по давлению.
Не всегда, но бывает - этот эффект намного хуже. Способ борьбы я с ним знаю, но к автоматизации он не имет отношения...к сожалению.

grov, да, есть такой эффект. Пока подача браги не достигнет определенного уровня температура барды растет, потом держится с дальнейшим увеличением подачи, потом падает. Это если термометр расположен ниже точки слива барды. Если он будет стоять в потоке этот эффект исчезнет. Думаю, что не надо его подымать, достаточно поставить в разрыв сливной трубки (предположим в тройник).
По поводу изменения параметров подачи с течением времени (ты-же это имел ввиду, говоря о разных уровнях браги в бочке?). Это явление было легко побеждено. Внутри расходной ёмкости подвешиваешь ещё одну небольшую. Например у меня 5-ти литровая канистра со срезанным верхом. В самой бочке стоит насос, подающий брагу в малую ёмкость (при этом происходит и перемешивание браги о котором говорит Игорь), а в малой ёмкости стоит уже насос основной. Кстати это может быть и обычная аквариумная помпа достаточной производительности (по высоте подъёма), а за ней некий дозирующий жиклер. У меня стоит пережималка, позволяющая с достаточной степенью точности регулировать подачу, но, думаю, что и обычный шаровый кран подойдет. Таким вот нехитрым приспособлением ты делаешь уровень браги в расходной ёмкости всегда постоянным. Правда это будет работать только для сахарной браги. С другими на этом устройстве я не работал, а Игорь говорит, что со временем от отложений мучной браги сечение будет уменьшаться со всеми вытекающими последствиями.

игорь223,

Есть еще одна засада, но это относится к зерновым брагам. Оседают частицы (клейковина) на тарелках, сужается сечение, колонна начинает уходить выше по давлению.
Не всегда, но бывает - этот эффект намного хуже. Способ борьбы я с ним знаю, но к автоматизации он не имет отношения...к сожалению.игорь223, 12 Марта 13, 13:02

Страница 2 , первый абзац именно об этом..Есть надежда, что эта проблема частично решается автоматикой..

Это если термометр расположен ниже точки слива барды.Petrovich72, 12 Марта 13, 13:10

В том-то и трабл, что вся барда протекает через щуп термометра в колонне...

Насчет выше по колонне - я размышлял об этом, но что то меня останавливает. Вопрос - что мы будем там мерять? температуру какого пара?игорь223, 12 Марта 13, 13:02

Ну либо пара, как ты и написал и как Серж1 делает, либо лепить что-нить вроде аккумулятора (аккумулирующей тарелки с повышенным уровнем флегмы/барды) в которой и держать датчик...
Например, что-то вроде:

Цыганков1984_стр221_рис_114.(хотя в первоисточнике другие цели преследуются)

Наблюдал ли кто-нибудь такой эффект - при разогреве колонны  и отсутствии подачи браги температура ~ 96-97C. И только с подачей браги она повышается до заветных 99,ХХ..grov, 12 Марта 13, 12:51

Регулярно такое происходит,тезка.
Я даже утеплитель на торец трубы приклеивал.

два независимых регулятора, каждый автономно выполняет свою  работу,
связаны рабочим процессом, косвенно влияя друг на друга...grov, 11 Марта 13, 16:12

...типа РСУ...вариант, как аналог стандартной схемы- регулятор температуры верха расходом браги (с ограничением его (расхода) максимального значения  обеспечивающего отсутствие захлеба на максимальном нагреве), регулятор по температуре барды мощностью нагрева (максимум выходного сигнала ограничен максимумом нагрева,обеспечивающего отсутствие захлеба на максимальном расходе браги). ...ну, ограничения выходных сигналов регуляторов подбираются экспериментальным путем.

Ну вот - как минимум ещё у двоих - Petrovich72 и olegmak3 такой же эффект...
У меня лично термометр стоит в сантиметре выше сливного отверстия и, поскольку использую импровизированный гидрозатвор высотой в пару см. изгибом сливной трубки, постоянно находится в струе сливаемой сахарной(другую пока не пользую) барды...О налипании каких либо частиц или застое говорить не приходится...Узел слива и замера температуры тоже утеплён слоем 6мм. листовой пробки (обклеен)..
Баг вылазит так: пошёл пар, прогревается колонна, подачи браги нет - температура в узле слива низкая и контроллер никак не хочет начинать подачу браги.. Поэтому ввожу в прибор начальную(нулевую) подачу браги около 3-5 л/ч независимо от температуры(последнее время так делаю), либо делаю уставку температуры барды чуть ниже имеющейся в узле отбора, чем активирую подачу(раньше делал)..
Когда подача включена, колонна постепенно заполняется бардой, подрастает давление и температура барды, на что контроллер реагирует увеличением подачи браги..Для того, чтоб сразу не залить колонну брагой выше нормы, заведомо ограничиваю верхний предел подачи браги расходом подобранным заранее - в моём случае около 22л/ч и ограничиваю скорость увеличения подачи (программно). При достижении рабочего давления и температуры, вручную меняю уставку по барде(раньше), либо жду когда давление достигнет верхней границы рабочего, определённого экспериментально для этой колонны (сейчас)...
После этого система либо в течении какого-то времени поддерживает такой режим, либо(при росте давления) контроллер нагрева(давления), что чаще, начинает снижать нагрев..Температура барды через некоторое время снижается и контроллер подачи уменьшает подачу..
При этом приседает давление и нагрев увеличивается, что вызывает повышение давления, температуры браги и, как следствие, увеличение подачи.. Вот с такими "американскими горками" и работаю ныне.
Подобрав коэфициенты, удаётся держать более-менее стабильную работу в течении основного времени перегонки. Но при подходе к нижним слоям браги в бочке (не перемешивал ранее брагу чтоб не подымать дрожжи со дна) либо меняется плотность браги, либо к этому моменту падает уровень воды в кеге-парогенераторе..
Поскольку он утеплён не идеально, то пара внутри по стенкам, предполагаю, конденсируется больше(растёт площадь межфазного обмена энергией) - в общем, непонятно по какой причине, колонна слетает с катушек и сваливается непредсказуемо в две крайности - либо в плёночный режим с низкой концентрацией дистиллята с низким давлением и малой подачей. Либо давление растёт до максимально допустимого, брага вроде льётся в колонну, а отбора нет...Почти вообще нет - ощущение что пар до конденсатора не доходит и всё сливаетя в каналью...И выброса в ДЕФ при этом нет  :o
Нечасто, но наблюдаю такой цирк с конями на лужайке...
При контроле загрузки по температуре тарелки питания такой чехарды не видел..И температура барды в норме, и подача не переливает и не осушает колонну, хотя регулятор дваления в таком варианте не подключал...
В общем - есть над чем работать..
----------------------------------------------------------------------------------------
Вот, отыскались картинки, правда не прошлой, а предидущих перегонок..

Слева - управление подачей по Т барды, справа - по Т тарелки питания.. Графики снизу вверх - подача браги(усл.ед), Т тар. пит, Т барды, Т куба(парогена)... Вроде и комментариев не надоть..

 

...типа РСУ...вариант, как аналог стандартной схемыВанька Кальвадос, 12 Марта 13, 16:52

Наверное что-то вроде того.

grov, право, к чему такие сложности??? Попробуй один раз перемешивать брагу в бочке, сделай простейший дозатор, и тебе останется только следить за уровнем воды в кеге! НИКАКИХ БУБНОВ! А если ещё немного напрячся (несопоставимо с придумыванием и реализацией алгоритма автоматики) и сделать НПГ, то вообще всё упроститься, и не надо будет ничего регулировать в процессе.

Вот с такими "американскими горками"grov, 12 Марта 13, 17:04

... как вариант- перерегулирование (реже наоборот)...если опыта ручной подстройки не очень много, то оставь пока в покое интегральную и дифференциальную составляющие(последнюю особенно), добейся стабильности на пропорционале - не идеально, но проще и надежней. у давления навскидку вижу ПАЗ-ю функцию, если его исп-ть в авт рег-ии, то только в верху и то лишнее- не СР на выходе, внизу (в кубе, пг, нпг)  при непрерывке - ведет себя больше как второстепенная переменная.

Petrovich72, Спасибо за совет..Уже в процессе..Но чтоб всё понять - надо всё пройти.. ( Гы..

)

grov, та не за что. Удачи.