Автоматизация фракционной перегонки. Алгоритм управления.

Навеяно темой «Практическая дистилляция. Технология фракционной перегонки» [Практическая дистилляция. Технология фракционной перегонки.] и др. аналогичными темами. Нет желания стоять у аппарата с мензуркой в одной руке, а термометром в другой. Хочу автоматизировать процесс перегонки браги и СС с разделением по фракциям (только без обсуждения целесообразности фракционной перегонки браги, для этого отдельная тема есть). Но надо как-то в голове упорядочить информацию и построить правильный алгоритм управления.
Вводные:
- Имеется умное устройство (далее «Контроллер») с двумя точными электронными термометрами с ценой деления 0,1*С. Линейность в «нашем» диапазоне, как у струны.
- Контроллер может управлять различными исполнительными устройствами (эл.клапаны (до 5-6шт), управление ТЭНом и пр.).
- Перегонный куб с ТЭНом. Конструкция дистиллятора может иметь примитивный классический вариант исполнения (куб + змеевик с холодильником), а может иметь доп. элементы (сухопарник, укрепляющая насадка в виде вертикальной трубы и пр.пр….).
- Есть брага, и есть СС.
А вот, собственно, и вопросы (в т.ч. и не только мои):
1.

Отобрать пять фракций в процентах от залитого объема СС и, если хочется, шестую фракцию - хвосты:
  1 - 5% головы
  2 - 10% первое тело
  3 - 20% тело
  4 - 5% ароматное тело
  5 - 2.5% тяжелое тело
  6 - хвосты, сколько останется
ironman, 13 Ноя 13, 09:44

Можно ли разделять эти фракции по температуре кипения самогона в кубе? На сколько точным и стабильным должен быть термометр?Первый, 02 Июля 15, 08:39

Автор вопроса Первый и я хотим знать (но не хотим стоять с мензурками), можно ли при помощи  показаний точного термометра и динамики изменения температуры судить о том, сколько «вышло», а сколько осталось.
2. Если термометры достаточно точнЫ, то можно ли ими вычислить спиртуозность браги/СС и пара?
3. (вытекает из вопр.2) Правильно ли я понимаю, что первый термометр должен быть погружён именно в брагу/СС (а не быть над ней), а по температуре начала кипения можно узнать начальное содержание спирта в исходном материале?
4. Какую информацию можно «отжать» от второго термометра? Например, измерять Тпара и вычислять по этой температуре % спирта в паре. При спиртуозности пара 40% прекратить сбор тела и приступить к отбору хвостов. Что ещё можно «приязать» к этой информации?
5. Имеет ли смысл устанавливать второй датчик температуры перед холодильником в классической схеме (куб + змеевик). Либо вопрос другим боком: в какой схеме дистиллятора имеет смысл установки второго датчика температуры, а когда не имеет.
6. Нужен ли датчик давления? Например, для аварийного отключения при превышении давления или для последующей перестройки Контроллера для нужд ректификации (если созрею для этого)?
7. Каков алгоритм изменения мощности?
Допустим:
- 100% мощности для разгона (до момента начала кипения)
- сниженная мощность для покапельного отбора голов
- мощность для сбора тела. Какая? Снова 100%?
8. Нужна ли в каком-то месте стабилизация мощности?

Вот, пока навскидку несколько вопросов. Думаю, что появятся ещё.

Резерв.

1.
Отобрать пять фракций в процентах от залитого объема СС и, если хочется, шестую фракцию - хвосты:
  1 - 5% головы
  2 - 10% первое тело
  3 - 20% тело
  4 - 5% ароматное тело
  5 - 2.5% тяжелое тело
  6 - хвосты, сколько останется
ironman, 13 Ноя 13, 09:44
Можно ли разделять эти фракции по температуре кипения самогона в кубе? На сколько точным и стабильным должен быть термометр?
Первый, 02 Июл 15, 08:39
Автор вопроса Первый и я хотим знать (но не хотим стоять с мензурками), можно ли при помощи  показаний точного термометра и динамики изменения температуры судить о том, сколько «вышло», а сколько осталось.
2. Если термометры достаточно точнЫ, то можно ли ими вычислить спиртуозность браги/СС и пара?
3. (вытекает из вопр.2) Правильно ли я понимаю, что первый термометр должен быть погружён именно в брагу/СС (а не быть над ней), а по температуре начала кипения можно узнать начальное содержание спирта в исходном материале?
4. Какую информацию можно «отжать» от второго термометра? Например, измерять Тпара и вычислять по этой температуре % спирта в паре. При спиртуозности пара 40% прекратить сбор тела и приступить к отбору хвостов. Что ещё можно «приязать» к этой информации?
5. Имеет ли смысл устанавливать второй датчик температуры перед холодильником в классической схеме (куб + змеевик). Либо вопрос другим боком: в какой схеме дистиллятора имеет смысл установки второго датчика температуры, а когда не имеет.
6. Нужен ли датчик давления? Например, для аварийного отключения при превышении давления или для последующей перестройки Контроллера для нужд ректификации (если созрею для этого)?
7. Каков алгоритм изменения мощности?
Допустим:
- 100% мощности для разгона (до момента начала кипения)
- сниженная мощность для покапельного отбора голов
- мощность для сбора тела. Какая? Снова 100%?
8. Нужна ли в каком-то месте стабилизация мощности?Суровый Челябинский Мужик, 05 Сент. 15, 12:06

1. По-моему мнению термометры в дистилляции малопригодны для этих целей, независимо от их точности, но как вариант - пойдет. Лично я намереваюсь дать алтернативу - температура или время.
2. У Игоря223 даже есть такой термометр, но лично мне не удалось в общем случае получить правильную спиртуозность пара на оснвоании температуры.
7. Мощность голов, тела у каждого аппарата индивидуальна.
8. При дистилляции стабилизация необязательна.

Вообще коллега Дятел предложил неплохое решение с сервоприводом. Я думаю дополнить сервопривод датчиком уровня. Тогда можно отбирать каждую фракцию по объему.

Контроллер может управлять различными исполнительными устройствами (эл.клапаны (до 5-6шт)Суровый Челябинский Мужик, 05 Сент. 15, 12:06

Мне очень понравился сервопривод и гораздо дешевле клапанов и работоспособно.
И нужно срастить сервопривод с вот этим устройством Помощник при дистилляции+электронный попугай по температуре куба делить дистиллят на сколько хош фракций.
Заказал детали в китае только самому не по соплям сращивание сервопривода и электронного попугая.

Добавлено через 4мин.:

датчиком уровня.msg31, 07 Сент. 15, 11:07

Мне кажется это не нужно. У всех будет разное колво емкостей проще поставить ёмкость с запасом.

Спасибо, коллеги, за включение в диалог.

2. У Игоря223 даже есть такой термометр, но лично мне не удалось в общем случае получить правильную спиртуозность пара на оснвоании температуры.msg31, 07 Сент. 15, 11:07

Сильное было расхождение? Сравнение было с спиртометром-ареометром на выходе?

8. При дистилляции стабилизация необязательна.msg31, 07 Сент. 15, 11:07

По мне так тоже нет особой надобности, но по форуму ходят страшилки по поводу скачков напряжения во время покапельного объёма. Типа, повышение напряжения может испортить весь покапельный "фен-шуй".

думаю дополнить сервопривод датчиком уровня. Тогда можно отбирать каждую фракцию по объему.msg31, 07 Сент. 15, 11:07

Мои полушария спорят между собой на эту тему: одно полушарие говорит, что клапана (или сервопривод) гораздо технологичнее, т.к. даже к "батарее" клапанов можно провести всего один кабель с N-ым кол-вом проводов в одной изоляции (по кол-ву клапанов). Получается один "шурок". А в процессе отбора по разным косвенным и прямым признакам оператор всего лишь по нажатию кнопки может перенаправлять отбор в другую ёмкость.
Другое полушарие говорит, что отбор фракций по Тпара может иметь большую погрешность по определению сиртуозности и границ фракций на выходе, а потому применение датчика уровня позволит точно отсекать каждую фракцию. НО. Нужно делать перерасчёт на объёмы фракций, а в каждой ёмкости нужно будет настраивать датчик по заданному уровню. И это нужно делать каждый раз. Плюс ко всему появляется паутина из проводов для каждого из датчиков.
Вообщем, спор извилин в голове.

А если обойтись без электроники?
http://samogon-i-vodka.ru/catalog/554/48732/
Несколько баночек с такими устройствами перелива на этажерке и все поделено на фракции по заданному объему.

если обойтись без электроники?
http://samogon-i-vodka.ru/catalog/554/48732/
Несколько баночек с такими устройствами перелива на этажерке и все поделено на фракции по заданному объему.palev, 07 Сент. 15, 13:53

Можно и так.

Добавлено через 4ч. 40мин.:

Сильное было расхождение? Сравнение было с спиртометром-ареометром на выходе?Суровый Челябинский Мужик, 07 Сент. 15, 12:52

Да, под каждый конкретный аппарат калибровать надо было.

По поводу п.6 из списка моих вопросов.
Вообщем, завязался у нас с коллегой bengoor'ом небольшой диалог по поводу того, где нужно измерять давление  [сообщение #12434172] . Пришлось проводить эксперимент. Куб, ТЭН 2,7кВт, ФИ регулятор мощности, холодильник с вертикальной осевой линией (самосток), U-образная силиконовая трубка с водой в качестве показометра разности давлений м/к кубом и атмосферой. Куб соединён с холодильником 1м шлангом. Минимальный диаметр отверстия - это у медного змеевика холодильника d внутр 5мм.
Так вот. При установившемся режиме кипения и снижении мощности до ок.0,8-1кВт разница в давлении составила примерно 500мм.вод.ст.. (ок. 6-7мм.рт.ст.). При включении мощности "на всю дыру" (2,7кВт), мне не хватило длины трубки и из неё фонтаном выбило всю воду. Высота столба составила более 1м (значит, более 14мм.рт.ст.).
А если добавить в систему разные улучшайзинги (сухопрарники, доп.холодильники и др), создающие дополнительное сопротивление?
Для себя вывод сделал следующий: датчик давления нужен. Давление надо мерить в кубе.

Минимальный диаметр отверстия - это у медного змеевика холодильника d внутр 5мм.Суровый Челябинский Мужик, 09 Сент. 15, 10:45

Слишком тонкий змеевик. Да и змеевик-это пережиток.

Вообщем, завязался у нас с коллегой bengoor'ом небольшой диалог по поводу того, где нужно измерять давлениеСуровый Челябинский Мужик, 09 Сент. 15, 10:45

Да не так совсем было дело. Речь не шла о том где правильно измерять давление, а зачем я измеряю атмосферное и как оно влияет на показание крепости кубового остатка.
Мерить давление можно где угодно и каждом конкретном случае это будет правильно. Смотря какие цели преследуются.

Минимальный диаметр отверстия - это у медного змеевика холодильника d внутр 5мм.Суровый Челябинский Мужик, 09 Сент. 15, 10:45

Слишком тонкий змеевик.msg31, 09 Сент. 15, 10:52

Ну да я в разговоре забыл первый раз упомянуть что давление будет равно атмосферному при не слишком узком отверстии для прохода пара и не слишком большой мощности нагрева, иначе конечно пара испаряется много а протиснутся в небольшое отверстие ему сложно. Вообще говоря я разрабатывал свой прибор для стандартных дистилляторов с трубой минимум 10 мм, а то и больше, при этом давление избыточное, создаваемое в кубе будет минимально отличаться от атмосферного, им можно пренебречь, а можно в виде поправки внести в алгоритм и каждый зная свое давление будет делать поправку, тогда конечно уже не к чему будет прикопаться(только к показаниям самого датчика температуры).
Я конечно ориентировался на то, что при вычислении крепости и использовании табличных данных очень большое влияние оказывает атм. давление. Даже если ты живешь в регионе с нормальным давлением 760 мм рт, то бывает что оно опускается до 730-740мм, а бывает что растет до 800 мм рт, а это уже приличная погрешность. Я не говорю уже о тех, кто живет в регионах с низким относительно нормального или высоким давлением. Там им приходится пересчитывать табличные значения. Для упрощения как раз и служит этот прибор, который приводит данные к табличным.

Слишком тонкий змеевик. Да и змеевик-это пережиток.msg31, 09 Сент. 15, 10:52

Уж, что есть..... Мне придётся адаптировать измерение давления под свой змеевик.

Уж, что есть..... Мне придётся адаптировать измерение давления под свой змеевик.Суровый Челябинский Мужик, 09 Сент. 15, 12:09

Выбрось его. Сечение слишком мало, забъется еще. Сделай лучше прямоточник.

Выбрось его. Сечение слишком мало, забъется еще. Сделай лучше прямоточник.msg31, 09 Сент. 15, 12:22

Хорошо. Учту этот момент.
А датчик давления всё-таки буду применять для измерения в кубе. Так можно сделать аварийное отключение при превышении давления. Нет здесь никаких граблей и давно изобретённого велосипеда (пресостат от стиралки не предлагать)?

А датчик давления всё-таки буду применять для измерения в кубе. Так можно сделать аварийное отключение при превышении давления. Нет здесь никаких граблей и давно изобретённого велосипеда (пресостат от стиралки не предлагать)?Суровый Челябинский Мужик, 09 Сент. 15, 12:27

Если будешь применять датчик давления в кубе только для аварийного отключения от повышения давления при ректификации это понятно, а вот если при дистилляции, то проще сделать как делает Игорь223 уже давно - установить подрывной клапан, надежность выше чем у любого механического-электронного измерителя давления. И простота исполнения.

Нет здесь никаких граблей и давно изобретённого велосипедаСуровый Челябинский Мужик, 09 Сент. 15, 12:27

Конечно есть. Не нужно бороться со следствием нужно устранять причину. В правильном кубе и дистилляторе(например типа "мощь") давления не может быть выше атмосферного.

Навеяно темой «Практическая дистилляция. Технология фракционной перегонки» [Практическая дистилляция. Технология фракционной перегонки.] и др. аналогичными темами.Суровый Челябинский Мужик, 05 Сент. 15, 12:06

Навеяно, а не начитано. Хотя там есть практически все ответы на поставленные вопросы. [сообщение #11821315]
Надо только понимать что у каждого аппарата будут свои пороги-уставки по фракциямю И от заливаемого сырья будут зависеть.
7. Если по Железному мощность во время погона не меняется и определяет ПД.
8. Да см. п. 7.
ИМХО аппарат ТС для этой технологии не подойдет. Подразумевается что давление в кубе почти атмосферное.