Попытка автоматизации пленочной колонны с паровым отбором

А если 2сек и 2сек ?Both, 12 Февр. 20, 18:03

а зачем тогда весь цирк с клапаном? проще сократить напор воды...

проще сократить напор воды...bardo, 12 Февр. 20, 22:03

за счет автоматики, будет уменьшаться время закрытия клапана, тем самым снижаться отбор. Старт стоп на манер по жидкости.

Добавлено через 2мин.:

но ты - смотрел видео последнее?игорь223, 12 Февр. 20, 19:34

смотрел. Не сохранилось видео где поближе снята струйка отбора?

Старт стоп на манер по жидкостиBoth, 13 Февр. 20, 14:53

по жидкости мы клапаном сливаем запасенную жидкость, а тут отключаем охлаждение парциального холодильника — инерционность совершенно другого уровня — пока он прогреется и пропустит пар через себя....там же масса материала да еще теплопроводность нержавейки, а не меди или серебра. да и скорость течения воды, прикинь сколько там воды утечет за две секунды и как это поменяет температуру ...

НУ наконец, разобрались)))

Продолжаю высказывать свои соображения и наблюдения.
Сейчас приехал с работы, включил установку (слегка модифицированную), думаю сегодня закончу с алгоритмом.

Пока греется куб, немного потыкаю клавиши.

1. На больших паузах (при отборе голов) ФЧ примерно равно классическому соотношению ФЧ=работа_на_себя/отбор
Если накапливаем 60 минут, а отбираем 1 минуту, то ФЧ=60/1=60
Думаю, тут понятно, но, судя по вчерашним комментариям - уточню:
60 минут колонна орошается флегмой из ВСЕГО пара, приходящего к парциальному дефлегматору (он включен) и
1 минуту колонна вообще не орошается - ВЕСЬ пар улетает в конденсатор наружу.

Замечание. На практике цифры другие - 6 мин и 20 секунд, написано просто для иллюстрации

2. При отборе тела все иначе, поскольку действительно есть тепловая инерционность, которая все меняет (заваленные фронты нашего "реального крана", в отличи от идеального)
Я попробовал для начала поразмышлять.
Допустим у нас все-же идеал.
В кубе спирт, инерции нет.
Тогда смело можно ставить пропорцию открыто/закрыто как 1к1.
НА стадии накопления ХХ секунд копим спирт в колонне, на стадии отбора отбираем накопленное. Скорость пара одинакова, значит условно 20 секунд копим, 20 секунд отбираем, далее копим отобранное взад и опять отбираем.

Исходя из этого я и поставил 1 к 1

3. Поскольку тепловая инерция
а) достаточно велика
б) у каждой железки своя
время периода пришлось подбирать экспериментально
При Тотбора меньше 5 секунд вообще отбора нет - остановившаяся в рубашке вода не успевает нагреться, полная конденсация пара в обратном холодильнике продолжается
При Тотбора 10 секунд уже капает...но отбор очень мал

КОРОЧЕ, увеличивая время периодов мы увеличиваем отбор.
Экспериментально у меня вышло, что при Тпериода 50сек (25 открыто и 25 закрыто) отбор стал чуть больше литра (меня устроило) и колонну еще не колбасило - в нижней части температура стояла как вкопанная.
Слава б-гу, постоянная времени колонны оказалась выше Тпериода.

4. Отсюда я сделал еще один вывод - ФЧ у меня получилось реально (теплопотерь системы я не замерял) в районе 5-ти, или даже немного выше.
2кВт грязными (ну пусть полтора чистыми) отбор 1.1 л/час - считайте сами.

5. Ну а дальше, как я и писал вчера, есть два варианта управления по Тниза колоны (есть еще и третий, самый правильный, по Ткуба - но его я сейчас не рассматриваю)

5.1. С ростом температуры в низу царги уменьшать Тотбора, оставляя неизменным Тнакопления)
Вариант - уменьшать оба времени, тоже будет работать безусловно

5.2. С наличием у меня двух простецких девайсов - циклического таймера и термоотключалки я сегодня попробую более неуклюжий, но (надеюсь) также рабочий вариант.
Пока температура в теле колонны не выше предельной, настроенный цыкл выполняется
КАК ТОЛЬКО температура выше заданной
ТАК СРАЗУ циклический таймер отключается, с него снимается питание.

Таким хитровыделанным образом я не уменьшаю Тотбора, но косвенным образом увеличиваю Тнакопления

Если проводить аналогии с жидкостным отбором, то вариант 5.1 это старт/стоп с автоуменьшением отбора, а 5.2 это классический стартстоп, с постоянным отбором и увеличивающимися паузами между отборами
)))

Вчера вручную проверял 5.1.
Сегодня в автомате хочу проверить 5.2.

Сча ссбацаю стартовый видос. Если не забуду, то вечером сделаю финишный.

и третий, самый правильный, по Ткуба - но его я сейчас не рассматриваю)игорь223, 13 Февр. 20, 16:06

а был бы буфер, по температуре в буфере...

А был бы буфер, достаточно было бы просто термоотключалки общего рубильника при достижении в буфере 81С
Как при кубовой дистилляции браги.
Но буфера у нас — нету, по условиям задачи.)))

Добавлено через 19мин.:

Вот третье видео, стартовая часть

Но буфера у нас — нету, по условиям задачи.)))игорь223, 13 Февр. 20, 16:35

)))каждый сам формулирует для себя условия задач... а потом тратит собственную жизнь на их решения)))

Ну, шоб два раза не вставать, вот финишное видео



Все работает, как и было "предсказано".
На этом у меня как-бы...все, коллеги винокуры)))
Можно забивать алгоритм в контроллер, все необходимое (у меня, по меньшей мере) есть.

Блин, с одной стороны прикольно, что задача решилась настолько просто.
С другой стороны - как то все слишком гладко, от задумки до реализации подручными средствами - три дня ушло.

П.С. Сейчас в кубе 96,9.Залеты температуры в низу колонны увеличились еще на десятку, до 77,7С поднимается. Прав я был, когда говорил, что нужно уменьшать Тотбора, а не увеличивать Тнакопления.
Ну и уж совсем по-взрослому это уменьшать отбор по Ткуба.
Вот это, кстати, задача нетривиальная!! Потому что время отбора и величина отбора в этой системе не строго детерменированы. И универсального алгоритма, не "прикрученного" к конкретному железу, сделать ен получится.
Точнее говоря - получится конечно, если реализовано взвешивание приемной емкости))) но я это точно не потяну.
Следовательно, автоуменьшение отбора по Тколонны...

игорь223, как не странно, метод предложенный тобой не противоречит понятию "Сool management" - "Управление охлаждением". Хотя изначально этот метод предполагает непрерывный поток пара через дефлегматор, ты все же тоже управляешь охлаждением. И тем не менее, это получился скорее отбор по жидкости залповым методом, чем отбор по пару.
А раз так, то такой способ отбора можно применить и при чисто жидкостном отборе. Интересно как это воспримут приверженцы отбора по жидкости.

Ок, давай по порядку

метод предложенный тобой не противоречит понятию "Сool management" - "Управление охлаждением"ZagAl, 14 Февр. 20, 01:48

Если честно, я не разбираюсь в этих терминах. Пунктик - не люблю сокращения в винокурении, тем более англоязычные. Сам не пишу, и не запоминаю.
Да, ты прав - формально мы управляем водой, в режиме ВКЛ/ВЫКЛ))) сомневаюсь, что под этим термином имелось такой вид управления.
Это П-регулирование.
Насколько я понял, вся эта ветка была построена на реализации ПИ или даже ПИД управления...а такое управление ПРИНЦИПИАЛЬНО не может быть осуществлено - я об этом писал где-то на первой странице наверное...просто я несколько лет не заходил в эту ветку, помню уже смутно.

Но попытка регулирования ПОСЛЕ СЕБЯ (будь то термометр, весы или датчик протока воды) заранее обречена на неудачу, в той или иной мере.
Я не критикую, просто высказываю свои мысли, вбитые в голову юного студента ТРТИ преподавателем теории управления
Именно отсюда, кстати, и отбор голов по жидкости, а не по пару - там нестабильность подачи воды просто четче проявляется.

Я к чему - формально, филологически, так сказать, ты прав. А по факту это другой метод, метод залпового отбора.

И тем не менее, это получился скорее отбор по жидкости залповым методом, чем отбор по пару.ZagAl, 14 Февр. 20, 01:48

Нет. Я отбираю именно паровую фракцию, на тех скоростях пара, с которой я работал, даже брызгоунос исключен.

Еще раз (пишу банальности, но думаю стоит повториться))).

В колонне (в насадке, если угодно) вообще нет четкого разделения на пар и флегму - там есть вещество в разных, непрерывно сменяемых друг друга фазовых состояниях.
Оно там копится, поскольку мы туда вдуваем энергию (с помощью кубового вещества), в колонне происходит ТЕПЛОиМАССОобмен.

Излишек вещества, обедненного одними фракциями и обогащенного иными, стекает обратно в куб - уходит ниже царги.

Энергия, ушедшая с паром из царги, в ее верхний срез, утилизируется в холодильнике.
А вещество, ушедшее из колонны вверх, либо сбрасывается в колонну обратно (работа на себя), либо выводится наружу (полный слив) либо делится на части и непрерывно растаскивается в разные стороны (плавный отбор по жидкости, или по пару, или частично по жидкости, частично по пару - вопрос англоскасонских буковок, не меняющих сути процесса)

Замечание. В этом смысле нет никакой разницы в том, в какой фазе мы отбираем вещество, вышедшее из насадки выше. Колонна не знает, что там творит оператор - она отдала пар, получила флегму обратно, и живет своей жизнью)))
Хотя споры адептов того или иного способа не утихают уже лет десять...

Так вот

А раз так, то такой способ отбора можно применить и при чисто жидкостном отборе.ZagAl, 14 Февр. 20, 01:48

Залповый способ отбора голов существует уже давно, на форуме ему посвящена целая ветка, и поныне живая.
Там, правда, долго носились с ошибочной мыслью, что так можно быстрее отобрать головы, и с меньшим обьемом (с меньшим - возможно, быстрее - нет)
Насчет отбора тела залповым способом попыток реализации не было, насколько я знаю.
Хотя мопэд и тут не мой - мне про эту идею рассказал Счастливчик.
Были сомнения в том, что в разумные тайминги колонна не утратит бОльшую часть вещества, и не выйдет из состоянии равновесия - именно поэтому я и взял огрызок в полметра, как практически предельный случай.
Но отбор 15-20мл, как выяснилось, не рушит квазистационарность процесса - запасенных 200+мл вещества в колонне достаточно для продолжения работы без орошения верхних ТТ, осушаемых при отборе.

Замечание. При чисто жидкостном отборе самый плавный метод - отбор дозирующим насосом. Очень близкий к нему - отбор с помощью клапана с малым периодом цикла.
Как видим, период цикла отбора можно существенно увеличить, без видимых последствий.
Следовательно, поскольку самой колонне совершенно пофигу, в каком агрегатном состоянии уходит вещество выше нее, то жидкостной залповый отбор тела не будет отличатся от парового ВООБЩЕ НИКАК.

ИТОГО
Залповый отбор хуже в том смысле, что колонну все равно "раскачивает", по сравнению с непрерывным.
Но управление "после себя" раскачивает систему не меньше, а зачастую даже больше, до полного разноса.
При этом реализация залпового отбора на практике не сложнее, чем реализация жидкостного отбора - смотри несколько постов выше по ветке))) а точность дозирования вполне приемлема, и до самой терминальной стадии не нуждается в корректировки вообще

Да, тут тоже возможны грабли.
Например, нестабильность нагрева может сбивать отбор, пропорционально изменению мощности. Но медленное изменение не меняет ФЧ, а влияет только на абсолютные мл/час
Да, нестабильность ТЕМПЕРАТУРЫ охлаждающей воды может сбивать отбор, но медленное изменение не изменит ФЧ, и не выведет колонну из квазистационарного состояния
И фокус в том. что на практике напряжение в сети и уж тем более температура подаваемой воды не меняются особо, а вот скорость подачи воды - да, к сожалению.
Режим ВКЛ/ВЫКЛ как раз и устраняет эту, самую критичную, нестабильность.

Надеюсь, что ответил максимально подробно.)))

Но попытка регулирования ПОСЛЕ СЕБЯигорь223, 14 Февр. 20, 07:38

Обратная связь и называется обратной потому, что анализ происходящего происходит на выходе, а не на входе. И я, честно говоря, других способов оценки происходящего не знаю, хотя учился неплохо.
Даже если отталкиваться от температуры в кубе, это все равно уже случившееся состояние - постфактум.

в колонне происходит ТЕПЛОиМАССОобмен.игорь223, 14 Февр. 20, 09:38

Игорь, мне твоя позиция давно понятна - все процессы протекают именно в царге. Все что дальше происходит, это всего лишь процесс организации флегмового числа. Для жидкостного отбора - да. Для парового отбора все несколько сложнее. А поскольку вариантов парового отбора несколько (на вскидку приходит два варианта), то и процессов происходящего выше царги как минимум два.

ИТОГО
Залповый отбор хуже в том смысле, что колонну все равно "раскачивает", по сравнению с непрерывным.игорь223, 14 Февр. 20, 09:38

И это главное. И причем пока что речь идет о крепости навалки 40%, а что будет при крепости менее 10%?
Мое недоумение - если кого-то устраивает залповый метод отбора, почему же его так напрягает некоторая вариабильность отбора, не приводящая к раскачиванию процессов? Зачем огород городить? Давно отработаны режимы, позволяющие работать на колонне с паровым отбором (речь о колонне с дефлегматором Каймариса) вообще без автоматики. Автоматика здесь это так - на любителя эксперементировать. И если уж делать серьезную автоматику, то конечно не на основе ограниченных возможностей "клапана от стиральной машинки".

за счет автоматики, будет уменьшаться время закрытия клапана, тем самым снижаться отбор.Both, 13 Февр. 20, 14:53

Абсолютно рабочая схема, я так делал. Убрал, потому что гидроудары были, побоялся что шланги слетят в неподходящий момент. Сейчас подумал - надо поставить небольшой гидроаккумулятор литра на три. И гидроудары уберутся и плавность повысится.

Добавлено через 17мин.:

Не на три литра, я преувеличил. Объёмом соизмеримым с тем, что проходит через дефлегматор за один ШИМ-период (2-5 сек).

Обратная связь и называется обратной потому, что анализ происходящего происходит на выходе, а не на входе.ZagAl, 14 Февр. 20, 10:13

Не так.
Смотри.
У тебя в 20см от куба дернулась температура - автоматика отреагировала
Второй вариант - у тебя дернулась температура в дефлегматоре - автоматика отреагировала
Есть разница, или нет?
Для меня - есть.

Для парового отбора все несколько сложнее.ZagAl, 14 Февр. 20, 10:13

Чем сложнее?
Тут поток жидкости делится на два, там поток пара делится на два - в чем разница, конкретно?

И причем пока что речь идет о крепости навалки 40%, а что будет при крепости менее 10%?ZagAl, 14 Февр. 20, 10:13

Будет тоже самое, посмотри видео вчерашнее, финишное
Там крепость навалки менее 5%

Вопрос в том, что мы отбираем пар не из куба, а из колонны, набитой спиртом в разных фазовых состояниях.
И на старте, и на финише, колонна полна вещества, 10% из которого мы отбираем залпом.
Колонна одинаково легко это переносит - вопрос в том, что время восполнения этого вещества в конце увеличивается (из куба мало испаряется в единицу времени спирта). Поэтому я и ввел дополнительный стоп по Тколонны - чтобы дать возможность восполнить отобранное.

И если уж делать серьезную автоматику, то конечно не на основе ограниченных возможностей "клапана от стиральной машинки".ZagAl, 14 Февр. 20, 10:13

Почему?
Если клапан от кофемашины на стопитсот процентов выполняет задачу, то зачем огород городить?

Я тебе (скорее даже себе))) проиллюстрирую сказанное (поверь на слово, я уважаю труд людей, и никакой труд даром никогда не пропадает - так меняя учил папа в детстве))) не для того, чтобы сказать - вы тут нагородили огород, который не нужен.
А просто для того, чтобы окончательно убедиться в том, что я решил задачу оптимально.

Смотри.
У меня лет семь есть в продаже автоматика БКУ-033. Оптимум, хит продаж уже много лет.
ШИМ клапана в ней 8 секунд.
Я попрошу электроника программиста сделать в ней изменяемый шим от 1 до 99 секунд.
И - ничего больше.

ВСЕ!
Она станет полноценной автоматикой для пленочных колонн
Разгон, работа на себя, отбор голов, отбор тела, автозавершение, датчики безопасности...ВЕСЬ алгоритм и функционал останется прежним - изменится период отбора (раз) и тип клапана (два)
С однопроходным клапаном она будет работать (как и работала) по жидкости, с периодом 8 секунд
С двупроходным клапаном она будет работать по пару, с периодом 50секунд

Без вариантов, все получится.
Просто это облагороженный вариант из циклического таймера с изменяемым периодом цикла (для подбора к конкретному железу) и временем отбора (для предупреждения по алгоритму "до себя" раскачиваний)

Смотри.
У тебя в 20см от куба дернулась температура - автоматика отреагировала
Второй вариант - у тебя дернулась температура в дефлегматоре - автоматика отреагировала
Есть разница, или нет?игорь223, 14 Февр. 20, 12:06

Игорь, ну что же ты нас как пацанов пытаешься экзаменовать? Есть еще и третий вариант - в кубе температура изменилась, а в 20см еще стоит мертво... Диапазон анализируемой ситуации он же не от горизонта до горизонта, а от одной интересующей нас точки до другой.
А вот еще вариант - и в кубе температура постоянна и в 20см, потому что еще практически ничего не отобрано, а автоматика уже работает.

1 - Пошли первые самые легкокипящие головные фракции. Вроде начинается процесс стабилизации температуры дефлегматора, но так как эти фракции быстро заканчиваются, происходит прекращение отбора.
2 - Температура в дефлегматоре упала, отбора нет, автоматика замерла. Колонна самостоятельно вновь выходит на режим по-капельного отбора голов, но уже другого фракционного состава (3).
Это в общем-то ответ на вопрос:

Чем сложнее?игорь223, 14 Февр. 20, 14:06

Вопрос в том, что мы отбираем пар не из куба, а из колонны, набитой спиртом в разных фазовых состояниях.
И на старте, и на финише, колонна полна вещества, 10% из которого мы отбираем залпом.
Колонна одинаково легко это переносит - вопрос в том, что время восполнения этого вещества в конце увеличивается (из куба мало испаряется в единицу времени спирта). Поэтому я и ввел дополнительный стоп по Тколонны - чтобы дать возможность восполнить отобранное.игорь223, 14 Февр. 20, 14:06

Весь этот алгоритм вполне можно применить на традиционной колонне с отбором по жидкости и с дефлегматором в виде димрота. Однако никто при этом не будет заявлять, что он осуществляет отбор по пару. Вот я о чем. У меня нет сомнений в том, что предложенный тобой вариант автоматизации получения ССЖ будет работать (для меня пока вопрос - насколько хорошо?). Но это совершенно не паровой отбор, а залпово-жидкостный отбор на колонне с рубашечным дефлегматором без каких-либо его переделок.

Смотри.
У меня лет семь есть в продаже автоматика БКУ-033...игорь223, 14 Февр. 20, 14:06

..., пленочная колонна и клапана. Для оптимизации их совместного использования найдено интересное решение. С этим не спорю. Имеется смысл этот вариант опробовать. Но только не нужно называть его отбором по пару.

Смотри.
У меня лет семь есть в продаже автоматика БКУ-033. Оптимум, хит продаж уже много лет.
ШИМ клапана в ней 8 секунд.
Я попрошу электроника программиста сделать в ней изменяемый шим от 1 до 99 секунд.
И - ничего больше.игорь223, 14 Февр. 20, 12:06

Как и обещал, проверяю модифицированную СЕРИЙНУЮ автоматику на полноценной ректификации.

часть первая, сборка и старт


Добавлено через 4ч. 33мин.:

Часть вторая, начало отбора голов


Добавлено через 1мин.:

И одновременно третья, конец отбора голов, переход на тело (вторую забыл выложить сразу)))



Добавлено через 1ч. 2мин.:

Начало отбора тела



Добавлено через 3ч. 0мин.:

Первый стоп в процессе отбора наступил на 92.8С в кубе.
Более чем по классике; следовательно, следующая реализация автоматики будет выполнена по Ткуба, без вариантов.
И совершенно неважно, что я один сегодня в вашей песочнице - имеющий уши, да услышит)))

Добавлено через 1ч. 11мин.:

На этом, наверное, все.



В смысле: все, что я хотел, я сделал.

игорь223, а для отбора голов скорость в районе 200мл/час не многовато-ли?
И второе. Как-то за кадром осталась информация об алгоритме изменения ШИМ по залетам температуры в колонне. Или я упустил эту информацию.

1. Возможно что многовато. Я отбирал на 15% (вроде, если не на 20-ти, есть в видосе)
Просто уменьшаешь проценты, и отбор уменьшается - все точно также, как и по жидкости

2. Есть изменяемый период цикла (отбор-накопление).
Раньше было 4 секунды - для жидкости.
Сейчас это время стало изменяемо - от 2 до 500 секунд

В перегоне я выставил время цикла 60 секунд - 1 минуту. Удобно замерять отбор))) но в принципе угадал, и колонна не качается, и отбор регулируется в широких пределах.
Так вот, при отборе в 50% от цикла (половину открыто, половину закрыто) получился отбор 2 литра в час (повторюсь, точных цифр не помню, есть в видосах)

При достижении предельной температуры, заданной оператором, происходит стоп отбора - колонна подкапливает спирт.
Далее начинается отбор, но ШИМ отбора уменьшается. Скажем на 10%
То есть если до стопа было 50%, то стало теперь 45%
45% от цикла мы теперь отбираем, и 55% копим - отбор уменьшается, накопление растет.
С каждым стопом - время отбора уменьшается, время накопления растет, период неизменен - 1 минута.

Полный останов либо по достижению минимального значения ШИМа, либо по простою в режиме стоп (залет температуры и неснижение ее обратно) в течении Х минут (вроде 7 минут в этой версии)

П.С. Алгоритм работы автоматики НЕ ИЗМЕНИЛСЯ ВООБЩЕ, по сравнению с жидкостным отбором - и все отработало штатно и внятно.
Это говорит о том, что и формула снижения отбора по Ткуба легко применима на практике к пленочной колонне с паровым отбором.
Нужно только один раз проснять зависимость (отбор-величина ШИМа) для своей колонны и аппроксимировать полученный график в формулу.
Точнее, написать кусок программы, который сам все посчитает за оператора, тому достаточно только ввести в контроллер замерянный отбор на разном отборе.
Но это уже другая история)))

Алгоритм работы автоматики НЕ ИЗМЕНИЛСЯ ВООБЩЕ, по сравнению с жидкостным отборомигорь223, 19 Февр. 20, 12:21

И интересно то, что при таком подходе вообще стирается граница между такими понятиями как отбор по жидкости и отбор по пару.
В принципе я могу этот алгоритм применить и на автоматике от OldBean. Только в моем варианте перекрывать-открывать воду будут шаговые двигатели. А если нацеливаться на клапана, то его автоматику можно применить без переделок.
P.S. Возник еще один вопрос к размышлению. Совместим-ли такой способ отбора с такими методиками как отВОбливание и Снабирование?

По поводу дельты. На данный момент дельта устанавливается вручную. Но планируется ее привязать к датчику BMP280(датчик атмосферного давления) и вносить корректировки в работу от кипения жидкости при атмосферном давленииnorem, 10 Февр. 20, 11:32

Самый правильный вариант, давно хочу сделать тоже самое!игорь223, 10 Февр. 20, 12:21

Совсем неплохо, когда и на погоне бражек автоматика умеет отслеживать атмосферу.
Для примера, конспект вчерашней браги.

P.S.
Моя автоматика "трогает" не дельту, или например температурную уставку для завершения погона браги, а корректирует саму температуру кипения продукта. Лично мне так удобнее. Типа вода всегда кипит при 100°С, невзирая на происки АД.

вода всегда кипит при 100°С, невзирая на происки АД.Esc, 13 Марта 20, 11:45

Так не бывает))