Использование перистальтического насоса вместо клапана отбора

Часть 1.
Постановка задачи, позитив.

Самая распространенная на сегодня вариация регулировки отбора с помощью электроники (механический кран я не беру в расчет)
Суть проста. Если клапан все время открыт, то проток через него определяется тремя параметрами

- площадью сечения отверстия в жиклере, установленного на выходе клапана
- величиной давления жидкости на жиклер
- ну и плотностью жидкости, протекающей через клапан (этим мы обычно пренебрегаем)

То есть в полностью открытом состоянии клапан с жиклером полностью эквивалентен механическому крану, отрегулированному на проток. Как на кухне - кран прекрыли, проток уменьшился до нужной нам струи.

Однако, в отличии от кухонного крана, при фракционной перегонке с помощью колонны винокуру нужно периодически изменять величину отбора. Уменьшать отбор, по мере необходимости (подробное рассмотрение алгоритмов не входит в задачу этой ветки).
Механически крутить жиклер (кран) у нас не получится. А вот закрывать-открывать отбор - это мы легко, клапан же.))

Допустим, у нас все отрегулировано так, что в час через жиклер протекает три литра спирта. Теперь, если мы полчаса клапан будем держать открытым, а полчаса закрытым, что получится?
Правильно, получится то, что натечет у нас "в рюмку" уже не литр, а только половина литра, за час - что нам и нужно.
Меняя соотношение за час состояния открыто/закрыто, мы регулируем велечину отбора от нуля (весь час закрыто) до максимума (весь час открыто).
На практике конечно период цикла вкл/выкл не час, а намного меньше - чтобы колонну не качать.
Насколько меньше?
Это определяется постоянной времени системы куб-колонна, и на практике ( к нашему счастью, постоянная времени колонн достаточно высока) может варьироваться от нескольких секунд до нескольких минут.
При таких значениях периода Тпериода=Твкл+Твыкл, такой вот "цифровой метод 0/1" регулировки отбора ничем не отличается от кручения механического крана - и это дает нам широкие возможности регуляции, слава Бахусу

регулировки отбора ничем не отличается от кручения механического крана - и это дает нам широкие возможности регуляции, слава Бахусуигорь223, 17 Апр. 20, 12:37

ничем.. кроме цены.. преимуществ никаких - но заплатим раз в 20 дороже...
Хороший цифровой понт - дороже денег..
Слава Бахусу!! ))

А уж если связать перистальтику на обратную связь по температуре, или что то другое - то к стоимости перистальтики нужно добавить еще какой то процессор...

ЗЫ и перистальтика на моторчике постоянного тока - сюда не подойдет.. у них постоянно плавают характеристики..
стабильности никакой..
нужна обратная связь - с числом оборотов роликов...
такие вещи - дешевыми не бывают..

Я уж года 3 как перистальтику в отборе использовал.
Правда сейчас времени мало вообще на это.
Но в последнем варианте даже колхозил подключение температурного датчика к мозгам мелкого насоса и по т куба скорость отбора

Хороший цифровой понт - дороже денег..
Слава Бахусу!! ))Zapal, 17 Апр. 20, 12:47

Ибо ваистену.

нужно добавить еще какой то процессор...Zapal, 17 Апр. 20, 12:47

Ардуина нано.

перистальтика на моторчике постоянного тока - сюда не подойдет..Zapal, 17 Апр. 20, 12:47

На шаговике вполне себе точно работает.

Часть 2.
Негатив.

И вроде бы все супер гуд, все просто, бюджетно и действено.
Но.
НО!
Возвращаемся к условиям задачи

проток через него определяется тремя параметрами

- площадью сечения отверстия в жиклере, установленного на выходе клапана
- величиной давления жидкости на жиклер
- плотностью жидкостиигорь223, 17 Апр. 20, 12:37

Если с п.1 и п.3. все просто, то вот с п.2. очень часто бывает засада.
Наиболее частые причины
- клапан висит на силиконовом шланге, от высоты подвеса отбор гуляет в разы
- на ТСА надет бублик, давление в дефлегматоре (по отношению к атмосферному) меняется от количества конденсата в бублике - отбор плавает в разы
- после клапана в шланге возникает столбик отбираемой жидкости, которая при стекании вниз создает за собой разряжение (эффект поршневого насоса) - отбор плавает в разы
- конец шланга опущен в жидкость, и создается воздушная пробка, которую нужно протолкнуть - отбор плавает в разы.

На эти "косячки" часто попадают новички - но мыт-то уже стрелянные воробьи, у некоторых вообще вся жопа в шрамах!)))

Казалось бы, все просто устраняется.
1 Клапан вешаем на быстросьем однотипно и одинаково - жиклером вниз или вверх. Таким образом фиксируем один раз и навсегда величину столба жидкостью над жиклером
2. Бублик убираем н ахер, ТСА дефлегматора всегда открыта
3. После клапана ставим еще одну ТСА - теперь после клапана давление всегда строго равно атмосферному

Сделали.
Даже калибровку в автоматике придумали и реализовали. И делаем ее по привычке каждый раз при старте процесса (ну, кто делает, кто нет, но возможность таковая заложена)))
И?
И все-таки находятся товарищи, приятели, друзья...и даже незнакомые мне лично граждане, которых результаты НЕ УСТРАИВАЮТ!

Будете смеяться - как раз один такой винокур, мой хороший приятель, и "вынудил буквально" меня вернуться к вопросу об отборе.
Точнее, приставал он ко мне с этим вопросом давно, в вацапе исписаны тонны килобайтов слов и картинок, формул и табличных графиков замеров отбора.
И я бы никогда не повелся...но когда коту делать нехуй, он яйца лижет. А мне делать не то, чтобы нечего - возможности ограничены на многие деяния(((

Так вот.
Пришло время вспомнить о системах дозированной подачи (или дозированного отбора, это с какой стороны посмотреть.)))

Добавлено через 18мин.:

Часть 3.
Выбор варианта для макетирования.

Итак, какие варианты дозаторов отбора нам известны?
Их много.

А)Самый простой - это тот же клапан, но с обратной связью...не, не так.
Это два клапана с некоторой мерной емкостью фиксированного обьема, и датчиком наполнения.
два момента

1. Зная обьем наполняемого шлюза (или буфера, как угодно), автоматика, даже с не-очень умными мозгами, легко вычислит, сколько раз за час наполнять или опорожнять буферный шлюз, чтобы отлить в рюмку за час нужный обьем.
Неважно, как быстро или медленно наполняется шлюз - важно, что периодом паузы между слитиями в рюмку автомат всегда отрегулирует нам итоговый отбор - при условии, что наливаться будет не медленнее чем возжелал оператор установки. Если сливается 2 литра в час, а оператор хочет 3, то пусть дырку ковыряет в жиклере.
То есть стабилизатор отбора действет, как и стабилизатор напряжения. Понизить и удержать заданный отбор - легко. Повысить - сосать не приучили.

2. датчиками наполнения могут быть многие вещи.
Датчик проводимости, датчик веса, датчик емкостной, ик датчик, сенсорный...мы пока о стратегии, а не о тактике.

3. Можно даже обойтись одним клапаном, используя сильфонный слив - это опять тактика. А я о стратегии:
- фиксированный обьем,
- часы
- клапан наполнения, регулирующий величину пауз между наполнениями

Б) Система перекачки строго дозированных обьемов жидкости
Например перистальтика или шнековый насос, или шестеренчатый, или мембранный, или шприцевой - опять же тактика пока неважна
Важно то, что за один качок (оборот, цикл) мы переносим из колонны в рюмку определенный обьем жидкости.
Узнали? Сообщили нашему искуственному интеллекту из прессованного песка?
Ну а количество этих самых качков-оборотов-циклов наш ИИ сам посчитает, его затем и вылепили из глины на свет божий.

Что здесь важно?
Важно то, чтобы количество вещества за один цикл было постоянным, и не зависело от внешних случайных факторов.
Благо, что жидкость несжимаема, это сильно упрощает дело.

Итак, вариантов много.
Так почему все-таки перистальтика?

Часть 4.
Истина всегда где-то посередине

Перед тем, как продолжить трындеть за насосики и прочие приблуды, давайте разберем вот этот посскриптум нашего коллеги

ЗЫ и перистальтика на моторчике постоянного тока - сюда не подойдет.. у них постоянно плавают характеристики..
стабильности никакой..
нужна обратная связь - с числом оборотов роликов...
такие вещи - дешевыми не бывают..Zapal, 17 Апр. 20, 12:47

1. Действительно, у перистальтики характеристики плавают. Причем на любом типе мотора, хоть на бензоприводе, хоть на шаговике.
Силиконовый шланг с ростом

- количества роликов на роторе насоса
- числа оборотов ротора в минуту

не успевает расправляться до конца. Это приводит к тому, что производительность нелинейно растет с ростом оборотов

2. С наработкой моточасов шланг насоса плющиться, становится более овальным. Изменяется его мягкость, и площадь сечения.
Это приводит к тому, что в долгосрочной перспективе меняется количество жидкости, прокачиваемой за оборот - и - соответственно - за час

3. И наоборот, если брать бюджетный насосик за 12 долларов, где литая головка насажена на вал двигателя постоянного тока, то в принципе стабильность прокачки получить несложно, и будет она ненамного хуже (если вообще хуже) чем у головки с шаговиком.
Просто принцип управления нужно изменить.

Но самое важное Запал оставил напосошок.
Не про дешевизну - это все относительно, преходяще и неинтересно, до определенного момента.
А про то, что НУЖНА ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
- вот это на самом деле тот Аз теории регулирования, который можно забывать, но если хочется точности - себе дороже выходит.

Поэтому основной вопрос, хоть с клапаном, хоть с насосом, хоть со шлюзом, хоть с чертом лысым - заключается в том, как построить систему управления отбора!
Пытаться прецизионно калибровать отбор, либо проливать нектар в рюмку, стараясь более-менее не частить...но контролировать ситуацию, создав ту или иную петлю ОС.
Как?

Добавлено через 3мин.:

И кстати.
Вопрос стоимости тоже ведь немаловажен.
Более того, немаловажен вопрос встраивания новой системы отбора в существующие системы автоматики.

У нас есть задание, которое вырабатывает для клапана наш кусок проводов и транзисторов с микросхемами.
Чаще всего это алгоритм, который называется SSR - медленный ШИМ с заполнением "еденицей" от 0 до 100%, разрешение (дискрет) обычно принимается за 1%
Нам бы в основной системе ничего не менять, верно?
Или нет?

перистальтика самовсасывающая, может работать с паром а для клапана требуется устройство сбора жидкости
перистальтика не зависит от давления (в колонне, в принимающей емкости)

mak,
вот и я пришел к этой мысли. Благо автоматика позволит подключить перистальтику.

Zapal,

ничем.. кроме цены.. преимуществ никаких - но заплатим раз в 20 дороже...Zapal, 17 Апр. 20, 12:47

Коллега не согласен, и в общем, и в частности. В нашем деле, главное - стабильный и предсказуемый результат. И вот, после нескольких перегонов, периодически получая именно то, что хотел, а чаще не то, что хотел ..., задался вопросом, как так? Сырье одно, выбродило схоже, на первом перегоне НБК, схема второго перегона - ОДИНАКОВАЯ, как по цифрам, так и по набору оборудования, а результат разный, то слишком мягкая, то жесткая ... Я не говорю о голимых хвостах и прочее, я говорю о балансе мягкости и жесткости, то, что называю чистым и искрящимся вкусом.

Сделаешь 10-20 проб на погоне. Выберешь скорость, запишешь. Новый перегон, а результаты на тех же цирфах не те. И так поэтапно, жиклер вверх, ТСА + после клапана отбора, быстросьем.
А стабильность не приходит. Клапаны синие, клапаны черные, горизонтальные и вертикальные. А результат ускользает. Жиклер меньше, жиклер больше ... Жиклер заменишь, сделаешь перерасчет, вообще третий результат.

Итак, на РЕАЛЬНУЮ скорость отбора в системе с клапаном отбора, влияет все, все, что можно и невозможно ... ))) Вкус дистиллята же, разнится тонко при разнице скорости в 20 мл и явно при разнице в 50 мл (на скоростях 2000-2500 мл в час), а это всего 2-3% на жиклере 2,0. Кроме того нет прямой зависимости скорости отбора и % открытия. Тесты скорости идут на открытом клапане, и они не дают верной пропорции. Для примера, жиклер 2.0, если открытие 100% дает 3350 мл в час, а это должно значить, что открытие 50% даст - 1 675 мл? Нет, реальная скорость на 50% на этом жиклере - 2 034 мл в час. Это тоже вводит в заблуждение при попытках воспроизвести результат, особенно при апгрейде оборудования.

Итак, нужна система точного дозированного отбора. Которая не имеет жиклеров, которой не важна высота всяких столбиков до и после ...

Добавлено через 5мин.:

Нам бы в основной системе ничего не менять, верно?игорь223, 17 Апр. 20, 15:25

Верно

Вкус дистиллята же, разнится тонко при разнице скорости в 20 мл и явно при разнице в 50 мл (на скоростях 2000-2500 мл в час),Аркадий Вайнер, 17 Апр. 20, 17:18

)))
Блажен, кто верует.
Впрочем, я уверен, что и на перистальтике ты не получишь точности ниже 3—5% от раза к разу.
А уж линейности при изменении 50—100% это ГАРАНТИРОВАННО не будет на ней и в помине

игорь223,

)))
Блажен, кто верует.игорь223, 17 Апр. 20, 17:30

Не верую, четко определяю на вкус.

А уж линейности при изменении 50—100% это ГАРАНТИРОВАННО не будет на ней и в поминеигорь223, 17 Апр. 20, 17:30

хотя бы исключить прочие факторы. А градиент линейности, можно получить раз и навсегда замерив по нескольким точкам с шагом. Главное в этом, точно понять скорость, на которой результат нравится. Воспроизвести. И при необходимости добиваться на новых сборках при апргейде автоматик, оборудования и прочее.
Излишний перфикционизм? Возможно! Но ведь даже молоко нравится всем разное ... )))

Добавлено через 4мин.:

Мы не о том, кому и какой вкус. Просто решаем задачу - точный отбор. Лучше точный и повторяемый раз от раза, а здесь нужна мерная промежуточная емкость с датчиком. Ну и само собой с обратной связью.

мерная промежуточная емкость с датчиком.Аркадий Вайнер, 17 Апр. 20, 17:37

это и есть

с обратной связьюАркадий Вайнер, 17 Апр. 20, 17:37

Добавлено через 3мин.:

Можно и без всякой промежуточной обратной емкости.
Тензометрическая платформа с установленной на нее рюмкой в 10 (или в 50, но лучше в 10) литров - это и есть гарантия точного отбора.

Но

Нам бы в основной системе ничего не менять,игорь223, 17 Апр. 20, 15:25

не получится.
потому что любая система, которая есть на рынке (кроме пожалуй у Красавчика, но она хромая на обе ноги - закрытая система, с ограниченным и нерасширяемым функционалом.

Добавлено через 3мин.:

Я не говорю, что задача не решаема - и в космос люди летают.
Я говорю о том, что нужно описать постановку задачи. Если бы я услышал раньше про "органолептически значимые девиации в 20-30мл на крейсерских 2000 отбора", я бы и ветку не стал создавать, сто процентов.

Но уж раз тыкал час в клавиши, теперь думать нужно)))

Просто решаем задачу - точный отбор.Аркадий Вайнер, 17 Апр. 20, 17:37

Эта задача - по условиям не выполнима.. Помните правила вычисления в физике? расчет должен идти в тех метрических единицах - что обозначены в задаче.. Поясняю...
1. Имеем точный, офигительно точный насос.. которым регулируем отбор, полагаю - в миллилитрах..
Следовательно для правильного решения задачи - у нас исходные данные должны быть изначально заданы тоже в милилитрах..
а именно объемы спирта циркулируемого в колонне.. Но кто у нас обозначает мощность в долях ватта? и поток спирта в колонне в миллилитрах?

Иначе наша задача - никак не вытанцовывается в плане точности.. суть проста..
если я взвешиваю груз в тоннах - мне нахрен не нужны аптекарские весы в миллиграммах.
Аллегория очень грубая.. но полагаю - она верно отражает принцип... ))

Zapal, Верно отражает принцип, и мы находимся в одном диапазоне, речь не идет о точности с 10 литров отбора в час попасть в вилку 20 мл. Попасть в вилку 2-3% реально. Чем более "зажат" клапан, кстати, тем скорость точнее и более прогнозируемая. На малых скоростях при отборе голов, почти идеально.

Друг мой, как принято на Руси, в вечер Страстной Пятницы мы все тут выпимши. Кто не с нами — тот нехристь, так уж водится.

А Саня говорит о том, что отбор это только аверс медали, создающей флегмовое число. А реверс ее — испарение из куба.
Пришла жена с кофеем, пукнула возле куба — и даже при идеально точном отборе вкус дистиллята изменился (если верить тебе).
Извиняюсь за свой французский, я старался перевести Запала максимально аутентично!

игорь223, да я понял. Есть такое. И в планах стабилизация по каждой фазе, без вариантов. И, жене - пеногасителя ))

уж года 3 как перистальтику в отборе использовалmak, 17 Апр. 20, 12:55

[сообщение #13132658]
И не надо там регулировать обороты, просто ставится вместо клапана, и тот же медленный ШИМ. И калибруется быстрее чем клапан, и работает точнее, без всяких обратных связей. Единственное что можно усложнить -- померять ток на моторе, и вычислить таким образом аварийные ситуации типа пережевывания шланга или обрыва проводов. И на нижнем отборе силиконовые шланги нужно на что-то более другое менять..

makh, у меня уже сутки стоит насос в режиме 3 секунды включен и 12 выключен.
После прогрева двигателя и головки отбор ВРОДЕ неизменен — 42мл/минуту.
Есть два «но»
1. Шумит он раз в сто больше клапана. Счас видео сниму, если найду в себе силы встать с дивана)))
2. Я сильно неуверен, что еще через сутки он будет выдавать те же 42 мл. Трубка не вечна и деформация неизбежна.

Наблюдаю, думаю...

Шумит он раз в сто больше клапанаигорь223, 19 Апр. 20, 13:37

1. Свои насосы я васче не слышу. Одна из основных причин, по совокупности которых, собственно, и внедрялось.
2. На нижнем отборе силикон одноразовый. На верхнем годы может работать, если не каждый день конечно. Измерением тока на моторе можно диагностировать состояние шланга.. Калибровка перед каждым запуском ректа, это две минуты.. И ШИМ такой быстрый незачем..

Не слышно на шаговике.
На моторчике они все с оборотами в районе 600 мин—1 и я бы не сказал, что их не слышно)))
Покажи на али, каким ты пользуешься?

Шим можно ставить какой угодно, в бассейновых насосиках вообще недельный таймер: раз в неделю какой—то гадости выдавливается столовая ложка.
Мне нужно максимум проверить, а минимум всегда получится.

А вообще говоря, чтобы получать более менее сносную линейность отбора, нужно не стандартный SSR использовать, а модифицированный.
То есть время отбора сделать фиксированным, и его не менять. А время простоя варьировать, но тоже не делать его близким к нулю.
Таким образом исключаем влияние переходных процессов — раскрутки вначале и торможения в конце.

То есть берем,к примеру, время отбора равным 3 сек (на порядки дольше переднего и заднего фронтов).
И время минимальной паузы делаем тоже равным 3 сек.
Замечание: производительность головки нам нужна при этом в два раза больше предполагаемого максимального отбора.

А дальше все просто считается. Нужно 25% от максимума, значит время простоя делаем не 3, а 12 секунд. И так хоть до нуля, в среднем за длинный период (час скажем) средний отбор будет четко линеен