Алгоритмы работы ректификациооной колонны

Не получилось обсуждения. Не получилось именно потому, что желание сделать сразу всё приводит к тому, что не делается ничего.Игорь, 13 Февр. 09, 03:16

Ты прав, именно поэтому я и не тороплюсь обсуждать разные алгоритмы. Мне трудно объяснить словами, но сначала нужно подготовить самые простые вещи. Например то, что нужна стабилизация мощности (на задаваемом уровне) или заданного давления в баке. Похоже это теперь всем понятно. А сделать это легко, это еще не всем понятно, но пока неважно. Это один кубик.
Второй кубик, это управление отбором. Его можно не делать (ручное), делать заданное(пока неважно чем) ФЧ (такого механизма пока нет), управлять бинарно(вкл/откл) или плавно (ШИМ). Похоже других вариантов нет, а значит этот кубик уже тоже сложился. И, похоже, другие кубики не нужны. Каждому из этих кубиков нужно задать режим (один из перечисленных), параметры и включить или выключить работу кубика.

Теперь времена, стадии(ступени, состояния) и условия перехода. Это тоже совершенно несложно. Все, что нужно сделать, это сказать сколько их. Для каждой стадии указывается:
1. Какие кубики в каком режиме и с какими параметрами включены(отключены) в нем
2. Условия завершения (может быть несколько, время в т.ч.) и к какой стадии перейти при их выполнении. Одна из стадий - аварийный останов.

Собственно все. Правильно манипулируя этим, с учетом наличия данных от соответствующих датчиков легко строится чрезвычайно гибкий алгоритм, который может устроить любого. Понятно, что в пределах возможностей датчиков, например окончание голов все равно определяет оператор, система только может сказать о возможном завершении режима и попросит оператора принять решение, например о переходе к режиму тулова или продолжении отгонки голов в течение заданного времени или иных условий. В том числе она может (если задать) отключить нагрев и подождать пока оператор будет думать. Ну или иная, заданная реакция.

Тут важно правильно построить общую структуру, способ задания параметров, стадий и т.п. А мелочи решаться в процессе.

Помочь могут только косвенные данные, основанные на анализе динамики температуры при изменении флегмового числа, что у меня вроде начало получаться. Полного понимания я пока не достиг, всё достаточно мутно, но некоторые тенденции уже заметны.Игорь, 13 Февр. 09, 03:37

Ну вот когда разберешься и нам расскажешь, тогда можно будет автоматизировать завершение стадии отбора голов. А пока - оператор.

Естественно нельзя. Тут Игорь говорил, что он видит окончание голов по температуре. Я не вижу с точностью до, примерно, 1/100 *С. Хотя по запаху и по вкусу они различаются совершенно четко.

Пытаться ущучить их по температуре - довольно бесполезно. Тут проблема в их количестве.Rudy, 13 Февр. 09, 03:00

Сложно говорить о разделяющей способности наших колонн, когда содержание примесного вещества в кубе не превышает 0,1%, и оно окружено огромным количеством других достаточно летучих веществ. Можно говорить только об укрепляющей способности. Если в результате такого укрепления получится укрепить примесь до единиц процента, можно говорить об успехе.Игорь, 13 Февр. 09, 03:37

Я извиняюсь, но мне кажется вы оба несовсем правы...
Если мы меряем температур в точке отбора, то да!  Тело будет загажено головой. 
Хотя у меня температура кипения дефлегматора стабильно получалась чуть ли не 50 градусов (точно не помню), т.е. в нем накапливался весьма концентрированный метанол, а может быть ацетон...

Возможно на форуме была уже эта идея, но если по аналогией с отбором паровой фазы сделать над основным дефлегматором колонку с микроскопической производительностью, но с бешенным (например 500ТТ) разделением и поставить термометр на верху этой колонки, то мы получим очень хороший критерий для определения окончания голов.
Это колонка будет выполнять функции сурогатного хроматографа... 

ФЧ величина вполне вычисляемая. Если перед началом основного перегона сделать калибровку колонны, т.е. определить мощность подаваему в куб, теплопотери и уметь ТОЧНО выставить отбор - то ФЧ вполне можно высчитывать. У меня уже все готово к этому. Нужно только в программе добавить еще одно окошко и написать формулу пересчета. Мощности я определил, отбор регулируется точно.

 
Вот это дисскус я проспал.
На самом деле интереснее и интереснее становится учавствовать в форуме!

На самом деле интереснее и интереснее становится учавствовать в форуме!игорь223, 13 Февр. 09, 08:17

Дык! 

 А настчет все и ничего - тут ты слегка неправ, тезка. Если планку на полметра от пола ставить - всю жизнь потом раком приходится ползать. И ветка по безопасности очень интересна, а что обсуждение замерло - я думаю, тогда просто критической массы информации просто не было на форуме - чуть преждевременно тогда было.
Может, и сейчас рановато - интереса не хватает просто?

Сейчас не хватает технической оснащенности.
Как можно рассуждать о какой то автоматизации, если ничего не контролируется и не управляется?
Я вот тоже начал всякие рассуждения рассуждать только после того как сам  посмотрел на свои графики-логи комплекса параметров.

Нет, не согласен.
Во первых, контролируется температура как минимум в трех точках системы и давление в кубе.
Во вторых управляется подача мощности и величина отбора, пусть старт стопом в мнутах или шимом в долях секунды, это частности в такой инерциооной штуке, как колонна.

И у скольких форумчан ТАКОЕ работает?

Сейчас не хватает технической оснащенности.
Как можно рассуждать о какой то автоматизации, если ничего не контролируется и не управляется?Altair, 13 Февр. 09, 08:53

Вот как раз сейчас, если разберемся с NM8036, и появится такая возможность, причем для всех.

Я вот тоже начал всякие рассуждения рассуждать только после того как сам  посмотрел на свои графики-логи комплекса параметров.

Это точно. Пока графиков всех параметров нет перед глазами, работу колонны не чувствуешь. Зато когда есть - все видно как на ладони.

Возможно на форуме была уже эта идея, но если по аналогией с отбором паровой фазы сделать над основным дефлегматором колонку с микроскопической производительностью, но с бешенным (например 500ТТ) разделением и поставить термометр на верху этой колонки, то мы получим очень хороший критерий для определения окончания голов.
Это колонка будет выполнять функции сурогатного хроматографа...  Kotische, 13 Февр. 09, 04:35

Это было бы здорово, но боюсь, что, как и с ЯМР, мы пока до этого не дошли. А можно поподробнее о такой колонке? Это теория или есть конкретные варианты?

И, возвращаясь к нашим кубикам, хочу еще немного подбросить информации к размышлению.

Кубик "Регулировка отбора" имеет (может иметь) 4 режима
1. Нет регулировки (ручное управление)
2. Фиксированное ФЧ, задаваемое либо механизмом деления потоков (у меня, но нет привода), фиксированным отсосом (Альтаир, лифт Игоря), ШИМ, ... Параметр - задаваемая переменная ФЧ
3. Ключевая регулировка клапаном (требует ручной подстройки отбора для каждого положения клапана) по температуре в точке колонны. Параметр - температура переключения (или пара температур) в указанной точке.
4. Плавная регулировка по температуре в точке колонны (не требует ручной подстройки отбора). Параметр - средняя температура в указанной точке. Пока нет такого железа.

Для того чтобы использовать параметры, порождаемые этим кубиком для перехода от одной стадии перегонки к другой, он, при своей работе генерирует следующие переменные в зависимости от режима.
1. Нет регулировки: - ничего.
2. Фиксированное ФЧ: - ничего, но уже есть общая переменная ФЧ.
3. Ключевая регулировка клапаном: может генерировать несколько параметров
 а. Эффективное среднее ФЧ (грубое ФЧ для каждого положения клапано известно, параметры ШИМ тоже ->ФЧ) или просто относительное время открытия клапана в процентах - его можно считать ФЧ.
 б. Максимальное,минимальное и среднее время открытия/закрытия клапана, то же для периода.
4. Плавная регулировка: среднее ФЧ.

Таким образом, этот кубик имеет (может иметь)следующие входные параметры
1. ФЧ
2. Температура или пара температур в заданной точке.
3. Могут быть наложены ограничения на максимальное и минимальное ФЧ

Кубик может быть выключен (ручная регулировка), при этом отбор прекращается.

Он генерирует (может генерировать) следующие переменные
1. Результирующее ФЧ
2. Временные параметры ШИМ.

Все генерируемые параметры могут быть использованы для формирования условий перехода от стадии к стадии при составлении алгоритма. Например увеличение ФЧ до некоторой величины (снижение отбора до значения менее чем) служит критерием завершения стадии перегонки тулова.

Этот кубик можно использовать с разными параметрами на разных стадиях. При отгонке голов - одни параметры, тулова - другие, хвостов - третьи. Набор параметров можно задать свой для каждой стадии перегонки.

Если нужно просто изменять ФЧ без стабилизации, то можно, например, разбить стадию перегонки тулова на три независимых стадии, задавая свое, фиксированное, ФЧ для каждой. Переходы между этими стадиями можно сделать по времени, концентрации в баке (температуре пара), по объему отгона (если есть такой датчик) и т.п.

Что еще нужно добавить/убрать?

боюсь, что, как и с ЯМР, мы пока до этого не дошли. А можно поподробнее о такой колонке? Это теория или есть конкретные варианты?Rudy, 13 Февр. 09, 10:32

Это (сурогатный хроматограф) на несколько порядков проще и дешевле чем ЯМР.
Проверенных решений безусловно пока нет но есть весьма конструстивно простая в реализации идея - разместить внутри дефлегматора капиллярную плёночную клолнну и использовать её как трубку связи с атмосферой. Уменьшая диаметр трубки можно значительно повысить число теоретических тарелок. Работать эта колонка будет практически сама на себя, ФЧ=∞.
Нижняя часть этой микро-колонны должна находиться на уровне узла отвора, в паровой зоне, там же где термометр, а верхняя часть должна быть связана с атмосферой через капилляр (например шприцовую иголку).

Но это только прототип идеи, хотя в мою конструкцию колонны она вписывается идеально!

Именно потому, что без графиков температуры ничего не ясно, я так настойчиво проталкиваю ТемпКипер. Это пока самый дешевый и простой регистратор. Два - три датчика,адаптер, комп и несколько метров проводов.
В сумме за 10 долларов цена не переваливает. Да еще и пищит при пересечении порогов.
Не спорю, контроллер правильней и надёжней, но этап визуализации нужно пройти, изучить свою колонну и понять что ей надо и в какой момент. И только после этого, но ни в коем случае не ДО, можно учить контроллер тому, чему уже научился сам, тому, что опробовал, и по графикам убедился, что это есть гуд.

Но это только прототип идеи, хотя в мою конструкцию колонны она вписывается идеально! Kotische, 13 Февр. 09, 10:53

А как она вписывается в твой потолок?
Какая высота микроколонны и что мы анализируем на ее выходе? Если температуру, то с микрокапилляром будут проблемы. В общем интересно, но тут думать и думать.

Именно потому, что без графиков температуры ничего не ясно, я так настойчиво проталкиваю ТемпКипер. Это пока самый дешевый и простой регистратор. Два - три датчика,адаптер, комп и несколько метров проводов.
В сумме за 10 долларов цена не переваливает. Да еще и пищит при пересечении порогов.
Не спорю, контроллер правильней и надёжней, но этап визуализации нужно пройти, изучить свою колонну и понять что ей надо и в какой момент. И только после этого, но ни в коем случае не ДО, можно учить контроллер тому, чему уже научился сам, тому, что опробовал, и по графикам убедился, что это есть гуд.
Игорь, 13 Февр. 09, 11:00

Ты не учитываешь того, что этот контроллер можно поставить в простейший режим, без всяких сложностей. Тогда он будет работать так же как и темпкипер - просто элементом связи между датчиками и программой в компе. Ну и с простеньким управлением нагревом и клапаном. Тут никаких алгоритмов не нужно. И графики не хуже будут.

У тебя просто еще инстинктивный страх перед неизвестным. Вспомни, что ты думал, когда начинал осваивать цифровые датчики температуры, компьютер и темпкипер? Здесь задачка даже в чем-то проще. Думаю ты легко разберешься, главное - не пугаться.

сделать в прошивке программирование конечного автомата... то есть набор состояний и условий перехода к другим состояниям...  каждый сможет реализовать свои желания ... но это из области фантазий

ПС: либо хранение алгоритма в чем то типа машинного кода, прикладного к нашей задаче

А как она вписывается в твой потолок?
Какая высота микроколонны и что мы анализируем на ее выходе?Rudy, 13 Февр. 09, 11:14

Замечательно вписывается! Высота дефлегматора у меня 26 см, колонку надо разместить внутри дефлегматора. На выходе меряем температуру.

Если температуру, то с микрокапилляром будут проблемы.Rudy, 13 Февр. 09, 11:14

Какого рода? Теплоизолировать колонну имхо не так сложно...

Гдето пробегала формула высоты ТТ для плёночной колонны...
Каков нужен диаметр капиляра, для получения на длинне 26см хотя бы 26ТТ?

А засунуть термометр в микрокапилляр с микродефлегматорм?
26 ТТ скорее всего не хватит, хотя кто знает. Боюсь, что высота будет порядка метра.

А засунуть термометр в микрокапилляр с микродефлегматорм?
26 ТТ скорее всего не хватит, хотя кто знает. Боюсь, что высота будет порядка метра.Rudy, 13 Февр. 09, 12:00

Я думаю что капилляр и термометр могут быть не такими уж и микро...
а сильно большого числа ТТ и не требуется, это всё равно намного лучше чем мерить температуру в точке отбора...
Руди, если тебя идея заинтересовала, чуть позже нарисую чертёжик и буду развивать идею дальше...
Чего мне очень не хватает это формулы для оценки числа ТТ плёночной колонны...
Игорь хорошо ориентируется в литературе, он мог бы подсказать...

Да я тоже давно думаю о чем-то подобном.

Тут можно сотворить и такой фокус. Сделать твою микроколонну совершенно отдельно (со своим баком и нагревателем микроскопического размера) и капать туда часть отбираемого дистиллята. Тогда получится отдельный анализатор. Для начала это наверное удобнее будет.

Смотри, что получается. Трубка - длинная и тонкая (кстати, ее можно и набить чем-то типа минеральной ваты). Ей потребуется очень хорошая теплоизоляция. А дефлегматор можно сделать с естественным воздушным охлажением - просто небольшой радиатор. Если все хорошо теплоизолировать, то нагреватель нужен всего на несколько ватт.

Такую штуку можно просто на столе держать рядом с колонной.

А проток обеспечить так. То, что стекает обратно в бак - выливаем наружу через сифон или что-то вроде. А в бак - капельница в трубку некоторой высоты так, чтобы высота столба соответствовала давлению в баке. Ну тут еще подумать нужно.

Люди, давайте про алгоритмы здесь говорить.

У нас пока видится две петли регулировки. Первая - нагрева бака, вторая - регулировки отбора. Про всякие аварийные блокировки -отдельно.

1.Нагрев бака.
Тут пока прозвучали следующие режимы.
    А. Быстрый нагрев. Нагреватели на полную мощность, завершение режима - по превышению заданной температуры в баке. Плюс - по превышению давления (мало-ли что). Итого - два параметра Т и Д.
    Б. Пауза. По моему - не нужна. Завершение режима - время. В самом режиме может быть 3 варианта - стабилизация мощности, температуры, давления. Параметры: время, что делать, значение параметра - 3 параметра.
    В. Стабилизация давления или мощности. Завершение режима - внешний сигнал от параллельной петли (клапан отбора), достижение заданной температуры, возможно -время. Параметры: что поддерживать, значение давления или мощности, предельная температура и/или время - три/четыре параметра.

Т.е. этот кубик можно запустить в одном из трех режимов с соответствующими параметрами.

С кубиком регулировки отбора - то же самое.

Вот, собственно и все. Пользователь выбирает нужный кубик, задает нужный режим его работы и параметры и вставляет его в нужное место общей последовательности. Когда задал все кубики последовательности - говорит "Поехали". Если работа была прервана по какой-то причине - говорит "поехали с заданной точки".

Можно сделать и кубик "Ожидание реакции оператора" с соответствующим сигналом или предусмотреть такой режим при задании условий завершения кубика. Это нужно при отгоне голов.

Последовательность - это список кубиков с параметрами которые последовательно запускаются на выполнение.

На самом деле каждый кубик состоит из двух половин - про бак и про отбор. Для каждого режима кубика бака задается соответствующий режим отбора. Завершение выполнения кубика может быть как по одной, так и по другой его половине или комбинации условий. Естественно и по команде оператора "перейти к следующему кубику" или "Завершить работу".

Можно составит и запомнить несколько типовых последовательностей типа "Перегонка браги", "Ректификация" и т.д. И набирать их одним ударом, с небольшой коррекцией (если нужно).

Для устранения влияния колебаний атмосферного давления, окружающей температуры и т.п. можно присвоить параметру регулировки не фиксированное заранее значение, а текущее значение параметра со смещением. Например при переходе от кубика, соответствующего перегонке голов, к кубику прогона тулова, можно в кубике управления отбором задать не конкретную температуру (или разность температур) в колонне, а текущее значение этой температуры с заданным смещением. Естественно с заданными граничными значениями, на случай сбоя.