Концепція керування ББК з паровим нагрівом.

[Игорь]

Постала задача керування ББК з парогенератором. Треба викласти думки на папір. Або по сучасному...
Зроблю це тут.

[Игорь]

Розглянемо лише питання керування, зручність та безпеку поки залишимо поза лапками. 
Чого ми прагнемо?
Процес керування ББК - це прагнення знайти та використати оптимальну двійку параметрів - нагрів та подачу барди.
Я базую всі подальші розмірковування на існуванні оптимальних налаштувань.  Для кожної колони в її унікальних умовах роботи , існує двійка оптимальних параметрів - потужність нагріву та швидкість подачі браги, які будуть найкращими. Найкращими саме для цієї колони та для тих умов, в яких вона саме зараз працює. 
Якщо ця двійка параметрів існує, то задача керування - знайти та застосувати цю двійку параметрів.
Як їх дізнатись? У кого спитати?
Ну, мабуть, це знають у всьому всесвіті лише двоє - Господь та наша ББК.
Звернутися з питанням до першого знавця, мабуть, випаде шанс лише після спілкування з апостолом Петром, але тоді нам вже буде не до ББК. 
Лишається лише один варіант - запитати у ББК. 
Тоді задачу можна вважати майже вирішеною. 
Припустимо, так.
Даємо такі нагрів та подачу, які на першому етапі вважаємо адекватними, даємо колоні попрацювати певний час, та питаємо її - "ти як?".
ББК має відповісти. Щось на кшталт "нагріву мало, додай ще", або "все нормально, так і лишай", або "це вже забагато браги, зменшуй подачу".
Ось і все регулювання - керування. Час від часу задаємо питання, отримуємо відповідь, та виконуємо бажання колони. Керує колона, ми лише виконуємо її забаганки.
Лишились дрібниці - налагодити спілкування з ББК, навчитись ставити запитання та отримувати відповіді.
Тут ми зустрінемось з тим, що у колони не буде для нас однозначної відповіді, бо вона відчуває лише адекватність співвідношення "нагрів-подача".
Відповідь "все нормально" буде означати, що можна або залишити все как є, або збільшити одночасно нагрів та подачу.
Відповідь "забагато браги" означатиме одночасно "замало нагріву", та навпаки...
Тому мі підемо таким шляхом. Один з параметрів ми зафіксуємо, а інший будемо змінювати.
Ну, наприклад, ми зафіксуємо нагрів, а змінювати будемо лише подачу браги.
Тоді сигнали від колони будуть стосуватись лише подачі. 
Отримавши позитивний результат декількох перегонок з якоюсь завідомо малою потужність, ми декілька перегонок з більш високою потужністю, аж доки колона нам це дозволить.
А потім зробимо крок назад від знайденої межі.
Таким чином, ми знайдемо оптимально- максимальну потужність нагріву, і надалі будемо керувати лише насосом, спираючись на сигнали від колони.

[Игорь]

Отже, ми знайшли та використовуємо максимально-оптимальній нагрів...
Ще не зустрічав такий термін... Ми звикли називати його передзахлинним. Нехай так.
Що ми будемо вважати оптимальною подачею, яку будемо прагнути знайти та підтримувати? 
Це максимально подача, при якій втрата спирту не більша за припустиму.
Давайте розберемось. 
Ідеал - це коли кожна молекула спирта з браги в результаті перегонки потрапить у нашу пляшку, коли жодна молекула спирту не буде втраченою.
Це буде дійсно ідеал, але він недосяжний. Певна кількість спирту все одно буде втрачена з бардою, і це не просто втрати, це ціна, яку ми платимо або за недоліки керування, або за недоліки обладнання, або за швидкість перегонки, тобто за зекономлені кіловат - години.
Щоб не платити втратами спирту - цукру - грошей  за недоліки керування, ми зараз і спілкуємость.
Недоліки колони ми на цьому етапі не розглядаємо.
А ціна за збережені кіловати - це те, що у нас попереду, це треба осмислити.
Якщо втрата за певний час спирту зі 100 грам цукру призведе до економії кіловат-години електроенергії - це припустимо чи ні? 
Або те саме питання, але з іншого ракурсу. Чи розумно витратити зайву кіловат-годину щоб запобігти втраті спирту з 100 грам цукру? 
Прийде час, і ми повернемось до цього питання. 
На черзі - пошук спільної мови з колоною.


 

[Игорь]

Якщо ми працюємо з стабілізованим оптимальним нагрівом, то для адекватного керування нам в будь-який момент часу треба розуміти як оцінюється колоною наявна подача, і ціх оцінок є лише три - замало, забагато, та заєбісь ... пробачте ... нормально. 
Щоб мати цю інформацію щохвилини чи щодекілька секунд, треба застосувати певні інструменти -датчики, вимірювальні прилади, хроматографії чи комп'ютерні томографи. 
Можлива купа варіантів, але виникає питання вартості. 
Якщо таке обладнання буде коштувати як ракета до Patriot, то... 
Я про розумну достатність. 
Давайте покроково. 

[Игорь]

Почнемо з одного датчика температури. 
Куди його запхнемо?   
У нас в колоні взаємодіють два суб'єкта - пара та рідина. Нам цікавий не перебіг процесу взаємодії, в її результат,  тому поставимо датчик там, де існує лише один суб'єкт, причому не на його вході в колону, в навпаки при виході. 
Спочатку розташуємо датчик там, де рідина закінчує свій шлях, от пара ще не розпочала його перед виходом барди з колони, нижче точки вводу пари.
Поїхали розбиратись що він нам може показати.
Трохи спрощеного.
Вода, що не має домішку спирту, кипить при сотні градусів. Чим більше вміст спирту, тим нижче температура. 
Якшо зовсім не дамо браги, на виході буде свіжосконденсована водяна пара без спирту, на термометрі умовна сотня градусів.
Починаємо давати брагу, з кожною хвилиною збільшуючи її подачу.
Доки браги мало, весь спирт з неї випарується в колоні, до зливу дійде лише вода, температура так і залишиться 100 градусів.
Ця температура буде лишатись сотнею до того моменту дока подача буде меншою за оптимальну, або буде оптимальною. 
І лише коли подача стане більшою за оптимальну, ми побачимо зменшення температури.
Отже, датчик температури на виході барди не дасть повної відповіді у стилі "замало- забагато-нормально". По ньому ми можемо отримати відповідь про подачу "забагато, треба зменшувати" або "незабагато, не знаю що робити, бо може замало, а може нормально".
Це дуже схоже, доречі, на медичний градусник в дупі. Або ти точно хворий, бо температура 38.4, або невідомо,чи здоровий, бо температура нормальна, але не всі хвороби підвищують температуру.

[Игорь]

І все ж, маючи лише один датчик в нижній зоні, ми можемо керувати потоком браги.
Вмикаємо нагрів парогенератора.
Чекаємо нагріву НБК до самого верху та появи перших крапель дистиляту на виході з холодильника.
Фіксуємо температуру на нашому нижньому датчику. Це і є наша умовна сотня градусів.
Починаємо подавати брагу повільно, з потоком, що гарантовано недостатній.
Чекаємо стабілізації режима роботи колони 2-3-5 хвилин.
Дивимось на  покази датчика. Якщо там залишилась наша "сотня", це означає, що подаче не завелика - або замала, або заєбісь нормальна.
Щоб зєясувати це, знов підвищуємо подачу...
Настане момент, коли "сотня" похитнеться та поповзе вниз.
Це буде означати, що ми перетнули межу, що колона не змогла випарувати весь спирт з браги, що ми подали, наша подача стала завеликою. А крок чи два кроки назад була нормальною.
В цей момент ми маємо вжити засобів проти втрати спирту, а потім зробити 1-2-3 кроки назад, та поновити подачу на обертах, що передували перебору, яки ми визначили як нормальні.
Одразу зазначу, що це - дуже спрощена модель, яку ми зродом розгорнемо та розглянемо дрібниці. А на цей момент цього досить.

[Игорь]

Давайте змінимо точку виміру температури. Розташуємо датчик там, да пара завершує свій шлях по колоні,  а браги ще нема. Тобто розташуємо датчик в потоці пари,  вище точки вводу барди.   
Що буде показувати цей датчик? Тед трохи спрощено.
Спочатку ми зовсім не дамо браги.  Пара без спирту, тому вона буде мати условну сотню градусів.
Якщо ми дамо трошки браги, датчик одразу побачить меншу температуру, по цій температурі ми зможемо навіть оцінити міцність дистиляту на виході.
Якщо ми дамо браги більше, вміст спирту у парах збільшиться, температура стане ще нижчою.
Отже, цей датчик зможе показати нам момент, коли спирту в колоні нема (температура наближається до умовної сотні), або колі насиченість колони спиртом зменшується (температура пари росте). 
На цьому можна було б поставити крапку, якщо б не важливий ефект.

[ДимаС]

Точка без барди та браги немає - це парогенератор.

Поки що діалог описав частину принципу роботи МУПа - по верхньому датчику.

[Игорь]

Точка без барди та браги немає - це парогенератор.

Якщо так зробити, це саме той варіант, коли вади конструкції, або економія при побудові колони, унеможливлять адекватне керування та стануть причиною втрат спирту.
Якщо вимірювати температуру в сірій зоні взаємодії пари та рідини, то на покази датчиків будуть впливати внизу -  водяна пара з парогенератора, яка завжди 100, та  вверху - температура свіжої браги, яка завжди менше температури кипіння.
Тому температуру слід вимірювати лише в "однофракційних", гомогенних зонах - в рідинній або паровій, але не в сірій зоні взаємодії.

Поки що діалог описав частину принципу роботи МУПа - по верхньому датчику.

Це був монолог, а не діалог. :)
Ти мабуть прочитав лише останнє повідомлення, де я тільки почав писати про задачі верхнього датчика. До цього я достатньо детально зупинявся на використанні нижнього датчика.
Так, це безумовно схоже на роботу МУП, бо процеси перегонки з кип'ятильником та парогенератором достатньо схожі, але не ідентичні.

У мене зараз є задача описати детально процес керування парогенераторною НБК людині з іншої сторони земного диску.
Я можу це зробити у вайбері, а можу і тут. Обрав другий варіант. Може не треба було?

[Игорь]

Відволікся... На чому ми зупинились?
Якщо датчик стоіть в паровій зоні вище точки ввводу браги, то його складно буде викоритати для керування подачею безпосередньо. але він необхідний.
Це як пульс. Коли лікар вімірює пульс, він не лікує людину, а лише збирає інформацию для висновків.
Якщо ми, зававлось би, подаємо брагу, а температура на верхньому датчику нестримно наближається ло умовної сотні, це означає, що браги нема. Вона або закінчілась, або у нас вийшов з ладу насос, і треба зупиняти процес. 
Якщо б ми керували лише по нижньому датчику, цей момент ми би не побачили. 
Ще корисний момент. 
Якщо керувати по нижньому датчику, ми змушени для початку подачі браги чекати появи перших крапель дистиляту на виході. Датчик температури в паровій зоні своечасно підкаже цей момент. 
Далі, знов-таки, по нижньому датчику. Ми збільшили подачу та чекаємо 2-3-5 хвилин перед новою подачею. Чекаємо і не знаємо це замало, чи забагато. Якщо є верхній датчик, ми точно побачимо момент стабілізації Збільшення подачі викличе зменшення температури пари. Це зменшення буде тривати певній час, а потім температура стабілізується. Це ш буде ознако. того, що, якщо нижня температура не поповзла, можна знов збільшити подачу. 
Доки все прозоро та безхмарно. 
Але є й непрозорі моменти. Ми не можемо (та це й не треба) прогріти брагу перед подачею в НБК до точки кипіння. Потрапивши в сіру зону взаємодії, брага буде догріватись, конденсуючи при цьому певну долю пари. Це дасть ефект парціальної конденсації, внаслидок чого пара буде мати не 45-50% спирту, як було би без цього, а десь 60- 65. 
Але ж все має межу. Якщо браги подати забагато, вона зконденсує стільки пари в сірій зоні, що її вихід у відбор припиниться. 
За деякий час спирт дійде до нижнього датчика, ми побачимо, що браги забагато,  але ж це за деякий час. Наші заходи проти втрати спирту не будуть мати потрібного впливу, бо вся колона в цей момент буде заповнена сирою невипареною брагою, щйе й збагаченою зконденсованими спиртовими парами.
А що в цей час ми побачимо на верхньому датчику? Як завжди, ми побачимо на ньому температуру. Так, пари не буде, а температура - буде, бо її не може не бути. Вона буде поступово зменшуватись, а ми будемо бвчити фантастичне зростання міцності, якого насправді нема.  Коли температура стане меншою за 78.3, ми нарешті зрозуміємо, що спиртова пара не може мати таку температуру, та почнемо щось робити... 
Отже, нам треба визначитись який вміст спирту в парах ми вважаємо можливим, а якій - ні. 
Якщо датчик температури побачив таку температуру пари, що відповідає міцності у відборі 65, 70, 80%, це сигнал того, що або у нас брага не встигає нагрітись, або щоьдатчик остигає, бо навколо нього нема спирту. 
Будь - як, треба вжити певних заходів. 

Далі буде.

[ДимаС]

Якось прогавив про нижній датчик. Виходить що нижній запізно дає показники.
Тому верхній може для певної колони мати при певному стабільному нагріві керувати міцністю на виході, а нижній над кипʼятильником (над парогеном) - при зниженні температури коригувати роботу, зменшуючи подачу.
Верхнім задаємо поріг спиртуозності (температури) - який зазвичай вручну підбираємо.

Взагалі поки не розумію відмінності між роботою з кипʼятильником, окрім того, що над кипʼятильником буде умовні 100С, коли весь спирт випарувався з браги, а над парогеном - коли весь спирт випарувався з браги + пара з парогена.

Цікаво почитати твій хід думок далі

[ДимаС]

Те що ти описав у послідньому пості - я при налаштуванні колони бачив вживу - температура є, а спирту не є.

[Игорь]

Температура є завжди, навіть коли ББК не гріється.  :).   
Тут не працює інерція датчика. В рідині вона коротка, а в парах  - довга. 
Якщо ми дали настільки багато браги, що сконденсували всю пару, на її місце приходить повітря, та починає поступово охолоджувати датчик. Ми помилково трактуємо це охолодження як зростання міцності... до певного часу.  
Треба ще розглянути те, на що МУП зовсім не звертає уваги - на температуру браги. Може це було б корисно, а може і ні. Але це потім. Може виявиться, що є сенс додати електричний догрівач браги. Хоча внутрішній цензор каже мені, що не треба :)

[ДимаС]

То вже не по-Ігоревські буде)

[ГонщикФормулы]

Вопрос Игорю, я так понимаю что будет делаться устройство которое будет управлять нбк с паровым нагревом?