«Струмок» — система керування процесом роботи НБК

[Serhiy]

Зараз викладу лише принципову схему — або навіть її частину. Далі, якщо виникне зацікавленість, охоче відповім на ваші запитання.

[Serhiy]

До двох класичних (верхнього та нижнього) термодатчиків я додав ще один — назвемо його середнім.
Як відомо, нижній датчик контролює якість відтискання браги. При ручному керуванні роботою НБК він вважався головним. Не хочу бути категоричним, тож зауважу: він вважався таким саме мною і саме тоді, коли моя НБК працювала без автоматики. Оператор НБК стежив за нижнім датчиком і відповідно до його показників збільшував або зменшував подачу браги. Подачу збільшували доти, доки температура залишалася стабільною, і зменшували, коли температура йшла вниз (або, при виборі робочого режиму, коли зростав тиск).

[Serhiy]

Верхній датчик, у компанії з датчиком тиску, має велике значення під час вибору робочого режиму, проте багато хто вважає його необов'язковим. Після того як режим колони вже вивчений і визначений, верхній датчик виконує суто інформаційну функцію: він показує міцність (спиртуозність) продукту на виході.

[Serhiy]

На перший погляд, для автоматизації процесу в нас є навіть надлишок датчиків. Якщо виконані дві передумови — дегазована брага та стабілізована подача енергії до парогенератора, — залишається тільки стабілізувати подачу браги (зафіксувати скотчем положення регулятора) і поставити будильник на час, коли потрібно підійти до колони, щоб її вимкнути. Тобто не потрібна навіть автоматика: міцний скотч — запорука успіху.

[Serhiy]

Але не все так просто. Нижній датчик не підходить для безпосереднього керування роботою НБК. Висока інерційність системи та решта причин, згаданих у темі «Концепція керування ББК з паровим нагрівом», не дозволять це реалізувати. Навіть дегазована брага не є стабільною. Знову зауважу: я пишу про власну ситуацію, можливо, комусь і вдається дегазувати ідеально. На жаль, я не можу цим похвалитися: брага з моєї 300-літрової бочки, зустрівшись із парою з 6-кіловатного парогенератора, поводиться вкрай нестабільно. Виявилося, що брага, яка входить у колону, постійно змінюється залежно від того, з якої частини бочки вона прийшла, на якій хвилині туди потрапила та який на цей момент курс долара до гривні (але це не точно).

[Serhiy]

Тепер про середній датчик.
Він розташований у точці входу браги з дегазатора в колону й відображає температуру вже підігрітої та дегазованої сировини безпосередньо перед її потраплянням на верхню тарілку НБК. Оскільки температура на цьому датчику добре корелює з об'ємом подачі браги, то, контролюючи цей показник, ми фактично керуємо процесом. Зростання температури показує, що подача знижується; падіння температури, навпаки — говорить про те, що подача росте. Температура має бути такою, щоб внизу залишалися умовні 100 °C, а подальше її зростання вже призводило б до зниження температури на нижньому датчику.

[Serhiy]

Після того як ми визначилися з цільовим значенням для середнього датчика, залишається підтримувати його стабільним. PID-регулятор, орієнтуючись на задане число, залюбки подаватиме на помпу саме таку напругу, яка забезпечить об'єм браги, що не "вистудить" колону. Брага не заллє колону, а стікатиме тарілками донизу, встигаючи віддати весь свій спирт.

Нижній датчик втратив своє першочергове значення. Він критично необхідний лише під час пошуку робочого режиму при першому запуску. Надалі він виконує суто інформаційно-контрольну функцію.

Верхній датчик так само цікавий лише на етапі налаштування. У подальшому він використовується як спиртометр. Дякую Ігорю за люб'язно надану формулу перетворення температури у відсотки вмісту спирту.

[ДимаС]

Тобто вся автоматика зведена до ШИМ керування подачею на вході в колону, верхній датчик інформаційний, а нижній - аварійний?

[Serhiy]

Стисло кажучи — так, твій опис точно передає суть алгоритму.

[Serhiy]

Для кращого розуміння я б додав ще кілька слів: автоматика зведена до керування подачею, базуючись на температурі браги саме на вході в колону. Так суть алгоритму буде розкрита точніше.

[Игорь]

Як відбувається нагрів браги - парою в холодильнику, гарячою баладою, або і так, і так? 
До якої температури гріється брага?
Як почуваються параметри процесу - який вихід спирту в перерахунку на безводний з кілограма цукру, та скільки літрів браги переробляє ББК на кожну кіловат- годину?

[Serhiy]

Нагрівання браги відбувається лише парою в теплообміннику (холодильнику) до температури 87 °C. Переробка 250 літрів браги за умови подачі 5,5 кВт енергії займає менше ніж п'ять годин. Отже, моя НБК переробляє понад 9 літрів браги на кожну витрачену кіловат-годину. Практичний вихід у перерахунку на безводний спирт становить близько 0,59 літра.

[Serhiy]

Ось так виглядає фізичне втілення системи, web та Android інтерфейси. Під час роботи верхній показник відображає міцність (вміст спирту) продукту, а середній — почергово завдання та поточну температуру середнього датчика. Спочатку "Струмок" розроблявся як контрольна система: він миттєво реагує на вихід температури за межі встановленого коридору, надсилаючи сповіщення в Telegram.
Guests are not allowed to view images in posts, please Register or Login

Guests are not allowed to view images in posts, please Register or Login

Guests are not allowed to view images in posts, please Register or Login

Guests are not allowed to view images in posts, please Register or Login

[ДимаС]

Чьокнутись можна! У пляшці! Круто, тематично😎 неочікуване рішення.

Тобто на термодатчику ШИМ управління подачею по заданій температурі, який управляє мембранником?

[Serhiy]

Тобто, по суті, це одна з можливих реінкарнацій Малюка з трьома термодатчиками. Якщо поглянути на Струмок з іншого ракурсу, він так само, як і Малюк, керує охолодженням дефлегматора. Алгоритм керування той самий — PID. Новаторство підходу полягає лише у виборі місця розташування датчика.