Концепція керування ББК з паровим нагрівом.

[Игорь]

То вже не по-Ігоревські буде)

А хіба є вихід? 
Нагрів у нас постійний, а це означає, що з парогенератора або з кип'ятильника весь час виходить однаковий потік пари. Він у нас гріє брагу, потік якої ми постійно змінюємо.це означає лише одне - температура браги, що входить в ББК к нас постійно зминюється. 
Ми це не беремо до уваги. А як це впливає на процес? 
Це відомо лише теоретично.  Впливів два. Чим холодніше брага, тим більше пари вона сконденсує в колоні, тім менше спирту ми отримаємо з кожного кіловату. З іншого боку, це є справжня парціальна конденсація. Чим більшу долю пари ми сконденсуємо брагою, тим більшу міцність на виході ми отримаємо завдяки парціальній конденсації.  
Тут теж треба балансувати між двома крайнощами.
Зовсім не гріти брагу погано - час перегонки та витрати електроенергії на літр спирта будуть раза в півтора вище, ніж могли б бути. Гріти брагу до точки кипіння теж погано - дистилят буде мати міцність 40 градусів, а процес керування дуже ускладниться. Між цими двома крайнощами існує щонайменше один оптимум (а може і не один), якого слід дотримуватись. У підручниках пишуть про 75, але хто ж вірить підручникам? Будь-як, додатковий датчик температури процесу керування не завадить, але дасть можливість побачити що там всередині. 
Пишу, в в голові думка крутиться. 
Може не гріти брагу додатковим електронагрівачем, а стабілізувати температуру браги шляхом зміни нагріву кип'ятильника або парогенератора?  

[Игорь]

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

Так, але широкого розповсюдження я не бачу. Є бажання оновити МУП, але не просто перенести його на інший контролер, а додати нового змісту. 

[ДимаС]

Ігоре, тобто весь задум саме у тому, щоб не ступінчасто додавати подачу браги, а таки стабілізувати на максимально оптимальному рівні?

На разі ми зовсім не знаємо температуру браги після підігрівача. Це дійсно не вивчений параметр на практиці.

Цікаво яка різниця буде в економії клкктрики, якщо замість книжкових 75С ми подаємо 65С? Певно це рівно кількість енергії, яка треба для нагріву всього обʼєму браги на 10 градусів.

Поки не знаю на рарунок стабілізації температури після підігрівача нагрівом пару/кипʼятильника. На практиці зазвичай у побутовій мережі ми маємо певні обмеження, якщо прийняти їх - це 3-4,5кВт максимум. Далі вже проводка або автомати будуть не раді.
То по суті якщо питання ефективності - тоді треба відійти від гонки «я за 14 гожин мішок перегнав», або «а я за 12 гожин» - і керувати при стабільному нагріві пожачкю браги на рівні, де вона буде достатньо прогріта парами спирту сирця у підігрівачі. Для цього бужемо зменшувати подачу, у такому разі треба або забити болт на спиртуозність на виході - вважати що для певної колони при певному нагріві, який не призводить до захлину, є певна максимально оптимальна подача. У таклму разі буде СС 45/40/35 чи 30% має бути неважливо для оператора. Ну і час витрачений на переробку 1л браги теж збільшиться.

Бачу й плюс: при достатньо підігрітій бразі провалити нижню температуру буде важче - а це дає зворотній тригер по якому подачу можна збільшувати... замкнене коло.
Розумію, чому ти кажеш про динамічне керування нагрівом - тоді система повністю зможе підібрати оптимальні параметри. Але тоді її треба убезпечити від захлина - що ускладнює алгоритм роботи - це раз, і спрощує роботу оператора (перший запуск так взагалі) - це два.
Але знов але - тоді треба у оновлений МУП інтегрувати керування старими РОСАми, ну або вшивати РОСУ у МУП і це вже буде не МУП, а МУН - модуль управління НБК (ну МУБ якось не лягає на слух, а МУН - до муншайна відголосок).

[Serhiy]

Кілька років тому я реалізував систему керування НБК. Якщо колегам цікаво — можу поділитися своїми напрацюваннями.

[ДимаС]

Кидай новою темою

[Игорь]

Ігоре, тобто весь задум саме у тому, щоб не ступінчасто додавати подачу браги, а таки стабілізувати на максимально оптимальному рівні?.

Ні.
Дві причини.
Перша - висока інерційність системи.
Якщо наша подача браги перевершує пропускну здатність ББК лише на 1%, ми це побачимо не одразу, а хвилин за 20-30, коли надлишок спирта дійде до самого низу колони, та ми побачимо перші ознаки втрати спирту. В цей момент вже вся колона буде перенасичена спиртом, часу на делікатне плавне керування вже не буде.
Це можна порівняти з керуванням автівкою, коли ти потрапив в туман (їдеш по приладах), та раптом бачиш перед собою корму вантажівки. Трохи зменшувати швидкість вже запізно, треба застосовувати екстренне гальмування. 
Так, керування ББК схоже на їзду в тумані "по приладах" - по датчиках температури. Тут можна або їздити зі швидкістю бабусі на милицях (тобто, давати завідомо недостатньо браги та отримувати самогон міцністю 40-45% з повним вмістом сивухи та кислот), або їздити швидко, але бути готовим різко тиснути на гальма. 
Друга причина - це бажання час від часу витісняти в каналізацію  домішки, що накопичуються в нижній зоні ББК. Якщо працювати плавно та рівномірно, в нижній зоні накопичується сивуха та кислоти, їх концентрація там  росте, та пропорційно збільшується на інших ярусах колони, до зони відбору включно. Це може бути прийнятно при перегонці арманьяку чи віскі, але якщо йдеться про підготовку сировини для ректифікації, є сенс вжити певних заходів.
Ці заходи - це периодична, дозована в трата невеличкої долі спирта (одиниці відсотка), яка призводить до "втрати" десятків відсотків наявної кількості сивухи. 
Щоб отримати такий ефект, достатньо декілька раз за годину побачити "гальма" подачі по причині появи ознак наближення втрат спирту.

[Игорь]

Цікаво яка різниця буде в економії клкктрики, якщо замість книжкових 75С ми подаємо 65С? Певно це рівно кількість енергії, яка треба для нагріву всього обʼєму браги на 10 градусів

Навпаки. Якщо ми подаємо брагу на холодніше, ми витрачаємо енергію на її нагрів, це призведе не до економії, в до додаткових витрат. Квловат- години використовуються, а пари до виходу доходить менше. 
 Про зв'язок між градусами догріва- недогріва та кіловат - годинами.
Колона потужністю 1 кВт при достатній температурі браги здатна переробити за годину 10 кілограм браги. Ця кіловат-година не втрачається, не споживається, а випаровує спирт та воду, які, конденсуючись, гріють ті самі 10 кілограм браги за ту саму годину. 
Щоб за годину догріти  10 кг браги на 50 (3 25 до 75) градусів, треба гріти її з потужністю...  
4200 х 10 х 50 : 3600 = 580 вт.  Це приблизно 12 вт (1,2% загального нагріву) на кожен градус недогріву 
Якщо подати брагу з температурою 65 градусів, то втрати енергії в порівнянні з температурою браги 75° складуть 12%. 

[ДимаС]

А ще фактор - сьогодні брага поступає у підігрівач з температурою 25С та поступає у колону з температурою 75С, а завтра 10С - і тоді стала швидкість виходу СС яка має сталу температуру - вже буде не догрівати брагу, холоднішу на 15С на вході відносно минулого дня і брага буде вже поступати в колону 60С (звісно там не лінейна залежність, але близька до неї). Тому певно ти й казав про електропідігрівач додатковий.

Spoiler

Навпаки. Якщо ми подаємо брагу на холодніше, ми витрачаємо енергію на її нагрів, це призведе не до економії, в до додаткових витрат. Квловат- години використовуються, а пари до виходу доходить менше. 

Я це розумію, певно невірно написав, поспішав((

[close]

[ДимаС]

А чому би не поставити теплообмінник ще на виході барди - та байпасом пустити з керуванням насосом ШИМ передпідігрів браги до того як подати її у підігрівач стандартний? Тоді можна буде керувати передпідігрівом так, щоб температура була максимальна ефективна на подачу.

[Serhiy]

«Верхнього» передпідігріву вистачить для реалізації твоїх самих сміливих планів.

[Игорь]

Якщо ББК працює стабільно, вона надасть  кіловат - годину тепла (3600 кілоджоулі) кожним 10 кілограмам браги. 
Цього тепла вистачить (якщо його використати повністю) для нагріва браги на ... 
3600 : (4.2 х 10) = 85 градусів, тобто до сотні при початковій температурі 15. 
Але пара має температуру 90 градусів, а наш теплообмін не ідеальний. Тому межа температури нагріву буде залежати саме від ефективності теплообмінника, що залежить в свою чергу від швидкості подачі браги, та мало залежить від початкової її температури. Будь- як, нагріти брагу вище 80 складно, та ц не потрібно. 
Знайду час, доречі, порахую достатню площу теплообмінника. 

[Игорь]

Ближче до справи.
Важливе питання - місце розташування датчиків.
Потрібні нам температури - це температура віходних потоків  спиртової пари та барди. Додатково будемо вимірювати температуру браги для накопичення інформації.
В колоні є три зони, я виділив їх різними кольорами.
Зона тепломасообміну розташована між вводом браги та пари. В цій зоні розташування датчиків температури не доцільно, бо ця температура не несе корисної інфрормації.
Нижче рівня вводу пари розташована рідинна зона.
Якщо розташувати датчик температури саме тут, на його покази буде впливати лише температура барди, і це добре. Якщо розташувати датчик вище, температура гріючої пари буде збільшувати покази датчика, буде приховувати можліві проблеми. Це нам не потрібно.
Вище зони ввода браги - парова зона. Якщо розташувати датчик температури саме тут, ми побачимо саме температуру пари, не спотворену температурою барди.
Температуру браги будемо вимірювати перед її входом в колону, бо в колоні датчик покаже не температуру браги, а щось середнє між температурою браги та пари. Інформація не буде достовірною.

[Игорь]

Концепція керування має містити повний цикл керування, що втілює принцип залученості людини не більше ніж "увімкнув та вільний". Тобто, наповнив парогенератор водою, під'єднав все, що потрібно, перевірив по списку чи все під'єднано, натиснув кнопку, та гуляй.
Щоб це було технологічно та безпечно, на кожному етапі передбачимо низку перевірок. 
Поїхали.

[Игорь]

Розташування датчиків.
№ 1 - у рідинній зоні зливу
№ 2 – у паровій зоні відбору
№ 3 - у нагрітій бразі

[Игорь]

Перед першим застосуванням насоса, треба визначити мінімальні оберти, тобто мінімальний ШІМ, при якому насос вже стабільно працуює.
Занести цей ШІМ в налаштування 0
Етап 0. ПРОГРІВ КОЛОНИ.
Дії.
    Дій нема. Просто очікування
Критерії закінчення етапу:
    1. Тпари >= 95°                                                          Налаштування 1
        або
    2. Тпари >= 70° та зростання за 5 секунд > 5°        Налаштування 2 та 3
Коли критерій виявлено 
    1. Запустити подачу браги з обертами 222 од.      Налаштування 4
    2. Відзвітувати "4"
    3. Перейти до етапу 1
Контроль адекватності 
    Якщо етап триватиме більше 600 секунд                Налаштування 5
    перейти до процедури зупинки, доповідь "5"