Тема: Стабилизация уровня флегмы в ректификационной колонне
Предлагается стабилизатор высоты столба флегмы в колонне при эмульгационном режиме.
С моей точки зрения теоретическое обоснование предлагаемого принципа регулировки подаваемой мощности при ректификации можно объяснить так:
Режим предзахлёб, он же эмульгационный подразумевает такой режим, при котором скорость пара из куба не даёт всей возвращаемой из узла отбора флегме распределится по насадке, вследствие этого образуется столб кипящей флегмы над насадкой и в этом режиме наиболее эффективно производится разделение и отбор спирта.
Возмём участок верхней трети чарги контролируемой датчиками температуры и имеем неизменную температуру верха или пара, это понятно, при постоянном атмосферном давлении постоянна температура кипения флегмы(спирта). Так же имеем температуру 2/3 которая постоянно меняется взависимости от времени отбора или подаваемой мощности нагрева куба. Теперь вопрос, почему меняется? Как известно, при большем давлении температура кипения жидкости больше, т. е. чем выше столб флегмы тем больше давление и больше температура на высоте 2/3 царги. Уменьшение процентного содержания спирта в кубе со временем приводит к снижению высоты столба флегмы и необходимости увеличения подаваемой в куб мощности, чтобы повысить количество испарённого спирта и восстановить высоту столба кипящей флегмы.
Теперь осталось связать температуру на 2/3 колонны с подаваемой мощностью в куб. Самый распространённый способ, это корректировать мощность вручную по высоте флегмы в диоптре или гидроуровне. Всё бы хорошо, но есть такие факторы работы колонны как инерционность (т. е. при изменении мощности подаваемой в куб результата приходится ждать неопределённый промежуток времени) и необходимость в постоянной корректировке мощности со временем.
Теперь возьмём другой вариант. Какое то устройство отслеживает температуру 2/3(подразумеваем высоту столба) и взависимости от её изменения меняет подаваемую мощность нагрева куба. Так же учтём такой момент, что температура кипения зависит и от атмосфеного давления, которое одинаково влияет на изменение температуры 2/3 и пара, т.е. отслеживаем дельту( разницу) этих температур. Что бы понять принцип оперативного регулирования подаваемой мощности нужно знать, что лучшая дискретность датчика DS1820 это 0.0625 гр.ц. т.е температура 0.0 312 будет округлена до 0, а 0.0313 будет округлена до 0.0625, это и есть так называемая «пила» в показаниях температур при переходе этих значений. Вследствии этого устройство при первом же зарегистрированом переходе через среднее значение (намечающейся тенденции к изменению показаний)должно скорректировать подаваемую в куб мощность. Другими словами один из первых зубьев пилы включает корректировку мощности. Теперь осталось уменьшить инерциозность режима колонны на изменения мощности подаваемой в куб. Для этого, допустим на 50 сек. корректируем напряжение(подразумеваем мощность) на 5 вольт, а затем вертаем 4 вольта и в итоге получается корректировка в 1 вольт. Затем ждём допустим 10 сек. и если температура восстановилась не именилась), то ждём следующего скачка(зуба), а если не восстановилась (изменилась), то повторяем корректировку. В итоге имеем всегда «неизменную» дельту и как следствие постоянный уровень флегмы в царге.
Около 2 лет пользуюсь таким методом стабилизации и мне нравится. Ранее не предлагал(хотя и описывал алгоритм регулировки), поскольку пользовался устройством сложным в повторении состоявшим из двух блоков связанных через гальваническую развязку. Сейчас устройство приобрело более повторяемый вид и состоит на основе 1 предложенного стабилизатора напряжения(https://alcodistillers.ru/forum/viewtopic.php?pid=116988#p116988). Что бы реализовать данный способ стабилизации режима колонны не обязательно иметь стабилизированый регулятор напряжения (мощности), нужна только управляемость регулятора, т. к. стабилизируется не выходное напряжение(мощность), а дельта температур верха и 2/3(соответственно высота столба флегмы). Такой регулятор проще в изготовлении и также предложен, провёл на нём пару ректификаций всё работало.
И так, устройство позволяет:
1. Отслеживать индикацию напряжения установленного и на выходе стабилизатора, атмосферного давления, температур на 2/3, вверху колонны, воды на выходе дефлегматора.
2. Аварийное отключение регулятора напряжения и подача сигнала отключения на исполнительное устройство (УЗО или что то подобное), если превышен установленный порог температуры по воде и ТСА. Такое может быть, если давление воды понизилось и температура воды превысила установленный порог и как следствие пар пошёл через ТСА, это при условии установки датчика воды между трубками выхода воды из дефлегматора и ТСА.
3. Выдавать звуковые предупреждения аварийных режимов температур.
4. Запоминание в EEPROM двух значений напряжения регулятора:
5. Установку через меню (клик кнопки МЕНЮ дальше этой же кнопкой переключение страниц)таких параметров как(без запоминания в EEPROM):
- превышение температуры на 2/3 колонны("на сколько" с шагом 0,0625*)
и закрытие клапана при её превышении,
- установка температуры датчика воды и ТСА при превышении которой отключается колонна,
- установка промежутка времени на срабатывание регулировки предзахлёба,
- установка дельты температур верха и 2/3, для автоматического выхода на предзахлёб и поддержания её до подхода хвостов(запоминается в EEPROM).
6. Включение дополнительного ТЭНа на разгон.
Стабилизация возможно не будет работать адекватно на таких колоннах, в которых в режиме предзахлёба падает температура вверху колонны(брызги флегмы попадают на датчик т.е. нужно понизить уровень флегмы. Для контроля уровня флегмы от насадки и до перелива предлагается изменить устройство гидроуровня) или датчики температуры не изолированы(по температуре) от царги, у меня силиконовой трубкой. Речь идёт об конструкции стабильной колонны форума, моя несколько отличается(), но не суть поскольку вся кухня происходит в царге.
Данное устройство не является автоматикой допускающей длительное отсутствие оператора и имеет ряд недостатков:
- во время измерения температуры примерно 2 из 5 секунд не откликаются кнопки управления. Для устранения данного недостатка удерживаем кнопку SET до звукового сигнала, что бы отключить режим измерения температуры. Если никаких кнопок не нажимали 5 сек. подаётся сигнал и включается режим измерения или удерживаем кнопку SET.
- в режиме МЕНЮ контроль устройства не работает, но выходит из режима через 5 сек, если не нажимаются кнопки.
- наверняка ещё какие то есть.
Надеюсь, что повторивший данное устройство или алгоритм регулировки мощности не пожалеет потраченного времени.
Материал здесь: https://disk.yandex.ru/d/edPpLkp8ShbA3w
Зеркало: https://cloud.mail.ru/public/MwX3/3gw1ZsfoS
