Sterownik III Generacji SM-31

Teoria, praktyka, sprzęt, kolumna
czytam
70%
70%
Posty: 340
Rejestracja: 2016-05-17, 22:00

Re: Sterownik III Generacji SM-31

Post autor: czytam » 2017-11-01, 20:40

Chodzi mi o czujnik sprawdzony w praktyce. Odporny na alkohol, temperaturę i niezbyt drogi. Pozostaje oczywiście kwestia jego poprawnego montażu.


Szlumf
90%
90%
Posty: 629
Rejestracja: 2013-05-24, 00:54
Lokalizacja: mazowieckie

Re: Sterownik III Generacji SM-31

Post autor: Szlumf » 2017-11-01, 22:39

zbyszek1281 pisze:
2017-11-01, 20:02
......W czasie całej destylacji pod koniec wykonuję ręcznie do dwóch stabilizacji. Precyzyjnie reaguje zmianą ciśnienia U rurka , w której może się podnieść poziom refluksu powyżej poziomu przelewu półki. Jest to sygnał do wykonania stabilizacji .Ogonów nie odbieram z dołu kolumny.Ciężkie pozostają w kotle.Destylację prowadzę ze stałą mocą grzania.Zaczynam z prędkoscią 6 l/godz Pod koniec proces zwalnia do ok 2l/godz.
....................
Czyli "naturalna samoregulacja" polega na tym, że sam ręcznie, dwukrotnie ingerujesz w pracę kolumny. Też tak robię, a stabilizacja też u mnie występuje pod koniec. Ja to nazywam pompowaniem.

zbyszek1281
101%
101%
Posty: 2012
Rejestracja: 2006-05-12, 22:49

Re: Sterownik III Generacji SM-31

Post autor: zbyszek1281 » 2017-11-01, 23:19

Kolego do tej pory nie dorobiłem się automatyki. W mojej kilkunastoletniej kolumnie mam dwa termometry. Jeden w kotle, drugi pod głowicą NS. Istotnie stabilizacja to kilka minut pompowania na cały czas destylacji ok. 3 godzin kociołka 50 l.
Ja nie stosuję czujnika ciśnienia tylko przetwornik umożliwiający komunikację z komputerem sterującym.
To w innym temacie ekstrakcji nadkrytycznym CO2, gdzie zakres pracy to 0- 350 bar.
Ceny to od 15zł za przetwornik barometryczny do zabudowy we własnym zakresie do 380zł za Danfosa z wejściem G1/4". Wszystko produkcja w Chinach pod marką DANFOS :D

czytam
70%
70%
Posty: 340
Rejestracja: 2016-05-17, 22:00

Re: Sterownik III Generacji SM-31

Post autor: czytam » 2017-11-02, 06:00

maria-n pisze:
2017-11-01, 20:59
Chodzi o czujnik z wyjściem sygnału analog. czy cyfra?
Obojętnie.

maria-n
100%
100%
Posty: 1365
Rejestracja: 2008-07-15, 14:52

Re: Sterownik III Generacji SM-31

Post autor: maria-n » 2017-11-02, 09:27

Cześć
My, ale także kol. Laurentp używamy czujników z wyjściem cyfrowym np. BMP180 f-my Bosch. My mamy podobny f-my Friscale. Określenie czujnik może być mylące. Ten symbol dotyczy tylko samego elementu pomiarowego. Trzeba go jeszcze zapakować w jakąś obudowę z króćcem pomiarowym. Jeżeli to ma być tylko pomiar ciśnienia potrzebny do oglądu, wystarcza jeden. Jeżeli czujnik ma sterować regulacją muszą być dwa takie elementy by wypracować sygnał "różnicowy". Konstrukcja całości zależy od inwencji konstruktora. Profesjonalne czujniki mają hermetyczną komorę "próżniową" oddzieloną membraną od str. ciśnienia wysokiego, wypełnioną olejem neutralnie chemicznym. To tylko ciekawostka, nie do wykonania w warunkach amatorskich. My to zrobiliśmy trochę inaczej ale, z wystarczającą dokładnością i rozdzielczością pozwalającą mierzyć wartości względne. Pozwolisz że nie wyjaśnię jak, bo Forum jest otwartym i znajdą się zaraz tacy którzy powielą i wprowadzą na rynek jako swoje rozwiązanie. Podpowiem tylko że, system "bariery membranowej" oparty jest o pojemność objętościową, cokolwiek to miałoby znaczyć.

zbyszek1281
101%
101%
Posty: 2012
Rejestracja: 2006-05-12, 22:49

Re: Sterownik III Generacji SM-31

Post autor: zbyszek1281 » 2017-11-02, 16:32

Witam
Używam zapakowany w formie śruby G1/4" z wtyczką, przetwornik MBS3000 f ma Danfos Pe 0-250 bar /do moich potrzeb/
OUT 4-20mA. Cena to 380zł. Produkują w różnych zakresach ciśnień. Przy destylacji wystarczy mierzyć ciśnienie w kotle, które ustala temperaturę wrzenia etanolu.
Minimalny wzrost temperatury powyżej atmosferycznego w naszym otwartym układzie to już początek zalania dołu kolumny.
Wzrost poziomu w U rurce, lub przyrost natężenia prądu na,które reaguje sterownik komputerowy. Przetwornik kalibruje sie do
aktualnego wskazywanego ciśnienia atmosferycznego przed destylacją.
Pozdrawiam

czytam
70%
70%
Posty: 340
Rejestracja: 2016-05-17, 22:00

Re: Sterownik III Generacji SM-31

Post autor: czytam » 2017-11-02, 17:08

Kiedyś już się im przeglądałem. Niestety ich pierwotnym zastosowaniem jest pomiar ciśnienia atmosferycznego. Stąd brak odporności na opary alkoholu i temperaturę powyżej 85 stopni. Nie może do nich też dostać się ciecz. Kluczowy jest więc sposób montażu. Ale skoro to sekret, to sekret.
Pisałem o czujnikach cyfrowych.

maria-n
100%
100%
Posty: 1365
Rejestracja: 2008-07-15, 14:52

Re: Sterownik III Generacji SM-31

Post autor: maria-n » 2017-11-02, 21:51

Cześć Zbyszek
Uporządkujmy może ten Twój ostatni post, bo nie bardzo sobie z nim radzę. Piszesz że używasz analogowego czujnika z wyjściem prądowym 4-20 mA. Ok. Domyślam się że jest on podłączony do jakiegoś układu pomiarowego i tylko mierzy? czy dalej sygnał po obróbce służy do jakiejś regulacji?
Dalej Piszesz; cyt." Wzrost poziomu w U rurce, lub przyrost natężenia prądu na, które reaguje sterownik komputerowy". Sterownik ma dwa wejścia pomiarowe? Jedno dla U-rurki, drugie dla czujnika ciśnienia? I na koniec; jednak Używasz sterownika a wcześniej Pisałeś że, sztuczne wyrafinowane sterowanie jest nie zasadne. Kalibracja ok.

zbyszek1281
101%
101%
Posty: 2012
Rejestracja: 2006-05-12, 22:49

Re: Sterownik III Generacji SM-31

Post autor: zbyszek1281 » 2017-11-03, 00:33

Panowie
Przetwornik cyfrowy /nie mylić z manometrem elektronicznym/, to zewnętrznie śruba G1/4" z wtyczką i 4 pinami.
Marianie przetwornik cyfrowy, który posiadam pracuje jako element sterownika komputerowego w urządzeniu ekstrakcji nadkrytycznej CO2. Z uwagi na analogiczną pracę do kolumny można zastosować do sterowania w destylacji. Wystarczy przetwornik, dwa czujniki temperatury sterownik i elektrozawory. To są takie moje rozważania :?:
Pozdrawiam

Awatar użytkownika
zbynek
101%
101%
Posty: 2005
Rejestracja: 2007-07-26, 19:37

Re: Sterownik III Generacji SM-31

Post autor: zbynek » 2017-11-03, 18:21

Marian nie tylko Ty sobie nie radzisz. Od lat próbuje zrozumieć posty Zbyszka i jakoś nie daję rady. Ale wiem, że On zawsze był parę kroków przed nami. No cóż, nie każdy się rodzi nauczycielem.
Zbyszek ja Cię podziwiam i lubię za to, że właśnie taki jesteś i co byś nie napisał i tak wiem, że ja tego nie ogarnę. :wink:
Najgorsza decyzja, to brak decyzji.
- zbynek, pozdrawiam

andrzejg11
90%
90%
Posty: 771
Rejestracja: 2009-03-03, 18:32

Re: Sterownik III Generacji SM-31

Post autor: andrzejg11 » 2017-11-03, 20:30

Cześć
Przeprowadziłem kolejną próbę nowego sterownika tym razem pod kątem obserwacji sprowadzania temperatury do warunków normalnych.
W pierwszej kolejności wyłączyłem opcję normalizacji temperatury i zwiększałem w czasie ciśnienie w kolumnie do 400 mm H2O w punkcie pomiarowym (ok 550 mmH2O w boilerze) i obserwowałem temperatury w kolumnie i w boilerze a oto wyniki:
cisnienie1.jpg
Tkolumny1.jpg
Tboilera1.jpg
Jak widać nie można ustalić temperatur wrzenia w punkcie pomiarowym w kolumnie. Podobnie w boilerze - temperatura zmieniła się o dwa stopnie !!!!

Kolejny eksperyment przeprowadzony był w podobny sposób. Także zmieniałem ciśnienie mniej więcej w tych samych granicach-do 400 mm z tym, że załączona była opcja normalizacji temperatury, a oto wyniki:
cisnienie2.jpg
Tkolumny2.jpg
Tboiler2.jpg
Jak widać można precyzyjnie ustalić temperatury wrzenia w boilerze i w punkcie pomiarowym kolumny. Na wykresie temperatury kolumny widać moment destabilizacji. Termometr boilera wykazuje praktycznie stałą wartość temperatury.

Poddałem ocenie ergonomię obsługi sterownika. Póki co dałem sobie ocenę 3+ (w skali ocen od 2 do 5). Będę musiał jeszcze popracować.Ale wygląda na to, że cała obsługa sterownika sprowadzona będzie do ustawienia wartości żądanego ciśnienia i wciśnięcia klawiszy "Regulacja" i "Warunki Normalne"
W kolumnie znajdują się półki, a reszta jest opinią.
pozdrawiam - andrzejg11

Awatar użytkownika
kowal-80
50%
50%
Posty: 194
Rejestracja: 2007-10-15, 22:42

Re: Sterownik III Generacji SM-31

Post autor: kowal-80 » 2017-11-05, 21:15

Czy przy stałej mocy grzania i odpowiednim odbiorze spirytusu (temperatura w zbiorniku będzie rosła), ciśnienie w kolumnie będzie miało wartość stałą?
W jaki sposób obliczasz temperaturę w zbiorniku skoro nie znasz wartości panującego tam ciśnienia? Chyba że sterownik korzysta z dwóch czujników ciśnienia.

andrzejg11
90%
90%
Posty: 771
Rejestracja: 2009-03-03, 18:32

Re: Sterownik III Generacji SM-31

Post autor: andrzejg11 » 2017-11-06, 20:07

Cześć
Na ciśnienie w kolumnie mają wpływ następujące parametry:
- przyłożona moc grzania
- zmiany napięcia w sieci
- zmienny skład mieszaniny w kotle (zmienne ciepło przemiany fazowej)
- entalpia refluksu – czyli energia cieplna zawarta w refluksie - zależna od temperatury i wielkości refluksu
- straty ciepła wynikające z niedoskonałości ocieplenia
- fluktuacje ciśnienia w wypełnieniu wynikające z procesów wrzenia i skraplania
- zmiany ciśnienia przyrosty i spadki wynikające z dynamiki kolumny – opóźnienia rzędu kilkunastu sekund i stała czasowa – kilkadziesiąt sekund – u mnie odpowiednio 12s i 58s

Jak widać czynników tych jest sporo a wiele z nich ma charakter przypadkowy.
Dlatego też nie ma możliwości utrzymania stałego ciśnienia w kolumnie przykładając stałą moc grzania, a nawet zmieniając tą moc według jakiejś reguły matematycznej. Najbardziej sensownym i najtańszym (moim zdaniem) rozwiązaniem jest regulator ciśnienia, który wykonuje predykcję (przewidywanie) ciśnienia w czasie ok. 5 minut do przodu. Regulator ten na podstawie charakterystyki dynamicznej obiektu kocioł-kolumna, stanów poprzednich obiektu, stanu aktualnego i przewidywanych wartości ciśnień manipuluje grzaniem w taki sposób aby zniwelować wpływ zakłóceń i osiągnąć zadaną wartość ciśnienia.
Póki co udaje się uzyskać dokładność regulacji na poziomie 3..4 % wartości zadanej ciśnienia. Być może da się lepiej.
Przebiegi regulacji - na załączonych rejestracjach mocy ciśnienia i temperatur.

Ciśnienie w kolumnie mierzone jest tylko przez jeden czujnik, który zabudowany jest ok 1/3 wysokości kolumny.
Ciśnienie w punktach pomiaru temperatury to jest w boilerze, na dole kolumny (10 półka) i OOB obliczane jest na podstawie odległości poszczególnych punktów pomiarowych temperatury i ciśnienia od kotła. Ciśnienie wytwarzane jest przez kocioł, więc w tym miejscu ciśnienie to jest najwyższe. Zakładamy, że ciśnienie zmienia się proporcjonalnie do odległości od kotła przyjmując na wylocie kolumny wartość ciśnienia atmosferycznego. Do tych obliczeń przydatne jest twierdzenie Talesa (podobieństwo trójkątów).
moc.jpg
cisnienie.jpg
Tboil.jpg
Tempr.jpg
Pozwolę sobie nieco skomentować zamieszczone rejestracje.
Kolumna: wysokość wypełnienia 340 cm, wypełnienie zmywaki, średnica 76mm, wypełnienie dzielone na 7 partycji.
Wszystkie wartości były rejestrowane w odstępie 30 sekund.
Na wykresie temperatur widać w pewnym momencie – (od 157 do 190 jednostki czasu) skokową zmianę temperatur.
W tym momencie specjalnie wyłączyłem normalizację temperatur aby sprawdzić, czy zgodne są z teorią (równanie Clausiusa Clapeyrona) to znaczy, czy wskazywane przez termometry temperatury są rzeczywiście temperaturami, które pokazywałyby termometry, gdyby ciśnienie wynosiło 1013 hPa.
Termometry zostały skalibrowane przy pomocy oporników o dokładności 0,01% i współczynniku temperaturowym 25ppm/stopień
Ciśnienie atmosferyczne wynosiło 975.25 hPa,
Ciśnienie różnicowe wskazywane przez czujnik ciśnienia było stabilizowane na poziomie 320 mm H2O.
Ciśnienia na OLM, termometrze w kolumnie i w boilerze wynosiły po przeliczeniu odpowiednio (w hPa)
Tab_cisn_1.jpg
Ciśnienie termometru głowicy jest równe w przybliżeniu ciśnieniu atmosferycznemu.
Odnotowałem temperatury rzeczywiste (po wyłączeniu WN) i z równania Clausiussa-Clapeyrona obliczyłem temperatury, które powinny wskazać termometry przed wyłączeniem WN, a następnie porównałem z temperaturami, które w tym momencie wskazywały termometry sterownika
Wyniki są następujące:
Tab_Tempr1.jpg
Jak widać różnice są minimalne, zatem przeliczanie działa prawidłowo.
Należy zauważyć, że w głowicy i na kolumnie wystąpiły ciśnienia mniejsze od ciśnienia normalnego 1013.15 hpa, zaś na termometrze kolumny i w boilerze mamy ciśnienia wyższe niż w warunkach normalnych.
Stąd na głowicy i OLM tempr są niższe niż w warunkach normalnych , zaś w boilerze i na termometrze kolumny temperatury są wyższe od temperatur w warunkach normalnych, pomimo tego, że ciśnienie atmosferyczne wykazuje charakter niżowy.

PS Jeszcze jedno obiecane przeliczenie dla Kolegów wątpiących:
Założenia:
- Kolumna wypełnienie usypowe wysokość 130mm
- OLM na wysokości 115 cm,
- ciśnieniomierz na wysokości 40 cm,
- termometr kolumny na wysokości 25 cm
Graniczne wartosci ciśnień występujących w Polsce :
Maksymalne ciśnienie zarejestrowane w Polsce: 1050 hPa
Maksymalne ciśnienie zarejestrowane w Polsce: 965 hPa, a po uwzględnieniu terenów górskich (wysokość 200-300 m npm.) - 930 hPa
Ciśnienie wskazywane przez ciśnieniomierz w kolumnie - 180 mm
Temperatury na głowicy, OOB i na termometrze kolumny w warunkach normalnych Tg=Toob=Tk=78,15 stopnia
Temperatura w boilerze 94 stopnie w warunkach normalnych

Wyniki obliczeń temperatur wskazywanych przez termometry dla ciśnień od 930 hPa do 1050 hPa:
Tab_Tempr2.jpg
Uwagi:
Termometr w kolumnie wskazuje poprawnie tempr- dla ciśnienia 980 hPa
Termometr w boilerze wskazuje poprawnie tempr.- dla ciśnienia 990 hPa
W ostatniej kolumnie - maksymalna różnica temperatur wskazywanych przez poszczególne termometry
Wnioski pozostawiam Kolegom.
Edyta: poprawiłem pomyłki pisarskie
Ostatnio zmieniony 2017-11-07, 19:27 przez andrzejg11, łącznie zmieniany 1 raz.
W kolumnie znajdują się półki, a reszta jest opinią.
pozdrawiam - andrzejg11

Awatar użytkownika
zbynek
101%
101%
Posty: 2005
Rejestracja: 2007-07-26, 19:37

Re: Sterownik III Generacji SM-31

Post autor: zbynek » 2017-11-06, 22:52

andrzejg11 pisze:
2017-11-06, 20:07
......... Najbardziej sensownym i najtańszym (moim zdaniem) rozwiązaniem jest regulator ciśnienia, który wykonuje predykcję (przewidywanie) ciśnienia w czasie ok. 5 minut do przodu. Regulator ten na podstawie charakterystyki dynamicznej obiektu kocioł-kolumna, stanów poprzednich obiektu, stanu aktualnego i przewidywanych wartości ciśnień manipuluje grzaniem w taki sposób aby zniwelować wpływ zakłóceń i osiągnąć zadaną wartość ciśnienia.
..........

Brzmi mi to niemal jak opis regulatora PID, a może tak jeszcze dołożyć funkcję samouczenia się układu, czytaj kolumny, i mamy sterownik jak ta lala. :)
Najgorsza decyzja, to brak decyzji.
- zbynek, pozdrawiam

ODPOWIEDZ

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 19 gości