STRUMENTAZIONE E AUTOMAZIONE INDUSTRIALE · Tubi nuovi PE, PVC, PRFV, Rame, Acciaio Inox 0 - 0,02...

Corso di

STRUMENTAZIONE E AUTOMAZIONE INDUSTRIALE

ESERCITAZIONERegolazione e bilanciamento di portata

Prof. Ing. Cesare SaccaniDott. Ing. Marco Pellegrini

DIN – Facoltà di ingegneria - Università degli Studi di Bologna

2

Introduzione

Dimensionamento della pompa principale

Il bilanciamento di portata

La misura di portata

Strumentazione e sistema controllo

Agenda

Dimensionamento del filtro alla mandata

Regolazione di portata su due livelli

Elettrovalvola tipo on-off

3

IntroduzioneOggetto della esercitazione è il dimensionamento e successivadefinizione del sistema di regolazione e acquisizione dati di unimpianto di pompaggio e filtraggio che alimenta alcuni dispositivicon acqua in pressione.

In particolare, l’esercitazione si concentrerà sulla modalità diregolazione e bilanciamento di portata lungo la linea dialimentazione dei dispositivi stessi. Pertanto, al di là dellaapplicazione specifica, la presente trattazione può essere riferita aqualunque impianto in cui è richiesta una attività di regolazione ebilanciamento di portata.

4

IntroduzioneCaratteristiche dell’impianto

Le difficoltà legate alla progettazione dell’impianto coinvolgonoaspetti che sono riconducibili a tipologie di impianto simili, in cuisi debbano risolvere problematiche di:

- pompaggio di fluidi;

- filtraggio;

- regolazione di portata su due diversi valori;

- bilanciamento di portate.

5

IntroduzioneCaratteristiche dell’impianto – il Block Flow Diagram (BFD)

FILTRO F1

POMPA P1

FILTRO F2

Acqua (di mare)

Q [m3/h]Q1 [m3/h]

Q2 [m3/h]

Mesh

Nel caso in oggetto la portata viene suddivisa su due rami, ma il caso è riconducibile ad un

sistema con n ramificazioni

6

IntroduzioneCaratteristiche dell’impianto – dati di partenza

Fluido: acqua di mare

Portata pompa P1: QD=80 m3/h (Q1D=Q2D=40 m3/h)

QF=20 m3/h (Q1F=Q2F=10 m3/h)

Due livelli di portata, corrispondenti al funzionamento di design(pedice D) e di “flussaggio” (pedice F) dell’impianto.

Mesh filtro F2: 1 mm (no intasamento dispositivi alimentati)

Regolazione: Q=costante

Bilanciamento: Q1=Q2Torna all’agenda

7

Dimensionamento della pompa principaleIl dimensionamento della pompa si effettua sulla base delleseguenti caratteristiche:

- Portata di design;

- Prevalenza.

La portata di design è nota (80 m3/h); occorre quindi determinare laprevalenza minima che la pompa deve erogare alla portatanominale. Infine, occorre verificare che la pompa sia in grado difunzionare alla portata di flussaggio (20 m3/h).

8

Dimensionamento della pompa principalePer determinare la prevalenza necessaria occorre quantificare leperdite di carico del circuito. Le perdite di carico si distinguono in:

- perdite di carico distribuite: ∆pD=1/2*ρ*(λ*L/d)*V2

- perdite di carico concentrate: ∆pC=1/2*ρ*ξ*V2

∆p: perdita di carico [Pa] d: diametro equivalente [m]

ρ: densità del fluido [kg/m3] V: velocità del fluido [m/s]

λ: coefficiente di attrito ξ: coefficiente di perdita concentrata

L: lunghezza [m]

9

Dimensionamento della pompa principaleLa prevalenza della pompa p viene determinata sulla base dellasomma di perdite concentrate e distribuite, tenendo conto di uncongruo fattore di sicurezza φ maggiore di uno.

p=φ*(Σ∆pD+Σ∆pC)=1/2*φ*ρ*[Σ(λ*L/d*V2)+Σ(ξ*V2)]

La prevalenza viene calcolata in corrispondenza della condizionedi design, cioè nella condizione più critica di funzionamentodell’impianto: pertanto, la velocità V è quella corrispondente allaportata di design.

10

Dimensionamento della pompa principalePerdite di carico distribuite

Sono le perdite di pressione generate dall’attrito tra fluido in motoe superficie interna del condotto e tra le particelle del fluidostesso.

∆pD=1/2*ρ*(λ*L/d)*V2

λ=f(Re, d/k)Re: numero di Reynoldsd: diametro idraulico [mm]k: rugosità [mm]

Tipologia di tubazione Rugosità k [mm]

Tubi nuovi PE, PVC, PRFV, Rame, Acciaio Inox 0 - 0,02

Tubi nuovi Gres, Ghisa rivestita, Acciaio 0,05 - 0,15

Tubi in Cemento ordinario, tubi con lievi incrostazioni 0,10 - 0,4

Tubi con incrostazioni e depositi 0,6 - 0,8

11

Dimensionamento della pompa principalePerdite di carico distribuite – esempio di calcolo

Re=ρ*V*d/μ ρ: densità del fluido=1.000 kg/m3

V: velocità nel condotto= 2 m/s

d: diametro idraulico=85 mm

μ: viscosità dinamica del fluido=1*10-3 Pa*s

Re=170.000

k=0,02 mm (tubo in inox nuovo)

d/k=4.250

12

Dimensionamento della pompa principalePerdite di carico distribuite – esempio di calcolo

Re=170.000

d/k=4.250

∆pD=1/2*ρ*(λ*L/d)*V2

13

Dimensionamento della pompa principalePerdite di carico concentrate

Sono le perdite di pressione generate da variazioni di geometriadel condotto o di direzione del flusso rispetto al moto rettilineo.

∆pC=1/2*ρ*ξ*V2

14

Dimensionamento della pompa principalePer poter calcolare le perdite di carico occorrono informazioniquali:

- Lunghezza delle tubazioni;

- Diametro delle tubazioni;

- Numero di accidentalità (curve, variazioni di sezione, valvole, …).

Quindi, per dimensionare la pompa, occorre conoscere in manieraabbastanza approfondita l’impianto: il Block Flow Diagram non èpiù sufficiente. Occorre un nuovo strumento, il Process FlowDiagram (PFD).

15

Dimensionamento della pompa principaleIl Process Flow Diagram (PFD)

16

Dimensionamento della pompa principaleDimensionamento delle tubazioni

∆pD=1/2*ρ*(λ*L/d)*V2

Occorre dimensionare con cura le tubazioni per non avere velocitàtroppo elevate (con conseguenti elevate perdite di carico). D’altrocanto, maggiore è il diametro della tubazione, maggiore è il costoper metro lineare della tubazione stessa. Occorre trovare unequilibrio.

Solitamente, la velocità di liquidi all’interno di condotte vienedimensionata attorno a 1,5 m/s.

17

Dimensionamento della pompa principaleDimensionamento delle tubazioni – esempio di calcolo

Velocità di design V: 1,5 m/s

Portata di design Q: 40 m3/h (flusso diviso su due linee)

A=(Q/3.600)/V=0,007 m2=7.407 mm2

A=π*d2/4 → d=97 mm

18

Dimensionamento della pompa principaleDimensionamento delle tubazioni – esempio di calcolo

d interno ottimale=97 mm → la scelta ricade sul DN80

d=111 mm circa (DN100)

V=1,14 m/s

d=85 mm circa (DN80)

V=1,96 m/s

19

Dimensionamento della pompa principaleCalcolo delle perdite di carico

E’ stato realizzato un foglio di calcolo per la determinazione delleperdite di carico complessive sulla base di una bozza di lay-outdell’impianto (diametri e lunghezze tubazioni) e dellecaratteristiche resistive degli elementi principali dell’impianto(filtro, valvole di regolazione, valvole di non ritorno, orifizi tarati).

La perdita di carico totale stimata è pari a circa 6 bar: impiegandoun coefficiente di sicurezza φ pari a 1,30, si ottiene una prevalenzarichiesta alla pompa pari a circa 8 bar.

20

Dimensionamento della pompa principaleDimensionamento della pompa

Sono ora note:

- portata di design: 80 m3/h

- prevalenza: 8 bar

Quale tipologia di pompa (volumetrica, dinamica) meglio si adattaalle caratteristiche dell’impianto?

21

Dimensionamento della pompa principaleScelta della tipologia di pompa: volumetrica vs. dinamica

Curva caratteristica Costo Ingombro

22


NK50-250/254

La pompa principale

Portata: 80 m3/hPrevalenza: 8 barRendimento: 71%Potenza assorbita: 25 kWNPSH: 3,5 m

23


NK50-250/254

La pompa principale

Portata: 80 m3/hPrevalenza: 8 barRendimento: 71%Potenza assorbita: 25 kWNPSH: 3,5 m

Ingombri: 1.600x660x530 mmPeso: 420 kg circaDN in: DN65DN out: DN50Motore elettrico: 30 kW

24

La pompa principale


25

La pompa principale


26

La pompa principale


27

La pompa principale


NK50-250/254 BQQE-RPortata: 80 m3/hPrevalenza: 8 barRendimento: 71%Potenza assorbita: 25 kWNPSH: 3,5 mIngombri: 1.600x660x530 mmPeso: 420 kg circaDN in: DN65DN out: DN50Motore elettrico: 30 kWCorpo e girante in acciaio inoxTenuta con soffietto in gomma

28

Il filtro in aspirazione alla pompa

A seconda del campo di applicazione, può essere necessarial’installazione o meno di un filtro all’aspirazione della pompa.

In particolare, occorre fare riferimento alle caratteristichegeometriche della pompa (ad esempio, una pompa volumetrica avite presenta delle sezioni di passaggio ridotte, per cui occorreprestare particolare attenzione alla massima dimensione delmateriale solido in ingresso) ed alla qualità e composizione delfluido pompato (ad esempio, nel caso di acqua di mare è possibilela presenza di elementi organici e inorganici di dimensioni anchenotevoli).


29


L’utilizzo di una pompa centrifuga pone limiti non particolarmentestringenti in merito alla massima dimensione ammissibile per ilmateriale solido in ingresso.

D’altro canto, essendo il fluido acqua di mare occorre valutareattentamente due diverse problematiche:

- presenza di materiale organico e inorganico voluminoso;

- presenza di sabbia.


30


Il posizionamento di un filtro del tipo a griglia o simile è più chesufficiente per limitare il problema dell’aspirazione di materialevoluminoso (quale, ad esempio, plastiche, legno, materialeorganico di varia natura).

D’altro canto, eliminare la sabbia eventualmente presenteall’interno dell’acqua aspirata comporterebbe l’utilizzo di filtrimolto meno grossolani e più performanti, con un inevitabileincremento della complessità dell’impianto e dei costi dellostesso. Per risolvere questo problema, l’aspirazione della pompaviene posizionata in un luogo in cui vi è una condizione perdurantedi condizioni meteomarine stabili, cioè in cui la sabbia non vienetrasportata in maniera rilevante dalle correnti marine.


31

Il calcolo dell’NPSH – a cosa serve?

Il fluido in aspirazione alla pompa si trova in una condizione ditemperatura praticamente costante e di pressione decrescente dalpunto del prelievo sino all’ingresso nella girante della pompa ed alcontatto con le pale.

Per questo motivo, può accadere che, se vi è un dislivello elevatotra punto di prelievo del fluido e ingresso nella pompa e/o se leperdite di carico nel condotto di aspirazione sono elevate e/o leperdite in ingresso alla pompa sono elevate, la pressione del fluidovada a scendere al di sotto della tensione di vaporecorrispondente alla data temperatura del fluido.


32


Quando la pressione del fluido scende al di sotto della tensione divapore si ha il fenomeno della cavitazione. La dinamica delprocesso è quasi del tutto simile a quella dell'ebollizione: mentrenel caso dell’ebollizione si creano bolle meccanicamente stabili,perché piene di vapore alla stessa pressione del liquidocircostante, nella cavitazione è la pressione del liquido a scendereimprovvisamente, mentre temperatura e tensione di vaporerestano costanti. Per questo motivo la bolla prodotta dallacavitazione resiste finché non incontra la pala della girante, cheprovoca un incremento istantaneo nella pressione del fluido e lacontemporanea rottura della bolla.


33


Il fenomeno si traduce quindi in una erosione della pala, notacome pitting, e si accompagna ad emissioni sonore rilevanti.


34

Il calcolo dell’NPSH


[m]

35

Il calcolo dell’NPSH – esempio di calcolo


36


00 – Perdita in ingresso al filtro:

ξ=0,5

Stot=2*(1*0,35)+2*(0,35*0,5)+1*0,5=1,55 m2

Spassaggio=Stot*[(π*82/4)/16*16)]=1,55*0,196=0,304 m2

Q=80 m3/h

V=(Q/3.600)/Spassaggio=0,07 m/s

∆p=1/2*ρ*ξ*V2=1,2 Pa


37


00 – Perdita in ingresso al filtro con filtro intasato al 50%

ξ=0,5

σ: sezione libera di passaggio= 50%

Spassaggio=Stot* σ*[(π*82/4)/16*16)]=1,55*0,5*0,196=0,152 m2

Q=80 m3/h


∆p=1/2*ρ*ξ*V2=5,6 Pa


38


00 – Perdita in ingresso al filtro con filtro intasato al 95%

ξ=0,5

σ: sezione libera di passaggio= 5%

Spassaggio=Stot* σ*[(π*82/4)/16*16)]=1,55*0,05*0,196=0,015 m2

Q=80 m3/h


∆p=1/2*ρ*ξ*V2=563 Pa


Manutenzione: pulizia periodica del filtro in ingresso (se non automatizzato)

39


01 – Perdita in ingresso alla tubazione DN150

ξ=0,5

d=0,165 m2 (DN150)

Q=80 m3/h

V=(Q/3.600)/(π*d2/4)=1,0 m/s

∆p=1/2*ρ*ξ*V2=250 Pa


40


02 – Perdita valvola di non ritorno Socla 696V DN150

ξ=0,5 (dato del costruttore)

d=0,114 m2 (DN150)

Q=80 m3/h

V=(Q/3.600)/(π*d2/4)=2,2 m/s

∆p=1/2*ρ*ξ*V2=1.210 Pa


Manutenzione: verifica dello stato di integrità della valvola di non ritorno

41


03 – Curva 90° DN150

d=0,165 m2 (DN150)

R/d=1,4

ξ=0,5

Q=80 m3/h

V=(Q/3.600)/(π*d2/4)=1,0 m/s

∆p=1/2*ρ*ξ*V2=250 Pa


42


04 – Riduzione di sezione DN150-DN80

d1=0,165 m2 (DN150)

d2=0,085 m2 (DN80)

ξ=0,05

Q=80 m3/h

V=(Q/3.600)/(π*d22/4)=3,9 m/s

∆p=1/2*ρ*ξ*V2=383 Pa


43


05 – Riduzione di sezione DN80-DN65

d1=0,085 m2 (DN80)

d2=0,070 m2 (DN65)

ξ=0,05

Q=80 m3/h

V=(Q/3.600)/(π*d22/4)=5,8 m/s

∆p=1/2*ρ*ξ*V2=833 Pa


44


06 – Perdite distribuite

λ=0,02

L con DN150=2,00+0,29+0,29+0,05+1,00= 3,63 m

L con DN80=0,14 m

L con DN65=0,26 m

Si calcola il ∆p per ogni tratto a DN costante in base alla relativavelocità nel condotto:

∆p distribuito=220 Pa + 251 Pa + 1.249 Pa=1.720 Pa


45



[m]

Hf=3.489 Pa + 1.720 Pa = 5.209 Pa = 0,05 bar = 0,5 m

Hv (T=30°C)=0,4 m

Hs=0,5 m (margine di sicurezza)

46



NPSH=3,5 m

47



[m]

Hf=3.489 Pa + 1.720 Pa = 5.209 Pa = 0,05 bar = 0,5 m

Hv (T=30°C)=0,4 m

Hs=0,5 m (margine di sicurezza)

NPSH=3,5 m

H=5,3 m → poiché in realtà la quota massima di aspirazione èdi 3 metri circa, il fenomeno della cavitazionedovrebbe essere evitato: attenzione a intasamentofiltro e blocco valvola di non ritorno!

48

Perché non eliminare la valvola di non ritorno?

La valvola di non ritorno è ineliminabile poiché è indispensabilenella fase di adescamento della pompa centrifuga.

Essendo installata sopra battente, la pompa centrifuga necessitadi una alimentazione in fase di avviamento che sia in grado diriempire di fluido il volume compreso tra la tubazione e la mandatadella pompa.

Non essendovi in loco possibilità di allaccio alla rete idrica, si èoptato per l’utilizzo di una pompa autoadescante come pompa diadescamento per la pompa principale.


49

La pompa di adescamento

La pompa autoadescante ad anello liquido è costituita da un corpocilindrico esterno e da una girante interna a pale radiali con asseeccentrico rispetto al corpo cilindrico esterno.


Se il corpo si riempie parzialmente di liquido e lagirante ruota, il liquido viene in parte pompatoalla mandata ed in parte proiettato per effettodella forza centrifuga contro la parete interna delcorpo stesso creando un anello liquido che va ariempire lo spazio delimitato tra le palette dellagirante, provocando così una compressionedell’aria presente, che viene espulsa allamandata. In questo modo, all’aspirazione sirealizza una progressiva depressione, che inalcuni casi può raggiungere valori prossimi al97% della pressione atmosferica.

Girante a pale radiali

Corpo

Vorticeliquido

Cameradi lavoro

AspirazioneMandata

Parete del corpo

50


Una parte di liquido da pompare rimane sempre all’interno dellapompa in seguito al primo avviamento: per il primo avviamento,invece, va riempita la pompa, per la quale il funzionamento a seccorappresenta una condizione di funzionamento anomala, anche seesistono versioni in grado di funzionare anche in tali condizioni.


51


La valvola di non ritorno posizionata all’aspirazione della pompaprincipale presenta, solitamente, problemi di tenuta dopo un certonumero di ore di funzionamento.

Per questo motivo, occorre prevedere una procedura diavviamento della pompa principale che tenga conto di taleproblematica e preveda l’ausilio della pompa di adescamento pertutti gli avviamenti e, quindi, non solo limitatamente al primoavviamento.


52



3 bar

13,8 m3/h

53


Modello: Liverani EP 50 M/TF


54


Modello: Liverani EP 50 M/TF


Portata: 10 m3/hPrevalenza: 1 barIngombri: 435x250x194 mmPeso: 26 kg circaDN in: d50DN out: d50Motore elettrico: 1,86 kW

55


Rispetto a quanto strettamente necessario, la pompa diadescamento è stata scelta in maniera tale da poter funzionareanche come unità di back-up nel caso in cui la pompa principaledovesse essere ferma per opere di manutenzione ordinaria ostraordinaria.

La portata è inferiore a quella minima (flussaggio), ma per l’utilizzospecifico si è ritenuta accettabile per condizioni di emergenza.


Torna all’agenda

56

Elettrovalvola tipo on-offIl Process Flow Diagram (PFD)

57

La valvola VSO-1

Dimensioni: DN65


Portata: circa 10 m3/h

Tipologia: valvola on-off automatizzata

Segnale in uscita: inizio/fine corsa


58

Valvola a farfalla Sylax DN65 – 41284N257

Dimensioni: DN65

Corpo: ghisa

Lente: Acciaio inox AISI316

Manicotto: EPDM


59



60


Servomotore: VALPES ER Plus 35.50A.G00

Coppia: 35 Nm

Alimentazione: 90V/240V AC 50/60Hz - 90V/350V DC

Consumi: 15 W

Tempo di manovra: 19 secondi (senza carico)

26 secondi (con carico)


61



62


VOLANTINO MANUALE


Torna all’agenda

63

Dimensionamento filtro alla mandata

64

Filtro F2

Portata di design: 80 m3/hFluido: acqua di mareGrado di filtrazione: superiore ad 1 mmFunzionalità: autopulente, senza interruzione di servizio


65

Filtro Poly Spin Klin Arkal 3x3’’

Portata ottimale: 110 m3/hPortata media: 80 m3/hPortata minima: 45 m3/hGrado di filtrazione: 40 meshMassima pressione ammissibile: 10 barMinima pressione per controlavaggio: 2,8 bar

Funzionamento ordinario Controlavaggio


66


Il filtro a dischi: principio di funzionamento


67



68


Command pressure is applied to the top side of the diaphragmthrough port D. The diaphragm moves down, pushing the sealedbody by the shaft. Port A is closed by the seal, preventing flow tothe filter. Port C is now open allowing flushing water to flow fromport B (filter connection) to the drain.


69



70


0,150 bar


71

Filtro Poly Spin Klin Arkal 3x3’’Azionamento controlavaggio:

Logica temporale+pressione differenziale


72


Per la completa automazione del sistema occorrono:

- Trasduttore di pressione differenziale tra ingresso e uscita delfiltro (pulizia);

- Trasduttore di pressione all’ingresso del filtro (protezione dasovrappressione).


Torna all’agenda

73

Come regolo la portata su due livelli?

Opzione 1: regolazione con valvola


PT

Pompa Valvola di regolazione

74

9 bar

15 kW




75



Portata design

Portata: 80 m3/hPrevalenza: 8 barRendimento: 71%Potenza assorbita: 25 kW

Portata di flussaggio

Portata: 20 m3/hPrevalenza: 9 barRendimento: 33% circaPotenza assorbita: 15 kW

Consumi elettrici elevati!


76


Opzione 2: impiego di due pompe in linea

a) P1=flussaggio, P2=pieno carico → alternato

b) P1=flussaggio, P1+P2=piano carico → contemporaneoPT

Pompa P2 Valvola di regolazione

Pompa P1Ottimizzo il funzionamento delle pompe ai diversi regimi, ma:Aumento i costi di installazione e gestione (due pompe invece

di una) e incremento gli ingombri


77


Opzione 3: regolazione con inverter

n=60*f/n°di coppie di poli n: numero di giri della pompa [rpm]

f: frequenza [Hz]

Dal momento che 60 è un valore costante ed il n° di coppie di polidel motore della pompa è fisso, l’unica possibilità per variare ilnumero di giri n della pompa è quello di variare la frequenza f dialimentazione del motore elettrico.

Esempio: n=60*50/1=3.000 rpm

n=60*50/2=1.500 rpm


78



Nell’inverter la tensione alternata della rete viene raddrizzata incorrente continua e viene quindi riconvertita in corrente alternatatrifase a frequenza variabile per alimentare il motore elettrico.

f=50Hzf=variabile


79



Le perdite di carico dell’impianto nelcaso di portata di flussaggio sono paria circa 0,5-1 bar; pertanto, regolando lafrequenza attorno al minimo consentito(ovvero il 25% della frequenzamassima), è possibile lavorare incondizioni tali da garantire l’erogazionedella portata di flussaggio.


80



Portata design

Portata: 80 m3/hPrevalenza: 8 barRendimento: 71%Potenza assorbita: 25 kW

Portata di flussaggio

Portata: 20 m3/hPrevalenza: 1 bar circaRendimento: 60% circaPotenza assorbita: 1 kW circa

Consumi elettrici ridotti!


81

L’inverter

Consente la regolazione di velocità e quindi la variazione di portatadella pompa (vi è un limite sotto i 12,5 Hz per il pericolo disurriscaldamento del motore). Benefici:

- gli avvii e gli arresti graduali riducono gli stress sui componentimeccanici, idraulici ed elettrici;-si ottengono significativi risparmi energetici in quanto la pompaviene utilizzata per le effettive richieste del sistema idraulico;- le protezioni elettroniche presenti nei convertitori consentonouna efficace e completa protezione della pompa;- si eliminano gli spunti di avviamento, permettendo così di nondover sovradimensionare i componenti elettrici e gli eventualigruppi elettrogeni di soccorso.


82

L’inverter

Problematiche:

- apparecchio costoso (anche se meno che in passato);- apparecchio “delicato”: si tratta di elettronica di potenza e quindisensibile alle caratteristiche ambientali (umidità, polvere, ecc…);- problemi di compatibilità elettromagnetica (armoniche, disturbiad apparecchiature elettroniche, ecc...);- necessita di una corretta installazione (ventilazione, ecc...);- richiede l’installazione in prossimità del motore alimentato (unadistanza tra motore ed azionamento superiore ai 200 m può esserecausa di guasto dell’azionamento).


83

L’inverter

Modello: CUE 30 kW – 96754727Potenza: 30 kWFrequenza di alimentazione: 50 HzVoltaggio: 3x380-440/441-500 VSegnali in ingresso: n°1 0-10V per impostazioni esterne

n°1 4-20mA per impostazione da sensoren°4 ingressi digitalin°2 segnali per relè

Segnale in uscita: n°1 4-20mARegolatore PIDLimite temperatura ambiente: 0-45°CUmidità relativa ambiente: 0-95%Dimensioni: 242x260x624 mmPeso: 27 kg


84

Il filtro sinusoidale per inverter

I filtri sinusoidali sono progettati per consentire solo allefrequenze basse di passare. Pertanto, le frequenze più elevatesono eliminate, risultando così una forma sinusoidale dellatensione concatenata o di linea così come per la corrente.

Grazie all’impiego di filtri sinusoidali l'uso di inverter speciali conisolamento rinforzato non è necessario. Inoltre, la rumorosità delmotore viene smorzata, si riducono lo stress di isolamento e lecorrenti parassite, determinando in tal modo una vita utilemaggiore del motore. Infine, l’impiego di filtri sinusoidali consentel'uso di cavi di collegamento al motore più lunghi.


85

Il filtro sinusoidale per inverter

Modello: filtro sinusoidale - 96755021

Inoltre, il filtro sinusoidale in uscita elimina i problemi di interferenza tra

inverter e altre apparecchiature elettriche presenti nelle vicinanze


86

L’inverter


87

L’inverter


88

L’inverter


89

L’inverter


90

L’inverter


91

L’inverter


92

L’inverter

Autoclave


93

L’inverter


94

L’inverter


95

L’inverter


96

Il controllo proporzionale-integrale-derivativo

b: banda proporzionalee: errorer: velocità di integrazioneq: tempo di derivazione


97

L’inverter


98

L’inverter


Torna all’agenda

L’inverter deve esserecorrettamente ventilato perpoter smaltire il calore prodottodurante il funzionamento:l’inverter ha un rendimentoelettrico!

99

La regolazione di portata, come descritto, viene effettuata tramitela variazione del numero di giri della pompa grazie all’impiego diun inverter con regolazione PID.

Il bilanciamento di portata, invece, richiede necessariamente lapresenza di valvole di regolazione.


100

Il Process Flow Diagram (PFD)


101

Le valvole di regolazione VR-1 e VR-2

Dimensione: DN80


Portata: 40 m3/h

Tipologia di valvola: valvola di regolazione automatizzata

Uscita: segnale 4-20mA relativo alla posizione dell’otturatore


102

Il bilanciamento di portataLe valvole Omal DN80 - V377XE71

Dimensioni: DN80

Corpo: ghisa

Lente: bronzo-alluminio

Manicotto: EPDM

Le valvole Omal DN80 – EA0035C2C000

Attuatore: elettrico modulante

Coppia: 35 Nm

Alimentazione: 24 Vdc

103



104



105


106

Il bilanciamento di portataLe valvole Omal DN80 – KEMRBCC2

Tipologia: posizionatore modulante (accessorio)

Posizionatore modulante

Attuatore elettrico

Indicatore visivo di posizione

107


La “Scheda per il Controllo Modulante” è contenuta nel “Boxausiliario”: la sua funzione è quella di consentire il monitoraggiodella posizione raggiunta dall’attuatore, tramite la generazione diun segnale 4-20 mA, a loop passivo, proporzionale alla posizioneeffettiva dell’albero.

Il movimento rotatorio a quarto di giro viene rilevato da unpotenziometro calettato direttamente sull’albero di uscitadell’attuatore e tradotto nello standard 4-20 mA tramite un sistemaelettronico di precisione. Sono disponibili due finecorsa ausiliariSPDT con contatti dorati e camme regolabili su tutta la corsa.

108


Temperatura di impiego: da -25°C a +80°C

Alimentazione loop passivo: 12-32 Vdc

Segnale in uscita: 4-20 mA

Ripetibilità: <0,2%

Linearità: >2%

Indicatore di posizione

109


Action mode: è possibile far corrispondere ad un incremento nelsegnale in ingresso una rotazione in senso orario (DIR) oppureuna in senso antiorario (REV, preset di fabbrica); in posizione SO(Signal Off) si scollega il segnale in ingresso.

Zero: tramite un potenziometro è possibile far coincidere unadeterminata posizione della valvola (ad esempio, tutta chiusa) conil segnale 4 mA. Ruotando in senso orario il potenziometro siaumenta la corsa utile, in caso contrario la corsa utile vieneridotta.

110


Span: tramite un potenziometro è possibile regolare la lunghezzadella corsa utile, cioè far corrispondere al valore di 20 mA, adesempio, la posizione di valvola completamente aperta.

Sensitivity: tramite un selettore ad 8 posizione è possibileottimizzare il grado di precisione ottenibile dall’attuatore.

111


Safety Mode: è possibile fare si che in assenza di segnale, o convalori inferiori a 3 mA, l’attuatore compia una delle azioni seguenti:

- Rotazione in senso anti-orario sino a fine corsa;

- Stop (preset di fabbrica, nessuna rotazione);

- Rotazione in senso orario sino a fine corsa.

112


113

Il bilanciamento di portataIl bilanciamento di portata si ottiene nella seguente maniera: se siverifica una differenza di portata (ad esempio, portata sul ramo 1maggiore che sul ramo 2), prima apro gradualmente la valvola delramo 2; quando la valvola sul ramo 2 risulta completamenteaperta, allora chiudo gradualmente la valvola del ramo 1.

Fino a che grado chiudo?

114

Il bilanciamento di portataDiagramma portata-perdita di carico

Portata: 40 m3/h

DN80

4 bar

30°

Velocità nel condotto [m/s]

115

Il bilanciamento di portataFisso il minimo grado di apertura a 30°.

Nel caso in cui non si riesca a bilanciare le portate neanche conuna valvola completamente aperta ed una al minimo, occorreinviare un segnale di allarme con richiesta di intervento sul posto.

Torna all’agenda

116

La misura di portataStrumenti di misura della portata

1) Induzione magnetica

2) Coriolis

3) Vortici di Von Karman

4) Contatore (mulinello, turbina)

5) Orifizio tarato e trasduttore di pressione differenziale

117

La misura di portataInduzione magnetica

In base alla legge di Faraday sull’induzione magnetica, in unconduttore che si muove in un campo magnetico viene indotta unatensione.

118

La misura di portataInduzione magnetica

Il fluido che defluisce è il conduttore in movimento. La tensioneindotta è proporzionale alla velocità di deflusso ed è fornita ad unamplificatore tramite due elettrodi di misura. La portatavolumetrica è calcolata in base alla sezione del tubo.

Il campo magnetico in corrente continua è generato da due bobinealimentate in corrente continua, a polarità alternata.

119

La misura di portataForze di Coriolis

Il principio di misura è basato sulla generazione controllata diforze di Coriolis. Queste forze sono sempre presenti quando sianosovrapposti movimenti di traslazione e rotazione.

FC = - 2 · ∆m (ω x v)

FC = forza di Coriolis;∆m = massa in movimento;ω = velocità angolare;v = velocità radiale in un sistema rotante o oscillante.

120


Invece di una velocità angolare costante ω, il sensore Promassutilizza l'oscillazione. Il sensore contiene due tubi di misuraparalleli in cui scorre il liquido. Tali tubi oscillano in controfase,comportandosi come un diapason.

Le forze di Coriolis prodotte nei tubi di misura provocano unosfasamento nelle oscillazioni dei tubi:

- quando si registra una portata pari a zero, ossia quando il liquidoè fermo, i due tubi oscillano in fase (1);- la portata massica causa decelerazione dell'oscillazioneall'ingresso dei tubi (2) e accelerazione all'uscita (3).

121


122


La differenza di fase (A-B) aumenta con l'aumento della portatamassica. Sensori elettrodinamici registrano le oscillazioni del tuboin entrata e in uscita.

L'equilibrio del sistema è garantito dall'oscillazione in controfasedei due tubi di misura. Il principio di misura operaindipendentemente da temperatura, pressione, viscosità,conducibilità e profilo del fluido.

123


I tubi di misura sono continuamente eccitati alla loro frequenza dirisonanza. Quando si verifica una variazione della massa e,conseguentemente, della densità del sistema oscillante(comprendente i tubi di misura e il liquido) si determina uncorrispondente aggiustamento automatico della frequenza dioscillazione.

La frequenza di risonanza è quindi funzione della densità delprodotto.

124


Il valore della densità ottenuto in questo modo può essereutilizzato, insieme alla portata massica misurata, per calcolare laportata volumetrica.

Inoltre, è calcolata anche la temperatura dei tubi di misura, al finedi calcolare il fattore di compensazione per gli effetti termici.

125

La misura di portataVortici di Von Karman

Questi misuratori di portata a precessione di vortici si basano sulprincipio teorizzato da Karman: quando un fluido scorre edincontra una barra generatrice, si formano in alternanza dei vortici,che si distaccano da entrambi i lati con senso di rotazioneopposto.

Ogni vortice genera una bassa pressione locale. Le fluttuazioni dipressione sono rilevate dal sensore e convertite in impulsielettrici. I vortici sono generati con regolarità entro i limitiapplicativi del misuratore. Di conseguenza, la frequenza digenerazione dei vortici è direttamente proporzionale alla portatavolumetrica.

126

La misura di portataVortici di Von Karman

Entro i limiti applicativi, il fattore K dipende solo dalla geometriadel misuratore. Non dipende dalla velocità di deflusso e dallecaratteristiche di viscosità e densità del fluido.

Di conseguenza, il fattore K non dipende dal tipo di prodotto damisurare, che sia vapore, gas o liquido. Il segnale di misuraprimario è già digitale (segnale in frequenza) ed è una funzionelineare della portata. Il fattore K viene determinato in fabbrica conuna calibrazione eseguita al termine del ciclo di produzione delmisuratore; tale fattore non è soggetto a deriva a lungo termine odel punto di zero. Il misuratore non comprende parti in movimentoe non richiede manutenzione.

127

La misura di portataConfronto strumentazione Endress+Hauser

Fluido Induzione CoriolisVortici di Karman

Liquido conduttore X X X

Liquido non conduttore X X

Gas X X

Vapore X

128

La misura di portataContatore

Il cuore meccanico del contatore volumetrico è il mulinello conasse orizzontale in cui il numero di giri è direttamenteproporzionale alla portata d’acqua in circolazione. Su ognicontatore volumetrico è montato un lanciaimpulsi con cavetto dicollegamento per trasmettere a distanza il numero di giri delmulinello.

Il lanciaimpulsi, attraverso un magnete rotativo, converte ilmovimento meccanico in un contatto elettro-magnetico (contattoREED), che emette impulsi elettrici con una frequenzaproporzionale al numero di giri del mulinello e quindi alla portatad’acqua in circolazione.

129

La misura di portataContatore

130

La misura di portataOrifizio tarato con trasduttore di pressione differenziale

Orifizio tarato o diaframma

131


L’orifizio tarato (o diaframma) induce una perdita di caricoconcentrata ∆p generata da un brusco restringimento di sezionenel condotto dato dal passaggio dal diametro D della tubazione amonte del diaframma al diametro d dell’orifizio.

∆p=1/2*ρ*ξ*V2

V=Q/A

Q: portata in volumeA: sezione equivalente di passaggio

∆p=1/2*ρ*ξ*(Q/A)2→ relazione tra portata e perdita di carico

132


Le norme UNI EN ISO 5167-1 e 5167-2 definiscono come misurarela portata dei fluidi mediante dispositivi a pressione differenzialeinseriti in condotti a sezione circolare piena.

La portata in massa qm viene determinata tramite la equazione:

qm = C*ε*d2*(π/4)*(2*∆p*ρ)1/2/(1-β4)1/2

C: coefficiente di efflusso (dipende dalla portata);ε: fattore di espansione (per fluidi incomprimibili è uguale a 1);β: fattore geometrico, pari al rapporto tra d e D.

133


Faccia rivolta a monte del flusso

∆h<0,005*(D-d)/2(planarità)

Rugosità (Ra): minore di d*10-4

134


0,005*D<e<0,02*D; tolleranza <0,001*D

e<E<0,05*D; tolleranza <0,001*D se D>200mmtolleranza <0,2 mm se D<200mm

α=45°(±15°)

Ci sono vincoli anche su smussi e raccordi

135


d>12,5mm0,10<d/D<0,75Tolleranza: 0,05%

La scelta del fattore geometrico β èlasciata al progettista.

136


Metodo 1: prese di pressione sul tubo

=D =D/2

=25,4mm =25,4mm

Metodo 2: prese di pressione sulle flange

137


La norma è applicabile se sono rispettati i seguenti precetti:

ReD=4*qm/(π*μ*D)

138


Quanto vale il coefficiente di efflusso?

ReD=4*qm/(π*μ*D)

139


140


La UNI EN ISO 5167-2 fornisce leindicazioni tecniche per realizzareun sistema di misura conforme: inquesto caso, è possibile ricavare ilvalore del coefficiente di efflusso Cda tabelle fornite nell’appendicedella norma stessa.

Ma C dipende da qm: come calcoloqm?

141


Metodo iterativo (UNI EN ISO 5167-1)

Con un trasduttore di pressionerilevo il valore di ∆p e poi, attraversoun algoritmo di calcolo, determinoper approssimazioni successive ilvalore reale di qm.

142


Precisione (UNI EN ISO 5167-1)

Precisione: 0,5% della misura

143

La misura di portataLa scelta ricade sul sistema di misura con diaframma e misura dipressione differenziale.

144

La misura di portataCome si procede?

1) Dimensionamento dell’orifizio tarato;

2) Nota la perdita di carico corrispondente alla massima portata,individuo lo strumento di misura adatto all’applicazionespecifica.

145

La misura di portataDimensionamento dell’orifizio tarato

I dati di partenza sono:

Fluido: acqua di mareDiametro interno tubazione a valle: D=82,9 mm (DN80, s=3 mm)Portata volumetrica di design: 40 m3/h

Il primo parametro da scegliere è il rapporto tra d (diametrodell’orifizio) e D, ovvero il parametro β.

Si procede per tentativi, arrivando a determinare il parametro β infunzione della massima perdita di carico ∆p ammissibile.

146


qv=40/3.600=0,011 m3/sρ=1.025 kg/m3 (temperatura di 20°C ed una salinità di 35 g/kg)ε=1 (fluido incomprimibile)

qv*ρ= C*ε*d2*(π/4)*(2*∆p*ρ)1/2/(1-β4)1/2

Scelta di tentativo: d=54 mm → β=54/82,9=0,651

Per determinare C devo conoscere il numero di Reynolds calcolatoa monte del diaframma.

147


qv=40/3.600=0,011 m3/sρ=1.025 kg/m3 (temperatura di 20°C ed una salinità di 35 g/kg)D=82,9 mmμ=1,077*10-3 Pa*s (temperatura di 20°C ed una salinità di 35 g/kg)

ReD=4*qv*ρ/(π*μ*D)=1,6*10^5

148


C=0,6146

149


C=0,6146

∆p = 8*(qv*ρ)2*/(1-β4)/(π2*C2*d4) = 262 mbar

∆p max = 250 mbar circa

Il trasduttore di pressione differenziale

Le membrane di separazione (4) subiscono una flessione daentrambi i lati per effetto delle pressioni p1 e p2. Un fluido diriempimento (3) trasmette la pressione all’elemento sensibile (1).La variazione resistenza, capacità o induttanza dell’elementosensibile si traduce in una uscita variabile, proporzionale allapressione differenziale, che viene rilevata ed elaborata.

150


Il trasduttore di pressione differenziale


Campo di misura: 0-300 mbar

Precisione: elevata sull’intero campo di misura

Segnale in uscita: 4-20 mA

151


Trasduttore di pressione differenziale

Deltabar M PMD55 AA21BA67FGBHAJB1A+AE

152


Il Deltabar M PMD55 identifica unospecifico prodotto della gammaDeltabar (trasduttori di pressione)con membrana metallica comeelemento sensibile.



153


Strumento per area nonclassificata.



154


La trasmissione del segnale 4-20mA avviene in contemporaneacon un segnale digitale in corrente alternata (che non altera lalettura del segnale continuo 4-20 mA) sulla base dello standardHART Protocol (Highway Addressable Remote Transducer) e chepuò essere ricevuto da un qualunque PC ed impiegato pereseguire operazioni di diagnostica e configurazione in paralleloalla lettura dell’out-put dello strumento.



155





156





157


Il valore nominale «ottimale» sarebbestato 300 mbar, che però non èdisponibile nella gamma.


Il campo di misura

158


Definizioni

Turn down (TD) o rangeability: è il rapporto tra il fondoscala e ilminor valore, normalizzato all’unità, per il quale sono validi i dati diaccuratezza e precisione.

Un valore elevato di TD è pertanto indice di applicabilità delsensore in un ampio campo di misura. Ad esempio, un sensore diportata con TD 20:1, con fondo scala di 100 m3/h e accuratezzadell’1% registra, con tale accuratezza, portate comprese tra 5 e 100m3/h. Al di fuori di questo range le prestazioni possono esseremolto scadenti.

159


Definizioni

Accuratezza: è il massimo scostamento tra la misura fornita dalsensore ed il valore reale della grandezza fisica misurata.

In parziale contraddizione con il nome assegnatogli, si trattaquindi di un parametro che implica una misura migliore quanto piùesso è basso. Si trova espresso come percentuale del campo dimisura (o del fondo scala, se l'altro estremo è lo zero).

160


Definizioni

Precisione: esprime la riproducibilità delle misure dello stessovalore fisico nelle stesse condizioni operative (detta ancheripetibilità).

Dato che in pratica è indice dell'evenienza di errori casuali, unabuona precisione è spesso assai più importante di unaaccuratezza elevata.

161



162



Precisione di riferimento

163


164

La misura di portataTrasduttore di pressione differenziale


Accuratezza di riferimento 0,1%,versione platino fino a 0,075%.


165



166





Opzione: lingua d’interfaccia operativa - italiano

167


Collegamento elettrico

168


Installazione (misura con liquidi)

Montare il Deltabar M al di sotto delpunto di misura, in modo che latubazione pressurizzata sia sempre pienadi liquido e le bolle di gas possanoritornare nella tubazione di processo.

169


Funzionamento

Per la visualizzazione e il controllo è disponibile un display a cristalli liquidi (LCD) con 4righe. Il display on-site visualizza valori di misura, finestre di dialogo, messaggi di guastoe messaggi di avviso. Per una maggiore comodità di utilizzo, è possibile rimuovere ildisplay dalla custodia (vedere figura, punti 1-3). Il display è connesso al dispositivotramite un cavo da 90 mm e può essere ruotato a passi di 90° (vedere figura, punti 4-6), inbase all'orientamento del dispositivo. Questa possibilità semplifica il controllo dellostrumento e facilita la lettura dei valori misurati.

170


FunzionamentoVisualizzazione del valore misurato a 8 cifre, inclusisegno e virgola decimale.Grafico a barre quale visualizzazione grafica delvalore di pressione corrente misurato in relazione alcampo di pressione impostato nel bloccotrasduttore di pressione. Il campo di pressioneviene impostato per mezzo del parametroSCALE_IN (tramite il programma di configurazioneFF, non tramite il display on-site).Tre tasti di funzionamento.Menu guidato semplice ed esauriente grazie alladistinzione dei parametri in diversi livelli e gruppi.Per facilitare la navigazione, a ogni parametro èassegnato un numero d'identificazione a 3 cifre.Possibilità di configurare il display secondorequisiti specifici e preferenze personali, ad es.lingua, visualizzazione alternata, visualizzazione divalori misurati aggiuntivi, come la temperatura delsensore, definizione del contrasto.Funzioni diagnostiche complete (messaggi diguasto e di avviso, ecc...).

171


Regolazione della posizione di zero

172


Misura di portata

In modalità di misura "Portata" il dispositivo determina un volume o valore diportata massica dalla pressione differenziale misurata. La pressionedifferenziale è generata tramite elementi fondamentali quali tubi di Pitot o orifizie dipende dal volume o portata massica.

Sono disponibili quattro tipi di portata: portata volumetrica, portata volumetricanormalizzata (condizioni normalizzate europee), portata volumetrica standard(condizioni standard Stati Uniti), portata massica e portata percentuale. Inoltre, ilsoftware del Deltabar M è dotato di serie di due totalizzatori. I totalizzatoriacquisiscono il volume o la portata massica. La funzione di conteggio e l'unitàpossono essere impostate separatamente per entrambi i totalizzatori. Il primototalizzatore (totalizzatore 1) può essere azzerato in qualsiasi momento, mentreil secondo (totalizzatore 2) calcola la portata a partire dalla messa in servizio enon può essere azzerato.

173


Misura di portata – operazioni preliminari

174


Misura di portata - impostazioni

175



176



L’operazione associa alla portata (nel nostro caso volumetrica) massima rilevabile la perdita dicarico associata (da calcolarsi secondo le UNI EN ISO 5167-2). In sostanza, stiamo fornendo allostrumento il valore del parametro C (coefficiente di efflusso come definito dalla UNI EN ISO 5167-1).

177



Torna all’agenda

178

Strumentazione e sistema di controllo

179

Strumentazione e sistema di controlloTrasduttore di pressione

Cerabar T PMC131 A15F1A3E

La pressione misurata causa una leggera deflessionedella membrana in ceramica del sensore. Lavariazione capacitiva proporzionale alla pressione èmisurata presso gli elettrodi del sensore in ceramica.Il sensore in ceramica è un sensore a secco, pertantonon è richiesto fluido di riempimento per latrasmissione della pressione. Per questo motivo ilsensore è perfettamente adatto ad impieghi nel vuoto.L'altissima stabilità, paragonabile al materiale Alloy,viene ottenuta utilizzando Ceraphire ultrapuro comeceramica.

180



181



182



183



Tensione di alimentazione: 11-30 VccSegnale in uscita: 4-20 mA

184



Tensione di alimentazione: 11-30 VccSegnale in uscita: 4-20 mA

185



Accuratezza: <0,5%Precisione: <0,5% dell’URLInstallazione: ovunque

186


187


Cerabar T PMC131 A15F1A1S

188

Strumentazione e sistema di controlloTrasduttore di pressione differenziale

Deltabar M PMD55 AA21BA67GGBHAJB1A+AE

189

Strumentazione e sistema di controlloDal punto di vista realizzativo, il controllore logico può essererealizzato in forma cablata oppure in forma programmabile.

- Controllore logico cablato: lo schema logico è definito da uninsieme di dispositivi (relè, porte logiche, …) e relativeinterconnessioni. E’ conveniente se la funzione di controlloimplementata è sufficientemente assestata e non deve esseremodificata nel tempo (scarsa replicabilità) e se il controllore puòessere prodotto in un numero elevato di esemplari identici (bassicosti di produzione, elevati costi di progettazione).

190

Strumentazione e sistema di controlloNel controllore logico programmabile (PLC, Programmable Logic Controller) loschema di controllo è definito tramite un programma memorizzato. Il PLC è unelaboratore di tipo industriale concepito per risolvere problemi di controllo edautomazione. Le principali caratteristiche sono affidabilità, espandibilità,semplicità di programmazione e semplicità di integrazione con dispositivicommerciali differenti.

Sezione INPUT

CPU

Alimentazione

Memoria

Dal processo

Sezione OUTPUT

Al processo

191

Strumentazione e sistema di controlloIl PLC esegue le istruzioni racchiuse nel programma in manieraciclica.

LETTURA DEGLI INGRESSI

All’inizio del ciclo di esecuzione del programma ilsistema operativo legge gli ingressi.

CARICAMENTO INGRESSI IN

MEMORIA

Il sistema operativo carica i dati in ingresso in unaspecifica sezione della memoria, creando unaimmagine del processo in quel dato istante.Si ha una acquisizione sincrona degli ingressi,poiché il PLC può modificare lo stato logico delleuscite solo al termine di ogni ciclo di lettura edesecuzione dell’intero programma (questo tempoviene definito “ciclo operativo”).

192

Strumentazione e sistema di controlloLETTURA DEGLI

INGRESSI


MEMORIA

Vengono calcolati i valori delle uscite in base aquanto stabilito dal programma.

ELABORAZIONE DEL PROGRAMMA

I valori delle uscite sono caricati in un’appositasezione della memoria.

CARICAMENTO USCITE IN MEMORIA

193


INGRESSI


MEMORIA



ATTUAZIONE DELLE USCITE

L’attuazione delle usciteavviene in modo sincrono(contemporaneamente al ciclodi lettura degli ingressi).

194


INGRESSI


MEMORIA



ATTUAZIONE DELLE USCITE

Perché l’immagine in memoria?

Se gli ingressi non venissero campionati ad iniziociclo ma letti al momento dell’utilizzo (reteasincrona), la correttezza del controllo potrebbedipendere dall’ordine con cui vengono eseguite leistruzioni del programma.

Difatti, in tempi diversi dall’avviamento del ciclo diistruzioni, uno stesso ingresso potrebbe assumerevalori differenti. Questo fatto renderebbe piuttostocomplicata l’attività di programmazione, rendendoaltresì molto difficile modificare correttamente ilprogramma.

195


196

Strumentazione e sistema di controlloIl controllo sulle portate

Dato in ingresso:

- Q1: Portata su ramo 1 (da misuratore PT4)- Q2: Portata su ramo 2 (da misuratore PT5)

Dato calcolato:

- Qtot: Portata totale (calcolata) = Q1+Q2

Set-point:

- Qmax=80 m3/h- Qmin=20 m3/h- ∆Q (differenziale tra le portate sui due rami)

197


Verifica:

Confronto il valore calcolato di Qtot con quello di set point (Qmax oQmin).

Verifico poi che la differenza tra portata Q1 e portata Q2 non siasuperiore ad un certo ∆Q impostato dall’utente.

- Qtot ≠ Qmax o Qmin- |Q1-Q2|>∆Q

198


Retroazione:

Se Qtot è diverso da Qmax o Qmin interviene l’inverter, andando avariare il numero di giri della pompa coerentemente con quantorilevato (se la portata calcolata è inferiore a quella desiderataaumento il numero di giri, e viceversa).

199


Retroazione:

Se la differenza tra Q1 e Q2 supera una certa soglia ∆Q (definitadall’utente) intervengo secondo la seguente logica dibilanciamento:

- Q1<Q2: inizio ad aprire la valvola di regolazione VR-1 sino allacompleta apertura;

- Q1<Q2: inizio a chiudere la valvola di regolazione VR-2 sino allimite inferiore di chiusura;

- Q1<Q2: raggiunto il limite inferiore di chiusura della valvola VR-2,lancio un allarme.

200

Strumentazione e sistema di controlloIl filtro autopulente F2

Dato in ingresso:

- PT3: Perdita di carico sul filtro;- PT2: Pressione ingresso filtro;- t: Quanto tempo è passato dal precedente lavaggio

Set-point:

- PT3max: 300 mbar;- PT2max: 7,9 bar;- tmax: 24h

201

Strumentazione e sistema di controlloIl filtro autopulente F2

Verifica:

- PT3>PT3max- PT2>PT2max- t>tmax

Retroazione:

Se PT3>PT3max oppure t>tmax allora viene azionata la procedura dilavaggio del filtro F2.

Se PT2>PT2max, allora si agisce sull’inverter diminuendo il numerodi giri e portando la pressione al di sotto della pressione massima.

202

Strumentazione e sistema di controlloLa pompa principale P1

Dato in ingresso:

- PT1: Pressione ingresso pompa;- PT2: Pressione mandata pompa.

Set-point:

- PT1min: 650 mbar (Qmax) e 400 mbar (Qmin);- PT2min: p (da rilevare sull’impianto).

203

Strumentazione e sistema di controlloLa pompa principale P1

Verifica:

- PT1<PT1min- PT2<PT2min

Retroazione:

Se PT1<PT1min la pompa sta cavitando: diminuisco il numero digiri, eventualmente sino al minimo. Se il segnale permane, spengola pompa P1 e accendo al pompa autoadescante P2.

Se PT2<PT2min, allora si invia un segnale di allarme poiché vi èelevata probabilità di perdite sull’impianto.

Torna all’agenda

STRUMENTAZIONE E AUTOMAZIONE INDUSTRIALE · Tubi nuovi PE, PVC, PRFV, Rame, Acciaio Inox 0 - 0,02...

Documents

Transcript of STRUMENTAZIONE E AUTOMAZIONE INDUSTRIALE · Tubi nuovi PE, PVC, PRFV, Rame, Acciaio Inox 0 - 0,02...