L INDUSTRIA PER L ENERGIA DA BIOMASSE: VALVOLE ED ATTUATORI. Andrea Villa Alessandro Prina Alberto Frigeri Convegno ATI 20 Aprile 2016

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1 L INDUSTRIA PER L ENERGIA DA BIOMASSE: VALVOLE ED ATTUATORI Andrea Villa Alessandro Prina Alberto Frigeri Convegno ATI 20 Aprile 2016

2 SOMMARIO 1 Le valvole e attuatori, classificazione e funzionamento 2 Le valvole in un impianto a biomasse 3 Come scegliere l attuatore giusto 4 La norma Europea EN Attuatori per valvole di regolazione 6 Filosofie di controllo 7 Manutenzione di impianto 2

3 LE VALVOLE, CLASSIFICAZIONE E TIPOLOGIE Classificazione e tipologie A sfera A Farfalla A globo Ghigliottina 3

4 LE VALVOLE, CLASSIFICAZIONE E TIPOLOGIE Classificazione e tipologie A corsa angolare Sfera Maschio Imperniata Flottante Monoblocco Top entry Ad asse centrato Valvole A corsa lineare Farfalla Globo Disco Ghigliottina A semplice eccentrico A doppio eccentrico A triplo eccentrico Saracinesca 4

5 LE VALVOLE, CLASSIFICAZIONE E TIPOLOGIE ATTUATORI MULTIGIRO ATTUATORI A FRAZIONE DI GIRO ATTUATORI LINEARI ATTUATORI A LEVA 5 5

6 ATTUATORE ELETTRICO ATTUATORI ELETTRICI Sono attuatori che utilizzano come forza motrice la coppia generata da un motore asincrono trifase. I motori elettrici asincroni presentano elevate velocità di rotazione con il conseguente sviluppo di alta energia cinetica. Per ridurre la velocità, aumentando nel contempo la potenza utile, il motore viene accoppiato a gruppi intermedi di riduzione (vite senza fine, ingranaggi epicicloidali, ecc.). Il motore elettrico è bi-direzionale per poter manovrare la valvola nei due sensi di marcia (apertura e chiusura) e richiede quindi, nei casi più comuni, idonee unità teleinvertitrici o di comando che, a loro volta, devono essere collegate ai fine corsa, ai limitatori di coppia ed alle protezioni integrali (es. termico salva-motore). 6

7 ATTUATORE ELETTRICO DEFINIZIONE E PRINCIPIO COSTRUTTIVO SENZA UNITA DI COMANDO (da montarsi su MCC separato) CON UNITA DI COMANDO INTEGRALE VERSIONE ELETTRONICA NON INTRUSIVA CON VARIATORE DI FREQUENZA INTEGRALE A VELOCITA VARIABILE E IN VERSIONE NON INTRUSIVA 7

8 LE VALVOLE IN UN IMPIANTO A BIOMASSE 8

9 COME SCEGLIERE L ATTUATORE GIUSTO? LA NORMA EUROPEA UNI EN :2009

10 COME SCEGLIERE L ATTUATORE GIUSTO? LA NORMA EUROPEA UNI EN :2009 classificazione del tipo

11 COME SCEGLIERE L ATTUATORE GIUSTO? LA NORMA EUROPEA UNI EN :2009 classi di servizio

12 LA NORMA EUROPEA UNI EN :2009 Prestazioni: es. attuatori multi giro (Cap prospetto 7) 12

13 LA NORMA EUROPEA UNI EN :2009 Prestazioni: es. attuatori lineari (Cap prospetto 8) 13

14 LA NORMA EUROPEA UNI EN :2009 Requisiti di base: es. Motori (Cap ) Questo è uno dei punti più salienti di questa norma che introduce, per la prima volta e in campo internazionale, le corrette classi di servizio in linea con l evoluzione tecnologica dei principali produttori di attuatori elettrici. 14

15 LA NORMA EUROPEA UNI EN :2009 Classe A Intercettazione All attuatore è richiesto di essere in grado di fare effettuare alla valvola l intera sua corsa dalla posizione di completa apertura a quella di completa chiusura e viceversa Valvole a saracinesca Valvole a globo Valvole a farfalla Valvole a maschio Serrande Paratoie 15

16 LA NORMA EUROPEA UNI EN :2009 Classe B Tasteggio All attuatore è richiesto di essere in grado di fare effettuare alla valvola corse parziali, muovendo l otturatore della valvola verso la posizione di aperto, o verso quella quella di chiuso fino al raggiungimento di una condizione ottimale di posizionamento. Valvole a globo Valvole a farfalla Valvole a maschio Serrande 16

17 LA NORMA EUROPEA UNI EN :2009 Classe C Regolazione All attuatore è richiesto di essere in grado di azionare frequentemente la valvola, portando l otturatore della valvola in qualsiasi posizione tra la completa apertura e la completa chiusura o viceversa (regolazione a tre punti) Valvole a globo Valvole a farfalla Valvole a sfera Serrande Pompe dosatrici 17

18 LA NORMA EUROPEA UNI EN :2009 Classe D Regolazione continua All attuatore è richiesto di essere in grado di azionare in maniera continuativa la valvola, portando l otturatore in qualsiasi posizione tra la completa apertura e la completa chiusura o viceversa Valvole a globo Valvole a sfera Valvole a settore sferico Serrande Pompe dosatrici 18

19 COME SCEGLIERE L ATTUATORE GIUSTO? CLASSI DI SERVIZIO: CONFRONTO TRA IEC E UNI EN CLASSIFICAZIONE SECONDO IEC S2 Servizio di durata limitata AUMA ON/OFF S4 Servizio intermittente periodico AUMA - REGOLAZIONE S9 Servizio con variazioni non periodiche di carico e velocità SIPOS HiMOD CLASSIFICAZIONE SECONDO UNI EN CLASSE A INTERCETTAZIONE AUMA ON/OFF CLASSE B TASTEGGIO AUMA ON/OFF CLASSE C REGOLAZIONE AUMA - REGOLAZIONE CLASSE D REGOLAZIONE CONTINUA SIPOS HiMOD

20 ATTUATORI PER VALVOLE DI REGOLAZIONE Attuatore con inverter: Controllo della velocità Coppia indipendente dal valore del voltaggio Controllo di posizione accurato Design modulare ridotto stock Nessuna corrente di start Protezione intelligente della valvola: Soft start and stop alle posizioni di finecorsa Fermata senza coppia di stallo No cavitazioni e colpi d ariete Velocità di posizionamento ottimale 20

21 ATTUATORI PER VALVOLE DI REGOLAZIONE Convertitore AC-DC Inverter ~ = 1Ph o 3Ph = ~ Alimentazione Condensatore per connessione DC Motore 3~ Regolazione della coppia tramite variazione del voltaggio Regolazione della velocità tramite variazione di frequenza 21

22 ATTUATORE ELETTRICO - CONTROLLO SCHEMATIZZAZIONE DI UN LOOP DI REGOLAZIONE 22

23 ATTUATORE ELETTRICO - CONTROLLO Protocolli supportati: DP-V0 DP-V1 DP-V2 con time stamping Ridondanza di scheda e ridondanza di cavo 23

24 ATTUATORE ELETTRICO - CONTROLLO Rete ad anello con: Fino a 247 attuatori Fino a 296Km Fino a 3700Km con fibra ottica Ridondanza di Master station 24

25 ATTUATORE ELETTRICO - CONTROLLO Foundation fieldbus H1 ITK Alto numero di function blocks 8 DO 10 DI 2 AO 4 AI 1 RB2 1 IS 1 PID Possibilità di collegamento ridondante H1 25

26 ATTUATORE ELETTRICO - CONTROLLO HART Device category: Current Output Segnale hart su feedback di posizione: Feedback Diagnostica Asset Management Comandi HART Device category: Actuator Segnale hart su posizionatore: Feedback Diagnostica Asset Management HART Multiplexer 26

27 ATTUATORE ELETTRICO - CONTROLLO Rete wireless con protocollo «wireless HART» 27

28 LE STRATEGIE DI MANUTENZIONE Reattiva Preventiva Predittiva Avviamento timeline 28

29 LE STRATEGIE DI MANUTENZIONE Strategia Vantaggi Svantaggi Reattiva Costi iniziali minori Costi di fermo impianto. Possibili danni ad altre apparecchiature connesse. Costi elevati di riparazione nel caso di urgenze. Preventiva Allungamento della vita delle apparechiature Aumento della qualità del processo Protezione dell investimento effettuato in apparecchiature rilevanti Predittiva Aumento della vita operativa e della disponibilità delle apparecchiature Riduzione interventi in campo e potenziali infortuni Programmazione degli interventi in fermata impianto Molto onerosa in termini di attività sul campo e di ricambistica Necessita di programmazione complessa e spesso comporta il fermo impianti Investimento in strumenti diagnostici Investimento in formazione del personale 29

30 LE STRATEGIE DI MANUTENZIONE Sensori integrabili nell attuatore Registrazione della misura continua della temperatura - Motore - Ingranaggi di riduzione - Elettronica di controllo Sensore di vibrazioni con misura della vibrazione C C Hz C

31 LE STRATEGIE DI MANUTENZIONE C C Hz C

32 AUMA Italiana S.r.l. - Sito internet: