IT201700006901A1

IT201700006901A1 - Metodo per il monitoraggio di un dispositivo di regolazione del flusso di un gas e sistema di regolazione impiegante tale metodo

Info

Publication number: IT201700006901A1
Application number: IT102017000006901A
Authority: IT
Inventors: Feo Gianfranco De
Original assignee: Pietro Fiorentini Spa
Priority date: 2017-01-23
Filing date: 2017-01-23
Publication date: 2018-07-23
Also published as: EP3571432A1; BR112019007160A2; EP3571432B1; BR112019007160B1; US20190316706A1; US10948104B2; CN109716002B; WO2018134791A1; CN109716002A; ES2863920T3

Description

METODO PER IL MONITORAGGIO DI UN DISPOSITIVO DI REGOLAZIONE DEL FLUSSO DI UN GAS E SISTEMA DI REGOLAZIONE IMPIEGANTE TALE METODO.

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un metodo per il monitoraggio di un dispositivo di regolazione del flusso di un gas, particolarmente per un riduttore di pressione o per una valvola di controllo della portata, del tipo impiegabile ad esempio in una rete di distribuzione di gas compresso, in particolare gas naturale.

La presente invenzione riguarda altresì un sistema di regolazione impiegante il suddetto metodo.

Com'è noto, il gas naturale viene distribuito alle utenze tramite apposite reti di distribuzione che provvedono a mantenere il più possibile costante la pressione di erogazione alle utenze, indipendentemente dalla pressione di alimentazione della rete e della portata erogata.

Il mantenimento della pressione di erogazione ad un livello costante viene assicurato da un sistema di regolazione che può comprendere un riduttore di pressione disposto lungo un condotto della rete di distribuzione, il quale riduce la pressione di alimentazione della rete al valore richiesto alle utenze. In particolare, il gruppo riduttore di pressione comprende un otturatore mobile disposto nel condotto in modo da definire una strozzatura che causa la suddetta riduzione di pressione. L’otturatore è associato ad un gruppo di motorizzazione azionabile per modificare la posizione dell’otturatore stesso.

Il sistema di regolazione comprende altresì un gruppo sensore che misura la pressione del gas a valle dell’otturatore istante per istante. Se la pressione si discosta rispetto ad un valore di erogazione prefissato, il gruppo di motorizzazione viene azionato in modo tale da spostare l’otturatore, così da modificare la caduta di pressione fino a riportare la pressione di erogazione al suddetto valore prefissato.

Secondo una forma esecutiva nota, il gruppo di motorizzazione viene comandato da un dispositivo di comando, ad esempio pneumatico, che riceve i segnali dal gruppo sensore e li elabora al fine di inviare un segnale atto a controllare il gruppo di motorizzazione stesso.

Secondo altre forme esecutive, il dispositivo di comando può essere elettronico anziché pneumatico.

È altresì noto che l’otturatore del riduttore di pressione si usura con il passare del tempo, a causa delle elevate velocità del gas che si sviluppano nella strozzatura. La suddetta usura riguarda soprattutto la guarnizione dell’otturatore stesso, generalmente in gomma o in altro materiale idoneo a realizzare la tenuta dell’otturatore. La suddetta usura comporta una riduzione della capacità di tenuta dell’otturatore, da cui può conseguire una riduzione nella stabilità di funzionamento del riduttore di pressione e peggiori condizioni di sicurezza della rete di distribuzione.

Pertanto, al fine di garantire l’efficienza e la sicurezza della rete di distribuzione è necessario effettuare una manutenzione periodica sul riduttore di pressione per sostituire la guarnizione in gomma dell’otturatore.

È noto effettuare la suddetta manutenzione periodica ad intervalli di tempo prefissati, secondo quanto stabilito da apposite normative di sicurezza.

Un inconveniente della suddetta tecnica nota è legato al fatto che le normative stabiliscono l’intervallo di tempo tra una manutenzione e l’altra in base a criteri teorici, senza tenere conto dell’effettiva storia di funzionamento di ciascun riduttore di pressione.

Pertanto, in molti casi pratici, le suddette normative si rivelano eccessivamente cautelative e possono portare ad effettuare la manutenzione quando il riduttore di pressione è ancora in piena efficienza e potrebbe quindi garantire un funzionamento sicuro ancora per un certo periodo di tempo.

D’altra parte, può anche accadere che l’impiego insolitamente gravoso di un regolatore di pressione richieda una manutenzione anticipata rispetto a quella programmata. In questo caso, le prestazioni del regolatore di pressione si deteriorano prima che venga effettuata la manutenzione, portando a possibili rischi per la sicurezza dell’impianto.

Analoghi inconvenienti si applicano alle valvole di controllo della portata, anch’esse comprendenti un otturatore che viene comandato in modo da controllare la portata del gas.

La presente invenzione si prefigge di superare gli inconvenienti della tecnica nota sopra descritta.

In particolare, è scopo della presente invenzione realizzare un metodo di monitoraggio che consenta di stimare l’effettiva vita residua dell’otturatore di un dispositivo di regolazione del flusso di un gas, del tipo impiegabile ad esempio in reti di distribuzione e trasporto di gas compresso, in particolare gas naturale.

È altresì scopo dell’invenzione che il suddetto metodo di monitoraggio possa venire attuato impiegando gli stessi dispositivi di un sistema di regolazione di tipo noto.

I suddetti scopi vengono raggiunti da un metodo per il monitoraggio di un dispositivo di regolazione del flusso di un gas, in accordo con la rivendicazione 1.

I suddetti scopi vengono altresì raggiunti da un sistema di regolazione del flusso di un gas in accordo con la rivendicazione 14.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione vengono date nelle relative rivendicazioni dipendenti.

Vantaggiosamente, la possibilità di stimare l’effettiva vita residua dell’otturatore di un dispositivo di regolazione consente di effettuare la necessaria manutenzione, in particolare di sostituire la guarnizione di tenuta dell’otturatore, quando essa è effettivamente necessaria. In particolare, se l’impiego del dispositivo di regolazione è meno gravoso rispetto al previso, l’invenzione consente vantaggiosamente di posticipare la manutenzione rispetto a quella prevista, riducendo quindi i relativi costi di manodopera nonché i costi di ammortamento del sistema di regolazione.

Viceversa, se l’impiego del dispositivo di regolazione è più gravoso rispetto al previsto, il metodo dell’invenzione consente vantaggiosamente di anticipare la manutenzione rispetto a quella prevista, limitando rischi per la sicurezza.

Ancora vantaggiosamente, il fatto che il metodo dell’invenzione possa venire attuato impiegando gli stessi dispositivi di un sistemi di regolazione noto permette di implementarlo su un sistema di regolazione preesistente a costi limitati.

I suddetti scopi e vantaggi, assieme ad altri che verranno menzionati in seguito, verranno evidenziati nel corso della seguente descrizione di alcune preferite forme esecutive dell’invenzione, che vengono date a scopo indicativo e non limitativo con riferimento alle tavole di disegno allegate, dove:

- la figura 1 rappresenta un sistema di regolazione secondo l’invenzione, in vista schematica;

- la figura 2 rappresenta uno schema a blocchi del metodo di monitoraggio dell’invenzione;

- le figure 3, 4 e 5 rappresentano in forma diagrammatica alcune operazioni del metodo dell’invenzione.

Il metodo dell’invenzione per il monitoraggio di un dispositivo di regolazione del flusso di un gas viene di seguito descritto sulla base di un sistema di regolazione che viene indicato in figura 1 complessivamente con 13. Preferibilmente, il suddetto sistema di regolazione viene impiegato in una rete di distribuzione di gas compresso, in particolare gas naturale, per il mantenimento ad un valore costante della pressione di erogazione del gas alle utenze. Tuttavia, apparirà evidente nel seguito che il metodo dell’invenzione è ugualmente applicabile ad un sistema di regolazione atto a controllare la portata del gas.

Il suddetto sistema di regolazione 13 comprende un dispositivo di regolazione 1 che definisce un condotto di flusso 2 per il transito del gas secondo una direzione predefinita X. Nel condotto di flusso 2 è disposto un gruppo otturatore 3 a geometria variabile che definisce nel condotto di flusso 2 una strozzatura 4 provvista di un’area di passaggio A. In particolare, la strozzatura 4 è delimitata, su lati contrapposti, da due rispettivi bordi di tenuta 3a, 3b appartenenti al gruppo otturatore 3, i quali possono venire movimentati reciprocamente fino a portarli in contatto tra loro per chiudere il condotto di flusso 2. Preferibilmente ma non necessariamente, uno o entrambi i bordi di tenuta 3a, 3b sono in gomma, o in altro materiale elasticamente deformabile ed avente analoghe proprietà di tenuta. Il dispositivo di regolazione 1 comprende inoltre un gruppo di motorizzazione 8 per movimentare il gruppo otturatore 3 in modo da regolare l’area di passaggio A della strozzatura 4. Preferibilmente, il gruppo di motorizzazione 8 comprende una camera di motorizzazione 14 nella quale è presente una pressione legata alla pressione a valle del gruppo otturatore 3. La camera di motorizzazione 14 è delimitata da una membrana 15 su cui agisce una molla 16, in modo tale che una variazione di pressione nella camera di motorizzazione 14 causi il movimento della membrana 15. La membrana 15 è inoltre collegata al gruppo otturatore 3 in modo che la suddetta variazione di pressione produca il movimento reciproco tra i due bordi di tenuta 3a, 3b del gruppo otturatore 3, così da modificare l’area di passaggio A della strozzatura 4. Ancora preferibilmente, la pressione nella camera di motorizzazione 14 viene regolata da un dispositivo di comando 9 in base alla pressione del gas a valle del gruppo otturatore 3. In particolare, il dispositivo di comando 9 è configurato per azionare il gruppo di motorizzazione 8 in modo da mantenere la pressione nella sezione di valle 6 ad un valore di taratura predefinito. Preferibilmente ma non necessariamente, il suddetto dispositivo di comando 9 comprende un pilota pneumatico 17.

Ancora preferibilmente, un primo bordo di tenuta 3a appartiene ad un piattello mobile 20 meccanicamente collegato alla membrana 15, ad esempio per mezzo di un albero di trasmissione, mentre il secondo bordo di tenuta 3b è solidale all’involucro del dispositivo di regolazione 1.

Evidentemente, il gruppo di motorizzazione 8, il gruppo otturatore 3 ed una parte del condotto di flusso 2 sopra descritti definiscono, nel loro complesso, un riduttore di pressione 18 di tipo di per sé noto. È peraltro evidente che il metodo dell’invenzione può applicarsi ad un dispositivo di regolazione 1 di qualsivoglia tipo noto, configurato per controllare la pressione e/o la portata del gas.

Il sistema di regolazione 13 comprende anche un gruppo sensore 7 per misurare uno o più parametri operativi del sistema di regolazione 13. Preferibilmente, il suddetto gruppo sensore 7 comprende un sensore di pressione del gas disposto in corrispondenza di una sezione 5 del condotto di flusso 2 a monte del gruppo otturatore 3 secondo la direzione predefinita X, nonché di un sensore di pressione e di un sensore di temperatura del gas disposti in corrispondenza di una sezione 6 del condotto 2 a valle del gruppo otturatore 3. In varianti esecutive dell’invenzione, il sensore di temperatura può essere disposto anche nella sezione di monte 5.

Il sistema di regolazione 13 comprende anche un’unità logica di controllo 10 operativamente associata al gruppo sensore 7 e provvista di un’unità di memorizzazione 11 e un orologio 12.

Il metodo dell’invenzione, rappresentato schematicamente in figura 2, prevede di definire una successione di intervalli temporali Z1...Zn. La notazione “Z1...Zn” indica una successione di n intervalli temporali compresi tra Z1e Zn, dove Z1e Znsono rispettivamente il primo e l’ultimo in ordine di tempo, mentre Zi, con i compreso tra 1 ed n, è un qualunque intervallo temporale della successione e, in ordine di tempo, è immediatamente successivo all’intervallo Zi-1ed immediatamente precedente all’intervallo Zi+1.

Si precisa che gli intervalli della successione Z1...Znnon vengono necessariamente definiti prima dell’inizio del metodo. Al contrario, preferibilmente ciascun intervallo Ziviene definito di volta in volta al termine dell’intervallo temporale precedente ed aggiunto alla successione. Analogamente, il numero n indica soltanto l’ultimo intervallo temporale della successione in corrispondenza al quale il metodo si considera concluso e, pertanto, non deve necessariamente venire definito prima di definire gli intervalli temporali della successione.

Ciascun generico intervallo temporale Zisi estende per una corrispondente durata di tempo ti. Si precisa che la durata temporale e le altre grandezze che verranno definite nel seguito in riferimento a ciascuno dei suddetti intervalli vengono indicate con lo stesso pedice dell’intervallo temporale corrispondente.

Preferibilmente, le durate t1...tnsono uguali tra loro.

Ancora preferibilmente, gli intervalli temporali Z1...Znvengono definiti in modo che la fine del generico intervallo Zicoincida con l’inizio dell’intervallo Zi+1, in modo che gli intervalli temporali si succedano senza interruzioni.

Il metodo prevede di stimare, per ciascun intervallo Zi, un valore di velocità vied un valore di densità didel gas in corrispondenza della strozzatura 4.

La figura 3 riporta, a titolo puramente esemplificativo ed in modo qualitativo, un possibile andamento dei valori di velocità vie di densità dicalcolati per ciascun generico intervallo temporale Ziappartenente alla serie Z1......Zn. Le curve tratteggiate v e d rappresentano rispettive interpolazioni dei suddetti punti. Sebbene ciascuna velocità vie densità disiano riportate al centro del corrispondente intervallo temporale Zi, questa indicazione non limita l’invenzione, che in varianti esecutive può prevedere che i suddetti valori vie divengano calcolati in riferimento a rispettivi istanti qualsiasi appartenenti all’intervallo temporale Zi, compresi i suoi estremi.

Successivamente, il metodo prevede di calcolare il prodotto del valore di velocità vi, del valore di densità di, della durata tidell’intervallo temporale Zie di un coefficiente di correzione kiper ottenere un valore ui, secondo la formula seguente:

ui= vi· di· ti· ki(3) La suddetta formula (3) esprime il fatto che uiè proporzionale al prodotto vi· died alla durata tidel periodo Zi, a meno del coefficiente di correzione ki. È interessante osservare che tale prodotto è legato alla quantità di moto del gas complessivamente fluito attraverso la strozzatura 4 durante il periodo Zi.

Come si vede in figura 4, ciascun valore di uiapprossima l’area sottesa da un’ipotetica curva dell’usura istantanea u, rappresentata in figura con in tratteggio, durante il corrispondente periodo temporale Zi. In altre parole, ciascun valore di uirappresenta un’approssimazione del valore dell’integrale della curva u durante l’intervallo temporale Zi.

Il depositante la presente invenzione ha osservato che l’usura degli organi di tenuta del dispositivo di regolazione 1, vale a dire dei bordi di tenuta 3a e/o 3b del gruppo otturatore 3, durante ciascun intervallo di tempo Zisono in larga misura proporzionali al valore corrispondente di uisopra definito. Per questo motivo, questo valore uiverrà denominato “usura equivalente” nel seguito.

La precisione della corrispondenza tra l’usura equivalente sopra descritta e l’effettiva usura del gruppo otturatore 3 dipende, evidentemente, sia dall’accuratezza dei calcoli utilizzati per stimare la velocità e la densità del gas in corrispondenza della strozzatura 4, sia dalla durata tidell’intervallo temporale Zi. In particolare, una durata più breve comporta minori errori di calcolo, in quanto la variazione di pressione e di temperatura del gas durante l’intervallo e, quindi, di velocità e di densità durante tale intervallo, generalmente crescono al crescere della durata dell’intervallo stesso. D’altra parte, intervalli più lunghi comportano misure meno frequenti ed in minor numero e, quindi, permettono di impiegare strumenti e dispositivi di calcoli meno potenti.

Come rappresentato in figura 5, per ciascun intervallo temporale Ziviene calcolato un valore cumulato cuidi usura equivalente, corrispondente alla somma di tutti i valori di usura equivalente u1...uicalcolati per gli intervalli temporali da Z1a Zi.

Come descritto in precedenza, i valori di uirappresentano le usure equivalenti del gruppo otturatore 3 per i corrispondenti intervalli Zi, pertanto la loro somma rappresenta l’usura cumulata a partire dall’inizio della misurazione, cioè dall’istante iniziale del primo intervallo temporale Z1.

Il metodo prevede di confrontare i suddetti valori cumulati cuicon un valore limite predefinito cu*, corrispondente ad una condizione di usura massima ammissibile per il gruppo otturatore 3, impiegando un metodo di confronto prestabilito, per ottenere un’indicazione dello stato di efficienza del gruppo otturatore 3.

Più precisamente, il suddetto valore limite cu* rappresenta l’usura equivalente corrispondente alla raggiunta inefficienza del gruppo otturatore 3, valutata in base a determinati criteri di sicurezza.

In base all’esito del suddetto confronto, un operatore può stabilire se il gruppo otturatore 3 vada sostituito, e/o può ottenere una stima della durata residua di quest’ultimo, raggiungendo così uno degli scopi dell’invenzione.

Preferibilmente, il metodo per confrontare i valori cumulati cuicon il valore limite predefinito cu* prevede l’operazione di stabilire se ciascun valore cumulato cuisuperi il valore limite predefinito cu*, preferibilmente segnalando tale evenienza all’operatore.

Secondo una diversa variante esecutiva del metodo dell’invenzione, il confronto del valore cumulato cuicon il valore limite predefinito cu* comprende la definizione di una curva di usura in base ai valori cumulati cuiprecedenti ed il successivo calcolo dell’intervallo di tempo compreso tra l’istante corrente e quello in cui la suddetta curva di usura interseca il valore limite predefinito cu*. La suddetta curva di usura rappresenta quindi una stima dell’andamento futuro dell’usura cumulata in base alla successione dei valori di usura cumulata precedenti, e può venire definita in un qualsivoglia modo noto, ad esempio attraverso il metodo dei minimi quadrati.

Preferibilmente, i valori della velocità vie della densità divengono determinati in funzione di uno o più parametri operativi determinati durante ciascun intervallo temporale Zidella successione. I suddetti parametri operativi possono venire scelti tra i due valori di pressione pi,1, pi,2del gas rispettivamente nelle suddette due sezioni 5, 6 del condotto di flusso 2, il valore di temperatura Tidel gas in una delle suddette due sezioni 5, 6, ad esempio nella sezione di valle 6, la portata volumetrica qvidel gas lungo il condotto di flusso 2 ed il valore dell’area di passaggio Ai della strozzatura 4.

Uno o più dei suddetti parametri operativi vengono determinati, preferibilmente, attraverso una loro misurazione effettuata per mezzo del gruppo sensore 7 del sistema di regolazione 13. Inoltre, uno o più dei suddetti parametri operativi possono venire determinati mediante un calcolo dei rispettivi valori in base agli altri parametri operativi. Secondo una variante esecutiva dell’invenzione, i valori della velocità vie della densità divengono calcolati impiegando rispettive funzioni dei suddetti due valori di pressione pi,1, pi,2, del valore di temperatura Tie del valore di portata volumetrica qvi, vale a dire:

vi= f1(pi,1, pi,2, Ti, qvi) (1) di= f2(pi,1, pi,2, Ti, qvi) (2) Si fa notare che le funzioni f1ed f2non sono necessariamente funzioni nel senso più comune del termine, ma possono anche essere algoritmi numerici, purché utilizzino come variabili in ingresso i valori di pi,1, pi,2, Ti, qvie forniscano come valori in uscita vie di.

Evidentemente, varianti esecutive dell’invenzione possono prevedere che i parametri operativi impiegati per il calcolo dei valori di vie disiano diversi da quelli sopra descritti. Ad esempio, una variante esecutiva può prevedere che, al posto di una delle pressioni pi,1o pi,2, venga impiegata l’area di passaggio Ai.

Preferibilmente ma non necessariamente, i suddetti valori di velocità vie di densità dirappresentano medie delle rispettive grandezze del gas in corrispondenza della strozzatura 4. Secondo una variante dell’invenzione, i suddetti valori sono quelli in corrispondenza dei bordi di tenuta 3a o 3b, oppure una loro media.

Per quanto concerne il coefficiente di correzione ki, esso è preferibilmente pari ad 1. Tuttavia, in varianti esecutive dell’invenzione, kipuò assumere un valore diverso da 1. In particolare, kipuò variare a seconda del tipo di dispositivo di regolazione 1. In alternativa, o in combinazione a quanto appena detto, kipuò anche venire calcolato in corrispondenza di ciascun intervallo temporale Ziin funzione di parametri operativi, ad esempio delle suddette pressioni pi,1e pi,2, temperatura Tie della portata qvi. Preferibilmente, i calcoli sopra descritti vengono svolti dall’unità logica di controllo 10, la quale riceve i dati rilevati dal gruppo sensore 7. La ricezione dei dati può avvenire indifferentemente mediante un collegamento elettrico diretto con il gruppo sensore 7, nel caso in cui l’unità logica di controllo 10 sia collocata nelle immediate vicinanze del dispositivo di regolazione 1, oppure può avvenire mediante onde radio, nel qual caso l’unità logica di controllo 10 può essere collocata a distanza.

Inoltre, l’unità logica di controllo 10 è dotata di opportuni mezzi per calcolare, in corrispondenza di ciascun intervallo temporale Zi, i corrispondenti valori di velocità vie di densità dinonché il prodotto del valore di velocità vi, del valore di densità di, della durata tie del coefficiente di correzione kiper ottenere il corrispondente valore di usura equivalente ui.

In particolare, l’unità logica di controllo 10 utilizza l’orologio 12 per il conteggio della durata di ciascun intervallo Zie per stabilire quando determinare i valori dei parametri operativi, ad esempio le misure delle pressioni pi,1, pi,2, della temperatura Tie di eventuali altri parametri richiesti per il calcolo delle funzioni f1ed f2.

L’unità logica di controllo 10 è altresì configurata per calcolare il valore cumulato cuiper ciascun intervallo temporale Zi, per confrontarlo con il valore limite cu* memorizzato nell’unità di memorizzazione 11, e per emettere il suddetto segnale se il valore cumulato cuisupera il valore limite cu*.

Preferibilmente, l’unità logica di controllo 10 comprende mezzi per memorizzare il valore cumulato cuinell’unità di memorizzazione 11, onde poterlo impiegare come base per il calcolo del valore cumulato cui+1per l’intervallo Zi+1successivo. Vantaggiosamente, questo evita di dover memorizzare tutti i valori dell’usura equivalente uie, quindi, limita l’impiego di memoria.

Secondo una variante esecutiva, l’unità logica di controllo 10 può comprendere mezzi per memorizzare nell’unità di memorizzazione 11 i valori di usura equivalente uidi ciascun intervallo temporale Zied eventualmente per sommarli ai valori precedenti in modo da ottenere ciascun valore cumulato cui.

Secondo un’ulteriore variante esecutiva, l’unità logica di controllo 10 può comprendere mezzi per memorizzare nell’unità di memorizzazione 11 uno o più valori dei parametri operativi, ad esempio delle pressioni pi,1, pi,2e della temperatura Ti, e/o della portata volumetrica qvi, della velocità vi, della densità die del valore dell’area di passaggio Aio di un parametro rappresentativo della configurazione dell’otturatore 3, determinati per ciascun intervallo Zi. La memorizzazione dei vari parametri di ciascun intervallo Zinell’unità di memorizzazione 11 consente di svolgere analisi sul funzionamento del dispositivo di regolazione 1 nel tempo.

Per quanto concerne il calcolo del valore cumulato cui, il suo confronto con il valore limite cu* e l’eventuale emissione del relativo segnale, queste operazioni avvengono preferibilmente subito dopo aver determinato i valori dei parametri operativi, ad esempio delle pressioni pi,1, pi,2, della temperatura Tie della portata volumetrica qvi, durante ciascun intervallo Zio al termine di quest’ultimo.

Il suddetto segnale viene emesso preferibilmente tramite un dispositivo di comunicazione 21 collegato all’unità logica di controllo 10. In questo caso, è previsto un dispositivo ricevitore, non rappresentato nei disegni ma di per sé noto, atto a rendere il segnale disponibile ad un operatore. Il dispositivo di comunicazione 21 può comunicare con il dispositivo ricevitore mediante segnali di qualsivoglia tipo noto, in particolare mediante segnali radio, analogici o digitali.

In alternativa o in combinazione con il suddetto dispositivo di comunicazione 21, l’unità logica di controllo 10 può integrare un dispositivo segnalatore, non rappresentato nei disegni, atto a rendere il segnale disponibile ad un operatore presente nei pressi dell’unità logica di controllo 10 stessa. Il suddetto dispositivo segnalatore può comprendere un display, un indicatore luminoso, un indicatore sonoro, o qualsivoglia altro tipo di dispositivo atto a riprodurre il suddetto segnale in qualsivoglia forma atta a venire resa disponibile ad un operatore.

Secondo un’ulteriore variante esecutiva dell’invenzione, il suddetto dispositivo di comunicazione 21 può venire impiegato per trasmettere i dati del gas acquisiti dal gruppo sensore

Per quanto concerne l’algoritmo di calcolo della velocità vie della densità di, comprendente ad esempio le suddette funzioni f1ed f2, esso può venire determinato per ciascun tipo di dispositivo di regolazione 1 tramite prove di laboratorio e/o tramite algoritmi di calcolo fluidodinamico implementati su calcolatori.

Per quanto concerne la determinazione della portata volumetrica qvi, essa può venire calcolata in funzione delle pressioni pi,1, pi,2, della temperatura Tie dell’area di passaggio Aidella strozzatura 4 durante il corrispondente intervallo temporale Zi. A sua volta, il valore dell’area di passaggio Aipuò venire calcolato in funzione della configurazione del gruppo otturatore 3, rilevabile ad esempio da un sensore di posizione appartenente al gruppo sensore 7.

I suddetti calcoli possono venire effettuati tramite formule di per sé note e specificate nelle normative di riferimento. Ad esempio, qvipuò venire espresso in funzione delle pressioni del gas e di un coefficiente cgicaratteristico di ciascun regolatore di pressione, a sua volta funzione del grado di apertura dell’otturatore 3, secondo la relazione di proporzionalità:

qvi∝ cgi· pi,1

oppure secondo la relazione di proporzionalità:

qvi∝ cgi· pi,1· sin{k · √[(pi,1- pi,2)/pi,1]}

In alternativa, la portata volumetrica qvipuò venire misurata lungo il condotto di flusso 2 durante il corrispondente intervallo temporale Zimediante un dispositivo misuratore di portata, o di volume, di per sé noto.

Si osserva che tutte le operazioni sopra descritte per il metodo dell’invenzione possono venire effettuate da un qualsiasi dispositivo di controllo comprendente un’unità logica di controllo 10, un’unità di memorizzazione 11 ed un orologio 12. Questo tipo di dispositivi di controllo è già noto ed ampiamente utilizzato per controllare le reti di distribuzione di gas naturale e, pertanto, può venire adattato all’implementazione del suddetto metodo attraverso un aggiornamento software, senza richiedere alcuna modifica strutturale, raggiungendo così un altro scopo dell’invenzione.

In particolare, vantaggiosamente, il suddetto aggiornamento software può venire effettuato direttamente sul campo su dispositivi di comando già installati.

Peraltro, è evidente che il metodo può venire implementato anche su reti di distribuzione non comprendenti i dispositivi di controllo del tipo sopra descritto. In questo caso, sarà sufficiente aggiungere alla rete un dispositivo di controllo idoneo all’esecuzione del metodo e/o eventuali sensori che non fossero già presenti.

Per quanto concerne il valore limite predefinito cu*, esso viene determinato preferibilmente mediante una raccolta di dati provenienti da dispositivi di regolazione già installati sul campo.

In alternativa, il valore limite predefinito cu* può venire determinato in laboratorio, allestendo un banco prova provvisto di un dispositivo di prova operativamente equivalente al dispositivo di regolazione 1 da monitorare. Per “operativamente equivalente” si vuole intendere un dispositivo di prova che, a parità di condizioni e di configurazione operativa, produce sul gas la stessa trasformazione prodotta dal dispositivo di regolazione 1 da monitorare, in particolare la stessa caduta di pressione a parità di apertura dell’otturatore. Preferibilmente, il dispositivo di prova è un dispositivo di regolazione uguale a quello da monitorare.

Si provvede quindi a causare il transito del gas attraverso il gruppo otturatore 3 del dispositivo di prova. Durante il suddetto transito, vengono mantenute predefinite condizioni di pressione e temperatura nel condotto di flusso 2 del dispositivo di prova, a monte o a valle del gruppo otturatore 3.

Per ciascun istante di tempo di una predefinita successione di istanti di tempo, ed a partire da un primo istante di tempo, si provvede a misurare la pressione su una sezione del condotto di flusso 2 disposta, rispetto al gruppo otturatore 3, sul lato opposto a quello in cui vengono mantenute le suddette condizioni predefinite. Inoltre, si provvede a monitorare un parametro di controllo indicativo dell’efficienza del dispositivo di prova.

Quando, in un secondo istante di tempo, il suddetto parametro di controllo raggiunge un valore di riferimento prefissato, rappresentativo di una condizione di inefficienza del dispositivo di prova, si provvede a calcolare il prodotto della velocità per la densità del gas complessivamente fluito attraverso la strozzatura 4 del dispositivo di prova tra il primo istante di tempo ed il secondo istante di tempo. I suddetti valori di velocità e di densità del gas vengono calcolati in funzione delle suddette predefinite condizioni di pressione e temperatura, delle pressioni misurate nei suddetti istanti di tempo e dell’area di passaggio A della strozzatura 4.

Successivamente, il suddetto prodotto viene moltiplicato per un coefficiente predefinito per ottenere il valore limite cu*, che rappresenta l’usura equivalente corrispondente alla condizione in cui l’efficienza del dispositivo regolatore 1 non è più accettabile.

Per quanto concerne il suddetto parametro di controllo, esso può coincidere con la pressione misurata sulla sezione del condotto di flusso 2 disposta, rispetto al gruppo otturatore 3, sul lato opposto a quello in cui vengono mantenute le condizioni predefinite. La condizione di raggiunta inefficienza del dispositivo di prova può venire definita convenzionalmente come quella condizione in cui il tasso di usura rilevato è tale da influire sulla corretta funzionalità del regolatore di pressione.

Per quanto finora detto, si comprende che il metodo ed il sistema di regolazione sopra descritti raggiungono tutti gli scopi dell’invenzione. In particolare, il calcolo di un’usura equivalente proporzionale al prodotto della velocità e della densità del gas fluito attraverso la strozzatura, integrato durante un intervallo di tempo a partire da un istante iniziale, consente di stimare in tempo reale la vita residua dell’otturatore del dispositivo di regolazione in base all’effettivo impiego di quest’ultimo e, quindi, consente di effettuare la necessaria manutenzione quando è effettivamente necessario.

Inoltre, il suddetto metodo può venire implementato su dispositivi di regolazione di tipo noto comprendenti un’unità logica di controllo ed un gruppo sensore, anche se già installati, mediante un semplice adattamento del software dell’unità logica di controllo.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Metodo per il monitoraggio di un dispositivo di regolazione (1) del flusso di un gas, detto dispositivo di regolazione (1) comprendendo un condotto di flusso (2) lungo il quale è disposto un gruppo otturatore (3) atto a definire in detto condotto di flusso (2) una strozzatura (4) che definisce un’area di passaggio (A) per detto gas, detto metodo comprendendo le seguenti operazioni: a) causare il transito di un gas attraverso detto condotto di flusso (2) secondo una direzione predefinita (X); b) definire una successione di intervalli temporali (Z1...Zn), ciascuno dei quali si estende per una corrispondente durata (t1...tn); c) durante ciascun intervallo temporale (Zi) di detta successione, determinare un valore di densità (di) ed un valore di velocità (vi) di detto gas in corrispondenza di detta strozzatura (4); d) calcolare il prodotto di detto valore di densità (di), di detto valore di velocità (vi), della durata (ti) di detto intervallo temporale (Zi) e di un coefficiente di correzione (ki) per ottenere un corrispondente valore di usura equivalente (ui); e) per ciascun intervallo temporale (Zi) di detta successione, sommare tutti i valori di usura equivalente (u1...ui) calcolati per detto intervallo temporale (Zi) e per ciascuno degli intervalli temporali (Z1...Zi-1) che precedono detto intervallo temporale (Zi) in detta successione per ottenere un valore cumulato (cui); f) confrontare detti valori cumulati (cui) con un valore limite predefinito (cu*), corrispondente ad una condizione di usura massima ammissibile per detto gruppo otturatore (3), impiegando un metodo di confronto prestabilito, per ottenere un’indicazione dello stato di efficienza di detto gruppo otturatore (3).
2) Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto metodo di confronto prestabilito comprende l’operazione di stabilire se un valore cumulato (cui) calcolato per un intervallo temporale (Zi) superi detto valore limite predefinito (cu*).
3) Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto metodo di confronto prestabilito comprende: - definire una curva di usura prevista in base ai valori cumulati (cui); - calcolare l’intervallo di tempo tra un istante corrente e l’istante in cui detta curva di usura prevista interseca detto valore limite predefinito (cu*).
4) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere l’operazione di determinare uno o più parametri operativi durante ciascun intervallo temporale (Zi) di detta successione, detti uno o più parametri operativi essendo scelti tra un primo valore di pressione (pi ,1) di detto gas in una sezione (5) di detto condotto di flusso (2) disposta a monte di detto gruppo otturatore (3) secondo detta direzione predefinita (X), un secondo valore di pressione (pi ,2) di detto gas in una sezione (6) di detto condotto di flusso (2) disposta a valle di detto gruppo otturatore (3) secondo detta direzione predefinita (X), un valore di temperatura (Ti) di detto gas in una di dette due sezioni (5, 6), un valore di portata volumetrica (qvi) di detto gas lungo detto condotto di flusso (2), ed un valore di detta area di passaggio (Ai) di detta strozzatura (4), e dal fatto che detto valore di densità (di) e detto valore di velocità (vi) vengono determinati in funzione di detti uno o più parametri operativi.
5) Metodo secondo la rivendicazione 4 caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti uno o più parametri operativi viene determinato tramite una misurazione o tramite un calcolo.
6) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4 o 5, caratterizzato dal fatto che detta portata volumetrica (qvi) viene calcolata in funzione di detto primo valore di pressione (pi,1), di detto secondo valore di pressione (pi,2), di detto valore di temperatura (Ti) e di detto valore di detta area di passaggio (Ai).
7) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 4 o 5, caratterizzato dal fatto che detta portata volumetrica (qvi) viene misurata in una di dette due sezioni (5, 6) durante il corrispondente intervallo temporale (Zi) mediante un dispositivo misuratore di portata.
8) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 7, caratterizzato dal fatto che detto coefficiente di correzione (ki) viene definito per ciascun intervallo temporale (Zi) in funzione dei parametri operativi determinati per detto intervallo temporale (Zi).
9) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un’operazione di movimentazione di detto gruppo otturatore (3) in modo da modificare detta area di passaggio (A) durante detto transito di detto gas.
10) Metodo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detta operazione di movimentazione di detto gruppo otturatore (3) viene eseguita in modo tale da mantenere la pressione, o la portata volumetrica, di detto gas in una sezione (6) di detto condotto di flusso (2) a valle di detto gruppo otturatore (3) ad un valore di taratura predefinito.
11) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere l’operazione di sostituire, in tutto o in parte, detto gruppo otturatore (3) in seguito alla ricezione di detto segnale.
12) Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un’operazione di determinare detto valore limite predefinito (cu*), la quale comprende le seguenti operazioni: - predisporre un dispositivo di prova operativamente equivalente a detto dispositivo di regolazione (1), provvisto di un corrispondente condotto di prova e di un corrispondente gruppo otturatore di prova atto a definire una strozzatura di prova in detto condotto di prova; - causare il transito di detto gas attraverso detta strozzatura di prova; - durante detto transito, mantenere predefinite condizioni di pressione e temperatura in detto condotto di prova a monte o a valle di detta strozzatura di prova; - per ciascun istante di tempo di una successione di istanti di tempo ed a partire da un primo istante di tempo, misurare la pressione in detto condotto di prova su una sezione disposta, rispetto a detta strozzatura di prova, sul lato opposto a quello in cui vengono mantenute dette predefinite condizioni; - monitorare il valore di un parametro di controllo rappresentativo dell’efficienza di detto gruppo otturatore di prova; - determinare un secondo istante di tempo di detta successione di istanti di tempo in cui il valore di detto parametro di controllo raggiunge un valore di riferimento prefissato, rappresentativo di una condizione di inefficienza di detto gruppo otturatore di prova; - calcolare il prodotto della velocità e della densità del gas complessivamente fluito attraverso detta strozzatura (4) tra detto primo istante di tempo e detto secondo istante di tempo in funzione di dette predefinite condizioni di pressione e temperatura, delle pressioni misurate in detti istanti di tempo, e dell’area di passaggio (A) di detta strozzatura (4); - moltiplicare detto prodotto per un coefficiente predefinito per ottenere detto valore limite predefinito (cu*).
13) Metodo secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che detto parametro di controllo è la pressione misurata in detto condotto di prova su detta sezione disposta, rispetto a detto gruppo otturatore di prova, sul lato opposto a quello in cui vengono mantenute dette predefinite condizioni.
14) Sistema di regolazione (13) del flusso di un gas comprendente: - un dispositivo di regolazione (1) provvisto di un condotto di flusso (2) per il transito di detto gas secondo una direzione predefinita (X), di un gruppo otturatore (3) disposto lungo detto condotto di flusso (2) per definire in detto condotto di flusso (2) una strozzatura (4) che definisce un’area di passaggio (A), ed un gruppo di motorizzazione (8) di detto gruppo otturatore (3) per movimentarlo in modo da regolare detta area di passaggio (A); - un gruppo sensore (7) configurato per misurare uno o più parametri operativi di detto sistema di regolazione (13); - un dispositivo di comando (9) configurato per azionare detto gruppo di motorizzazione (8) in base ai valori di detti uno o più parametri operativi in modo da mantenere la pressione nella sezione (6) a valle di detto gruppo otturatore (3), o la portata lungo detto condotto di flusso (2), ad un valore di taratura predefinito; - un’unità logica di controllo (10) operativamente associata a detto gruppo sensore (7) e comprendente un’unità di memorizzazione (11) e un orologio (12); caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo per determinare un valore di portata volumetrica (qv) di detto gas lungo detto condotto di flusso (2), detta unità logica di controllo (10) comprendendo mezzi per calcolare, in corrispondenza di ciascun intervallo temporale (Zi) di una predefinita successione (Z1...Zn) di intervalli temporali estendentisi per corrispondenti durate (t1...tn), i seguenti valori: - un valore di velocità (vi) ed un valore di densità (di) di detto gas in corrispondenza di detta strozzatura (4) in funzione di detti uno o più parametri operativi determinati durante detto intervallo temporale (Zi) e di un valore di portata volumetrica (qvi) di detto gas lungo detto condotto di flusso (2) determinato durante detto intervallo temporale (Zi); - il prodotto di detto valore di velocità (vi), di detto valore di densità (di), della durata (ti) di detto intervallo temporale (Zi) e di un coefficiente di correzione (ki) per ottenere un corrispondente valore di usura equivalente (ui); detta unità logica di controllo (10) essendo inoltre configurata per: - calcolare, per ciascun intervallo temporale (Zi) di detta successione, un valore cumulato (cui) pari alla somma dei valori di usura equivalente (u1...ui) corrispondenti a detto intervallo temporale (Zi) e a tutti gli intervalli temporali (Z1...Zi-1) che precedono detto intervallo temporale (Zi) in detta successione; - memorizzare in detta unità di memorizzazione (11) detto valore cumulato (cui) e/o detto valore di usura equivalente (ui) di ciascun intervallo temporale (Zi); - confrontare detti valori cumulati (cui) con un valore limite predefinito (cu*) memorizzato in detta unità di memorizzazione (11) e corrispondente ad una condizione di usura massima ammissibile per detto gruppo otturatore (3), impiegando un metodo di confronto prestabilito, per ottenere un’indicazione dello stato di efficienza di detto gruppo otturatore (3).
15) Sistema di regolazione (13) secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo per determinare un valore di portata volumetrica (qv) comprende un sensore per determinare la configurazione di detto otturatore (3).
16) Sistema di regolazione (13) secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo per determinare un valore di portata volumetrica (qvi) comprende un dispositivo misuratore di portata volumetrica.