IT201600073261A1

IT201600073261A1 - Apparato e metodo per la gestione di un impianto industriale comprendente macchine elettriche interagenti con convertitori di energia

Info

Publication number: IT201600073261A1
Application number: IT102016000073261A
Authority: IT
Inventors: Christof Sihler; Paola Rotondo; Pierluigi Tenca; Corona Iacopo Del; Daniele Sgro'; Francesco Meucci; Stefano Lenci
Original assignee: Nuovo Pignone Tecnologie Srl
Priority date: 2016-07-13
Filing date: 2016-07-13
Publication date: 2018-01-13
Also published as: BR112018076961A2; EP3485242A2; JP2020500342A; BR112018076961B1; JP7198743B2; WO2018011224A3; WO2018011224A2

Description

“APPARATO E METODO PER LA GESTIONE DI UN IMPIANTO INDUSTRIALE COMPRENDENTE MACCHINE ELETTRICHE INTERAGENTI CON CONVERTITORI DI ENERGIA”

DESCRIZIONE CAMPO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce a un apparato e a un metodo per l'identificazione, il controllo e la modellizzazione di un impianto di gas e petrolio, di un impianto petrolchimico o simili, comprendente in particolare macchine elettriche, motori elettrici o generatori elettrici e apparati propulsori associati atti a trasmettere potenza, movimento e coppia.

STATO DELLA TECNICA

Negli impianti di questo tipo, comprendenti parti mobili di grande massa collegati agli alberi di acciaio di grande inerzia caratterizzati da uno smorzamento naturale ridotto, tendono a verificarsi molteplici tipi di fenomeni vibratori, in particolare vibrazioni torsionali e laterali negli alberi rotanti e/o nelle fondazioni e nei basamenti delle macchine.

Gli eventi che innescano detti fenomeni vibratori possono essere di diversi tipi. Possono essere di tipo meccanico, per esempio improvvisi cambiamenti del carico meccanico, oppure possono essere di tipo elettrico, per esempio inter-armoniche oppure l'inserimento o il disinserimento di grandi carichi elettrici in o da generatori elettrici dell’impianto, oppure fenomeni elettromagnetici transitori che si verificano nella rete elettrica dell’impianto. Queste perturbazioni sono caratterizzate da un ampio spettro di eccitazione e, pertanto, possono innescare la frequenza di risonanza del sistema determinando oscillazioni e vibrazioni pericolose all’interno di detto sistema. Ciò è particolarmente vero negli impianti isolati. Infatti, considerando come esempio un impianto di generazione di potenza, quando un sistema di potenza è isolato, non ha connessioni o ha una connessione debolissima con un servizio di rete e pertanto i carichi sono tipicamente grandi rispetto a detta rete, cosicché la loro attivazione e disattivazione può compromettere potenzialmente la rete stessa.

Quando le potenze nominali dei motori elettrici e dei sistemi di trasmissione in questi sistemi aumentano, le dinamiche meccaniche ed elettriche correlate si abbinano tra loro in modo crescente, rendendo così difficile evitare vibrazioni e oscillazioni negli apparati propulsori dei motori o dei generatori attraverso tecniche di contromisure convenzionali.

I fenomeni di vibrazioni torsionali, in particolare, sono molto pericolosi poiché possono danneggiare gravemente gli alberi di trasmissione, costringendo ad eseguire nell’impianto operazioni di riparazione e di manutenzione molto costose. Metodi per eliminare le vibrazioni torsionali sono noti nella tecnica. Un metodo per eliminare le vibrazioni torsionali nei generatori sincroni è descritto in C. Sihler, “Suppression of torsional vibrations in rotor shaft Systems by a thyristor controlled device” 35th Annual IEEE Power Electronics Specialist Conference, pagine 1424-1430 (2004). Il metodo include l’applicazione di una coppia in controfase ad una velocità torsionale misurata per mezzo di un circuito convertitore a tiristore addizionale comprendente un induttore in CC. Questo metodo è maggiormente applicabile alle forme di realizzazione in cui l’installazione di un sistema convertitore a commutazione di linea separato e di un elemento di immagazzinamento di energia separato (induttore o condensatore) è fattibile da un punto di vista tecnico ed economico.

Un altro metodo per eliminare le vibrazioni torsionali è descritto nel brevetto U.S. n. US7173399. Il metodo include il rilevamento di un segnale rappresentativo della coppia su un albero accoppiato all’invertitore o al raddrizzatore di un sistema convertitore comprendente un collegamento in CC, l’uso del segnale rilevato per rilevare una presenza di una vibrazione torsionale sull’albero corrispondente a una frequenza naturale dell’albero, e lo smorzamento della vibrazione torsionale modulando la potenza attiva attraverso il rispettivo invertitore o raddrizzatore.

Un altro metodo per smorzare le vibrazioni torsionali è descritto nel brevetto tedesco n. DE10359259. Il metodo utilizza una macchina elettrica per fornire una coppia di smorzamento per l’apparato propulsore ad una data frequenza di smorzamento, in controfase alla velocità angolare dell’oscillazione torsionale.

SOMMARIO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione riguarda un apparato e un metodo per la gestione di un impianto in cui il termine gestione intende indicare l’operazione di identificazione, controllo e modellizzazione di un impianto industriale. L’apparato e il metodo secondo la presente invenzione sono rivolti agli impianti industriali in generale, con particolare attenzione agli impianti di gas e petrolio, agli impianti petrolchimici o simili, detto apparato e metodo essendo atti a migliorare la disponibilità dell’impianto evitando viaggi costosi nell’impianto e danni agli alberi causati dalle vibrazioni e dalle oscillazioni torsionali, che sono generalmente difficili da rilevare, soprattutto negli impianti isolati o negli impianti alimentati da griglie elettriche deboli. Inoltre, l’apparato e il metodo secondo la presente invenzione migliorano il funzionamento e l’ottimizzazione dell’impianto nel suo complesso, supportando anche la diagnostica remota.

L’apparato e il metodo per la gestione di un impianto secondo la presente invenzione sono atti ad essere applicati ad impianti esistenti o a nuovi impianti elettrificati, soprattutto quelli isolati, le cui trasmissioni sono a rischio in particolare di vibrazioni e oscillazioni torsionali e/o necessitano in particolare di una disponibilità migliorata, di una migliore identificazione e di un’aumentata diagnostica remota.

Tutto ciò è ottenuto mediante interfaccia con almeno uno tra i sensori impiegati all’interno dell’impianto, adattato al rilevamento delle quantità elettriche o meccaniche, che sia capace di rilevare le oscillazioni torsionali quando posizionato in punti adatti degli alberi di trasmissione. Detto almeno un sensore non è necessariamente un sensore di coppia ma, in generale, qualunque sensore che abbia la capacità di rilevare sintomi fisici di vibrazioni torsionali.

La presente invenzione, attraverso una serie di procedure di identificazione in linea, modelli e algoritmi di controllo, sfruttando i dati acquisiti dai sensori nonché le informazioni derivanti dai produttori di componenti e dai proprietari dell’impianto, è atta a controllare opportunamente soluzioni a smorzatore torsionale attivo collegate all’impianto per mitigare le vibrazioni torsionali, e migliorare il funzionamento complessivo dell’impianto, applicando algoritmi di controllo in retroazione per ridurre l’ampiezza delle vibrazioni torsionali all’interno dell’impianto e portarle a valori sicuri ed accettabili.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

Queste ed altre caratteristiche, altri aspetti e vantaggi della presente invenzione saranno compresi meglio alla lettura della seguente descrizione dettagliata, facendo riferimento alle figure allegate in cui numeri uguali rappresentano parti uguali in tutte le figure, in cui:

- la figura 1 è un diagramma a blocchi che descrive nel complesso l’oggetto della presente invenzione;

- la figura 2 è un diagramma a blocchi di un esempio di funzionamento della presente invenzione in cui il controllo di supervisione deirimpianto è sufficiente ad agire sui processi di controllo dei componenti esistenti del sistema, adattando leggermente i loro valori di riferimento, allo scopo di smorzare la vibrazione torsionale rilevata, e

- la figura 3 è un diagramma a blocchi di un esempio di funzionamento della presente invenzione in cui, insieme al sistema di controllo di supervisione, è necessario un controllo di smorzatore di modo torsionale separato allo scopo di evitare che il controllore di smorzatore di modo torsionale (TMD) debba modulare un potere smorzante eccessivo;

- la figura 4 è un diagramma a blocchi di una forma di realizzazione preferita dell’unità di controllo di impianto secondo la presente invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE

La seguente descrizione di forme di realizzazione esemplificative si riferisce alle figure allegate. Gli stessi numeri di riferimento nelle varie figure identificano elementi uguali o simili. La seguente descrizione dettagliata non limita l’invenzione. Infatti, la portata dell’invenzione è definita dalle rivendicazioni allegate.

Il riferimento nel presente documento a “una forma di realizzazione” indica che una caratteristica, struttura o proprietà particolare, descritta in relazione ad una forma di realizzazione, è inclusa in almeno una forma di realizzazione dell’oggetto descritto. Di conseguenza, frasi come “in una forma di realizzazione”, che compaiono in vari punti nella descrizione, non fanno riferimento necessariamente alla stessa forma di realizzazione. Inoltre, le caratteristiche, strutture o proprietà particolari possono essere combinate in un qualsiasi modo adatto, in una o più forme di realizzazione.

Con riferimento alla figura 1 descritta, e in base a una forma di realizzazione esemplificativa, la presente invenzione si riferisce a un apparato per la gestione di un impianto, come per esempio un impianto di gas e petrolio, un impianto petrolchimico, una centrale termoelettrica e simili, comprendente:

• almeno una macchina elettrica 10 (come esempio non limitativo, un motore elettrico o un generatore elettrico), collegata elettricamente a

• almeno un convertitore di energia 11 (come esempio non limitativo, un dispositivo variatore di frequenza - VFD) associato a e atto ad azionare detta almeno una macchina elettrica;

• almeno un albero rotante associato a detta almeno una macchina elettrica;

· almeno un sensore 12, configurato per rilevare un segnale rappresentativo di una coppia variabile nel tempo di detto albero (come esempio non limitativo, detto segnale può essere derivato da sensori di coppia o sensori di angolo torsionale o sensori di velocità o qualsiasi altro tipo di sensore atto a rilevare, direttamente o indirettamente, la coppia di detto albero);

· un’unità di controllo di impianto 13 comprendente a sua volta:

• un’interfaccia di ingresso 14 atta a ricevere i dati da almeno un sensore, detta interfaccia di ingresso essendo associata a

• un’unità di monitoraggio e di analisi 15, associata a detta interfaccia di ingresso e a detto almeno un convertitore di energia, detta unità di monitoraggio e di analisi 15 essendo atta a rilevare la presenza di una vibrazione o oscillazione torsionale che richieda un’azione di controllo, e a modificare i valori di riferimento dei circuiti di controllo di detto almeno un convertitore di energia, sulla base del rilevamento della presenza di una vibrazione o oscillazione torsionale.

Detta unità di monitoraggio e di analisi 15 fornisce un controllo in retroazione diretto ad almeno una macchina elettrica all’interno dell’impianto, detto controllo in retroazione essendo basato sul monitoraggio dell’andamento delle vibrazioni torsionali attinenti, eseguito da detta unità di monitoraggio e di analisi 15, attraverso l’analisi dell’uscita di almeno un sensore associato a qualsiasi sezione o macchina o albero dell’impianto, e atta a dare indicazioni su detto andamento delle vibrazioni torsionali attinenti all’interno dell’impianto.

La coppia dell’albero variabile nel tempo che deve essere rilevata da detto almeno un sensore può essere correlata ad almeno una frequenza torsionale naturale di detto albero, detta frequenza torsionale naturale, in particolare, essendo minore di 400 Hz o nell’intervallo di frequenza sub-sincrona (< 50 Hz).

In una forma di realizzazione della presente invenzione, detto albero è accoppiato ad una macchina elettrica che funge da generatore.

La retroazione fornita dall’unità di monitoraggio e di analisi 15 può comprendere una piccola deviazione statica Δ_η dal valore di riferimento di default nO nel circuito di controllo di almeno una macchina elettrica dell’impianto e/o una piccola deviazione di potenza dinamica Δ_ρ dal valore di riferimento di default pO nel circuito di controllo del convertitore statico di frequenza. Detta piccola deviazione statica Δ_η può essere una piccola percentuale, ad esempio lo 0,5%, di detto valore di riferimento di default nO, in generale in base all’andamento misurato delle vibrazioni torsionali rilevate.

Con riferimento alla figura 2 allegata, che mostra un esempio di funzionamento della presente invenzione, l’unità di monitoraggio e di analisi 15 interagisce con i processi di controllo dei componenti esistenti dell’impianto, per esempio un convertitore di energia 21 associato ad almeno una macchina elettrica 20 dei impianto, adattando leggermente i loro valori di riferimento. Come esempio, l’unità di monitoraggio e di analisi 15 può essere atta ad interagire con il circuito di controllo di almeno uno dei motori elettrici dell’impianto allo scopo di adattare la regolazione della velocità del rotore. Nel caso di rilevamento di piccoli fenomeni di vibrazione torsionale all’interno dell’impianto, la piccola regolazione della velocità dell’almeno un motore elettrico dell’impianto può essere efficace a smorzare detti piccoli fenomeni di vibrazione torsionale e ridurre e portare l’ampiezza di dette vibrazioni torsionali a valori sicuri ed accettabili.

In un’altra forma di realizzazione esemplificativa della presente invenzione, riportata nella figura 3 allegata, è presente uno smorzatore di modo torsionale (TMD) 30 e detta unità di monitoraggio e di analisi 15 è ulteriormente associata al controllore 31 di detto smorzatore di modo torsionale (TMD) 30 ed è inoltre atta a fornire un controllo in retroazione, a detto controllore di TMD 31 , per smorzare i fenomeni vibratori che raggiungono ampiezze critiche e/o risonanze di innesco. Detto controllore di smorzatore di modo torsionale (TMD) 31 può anche essere integrato all’interno di detta unità di monitoraggio e di analisi 15. Inoltre, il TMD 30 può essere un dispositivo separato oppure integrato all’interno di almeno un convertitore di energia nell’impianto, normalmente indicato con la sigla TMD integrato (ITMD). L’esempio di funzionamento della presente invenzione è illustrato nella figura 3 allegata, in cui un controllore di TMD 30 aggiuntivo lavora insieme all’unità di monitoraggio e di analisi 15 allo scopo di ridurre i fenomeni vibratori caratterizzati da ampiezze che non possono essere controllate da detta unità di monitoraggio e di analisi da sola. In questo caso, il funzionamento dell’unità di monitoraggio e di analisi è ancora utile allo scopo di evitare che il controllore di TMD debba modulare un potere smorzante eccessivo per correggere fenomeni vibratori come nel caso di grandi sistemi e di grandi impianti. L’unità di monitoraggio e di analisi 15 secondo la presente invenzione consente in modo vantaggioso operazioni di TMD ad esempio in impianti di gas e petrolio grandi e complessi in cui le operazioni di TMD da sole non sarebbero pratiche. Secondo la forma di realizzazione esemplificativa della presente invenzione, riportata nella figura 3 allegata, i fenomeni di vibrazione torsionale rilevati da detta unità di monitoraggio e di analisi si distinguono tra fenomeni di interazione torsionale semplice e fenomeni di risonanza torsionale. I fenomeni di interazione torsionale semplice possono essere smorzati da piccoli cambiamenti (non superiori al 5%) dei valori di riferimento di VFD, ad esempio un cambiamento Δ_η uguale allo 0,5% della velocità operativa più alta n e/o un cambiamento Δ_ρ della potenza operativa di un convertitore di energia o una macchina elettrica azionata da VFD che è sufficiente a modificare lo spettro di frequenza inter-armonica dei fenomeni rilevati.

La presente invenzione, pertanto, è atta a rilevare e a distinguere interazioni e vibrazioni torsionali che richiedono soltanto piccoli adattamenti dei valori di riferimento, e fenomeni di risonanza torsionale (elettromeccanica) più grandi che richiedono l’azione del TMD, e ad applicare automaticamente il giusto metodo di controllo in base al rilevamento eseguito.

In termini più generali, l’unità di monitoraggio e di analisi secondo la presente invenzione è associata ad almeno un controllore di attuatore ed è atto a fornire un controllo in retroazione a detto controllore di attuatore, detti attuatori essendo mezzi di immagazzinamento di energia capaci di immagazzinare l’energia ricevuta dall’interno del sistema di impianto e a riportare almeno una parte di detta energia al sistema di impianto, quando richiesto. I TMD rappresentano un esempio possibile di questi attuatori.

Altri esempi di TMD che possono essere impiegati secondo la presente invenzione sono preferibilmente di tipo attivo e sono atti ad immagazzinare e a rilasciare energia in forma elettromagnetica attraverso una pluralità di induttori o condensatori singoli o accoppiati; in forma cinetica e/o potenziale e/o gravitazionale attraverso una pluralità di corpi in movimento singoli o accoppiati, eventualmente anche fluidi; in forma elastica potenziale, attraverso una pluralità di corpi elastici singoli o accoppiati, oppure attraverso una pluralità di fluidi; in forma di calore, attraverso una pluralità di sottosistemi di accumulo di calore; in forma chimica, attraverso una pluralità di reazioni chimiche.

L’unità di monitoraggio e di analisi 45 secondo la presente invenzione può essere implementata in hardware e software ed è atta ad elaborare i segnali forniti da detta interfaccia di ingresso 40, allo scopo di fornire nuovi valori di riferimento per i circuiti di controllo di detto almeno un convertitore di energia, sulla base del rilevamento della presenza di una vibrazione o oscillazione torsionale all’interno del sistema.

In una forma di realizzazione preferita ma non limitativa riportata nella figura 4 allegata, detta unità di monitoraggio e di analisi 15 è atta a leggere i segnali forniti da detta interfaccia di ingresso 14 e i segnali di riferimento forniti da un utente e comprende:

- un’unità di filtraggio di segnale 41 atta a ricevere i segnali da detta interfaccia di ingresso 14 e ad eseguire una prima elaborazione di segnale, di tipo analogico e/o digitale, in base ai segnali di ingresso da elaborare, atta a filtrare i segnali appartenenti ad almeno una banda di frequenza predeterminata.

- un processore 45 atto a calcolare i valori di riferimento per i circuiti di controllo di detto almeno un convertitore di energia, detti valori di riferimento essendo funzioni di uno o più dei seguenti dati: i segnali misurati attuali ottenuti dall’unità di filtraggio di segnale 41 ; i valori di riferimento passati precedentemente immagazzinati in una memoria 44; le quantità e/o i dati di ingresso definiti e forniti dall’utente; l’ora attuale e la posizione geografica.

- un’unità di memoria 44 atta a immagazzinare i valori di riferimento passati calcolati da detto processore 42; le quantità e/o i dati di ingresso forniti dall’utente. Detto processore 45 può comprendere, vantaggiosamente, a sua volta:

- un processore di primo livello 42 atto a calcolare primi indicatori di funzionamento di impianto, detti primi indicatori essendo preferibilmente multifunzionali, multi-valore e variabili nel tempo e comprendendo preferibilmente una pluralità di rapporti algebrici e/o differenziali e/o integrali e/o integrali-differenziali e/o tabelle di ricerca. Detti primi indicatori sono funzioni di uno o più dei seguenti elementi: i segnali misurati presenti ottenuti dall’unità di filtraggio di segnale 41 ; i valori passati di detti primi indicatori precedentemente memorizzati in detta memoria 44; le quantità e/o i dati di ingresso definiti e forniti dall’utente; l’ora attuale e la posizione geografica.

- un processore di secondo livello 43 atto a calcolare e/o a ricercare i massimi e/o i minimi di altri funzionali e/o funzioni di obiettivo ottimale, che sono posti gerarchicamente ad un livello più elevato rispetto a quelli che caratterizzano il primo processore 42, allo scopo di calcolare secondi indicatori di funzionamento di impianto, detti secondi indicatori essendo preferibilmente multi-funzionali, multivalore, e variabili nel tempo e comprendendo preferibilmente una pluralità di rapporti algebrici e/o differenziali e/o integrali e/o integrali-differenziali e/o tabelle di ricerca e/o distribuzioni probabilistiche e/o processi stocastici e/o operatori statistici. Detti secondi indicatori sono funzioni di uno o più dei seguenti elementi: i primi indicatori di funzionamento di impianto ottenuti da detto processore di primo livello 42; i valori passati di detti secondi indicatori precedentemente immagazzinati in detta memoria 44; le quantità e/o i dati di ingresso definiti e forniti dall’utente; l’ora attuale e la posizione geografica.

Detti funzionali e/o dette funzioni di obiettivo ottimale per il processore di secondo livello 43 possono anche essere rapporti algebrici e/o differenziali e/o integrali e/o integrali-differenziali multi-funzionali, multi-valore e variabili nel tempo e/o tabelle di ricerca.

Per eseguire i suoi calcoli, il processore di secondo livello 43 utilizza una serie di informazioni più ampie raccolte dall’impianto e dal processore di primo livello 42 comprendenti, ma senza limitazioni: uno o più indicatori presenti calcolati dal processore di primo livello 42; le informazioni passate memorizzate nella memoria 44, comprendenti eventualmente i valori passati dei funzionali di alto livello e/o le funzioni di obiettivo ottimale summenzionati; le quantità e/o i dati di ingresso definiti e forniti dall’utente; l’ora attuale e la posizione geografica.

I nuovi valori di riferimento per i circuiti di controllo di detto almeno un convertitore di energia sono quindi forniti da funzioni o combinazioni di detti indicatori dal processore di primo livello 42 e/o detti indicatori dal processore di secondo livello 43. Dette funzioni possono comprendere qualunque operatore matematico su detti indicatori, incluse differenziazione, integrazione, convoluzione e correlazione, e possono anche comprendere tabelle di ricerca che contengono eventualmente i valori passati di detti indicatori.

Inoltre, l’unità di monitoraggio e di analisi 15 secondo la presente invenzione può anche comprendere:

- un modello dinamico 40 dell’impianto atto a ricevere informazioni e/o dati da detto processore 45 o da detto processore di primo livello 42 e/o detto processore di secondo livello 43, e/o le quantità e/o i dati di ingresso forniti dall’utente e inoltre atti ad emulare e/o modellizzare e/o prevedere e/o diagnosticare il comportamento dell’impianto. Il modello 40 dell’impianto dinamico è atto ad evolvere nel tempo per migliorare costantemente la sua capacità di modellizzazione dell’impianto reale.

Infine, l’unità di monitoraggio e di analisi 15 secondo la presente invenzione può inoltre comprendere un’unità di telecomunicazione atta a ricevere/trasmettere dati da/a un punto remoto allo scopo di consentire la tele-gestione dell’impianto. Detta unità di telecomunicazione può essere vantaggiosamente implementata in base alle tecniche disponibili nella tecnica.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Apparato per la gestione di un impianto, comprendente: almeno una macchina elettrica (10) accoppiata elettricamente ad almeno un convertitore di energia (11) dotato di un controllore; almeno un albero rotante associato a detta almeno una macchina elettrica; almeno un sensore (12) configurato per rilevare un segnale rappresentativo di una coppia di detto albero variabile nel tempo; un’unità di controllo di impianto (13) comprendente a sua volta un’interfaccia di ingresso (14) atta a ricevere dati da almeno un sensore; un’unità di monitoraggio e di analisi (15), associata a detta interfaccia di ingresso e atta a analizzare detto segnale allo scopo di rilevare la presenza di una vibrazione all’interno di detto sistema che richiede un’azione di controllo, e a modificare i valori di riferimento del controllore di detto almeno un convertitore di energia (11 ), allo scopo di ridurre detta vibrazione rilevata.
2. Apparato secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto sistema comprende inoltre almeno un attuatore dotato di un controllore e dal fatto che detta unità di monitoraggio e di analisi (15) è inoltre associata al controllore di detto almeno un attuatore ed è inoltre atta a fornire un controllo in retroazione al controllore di detto almeno un attuatore allo scopo di ridurre detta vibrazione rilevata, in cui detto almeno un attuatore comprende mezzi di immagazzinamento di energia capaci di immagazzinare e di rilasciare energia.
3. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che detta unità di monitoraggio e di analisi (15) è inoltre atta a rilevare vibrazioni torsionali all’interno di detto impianto e a modulare correttamente la modifica dei valori di riferimento del controllore di detto almeno un convertitore di energia (11) e la modifica dei valori di riferimento del controllore di detto almeno un attuatore.
4. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che detta unità di monitoraggio e di analisi (15) è inoltre atta a rilevare le vibrazioni laterali all’interno di detto impianto e a modulare correttamente la modifica dei valori di riferimento del controllore di detto almeno un convertitore di energia (11) e la modifica dei valori di riferimento del controllore di detto almeno un attuato re.
5. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni da 2 a 4, caratterizzato dal fatto che detto almeno un attuatore comprende uno smorzatore di modo torsionale (TMD) (30) e dal fatto che detto controllore di attuatore comprende un controllore (31) di smorzatore di modo torsionale (TMD).
6. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che detto impianto è un impianto di gas e petrolio oppure un impianto petrolchimico.
7. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni 5 e 6, caratterizzato dal fatto che detto smorzatore di modo torsionale è di tipo attivo.
8. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni da 5 a 7, caratterizzato dal fatto che detto smorzatore di modo torsionale (TMD) (30) è atto a immagazzinare e a rilasciare energia in forma elettromagnetica attraverso una pluralità di induttori o condensatori singoli o accoppiati; o in forma cinetica e/o potenziale e/o gravitazionale attraverso una pluralità di corpi in movimento singoli o accoppiati, eventualmente anche fluidi; o in forma elastica potenziale, attraverso una pluralità di corpi elastici singoli o accoppiati, oppure attraverso una pluralità di fluidi; o in forma di calore, attraverso una pluralità di sottosistemi di accumulo di calore; o in forma chimica, attraverso una pluralità di reazioni chimiche.
9. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che detta almeno una coppia di detto albero variabile nel tempo è correlata ad almeno una frequenza torsionale naturale presente all’interno di detto impianto.
10. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni da 3 a 9, caratterizzato dal fatto che la frequenza di dette risonanze torsionali è minore di 400 Hz.
11. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 10, caratterizzato dal fatto che detta unità di monitoraggio e di analisi (15) comprende un’unità di filtraggio di segnale (41) atta a ricevere i segnali da detta interfaccia di ingresso (14) ed eseguire una prima elaborazione di segnale atta a filtrare i segnali appartenenti ad almeno una banda di frequenza predeterminata; un processore (45) atto a calcolare i valori di riferimento per i circuiti di controllo di detto almeno un convertitore di energia (11); un’unità di memoria (44) atta a memorizzare i valori di riferimento passati calcolati da detto processore (45) e i dati di ingresso forniti da un utente, detti valori di riferimento essendo funzioni di uno o più dei seguenti dati: i segnali attuale misurati da detta unità di filtraggio di segnale (41), i valori di riferimento passati precedentemente memorizzati in detta unità di memoria (44), i dati di ingresso forniti da un utente, l’ora attuale, la posizione geografica.
12. Apparato secondo la rivendicazione 11 , caratterizzato dal fatto che detto processore (45) comprende inoltre: un processore di primo livello (42) atto a calcolare primi indicatori di funzionamento di impianto, detti primi indicatori essendo funzioni di uno o più dei seguenti dati: gli attuali segnali misurati da detta unità di filtraggio di segnale (41), i valori passati di detti primi indicatori precedentemente memorizzati in detta memoria (44), i dati di ingresso forniti da un utente, l’ora attuale e la posizione geografica; un processore di secondo livello (43) atto a calcolare secondi indicatori di funzionamento di impianto, detti secondi indicatori essendo funzioni di uno o più dei seguenti elementi: detti primi indicatori di funzionamento di impianto ottenuti da detto processore di primo livello (42), i valori passati di detti secondi indicatori precedentemente memorizzati in detta memoria (44), i dati di ingresso forniti dall’utente, l’ora attuale e la posizione geografica.
13. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 12, caratterizzato dal fatto che detta unità di monitoraggio e di analisi (15) comprende inoltre un modello dinamico (40) dei impianto atto a ricevere dati da detto processore (45) o da detto processore di primo livello (42) e da detto processore di secondo livello (43) e dall’utente, detto modello dinamico (40) essendo atto a modellizzare il comportamento dell’impianto e ad evolvere nel tempo per migliorare costantemente la sua capacità di modellizzazione dell’impianto.
14. Apparato secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 13, caratterizzato dal fatto che detta unità di monitoraggio e di analisi (15) comprende inoltre un’unità di tele-comunicazione atta a ricevere/trasmettere i dati da/a un punto remoto allo scopo di consentire la tele-gestione dell’impianto.
15. Metodo per la gestione dei impianto comprendente le fasi di: prevedere almeno una macchina elettrica (10) collegata elettricamente ad almeno un convertitore di energia (11) dotato di un controllore; prevedere almeno un albero rotante associato a detta almeno una macchina elettrica; prevedere almeno un sensore (12), configurato per rilevare un segnale rappresentativo di una coppia variabile nel tempo di detto albero; rilevare un segnale rappresentativo di una coppia variabile nel tempo su un albero rotante associato ad una macchina elettrica a sua volta associata ad almeno un convertitore di energia (11 ) dotato di un controllore; analizzare detto segnale allo scopo di rilevare la presenza di una vibrazione che richiede un’azione di controllo, e modificare i valori di riferimento del controllore di detto almeno un convertitore di energia (11), allo scopo di ridurre detta vibrazione rilevata.
16. Metodo secondo la rivendicazione 15, comprendente inoltre le fasi di: prevedere almeno un attuatore dotato di un controllore; modificare i valori di riferimento del controllore di detto almeno un attuatore, allo scopo di ridurre detta vibrazione rilevata.
17. Metodo secondo la rivendicazione 16 comprendente inoltre le fasi di: analizzare detta vibrazione che richiede un’azione di controllo, allo scopo di discriminare tra interazioni torsionali e risonanze torsionali; modulare la modifica dei valori di riferimento del controllore di detto almeno un convertitore di energia (11) e la modifica dei valori di riferimento del controllore di detto almeno un attuatore.
18. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni 16 e 17, caratterizzato dal fatto che detto almeno un attuatore comprende uno smorzatore di modo torsionale (TMD) (30) e dal fatto che detto controllore di attuatore comprende un controllore (31) di smorzatore di modo torsionale (TMD).