IT201800001027A1 - Sistema di controllo e regolazione in tempo reale della pressione di fluidi in transito in reti di distribuzione - Google Patents
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Description
Descrizione dell’invenzione Industriale dal titolo:
SISTEMA DI CONTROLLO E REGOLAZIONE IN TEMPO REALE DELLA PRESSIONE DI FLUIDI IN TRANSITO IN RETI DI DISTRIBUZIONE
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce al settore tecnico dei sistemi di regolazione della pressione di fluidi.
Più in dettaglio, la presente invenzione si riferisce ad un sistema di controllo e regolazione in tempo reale della pressione di fluidi in transito in reti di distribuzione.
Studi di settore e pubblicazioni tecnico-scientifiche hanno riconosciuto l'importanza della pressione di fluidi in transito in reti di distribuzione (acquedotti, gasdotti, impianti industriali, ecc.), dimostrando come eccessive variazioni delia pressione di detti fluidi in risposta alle richieste delle utenze possano innescare rotture in dette reti di distribuzione e di conseguenza generare dispersioni di detti fluidi nell’ambiente oppure insufficienti e/o discontinue forniture di detti fluidi alle utenze.
Dette reti di distribuzione risultano pertanto fornite di sistemi, meccanici o elettromeccanici, atti a consentire il controllo e la regolazione della pressione di fluidi in transito al loro interno.
Nelle attuali forme di implementazione, detti sistemi di controllo e regolazione della pressione di fluidi presentano le seguenti negatività:
- i sistemi meccanici assicurano il mantenimento di un’unica pressione prefissata, impostabile e/o modificabile esclusivamente in locale tramite interventi manuali di settaggio dei sistemi stessi;
- i sistemi elettromeccanici assicurano il mantenimento di pressioni variabili in risposta ad eventi esterni, tramite componenti di monitoraggio ed azionamento che richiedono una costante alimentazione elettrica e che di conseguenza producono elevati costi di esercizio.
Nelle attuali forme di implementazione, detti sistemi di controllo e regolazione della pressione di fluidi presentano inoltre la limitazione di non essere gestibili da remoto.
E’ scopo della presente invenzione il superamento delle negatività e delle limitazioni suesposte, attraverso la realizzazione di un sistema, operante sia in locale che in remoto, autoalimentato, atto a consentire il controllo e la regolazione in tempo reale della pressione di fluidi in transito in reti di distribuzione.
Lo scopo della presente invenzione è raggiunto con sistema di controllo e regolazione della pressione di fluidi in transito in reti di distribuzione, secondo la rivendicazione principale indipendente. Ulteriori caratteristiche della presente invenzione sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti.
La presente invenzione produce i seguenti importanti vantaggi:
- permette il controllo e la regolazione in tempo reale della pressione di fluidi in transito in reti di distribuzione, assicurando il mantenimento di una pressione ottimale prefissata, indipendentemente da variazioni delle richieste delle utenze di dette reti di distribuzione o da variazioni di caratteristiche di detti fluidi; - permette il controllo e la regolazione in tempo reale della pressione di fluidi in transito in reti di distribuzione, assicurando una costante e continua fornitura di detti fluidi alle utenze di dette reti di distribuzione;
- permette il controllo e la regolazione in tempo reale della pressione di fluidi in transito in reti di distribuzione, tramite interventi di settaggio eseguibili manualmente, in locale, o automaticamente, in remoto;
- permette la produzione dell’energia elettrica necessaria al suo funzionamento;
- permette la gestione di condizioni di emergenza di reti di distribuzione di fluidi, dipendenti in particolar modo da perdite o contaminazioni dei fluidi distribuiti.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione più dettagliata esposta nel seguito, con l'aiuto dei disegni che ne mostrano un modo d’esecuzione preferito, illustrato a titolo esemplificativo e non limitativo, in cui:
- la fig. 1 mostra, schematicamente, la struttura ed il principio generale di funzionamento di un sistema di controllo e regolazione in tempo reale della pressione di fluidi in transito in reti di distribuzione, secondo la presente invenzione.
Con riferimento ai particolari della figura 1, un sistema 1 di controllo e regolazione in tempo reale della pressione di fluidi in transito in reti di distribuzione, secondo la presente invenzione, comprende:
- mezzi 2 di regolazione della pressione di fluidi F in transito in reti di distribuzione R;
- mezzi 3, 4 di azionamento di detti mezzi 2 di regolazione della pressione di detti fluidi F;
- mezzi 5, 6, 7 di rilevamento di caratteristiche di detti fluidi F;
- una centralina elettronica 8 di controllo locale di detti mezzi 3, 4, 5, 6, 7;
- una centrale 9 di monitoraggio e controllo remoto di detto sistema 1;
- mezzi 10 di interscambio di dati e/o segnali di controllo tra detta centralina elettronica 8 di controllo locale e detta centrale 9 di controllo remoto;
- mezzi 11 di alimentazione elettrica autonoma di detti mezzi 3, 4, 5, 6, 7, 10 e di detta centralina elettronica 8 di controllo locale.
I mezzi di regolazione della pressione dei fluidi F comprendono valvole 2 , di tipo meccanico, comprendenti almeno una testata di azionamento idraulico ed un otturatore di chiusura reversibile.
I mezzi di regolazione della pressione dei fluidi F sono posti in linea a condotte di reti di distribuzione R.
I mezzi di azionamento dei mezzi di regolazione della pressione dei fluidi F comprendono elettrovalvole 3, 4 rispettivamente di ingresso di detti fluidi F in detti mezzi di regolazione e di uscita dai medesimi, determinandone gli stessi fluidi F l’azionamento selettivo e reversibile.
I mezzi di rilevamento di caratteristiche dei fluidi F comprendono:
- dispositivi 5 di misurazione della portata dei medesimi, dei tipo a contatore di impulsi;
- sensori 6 di misurazione di parametri chimico-fisici dei medesimi (pressione, temperatura, densità, viscosità, ph, ecc.), di tipo meccanico, elettromeccanico o elettronico;
- sensori 7 di misurazione di livelli di sostanze estranee (batteriche, patogene, chimiche, ecc.), di tipo ottico.
I mezzi di rilevamento di caratteristiche dei fluidi F sono posti a valle dei mezzi di regolazione della pressione dei medesimi.
I mezzi di interscambio di dati e/o segnali di controllo tra la centralina elettronica 8 di controllo locale e la centrale 9 di monitoraggio e controllo remoto comprendono interfacce 10 di comunicazione, di tipo wireless o cablato.
I mezzi di alimentazione elettrica autonoma dei mezzi 3, 4, 5, 6, 7, 10 e delia centralina elettronica 8 di controllo locale comprendono turbine idroelettriche 11 miniaturizzate, facilmente collocabili in camere sotterranee di manovra o servizio di reti di distribuzione R, poste in bypass a dette reti di distribuzione R ed azionate dai fluidi F in transito al loro interno.
Il sistema 1 come descritto permette il controllo e la regolazione in tempo reale della pressione di fluidi in transito in reti di distribuzione (acquedotti, gasdotti, impianti idraulici industriali, ecc.), essendo il sistema 1 azionato idraulicamente ed alimentato elettricamente tramite i fluidi in transito in dette reti di distribuzione.
Il sistema 1 come descritto permette il mantenimento della pressione di fluidi in transito in reti distribuzione a valori ottimali prefissati, indipendentemente da variazioni delle richieste delie utenze o da variazioni di caratteristiche dei fluidi, assicurando di conseguenza una continua e costante fornitura di detti fluidi alle utenze di dette reti di distribuzione.
Il sistema 1 come descritto permette il rilevamento di perdite o contaminazioni di fluidi in transito in reti di distribuzione e di conseguenza la gestione di condizioni di emergenza di dette reti di distribuzione.
Il principio di funzionamento di un sistema 1 di controllo e regolazione in tempo reale della pressione di fluidi in transito in reti di distribuzione, secondo la presente invenzione, è riassumibile come descritto nel seguito.
Le valvole 2 sono impostate preliminarmente per portare la pressione dei fluidi F a valori prefissati in funzione delle richieste previste per le utenze U delle reti di distribuzione R e delle caratteristiche dei fluidi F.
L’impostazione preliminare della valvole 2 è gestita dalla centralina elettronica 8 di controllo locale, in base a settaggi manuali, ricevuti in locale da personale specializzato, o a settaggi automatici, ricevuti in remoto dalla centrale 9 di monitoraggio remoto.
L’impostazione preliminare delle valvole 2 è ottenuta con un azionamento delle elettrovalvole 3, 4 atto a determinare l’ingresso di precisi quantitativi di fluidi F nelle testate di dette valvole 2 o la loro uscita dalle medesime, in modo da modificare idraulicamente la posizione degli otturatori di dette valvole 2 e di conseguenza variare la pressione dei fluidi F passanti attraverso le medesime.
I fluidi F uscenti dalle valvole 2 in direzione delie utenze U delle reti di distribuzione R presenteranno quindi i valori di pressione ottimali per essi prefissati.
I dispositivi 5 ed i sensori 6, 7 provvedono a misurare rispettivamente la portata, parametri chimico-fisici (pressione, temperatura, densità, viscosità, ph, ecc.) e livelli di sostanze estranee (batteriche, patogene, chimiche, ecc.) dei fluidi F uscenti dalle valvole 2.
I dispositivi 5 ed i sensori 6, 7 provvedono quindi a trasmettere i valori misurati alla centralina elettronica 8 di controllo locale, la quale provvede a trasmetterli alla centrale 9 di monitoraggio e controllo remoto, tramite le interfacce 10 di comunicazione.
In condizioni operative ottimali, i valori ricevuti dalla centrale 9 di monitoraggio e controllo coincidono pertanto con i parametri di range previsti per il sistema 1 ,
La centrale 9 di monitoraggio e controllo remoto analizza in tempo reale i valori della portata e dei parametri chimico-fisici dei fluidi F per riscontrare, dalla variazione di tali valori, possibili alterazioni della pressione ottimale prefissata di detti fluidi F.
La centrale 9 di monitoraggio e controllo remoto analizza in tempo reale anche i valori della portata e dei livelli di sostanze estranee dei fluidi F per riscontrare, dalla variazione di tali valori, possibili perdite o contaminazioni di detti fluidi F.
Qualora la centrale 9 di monitoraggio e controllo remoto riscontri variazioni della pressione ottimale prefissata per i fluidi F provvede a settare la centralina elettronica 8 di controllo locale per ripristinarne i valori prefissati di pressione, tramite le interfacce 10 di comunicazione.
In base alle indicazioni ricevute dalla centrale 9 di monitoraggio e controllo remoto, la centralina elettronica 8 di controllo locale provvede ad attivare opportunamente le elettrovalvole 3, 4 per determinare:
- tramite le elettrovalvole 3, l’ingresso nelle testate di dette valvole 2 di precisi quantitativi di fluidi F atti a determinarne una chiusura selettiva dei relativi otturatori, funzionale alla riduzione della portata di detti fluidi F ed alla conseguente riduzione della loro pressione all'interno di dette reti di distribuzione R;
tramite le elettrovalvole 4, l'uscita dalle testate di dette valvole 2 di precisi quantitativi di fluidi F atti a determinarne un’apertura selettiva dei relativi otturatori, funzionale all’aumento della portata di detti fluidi F ed al conseguente aumento delia loro pressione all'interno di dette reti di distribuzione R.
Le operazioni suesposte sono ripetute fino al completo ripristino della pressione ottimale prefissata di detti fluidi F.
Qualora la centrale 9 di monitoraggio e controllo remoto riscontri perdite o contaminazioni dei fluidi F provvede a settare la centralina elettronica 8 di controllo locale per determinare la completa chiusura delle valvole 2 ed il conseguente arresto di emergenza delle reti di distribuzione R, tramite le interfacce 10 di comunicazione.
Le elettrovalvole 3, 4, i dispositivi 5, i sensori 6, 7 e la centralina elettronica 8 di controllo locale sono alimentati elettricamente da almeno una turbina 8 idroelettrica miniaturizzata, posta in bypass alle reti di distribuzione R ed azionata dai fluidi F in transito al loro interno.
La centrale 9 di monitoraggio e controllo remoto è invece alimentata elettricamente da sorgenti esterne al sistema 1.
Alla luce di contingenti esigenze e necessità, al descritto sistema 1 di controllo e regolazione in tempo reale di fluidi F in transito in reti di distribuzione R potranno essere apportate modifiche o varianti che ricadranno comunque nell'ambito della tutela della presente invenzione, come definita nelle accluse rivendicazioni.
Claims (12)
- RIVENDICAZIONI 1, Sistema 1 di controllo e regolazione in tempo reale della pressione di fluidi F in transito in reti di distribuzione R, caratterizzato dal fatto che comprende: - mezzi 2 di regolazione della pressione di fluidi F in transito in reti di distribuzione R; - mezzi 3, 4 di azionamento di detti mezzi 2 di regolazione delia pressione di detti fluidi F; - mezzi 5, 6, 7 di rilevamento di caratteristiche di deti fluidi F; - una centralina elettronica 8 di controllo locale di detti mezzi 3, 4, 5, 6, 7; - una centrale 9 di monitoraggio e controllo remoto del sistema 1 ; - mezzi 10 di interscambio di dati e/o segnali di controllo tra detta centralina elettronica 8 di controllo locale e detta centrale 9 di monitoraggio e controllo remoto, in cui detta centralina elettronica 8 di controllo locale coopera con detti mezzi 3, 4, 5, 6, 7 e, tramite detti mezzi 10, con detta centrale 9 di monitoraggio e controllo remoto per mantenere la pressione di detti fluidi F a valori prefissati, indipendentemente da variazioni delle richieste delle utenze U di dette reti di distribuzione R o da variazioni di caratteristiche di detti fluidi F.
- 2. Sistema 1 secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi 2 di regolazione della pressione dei fluidi F comprendono valvole, di tipo meccanico, provviste almeno di testate di azionamento idraulico e di otturatori di chiusura reversibile, poste in linea a condotte delle reti di distribuzione R.
- 3. Sistema 1 secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi 3, 4 di azionamento dei mezzi 2 di regolazione della pressione dei fluidi F comprendono elettrovalvole di ingresso di detti fluidi F in detti mezzi 2 e di uscita dai medesimi, determinando detti fluidi F l'azionamento selettivo e reversibile di detti mezzi 2.
- 4. Sistema 1 secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi 5 di rilevamento di caratteristiche dei fluidi F comprendono dispositivi di misurazione della portata dei medesimi, del tipo a contatore di impulsi, posti a valle dei mezzi 2 di regolazione della loro pressione.
- 5. Sistema 1 secondo la riv, 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi 6 di rilevamento di caratteristiche dei fluidi F comprendono sensori di misurazione di parametri chimico-fisici dei fluidi F, di tipo meccanico, elettromeccanico o elettronico, posti a valle dei mezzi 2 di regolazione della loro pressione.
- 6. Sistema 1 secondo la riv, 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi 7 di rilevamento di caratteristiche dei fluidi F comprendono sensori di misurazione di livelli di sostanze estranee nei medesimi, di tipo ottico, posti a valle dei mezzi 2 di regolazione della loro pressione.
- 7. Sistema 1 secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che la centralina elettronica 8 di controllo locale è atta ad eseguire settaggi manuali, ricevuti in locale, o settaggi automatici, ricevuti in remoto dalla centrale 9 di monitoraggio e controllo, in modo da gestire i mezzi 3, 4 di azionamento selettivo dei mezzi 2 di regolazione della pressione dei fluidi F per determinare: - tramite i mezzi 3, l’ingresso nei detti mezzi 2 di quantitativi di fluidi F atti a determinarne una chiusura funzionale alla riduzione della portata di detti fluidi F ed alla conseguente riduzione della loro pressione all’interno di reti di distribuzione R; - tramite i mezzi 4, l’uscita dai mezzi 2 di quantitativi di fluidi F atti a determinarne un’apertura funzionale all’aumento della portata di detti fluidi F ed al conseguente aumento della loro pressione all’interno di reti di distribuzione R.
- 8. Sistema 1 secondo le rivv. 4-5-7, caratterizzato dal fatto che la centrale 9 di monitoraggio e controllo remoto è atta ad analizzare in tempo reale i valori della portata e dei parametri chimico-fisici dei fluidi F per riscontrare possibili alterazioni della pressione prefissata di detti fluidi F dalla variazione di detti valori e di conseguenza gestire la centralina elettronica 8 di controllo locale per ripristinarne i valori prefissati.
- 9. Sistema 1 secondo le rivv. 4-6-7, caratterizzato dal fatto che la centrale 9 di monitoraggio e controllo remoto è atta ad analizzare in tempo reale i valori della portata e dei livelli di sostanze estranee dei fluidi F per riscontrarne perdite o contaminazioni dalla variazione di detti valori e di conseguenza gestire la centralina elettronica 8 di controllo locale per determinare l’arresto di emergenza delle reti di distribuzione R.
- 10. Sistema 1 secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi 10 di interscambio di dati e/o segnali di controllo tra la centralina elettronica 8 di controllo locale dei mezzi 3, 4, 5, 6, 7 e la centrale 9 di monitoraggio e controllo remoto dei sistema 1 comprendono interfacce di comunicazione, di tipo wireless o cablato.
- 11. Sistema 1 secondo la riv. 1, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi 11 di alimentazione elettrica autonoma dei mezzi 3, 4, 5, 6, 7, 10 e delia centralina elettronica 8 di controllo locale.
- 12. Sistema 1 secondo la riv. 11, caratterizzato dal fatto che i mezzi 11 di alimentazione elettrica dei mezzi 3, 4, 5, 6, 7, 10 e della centralina elettronica 8 di controllo locale comprendono almeno una turbina idroelettrica miniaturizzata, atta ad essere collocata in una camera di manovra o servizio delle reti di distribuzione R, posta in bypass ad una condotta di dette reti di distribuzione R ed azionata dai fluidi F in transito al loro interno.
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2018
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