IT201800004181A1

IT201800004181A1 - Sistema di misura portata e quantità (metering) di fluidi

Info

Publication number: IT201800004181A1
Application number: IT201800004181A
Authority: IT
Inventors: Colonna Francesco Masi
Original assignee: Colonna Francesco Masi
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2019-10-03

Description

Domanda di brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo

Sistema di misura portata e quantità (metering) di fluidi

CAMPO DI APPLICAZIONE

La presente invenzione industriale trova applicazione in ogni caso in cui è necessario avere una misura di portata e di quantità di fluidi. Per le sue particolari ed elevate caratteristiche che rendono possibile anche una certificazione “fiscale” in accordo a European Directive MID, trova spazio dì elezione nel settore normalmente definito “Oil&Gas” come sistema di misura fiscale (custody metering) di portata e quantità di fluidi (liquidi, gas, multifase) completamente innovativo rispetto a quelli realizzati secondo lo stato dell’arte

A) STATO DELL’ARTE DEI SISTEMI DI MISURA (FISCALE) PER PORTATA E QUANTITA’ FLUIDI (METERING) – IL “FLOW COMPUTER”.

I sistemi di misura (quelli fiscali in particolare - custody metering) per gas, liquidi e multifase, sono realizzati secondo tecniche consolidate e normate, che utilizzano fondamentalmente come elemento fiscale certificato, una apparecchiatura comunemente denominata “Flow computer”. Il “Flow computer” può avere funzionalità e aspetto diversi dipendentemente dal costruttore. Il “Flow computer” in ogni caso, esegue alcune funzioni essenziali che lo caratterizzano:

- A1) Ricezione dei valori istantanei dei misuratori di portata, pressione, temperatura, densità, ed eventualmente di altre grandezze rilevanti al fine del calcolo della portata e dei valori correlati (es: energia contenuta).

- A2) Ricezione dei valori istantanei o periodici (dipendenti dai tempi di analisi o di campionatura) degli analizzatori del fluido, con informazioni rilevanti al fine del calcolo dei valori correlati alla portata (es. energia contenuta, qualità del fluido).

- A3) Calcolo dei valori istantanei della portata (nelle varie forme: gross, net ecc.) e delle grandezze correlate.

- A4) Calcolo dei valori totalizzati (normalmente per ora, per giorno, per settimana, per batch) e memorizzazione degli stessi (normalmente per un periodo limitato)

- A5) Generazione di report (normalmente su stampante) dei valori totalizzati e delle grandezze correlate.

- A6) Gestione dei circuiti di proving “Z configuration” o “Liquid prover” e generazione dei relativi report. (Si tratta di una serie di operazioni e di report, intesi a validare o a ricalibrare i misuratori di portata).

- A7) Comunicazione digitale (secondo protocolli std, normalmente mod-bus on TCP/IP) con sistemi computerizzati esterni (SCADA o simili) che svolgono funzioni di presentazione dei dati, memorizzazione dei dati e di reportistica.

B) STATO DELL’ARTE DEI SISTEMI DI MISURA FISCALE PER PORTATA E

QUANTITA’ FLUIDI (METERING) - MISURATORI E APPARECCHIATURE.

I sistemi di misura “fiscale” (custody metering) per gas, liquidi e multifase, sono realizzati secondo tecniche consolidate e normate, che prevedono l’utilizzo di alcune specifiche apparecchiature di misura o analisi.

B1) I misuratori di portata attualmente utilizzabili sono riconducibili alle seguenti famiglie pricipali (indicazioni a titolo esemplificativo e non esclusivo): Ultrasonic flow meter; Coriolis, Turbina, PD (Positive displacement), Magnetico.

I misuratori di pressione, temperatura, densità ecc., sono di tipo dipendente dal costruttore. Il segnale trasmesso dagli strumenti di misura è spesso analogico (normalmente 4-20mA). Le misure di portata possono essere trasmesse anche ad impulsi (ogni impulso rappresenta una quantità di fluido nota). Il collegamento fra i misuratori e il Flow computer è cablato ed ogni segnale viaggia su un cavo (normalmente doppino) dedicato. I misuratori sono certificati e calibrati per uso fiscale. A volte i misuratori sono dotati di connessioni digitali (seriali, bus, hart, ethernet ecc.) con protocolli std, utilizzati per configurazione, diagnostica e a volte per comunicazioni che servono a correggere le elaborazioni con dati specifici del misuratore (es: correzione per variazione

dimensionale).

Le connessioni digitali, per loro natura, possono contenere molteplici informazioni e possono permettere numerose funzioni, la cui ricchezza è diversa a seconda del costruttore.

B2) Gli analizzatori normalmente utilizzati per le misure fiscali sono molteplici e diversi a seconda che si tratti di gas, di liquido o multifase; i più utilizzati sono:

Gascromatografo, BS&W (Water cut), RVP reid vapor pressure analyzer

Il segnale trasmesso dagli analizzatori può essere analogico, ma il più delle volte (sempre per i Gascromatografi) è digitale (seriale, bus, ethernet ecc.) con protocolli std.

Il collegamento fra gli analizzatori e i Flow computer è cablato ed ogni segnale viaggia su un cavo (normalmente doppino) dedicato. Gli analizzatori sono certificati e calibrati per uso fiscale.

Gli analizzatori sono normalmente dotati anche di connessioni digitali (seriali, bus, hart, ethernet ecc.) con protocolli std utilizzati per configurazione, diagnostica e a volte per comunicazioni che servono a correggere le elaborazioni con dati specifici del analizzatore Le connessioni digitali, per loro natura, possono contenere molteplici informazioni e possono permettere numerose funzioni, la cui ricchezza è diversa a seconda del costruttore.

C) STATO DELL’ARTE DEII SISTEMI DI MISURA FISCALE PER PORTATA E

QUANTITA’ FLUIDI (METERING) - SISTEMI “FLOW COMPUTER CENTRICI”

ANOMALIE.

Come si evince anche dai punti precedenti, gli attuali sistemi di metering sono (e devono essere) “flow computer centrici”. Il flow computer strumento fiscale certificato, collegato direttamente ai misuratori (anche questi normalmente in versione “fiscale”), costituisce, nello stesso tempo, il lettore delle variabili, il calcolatore, il registro dei dati elaborati (totalizzazioni), l’interfaccia operatore (normalmente un piccolo display di difficile configurazione e operabilità), lo strumento di report (cartaceo su stampante).

Questa impostazione “flow computer centrica” (misuratori collegati direttamente al flow computer che esegue tutte le funzioni) è l’unica impostazione corretta, dello stato attuale dell’arte.

Alcuni sistemisti, realizzano soluzioni diverse (PLC o Supervisori con funzioni di appoggio o sostitutive del flow computer), ma sono soluzioni che indipendentemente dalla validità, minano il concetto di “misura fiscale” che non consente manipolazioni di dati o di circuiti fiscali. Solo a titolo di esempio: l’introduzione di barriere di sicurezza sul segnale da misuratore a “flow computer” (pratica comune negli impianti con atmosfera pericolosa per incendio o esplosione –ATEX) costituisce, nel caso di una misura fiscale, una grave anomalia che compromette la “fiscalità” della misura stessa.

D) STATO DELL’ARTE DEI SISTEMI DI MISURA FISCALE PER PORTATA E QUANTITA’ FLUIDI (METERING) - ARCHITETTURA; CERTIFICAZIONI, ALLINEAMENTO, VALIDAZIONI - ANOMALIE COMPLESSIVE.

Le pratiche e le metodiche per certificare come “fiscali” le varie apparecchiature e il sistema di “metering” nel suo complesso, sono piuttosto complesse.

La normativa di certificazione tenta di “individuare e normare” le metodiche tecniche ritenute più adeguate per il raggiungimento dello scopo.

In ogni caso, per quanto accurate, le metodiche utilizzate sono ovviamente perfettibili.

Alcuni aspetti, ritenuti particolarmente deboli sono i seguenti:

Come precedentemente indicato, i segnali utilizzati sono ancora “analogici” (normalmente 4-20mA). Si tratta di un tipo di segnale assolutamente obsoleto con tutte le note e conosciute problematiche di risoluzione, precisione, allineamento, lettura, utilizzo, deterioramento.

In molti casi si assiste a strumenti con principio di misura che genera una grandezza fisica sostanzialmente digitale (es frequenza) a cui si aggiunge un complesso circuito per renderla analogica ed infine un amplificatore operazionale analogico per conferire al segnale le caratteristiche del 4-20mA tecnica due fili (normalizzato). Lo strumento ricevitore ha circuiti analogici che fanno la strada inversa: resistenza di caduta per convertire il 4-20mA in 1-5V e quindi circuito operazionale per conversione in digitale. Ai problemi sopra esposti si aggiungono quelli di bassa reiezione ai disturbi, messa a terra, signal common bus e zero, derive termiche ecc.

Ancora più cervellotico è l’utilizzo dei segnali impulsivi che vengono normalmente generati artificialmente.

La generazione dei segnali impulsivi è il retaggio delle misure di portata con turbine di prima generazione. Il passaggio della paletta, riconosciuto da un pickup, generava un impulso.

Strumenti di generazioni successive o con principi di misura completamente diversi (es UFM), sono stati progettati con un trasmettitore generatore di impulsi, per mantenere la compatibilità con l’esistente. Oltre alla artificiosità del sistema, che ovviamente introduce errori, l’allineamento fra trasmettitore e ricevitore (basato su una base dei tempi con oscillatore –raramente al quarzo) costituisce un problema, anzi è certezza di sicure derive. L’allineamento dei segnali dei trasmettitori con i moduli di ingresso del flow computer, richiede, secondo la normativa attuale, l’utilizzo di strumenti di misura per la verifica dei valori, di una classe superiore rispetto a quella delle apparecchiature da allineare (trasmettitori e flow computer). L’operazione richiede l’uso di strumenti da laboratorio che mal si prestano all’utilizzo in officina o in sito. In ogni caso l’operazione è in linea di principio scorretta, prevedendo la ricalibra zione (comunque il ritocco) di moduli di uscita o di ingresso di strumenti certificati che hanno subito test di calibrazione per i quali sono stati certificati.

La validazione dei valori misurati, dei calcoli e dei report, iniziale e nel tempo è eseguita con tutta una serie di test certificati (inizialmente) e con delle procedure di validazione (attraverso prover o “Z” configuration) nel tempo.

La validazione dei calcoli eseguiti dal “flow computer” è eseguita in fabbrica e poi ripetuta in fase di FAT (Factory Acceptance Test), SAT (Site Acceptance Test) e periodicamente. La procedura è piuttosto semplice e si basa sull’uso di “soft certificati” forniti da “certificatori accreditati”. La procedura è la seguente:

- Il software di validazione viene installato su un PC portatile.

- Il flow computer viene fatto funzionare (con ingressi reali o simulati) e genera (sul display o su stampante) i valori di portata calcolati.

- L’esperto, addetto alla validazione, inserisce (manualmente) nel PC portatile i valori delle variabili in ingresso al flow computer e verifica che i risultati del calcolo eseguito dal software di validazione nel PC portatile corrispondano a quelli del flow computer.

La “validazione” viene firmata dall’esperto e testimoniata da foto.

Nessuna metodica è prevista per la validazione dei calcoli di totalizzazione del flow computer. L’assunto è che il flow computer esegua i calcoli di totalizzazione correttamente (in quanto strumento certificato).

Lo storico dei dati rimane per un tempo limitato nella memoria del flow computer e nei report cartacei (difficilmente ben conservabili).

L’inadeguatezza dei flow computer (anche i più evoluti) per la presentazione dati, per la reportistica e per la gestione del metering in senso lato (inadeguatezza ancora più evidente in fase di batch o proving), porta, nella pratica corrente, a realizzare metering normalmente completati con un sistema di supervisione realizzato con un applicativo SCADA.

L’applicazione sviluppata sullo SCADA sopperisce alle limitazioni del flow computer e si sostituisce allo stesso come interfaccia operatore, visualizzazione dati, reportistica, archivio storico, allarme e trasferimento dati a sistemi superiori o amministrativi (NB i metering sono gli strumenti per i dati di fatturazione di transazioni internazionali – gasdotti e oleodotti – di importi impressionanti; un errore di misura, ancorché irrilevante, si tramuta in somme economiche di valore assoluto elevatissimo).

Nei sistemi di metering attuali più evoluti, il flow computer è usato come strumento di acquisizione dati “real time” dai misuratori “, calcolo “real time”, “totalizzazione di breve periodo o di batch”.

Il sistema di supervisione (SCADA), acquisisce i dati dal flow computer (gli istantanei per la visualizzazione e i totalizzati per gli archivi storici), li salva sulla memoria di massa, e provvede a tutte le operazioni necessarie quali:

visualizzazioni (normalmente molteplici, su pagine grafiche e con dettaglio sulla qualità del fluido e dei dati provenienti dagli analizzatori), anomalie e allarmi, report, report storici, report di validazione (e azioni correttive conseguenti), database storico, dati di fatturazione e molte altre operazioni.

Gli operatori dei metering constatatano che la validità dei metering stessi, dei dati relativi e la corretta gestione sono demandate al sistema di supervisione (SCADA).

Questa sostituzione del Supervisore (SCADA) alla “centralità” del “flow computer” contiene molte anomalie concettuali. Il software di supervisione non è certificato “fiscale” e può contenere “bug” che invalidano la correttezza dei dati.

L’integrità di dati non è garantita in nessuna fase (acquisizione, manipolazione, acquisizione). I dati sono comunque manipolabili.

Le verifiche che vengono effettuate sul sistema di supervisione, esulano dal rigido concetto di “misura fiscale” e tentano di garantire “la fiscalità” in maniera indiretta.

Il sistema di metering e il sistema di supervisione relativo sono in genere affidati a società specializzate con lunga esperienza nel settore. Il software viene verificato con le procedure di QA e di Security normalmente usate per sistemi in cui tali aspetti sono rilevanti. Sotto il profilo della misura fiscale propriamente detta, in genere il sistema viene verificato da un “metrologo” accreditato che esegue tutta una serie di test e operazioni che si concretizzano sostanzialmente nella verifica che i dati presenti nel flow computer (eventualmente letti con software specifici) corrispondano ai dati presenti nel supervisore.

I report del flow computer (cartacei) vengono confrontati con i report generati e archiviati nel supervisore.

E) SOLUZIONE DELLE ANOMALIE DEGLI ATTUALI SISTEMI DI METERING – INTRODUZIONE DEI DISPOSITIVI E DELLE METODICHE OGGETTO DI BREVETTO

L’attuale concezione dei Flow computer è il frutto di una linea di sviluppo in atto da circa 40 anni, che ha appunto portato a “risolvere” il rigore fiscale, concentrando in apparecchiature sofisticate e certificate (i flow computer) tutte le problematiche fiscali e di gestione di un metering. Il principio nasconde una grossa insidia: far fare ad una sola apparecchiatura più funzioni (interfaccia verso il campo, elaborazione, archiviazione, presentazione). Dette funzioni se assegnate ad apparecchiature o software separati e specificatamente concepiti per la singola funzione vengono eseguite meglio e con performance superiori. I punti precedenti hanno evidenziato numerosi punti deboli degli attuali sistemi di metering. Il punto debole fondamentale è l’inadeguatezza dei Flow computer che sviluppati come elemento “centrale fiscale unico”, finiscono per mostrare molte carenze e funzioni inadatte all’attuale livello di automazione industriale.

In massima sintesi:

- E1a) non archiviano i dati ricevuti, ma i dati totalizzati

(eventuali errori di conteggio non sono verificabili)

-E2a) hanno interfaccia operatore molto limitata

(non sufficiente per la conduzione di un metering)

L’adozione di un sistema SCADA parallelo al Flow computer, indispensabile per l’operabilità e la reportistica, vanifica, con le modalità realizzative attuali, la “fiscalità” del sistema.

L’idea che si vuole brevettare, in completa controtendenza con le linee di sviluppo attualmente perseguite, prevede:

- E1b) -- acquisizione dati da strumenti, attuatori, valvole, ecc.con trasmissione dati digitale (dato già elaborato in formato numerico e con time-stamp). NB Il time stamp garantisce l’archiviazione con identificazione istantanea del valore.

-- anziché ampliare i limiti dell’apparecchiatura fiscale (attuale flow computer), circoscriverne i limiti, riducendoli all’essenza del dato fiscale (incorruttibilità e disponibilità dei valori misurati come acquisiti dai misuratori – senza alcuna elaborazione - ma in formato digitale e con time-stamp).

- E2b) assegna ad una apparecchiatura separata tutte le funzioni di calcolo, logica, regolazione, presentazione evoluta, archiviazione, reportistica, allarme, proving, validazione, simulazione (ed altre ancora, vedere punti seguenti), attualmente parzialmente eseguite dall’attuale flow computer con ulteriore implementazione (comunque sempre parziale) su sistemi esterni (adattati con metodiche non omogenee) quali PC, PLC, PAC, DCS, SCADA, Sistemi di Telecomunicazione, ecc.

DISPOSITIVO DI REGISTRAZIONE DATI (Rivendicazione2)

L’ elemento essenziale per la realizzazione dell’idea è costituito da una apparecchiatura elettronica individuata come Dispositivo di registrazione dati oggetto essenziale del presente brevetto (Rivendicazione2). Caratteristiche del Dispositivo:

- T11) Apparecchiatura elettronica (hardware+firmware+software) per l’acquisizione e la registrazione di misure anche fiscali per metering gas, liquidi, multifase

- T12) Acquisizione dati da strumenti, attuatori, valvole, attuali e futuri per impianti o specifici per metering, quali Coriolis, UFM, Turbine meter, PDmeter, Magnetici, Trasmettitori di variabili di processo o meccaniche, Gascromatografi, Analizzatori, BS&W, RVP, HC dew point and H2O dew point, Total sulfure, Valvole, Attuatori, MOV ecc., con trasmissione dati digitale (dato già elaborato in formato numerico con o senza time stamp) con protocollo di trasmissione digitale (quello o quelli che si affermeranno); esempio di attuali protocolli: Seriale, ModBus on TCP/IP, Fieldbus (diversi protocolli), Profibus, Profinet, Industrial ethernet, Ethernet, Hart cablati o wireless.

I dati acquisiti, trattati, archiviati sono relativi a tutti gli stream del metering, al metering nel suo complesso, al master meter (vedere punti seguenti).

NB è oggetto di brevetto la caratteristica del Dispositivo di registrazione dati di utilizzare gli attuali o futuri protocolli o sistemi di comunicazione digitali.

L’evoluzione nel senso indicato in T12, degli strumenti misuratori, degli attuatori, degli attuatori e delle valvole, è nello spirito degli attuali sviluppi dell’automazione (Industry4), pertanto rende possibile (in un prossimo futuro) e credibile la funzionalità del Dispositivo di registrazione dei dati. L’evoluzione della strumentazione secondo quanto indicato in T12 non è oggetto di brevetto.

La peculiarità del Dispositivo di registrazione (anche fiscale) dei dati, di acquisire segnali digitali con valore numerico già elaborato dagli strumenti e apparecchiature trasmettitore/misuratore/analizzatore/attuatore, elimina completamente le problematiche esposte nei punti precedenti di trattamento segnale, calibrazione, allineamento.

- T13) Registrazione “real time” dei dati delle variabili misurate e degli analizzatori.

Il “real time” può essere ottenuto sia in maniera tradizionale (tempi di campionatura congruenti con l’uso), o attraverso l’uso di valori corredati da “time stamp” provenienti dai trasmettitori. L’archiviazione dei dati (comunque corredata da “time stamp”, o originato dal trasmettitore o aggiunto dal Dispositivo di registrazione dei dati, può anche essere intelligente, es: registrazione del valore con “time stamp di inzio validità e fine validità” (tipico per i valori dai Gascromatografi che aggiornano i dati periodicamente (alcuni minuti). In ogni caso il valore registrato deve avere caratteristiche di “real time” tali da essere rappresentativo della grandezza misurata (tempo di campionatura valutabile in 1/10 di secondo per portate e pressioni). Il Dispositivo di registrazione dei dati archivia e storicizza i dati in un data base non corruttibile su memoria di massa non manipolabile, per tempo congruo con le finalità (stimato almeno un anno e successivo FIFO).

Il Dispositivo di registrazione dei dati acquisisce i dati completi di “time stamp” o corredandoli di “time stamp” se necessario.

Il Dispositivo di registrazione dei dati ha un clock interno di elevata precisione in grado di sincronizzare la sua base tempi con un NFS Time syncronitation module GPS esterno o in alternativa contiene un GPS Time syncronitation module interno. Il Dispositivo di registrazione dei dati è in grado di funzionare da clock GPS per tutti gli strumenti collegati che accettano tale funzione.

Il formato del database di acquisizione dati non è oggetto di brevetto è può essere qualsiasi, in grado di soddisfare la specifica funzionalità di “real time”+”time stamp”. La peculiare funzionalità del Dispositivo di registrazione dati, di acquisire dati e storicizzarli senza elaborarli, ne esalta al massimo il “rigore” fiscale e la trasparenza. I dati sono sempre disponibili anche dopo molto tempo; pertanto è sempre possibile leggerli ed effettuare calcoli e verifiche (anche off line ed anche da terzi). Il “difetto” del flow computer che restituisce dati già elaborati e archivia (per breve tempo) i valori elaborati e la totalizzazione delle portate (quantità di fluido calcolata), per cui nessuna verifica delle elaborazioni e delle totalizzazioni è possibile, viene superato dal Dispositivo di registrazione fiscale dei dati

- T14) Oltre ai dati di misura e di analisi il Dispositivo di registrazione dati, registra tutte le informazioni necessarie o opportune per “fotografare” la situazione impiantistica (marcia-proving- Z configuration, maintenance etc) in cui i dati sono stati raccolti. La registrazione di tali informazioni permette di ricostruire in ogni momento la situazione impiantistica e la traccia degli avvenimenti, evitando interpretazioni errate dei dati di misura.

Le informazioni principali che il Dispositivo di registrazione dati raccoglie e registra, includono almeno:

- Stato delle valvole (Manuali, Automatiche, Motorizzate, On-Off, Regolanti)

- Informazioni funzionali da/per Dispositivo di elaborazione dati (Rivendicazione3 vedere punti successivi)

. - Allarmi o anomalie

- Validazione misure e eventuali K factor di correzione delle misure

- Dati delle manutenzioni, ricalibrazioni, proving.

- Annotazioni dell’operatore o del metrologo

- T15) Accesso ai dati. Il Dispositivo di registrazione dati permette l’accesso ai dati e la loro lettura (non la loro manipolazione) a sistemi di gerarchia superiore attraverso i sistemi di comunicazione e di connessione attuali e futuri. Esempio di attuali std: quelli elencati in T12; Ethernet TCP/IP; OPC-UA; USB, cablati o wireless. Il formato del database per la lettura delle variabili misurate e degli analizzatori non è oggetto di brevetto e può essere qualsiasi (SQL; MySQL, XML ecc).

- T16) Altre caratteristiche. Nella realizzazione industriale, il Dispositivo di registrazione dati sarà completato con tutte le peculiarità di un oggetto industriale fra cui: Display di visualizzazione dei valori. Touch screen per comandi di visualizzazione variabili e funzioni accessorie. Esecuzione di piccole logiche di elaborazione, opportune per la corretta acquisizione dei segnali o il funzionamento del metering.

Possibilità realizzative. Lo sviluppo attuale delle tecniche informatiche dovrebbe permettere la realizzazione del Dispositivo di registrazione dati nei prossimi anni (o forse meno) come normale sviluppo di un prodotto industriale. Le tecniche da utilizzare sono già attualmente presenti negli attuali PLC evoluti, PAC e nei Flow computer. L’uso generalizzato delle connessioni di rete (verso il campo o verso sistemi superiori) costituisce l’attuale trend di Industry 4 (hardware e software probabilmente presto disponibili). L’ampiezza della memoria di massa (allo stato solido) può non costituire un ostacolo, in considerazione della velocità attuale dello sviluppo di questo tipo di componenti.

Il Dispositivo di registrazione dati può anche essere parte di o essere realizzato con una apparecchiatura sviluppata per altro scopo (es. PCBased PLC - PAC - PLC) DISPOSITIVO DI ELABORAZIONE DATI (Rivendicazione3)

Come indicato nei punti precedenti, l’idea che si vuole brevettare è in completa controtendenza con le linee di sviluppo attualmente perseguite, e prevede quanto segue: Riferimento E1b) vedere pagine precedenti: anziché ampliare i limiti dell’apparecchiatura fiscale (attuale flow computer) ne circoscrive i limiti, riducendoli all’essenza del dato fiscale (incorruttibilità e disponibilità dei valori misurati)

Funzione effettuata da “Dispositivo di registrazione dati”

- E2b) assegnazione ad una apparecchiatura separata tutte le funzioni di calcolo, logica, regolazione, presentazione evoluta, archiviazione, reportistica, allarme, proving, validazione, simulazione (ed altre ancora, vedere punti seguenti), attualmente parzialmente eseguite dall’attuale flow computer con ulteriore implementazione (comunque sempre parziale) su sistemi esterni (adattati con metodiche non omogenee) quali PC, PLC, PAC, DCS, SCADA, Sistemi di telecomunicazione.

Funzione effettuata da Dispositivo di elaborazione dati (presente punto Rivendicazione 3) - E2c) assegnazione alla apparecchiatura di cui sopra anche funzioni specifiche, originali e innovative, specificatamente concepite per il sistema di metering oggetto di brevetto quali: gascromatografo e analizzatori virtuali, misuratori virtuali, simulazione segnali e circuiti di sampling, validazione e autovalidazione, diagnostica e diagnostica remota che consentono di ottenere continuità di funzionamento e garanzia della validità della misure, non raggiungibili con le tecniche attualmente in uso.

Funzione effettuata da Dispositivo di elaborazione dati (presente punto Rivendicazione 3) ome visto il Dispositivo di registrazione dati (Rivendicazione2) assolve ad una parte delle funzioni richieste (indicate al puntoE1b), quali acquisizione e conservazione delle misure fiscali con riduzione dei dati fiscali all’essenza. L’idea oggetto di brevetto prevede di completare le funzionalità dell’automazione del metering (indicate al punto E2b, E2c) in un unico Dispositivo di elaborazione dati (Rivendicazione3)

Alcune funzionalità sono derivate dallo stato dell’arte attuale, molte altre sono esclusive e innovative. Il complesso delle funzionalità e la sinergia fra le stesse, costituisce un approccio olistico – specificatamente utilizzato nella costruzione dell’idea brevetto – che permette di ottenere prestazioni e funzionalità avanzate (non presenti in attuali sistemi, ancorché costruiti con molteplici apparecchiature) completamente nuove che validano l’idea innovativa, pertanto brevettabile.

Caratteristiche del Dispositivo di elaborazione dati

- T21) Apparecchiatura elettronica, dispositivo (reale o virtuale) per la gestione di metering system gas e liquidi e multifase. L’apparecchiatura esegue tutte le funzioni di calcolo, logica, regolazione, presentazione evoluta, archiviazione, reportistica, allarme, proving, validazione, simulazione (ed altre ancora, vedere punti seguenti), necessarie e opportune per la gestione corretta e avanzata di metering system.

- T22) Il Dispositivo di elaborazione dati è un dispositivo/sistema che integra le funzionalità di calcolo di un Flow computer con quelle di calcolo, controllo e regolazione, logica, gestione, presentazione evoluta, supervisione, allarme, archiviazione, comunicazione, di uno SCADA evoluto (PLC, PAC+SCADA).

- T23) Per chiarezza espositiva nei punti seguenti si descrive una possibile realizzazione del Dispositivo di elaborazione dati, ma relativamente a tale dispositivo, si intende brevettare le funzionalità e le caratteristiche assegnate allo stesso e non le modalità realizzative.

- T24) Le funzioni del Dispositivo di elaborazionene dati possono essere assolte da un sistema PC evoluto, da un PAC o da un sistema virtuale analogo, anche su Cloud (con qualsiasi sistema operativo Windows, MAC, ANDROID, IOS, LINUX, ecc. o multipiattaforma o indipendente dal SO).

Il sistema può essere realizzato come applicazione utilizzante uno SCADA evoluto da cui trae tutte le funzionalità operative e di comunicazione. Il sistema è in grado di interconnettersi con sistemi di gerarchia superiore anche su Cloud, mette a disposizione interfacce WEB, interagisce con DCS, PAC, DDC, PLC, Smart-phone etc. (utilizzo delle potenzialità dello SCADA). L’idea di concepire il Dispositivo di elaborazione dati preferibilmente come applicazione di uno SCADA evoluto (SCADA sono sistemi in continua evoluzione e miglioramento), non costituisce l’essenza del brevetto, anche se è la via individuata per la realizzazione, se non immediata, comunque possibile in tempi relativamente brevi, per la realizzazione del Dispositivo di elaborazione dati come normale sviluppo di un prodotto industriale. Nella concezione del sistema di metering oggetto del brevetto, l’utilizzo di un sistema SCADA evoluto, soddisfa l’esigenza, precedentemente esposta, di adottare come base, un sistema specificatamente studiato e realizzato per presentazione, calcolo, report, archiviazione (non si progetta un motore, ma si utilizza un motore costruito da uno specialista), per “personalizzarne” l’uso per le funzioni di “metering”.

La scelta è in antitesi con il criterio che ispira gli attuali “flow computer” costruiti “in proprio” per eseguire anche funzioni di presentazione e archiviazione.

- T25) Il Dispositivo di elaborazione dati è in grado di colloquiare con gli strumenti, attuatori, valvole, analizzatori e tutte le apparecchiature del metering o dei sottosistemi correlati con le modalità indicate in T12.

Il colloquio e i dati acquisiti, trattati, archiviati, sono relativi a tutti gli stream del metering, al metering nel suo complesso, al master meter interno ed esterno ai prover convenzionali o avanzati. Il livello di colloquio, del Dispositivo di elaborazione dati è completo e include tutte le funzionalità disponibili (dati in ingresso e in uscita, acquisizione, comando, diagnostica, configurazione, maintenance ecc.). I colloqui del Dispositivo di elaborazione dati includono anche quelli effettuati dal Dispositivo di registrazione dati (Rivendicazione2), paralleli, compatibili anche sotto il profilo funzionale. Il Dispositivo di elaborazione (Rivendicazione3) è in grado di colloquiare anche con il Dispositivo di registrazione dati (Rivendicazione2) con le modalità indicate in T14.

- T26) Ridondanza. Il Dispositivo di elaborazione dati consente una configurazione ridondata (anche con Dispositivi di elaborazione remoti tra loro, connessi attraverso LAN, WAN, VPN (ridondate) o altre metodologie rese disponibili dall’evoluzione tecnica. La configurazione ridondata, preferibilmente parallela, mantiene la sincronizzazione dei database, delle pagine video e dei comandi. Per “caduta” di un Dispositivo di elaborazione dati, la sincronizzazione viene automaticamente ripristinata (con i dati del dispositivo rimasto in funzione) alla “ripresa”. Ciascun Dispositivo di elaborazione dati supporta una visualizzazione con schermi multipli. Ciascuno schermo di ciascun Dispositivo può rappresentare pagine video diverse (selezionate dagli operatori), mantenendo comunque la sincronizzazione delle pagine video stesse, dei comandi e del database.

Il Dispositivo di elaborazione dati include una applicazione in grado di girare su uno o più SCADA commerciali, che esegue almeno le seguenti funzioni di “Metering SCADA” F01) Tutte le funzioni di acquisizione dati, archiviazione, elaborazione ecc. svolte da Dispositivo di registrazione dati (Rivendicazione2). Il Dispositivo di elaborazione dati è in grado di funzionare attingendo i dati direttamente dagli strumenti in campo, ripetendo anche le funzioni del Dispositivo di registrazione dati.

Il Dispositivo di elaborazione dati utilizza anche, in parallelo, i dati da Dispositivo di registrazione dati. La doppia acquisizione permette al Dispositivo di elaborazione dati di effettuare diagnostiche sul corretto funzionamento di entrambi i canali di acquisizione. Il Dispositivo di elaborazione dati, in caso di failure o di fermo del sistema, è in grado di ricostruire i dati del passato o comunque non registrati, attraverso la lettura di Dispositivo di registrazione dati e dei registri interni.

F02) Tutte le funzioni degli attuali Flow computer ottimizzate con le funzionalità SCADA e in particolare le funzioni e i calcoli appresso indicati:

● calcolo della portata istantanea (gross, net) volumetrica e ponderale.

● calcolo dei valori istantanei dell’energia (potere calorifero)

● totalizzazione oraria, giornaliera, settimanale, mensile.

● gestione e totalizzazione batch

● totalizzazione continua.

● portata in volume del fluido a condizioni di esercizio e a condizioni std in ciascuna linea di misura e dell’intera stazione di misura

● portata in massa del fluido a condizioni di esercizio e a condizioni std in ciascuna linea di misura e dell’intera stazione di misura

● media ponderale della temperatura del fluido in ciascuna linea di misura e dell’intera stazione di misura;

● media ponderale della pressione del fluido in ciascuna linea di misura;

● media ponderale della densità del fluido alle condizioni di esercizio e std.;

● media ponderale del contenuto in volume di acqua nel fluido;

● media ponderale della viscosità del fluido;

● media ponderale della temperatura del fluido nell’unita di misura della qualità di fluido (circuito di campionatura liquidi per analizzatori);

● media ponderale della pressione del fluido nell’unita di misura della qualità di fluido (circuito di campionatura liquidi per analizzatori);.

I calcoli sono effettuati sia per i valori istantanei che per i periodi stabiliti di report e archiviazione (1h, 2h, Periodo, Giorno, Mese, Anno, Batch).

I calcoli sono eseguiti secondo le regole delle diverse normative internazionali, locali o delle regole applicabili nel singolo caso.

Nei calcoli sono inseriti tutti i parametri, valori, coefficienti che la buona ingegneria o la normativa richiedono ed almeno:

- Pressione, Temperatura, Densità, Peso specifico, MW.

- Composizione del fluido da valori di Gascromatografia e valori derivati o calcolati dagli stessi, quali densità, potere calorifero e altri necessari o opportuni.

- Valori identificativi della qualità del Fluido (Gas, Liquido o multifase)

- BS&W, RVP e altri valori opportuni, da analisi o analizzatori

- Viscosità

- Compensazione dimensionale

Nella realizzazione industriale del Dispositivo di elaborazione dati, in considerazione della concezione dello stesso, è possibile introdurre e vengono introdotte formule di calcolo molto sofisticate o diverse o personalizzate in funzione della normativa di riferimento o dell’evolversi delle tecniche.

F03) Tutte le funzioni di controllo, regolazione, logiche, archiviazione, presentazione, archiviazione, report, allarme, complete del sistema metering volte a rendere lo stesso “package funzionale” completo, senza necessità di azioni esterne da PLC o DCS o altri sottosistemi correlati o esterni.

Le funzioni suddette sono relative a tutto il metering (e a metering specifici) e includono almeno:

- gestione completa degli stream: inserimento, disinserimento, parzializzazione, bilanciamento, Zconfiguration, Proving ecc.

- gestione degli stream e dei batch anche multiprodotto

- gestione multi provenienza e multi destinazione.

- gestione leak detection e DBB valves

- gestione F&G detection

- gestione riscaldamento

- gestione protezione catodica.

- gestione dei circuiti di sampling delle pompe di sampling e dei circuiti per la determinazione della qualità del fluido.

- gestione sistemi di Cam sampling automatico e manuale (anche coordinate con trasferimento o batch)

- gestione sistemi di campionatura Gas Bottle Sampling, e Gas quality

- gestione probe gas e liquidi.

- gestione dei circuiti di proving quali: Z configuration, External master meter, Conventional prover, Compact prover, Calibrazione con serbatoi certificati.

Il Dispositivo di elaborazione dati, include anche la possibilità di gestire, integrare altri sistemi (o interagire con gli stessi) che sono spesso funzionalmente legati ai metering:

- Riscaldamento e riduzione

- Pipeline leak detection.

- Gestione coordinata delle stazioni di partenza e di arrivo e dei metering di pipeline. Partenza e ricevimento PIG e Maintenance PIG (maintenance robot).

- Pipeline interface.

- Interazione con HIPPS (HIPPS interface).

- ESD, SYS interazione.

Nella realizzazione industriale del Dispositivo di elaborazione dati (anche fiscali), in considerazione della concezione dello stesso, è possibile introdurre e vengono introdotte, anche per un singolo utilizzo, funzioni logiche, di regolazione, di presentazione, di allarme, ecc. personalizzate in funzione delle specifiche necessità.

La gestione dei sottosistemi, delle logiche, delle funzioni sopra indicate include tutte le funzionalità di presentazione, allarme ecc.

F04) Pagine video, trend, allarme, report, archiviazione, report storici, allarme.

Per tutti i sistemi e le funzioni indicati nei punti precedenti e successivi, le funzioni eseguite dal Dispositivo di elaborazione dati, includono anche la completa gestione dell’interfaccia uomo-macchina (HMI Human Machine Interface). Nella realizzazione industriale del Dispositivo di elaborazione dati, in considerazione della concezione dello stesso, è possibile introdurre e vengono introdotte, anche per un singolo utilizzo, funzionalità HMI complete anche personalizzate in funzione delle specifiche necessità.

In massima sintesi, HMI include almeno:

- Pagine video animate con tutte le indicazioni di processo e tutte le indicazioni dei valori misurati; valori normali, max, min, valori delle soglie.

Le seguenti variabili sono indicate con massima evidenza grafica:

● Portata istantanea in volume del fluido a condizioni di esercizio e std, per ciascuna linea di misura e per l’intera stazione di misura.

● Portata istantanea in massa del fluido a condizioni di esercizio e std, per ciascuna linea di misura e per l’intera stazione di misura.

Le seguenti variabili sono indicate con evidenza grafica:

● Densità del fluido a condizioni di esercizio e std;

● Quantità di acqua in volume contenuta nel fluido;

● Viscosità dinamica e cinematica del fluido;

● Perdità di carico della stazione e di eventuali filtri;

● Stato delle valvole

- Pagine trend anche con menù di configurazione.

- Allarmi e pagine allarmi di processo e di sistema

- Pagine qualità gas (Gascromatografia); Hydrocarbon Dew point; Water Dew point; valore calorifero

- Pagine qualità liquido (Densità, Acqua, ecc.) tutti i valori fisici e quelli di analisi.

Come già detto nel Dispositivo di elaborazione dati è inclusa anche la completa gestione dell’interfaccia uomo-macchina (HMI Human Machine Interface) per tutti i sistemi e le funzioni indicati nei punti precedenti e successivi. Inoltre la gestione dei sottosistemi indicati in F03, include tutte le funzionalità di presentazione, allarme ecc. In particolare per i circuiti di sampling e quelli destinati alla determinazione della qualità del fluido, sono previste almeno le seguenti misure e indicazioni:

● portata istantanea volumetrica del fluido nel circuito di campionatura (circuito di misura della qualità del fluido);

● peso delle bottiglie di campionamento e loro riempimento percentuale

● pressione e temperatura in ciascuna linea di misura e in ingresso e uscita del prover; ● fluid temperature and pressure in each measuring line in the prover input /output; ● misure rappresentazione, controlli secondo le regole della buona ingegneria dei metering quali: valori misurati e calcolati, report, archiviao storico, report storici con chiave di ricerca a calendario o secondo necessità, report su richiesta, report batch, configurazione, menu, help, diagnostica, pagine reali e virtuali ecc.

F05) Analizzatori, strumenti, segnali e apparecchiature “virtuali”.

Il Dispositivo di elaborazione dati include funzioni di “virtualizzazione” e di “simulazione” complete, del tutto innovative, quali:

- gascromatografo virtuale: tabella contenente valori credibili della composizione del gas (per il caso specifico), incluso max e min e valori impostabili (sotto doppia password) dall’operatore (da analisi di laboratorio o altro).

Una logica di funzionamento, permette di selezionare i valori del gascromatografo virtuale al posto di quello reale (per mancanza o guasto dello stesso). Il Gascromatografo virtuale è utilizzabile come simulatore in fase di test del sistema; è utilizzabile al posto di quello reale in progetti che non prevedono quest’ultimo.

- analizzatori virtuali (stessa metodica del gascromatografo virtuale)

- strumenti, misuratori, apparecchiature , segnali virtuali (stessa metodica).

- apparecchiature virtuali (es. pompe)

- simulazione del processo (modello matematico)

Oltre alla simulazione dellle apparecchiature, strumenti, analizzatori ecc il Dispositivo di elaborazione dati contiene un simulatore di processo che consente (in fase di test o di manutenzione) di simulare in maniera dinamica il completo funzionamento del metering e la risposta dello stesso ad anomalie o variazioni delle condizioni di processo, senza la necessità della presenza di fluido. Il simulatore di processo può colloquiare anche con sistemi di simulazione esterni (e utilizzarli) quali HYSYS, FlowManager ecc.

F06) Validazione delle funzioni di calcolo del Dispositivo di elaborazione dati.

Il Dispositivo di elaborazioneati, permette la validazione dei calcoli in maniera del tutto simile a quanto attualmente eseguito per la validazione dei calcoli dei “flow computer (Vedere D Certificazioni, allineamento, validazione). La validazione dei calcoli eseguiti dal Dispositivo di elaborazione dati è eseguita in fabbrica e poi ripetuta in fase di FAT, SAT e periodicamente. La procedura si basa sull’uso di “soft certificati” forniti da “certificatori accreditati”.La procedura è la seguente:

- Il software di validazione viene installato su un PC lap-top.

- Il Dispositivo di elaborazione dati viene fatto funzionare (con ingressi reali o simulati) e genera (sul display o su stampante) i valori di portata

calcolati.

- L’esperto, addetto alla validazione, inserisce (manualmente) nel lap top i valori delle variabili in ingresso al Dispositivo di elaborazione eseguito dal software di validazione nel lap top corrispondano a quelli del Dispositivo di elaborazione.

La “validazione” viene firmata dall’esperto e testimoniata da foto.

La validazione viene registrata nel Dispositivo di elaborazione dati

e annotata nel Dispositivo di registrazione dati.

F07) Validazione dei misuratori di portata - Proving

Il Dispositivo di elaborazione dati è in grado di gestire completamente le funzioni di Proving per la validazione e ricalibrazione dei misuratori di portata, con l’utilizzo delle metodiche attualmente utilizzate, e con l’utilizzo di strumenti o apparecchiature di riferimento (campione) realizzate con le tecniche attuali, con misuratori avanzati (dato digitale in formato numerico, vedere F12), con prover innovativo.

F07-01) Master meter interno “Z configuration”

Attualmente i metering per i quali è prevista la possibilità di realizzare la “Z configuration” sono realizzati con uno o più “stream” di misura in parallelo fra loro un ulteriore stream denominato “master meter” specificatamente pensato come stream “campione”. Un opportuno layout del piping abbinato ad una specifica configurazione delle valvole di intercettazione, permette di ottenere una configurazione “Z” che consente di inserire in serie, in successione, gli stream di misura con il “master meter”. Il confronto fra i valori di portata misurati dal “master meter” e quelli misurati nello stream di misura in “prova” permette di ridefinire la calibrazione del misuratore in prova. Fattori di correzione per la ricalibrazione del misuratore “provato” vengono inseriti (normalmente dal metrologo abilitato all’operazione) nel flow computer. Uno specifico report di prova viene eseguito.

Il “master meter” può essere dello stesso tipo dei meter di misura o diverso sulla base di una serie di considerazioni tecniche.

Il “Dispositivo di elaborazione dati è in grado di eseguire la procedura di proving “Z configuration” con le seguenti modalità esclusive:

- Gestione completa in automatico di tutta la sequenza di prova.

La gestione include tutte le operazioni necessarie quali apertura/chiusura valvole, modulazione valvole di regolazione, variazione portata

(nei limiti e con le modalità consentite dal processo specifico), verifiche ecc.

- Elaborazione dettagliata dei K factor di ricalibrazione del misuratore in prova.

La curva di ricalibrazione viene ottenuta con numerose spezzate e interpolazioni, e tiene conto della curva di calibrazione del “master meter” e della curva di calibrazione “originaria” del meter in prova.

- Valutazione dell’accettabilità del test e dei valori di ricalibrazione

Il Dispositivo di elaborazione dati è anche in grado, esaminando i certificati e le date di calibrazione di tutti i misuratori, i tempi di funzionamento e gli storici di “Z configuration” e quindi i continui confronti con gli altri misuratori, di valutare come attendibile o non attendibile il “master meter”.

- Report di prova (positivo o negativo) con tutti i dati e i dati di ricalibrazione

Nei criteri di valutazione positiva o negativa vengono introdotti i dati e le date dei certificati di calibrazione e gli storici di “Z configuration”.

- Inserimento automatico (con autorizzazione sotto password) dei valori di ricalibrazione - Report di ricalibrazione effettuata.

La ricalibrazione viene registrata nel Dispositivo di elaborazione dati e annotata nel Dispositivo di registrazione dati.

La gestione della “Z configuration”, delle logiche, delle funzioni sopra indicate include tutte le funzionalità di presentazione, allarme, guida operatore, ecc.

Il Dispositivo di elaborazione dati è in grado di gestire la “Z configuration” con l’utilizzo di strumenti o apparecchiature di riferimento (campione) realizzate con misuratori avanzati (dato digitale in formato numerico, vedere F12).

F07-02) Master meter esterno

Una ulteriore metodica di ricalibrazione applicabile a tutti gli stream (anche al master meter interno), consiste nell’inserire in serie al metering un misuratore di portata certificato “master meter esterno” (operazione normalmente effettuata da un certificatore terza parte). La procedura di validazione e ricalibrazione è del tutto simile a quella della “Z configuration” ma con il ruolo di “campione di riferimento” assegnato al “master meter esterno”.

Il “Dispositivo di elaborazione dati è in grado di eseguire la procedura di proving “Master meter esterno” con modalità analoghe a quelle della “Z configuration”.

La gestione della validazione con “Master meter esterno”, delle logiche, delle funzioni sopra indicate include tutte le funzionalità di presentazione, allarme, guida operatore, ecc.

Il Dispositivo di elaborazione dati è in grado di gestire la validazione con “Master meter esterno” avanzato (dato digitale in formato numerico) o con “Master meter esterno convenzionale” (segnale impulsi).

F07-3) Prover esterno - convenzionale (U o forme derivate) - compatto

Un metodo consolidato e molto usato di ricalibrazione applicabile a tutti gli stream (anche all’eventuale master meter interno), consiste nell’inserire in serie al metering un “Prover esterno”.

Il prover convenzionale (ad U o forme derivate quali scorpione od altre) consiste in un tubo con una sfera all’interno, sospinta dal fluido. La posizione della sfera viene rilevata da sensori posti nel percorso della sfera nel tubo. Essendo noti tutti i dati del tubo è anche nota la quantità di fluido che viene spostato dalla sfera nel suo percorso. Il Flow computer confronta la quantità misurata dal prover con quella misurata dal misuratore in prova. Il test viene ripetuto alcune volte e con varie portate, fino a soddisfare i criteri di accettazione stabiliti. Sulla base dei valori rilevati dai vari test si elaborano le curve di ricalibrazione e i conseguenti K factor.

La procedura di validazione e ricalibrazione è del tutto simile a quelle dei test con master meter ma con il ruolo di “campione di riferimento” assegnato al “prover convenzionale”. Il prover compatto, di dimensioni di gran lunga inferiori al prover convenzionale, consiste in un tubo dritto con un pistone all’interno. La posizione del pistone viene rilevata da sensori posti nel percorso del pistone nel tubo. Essendo noti tutti i dati del tubo è anche nota la quantità di fluido passata fra un impulso e l’altro dei sensori. Il Flow computer confronta la quantità misurata dal prover con quella misurata dal misuratore in prova. Il test viene ripetuto alcune volte e con varie portate, fino a soddisfare i criteri di accettazione stabiliti. Sulla base dei valori rilevati dai vari test si elaborano le curve di ricalibrazione e i conseguenti K factor. La procedura di validazione e ricalibrazione è del tutto simile a quelle dei test con master meter ma con il ruolo di “campione di riferimento” assegnato al “prover compatto”.

Il Dispositivo di elaborazione dati è in grado di eseguire la procedura di validazione e ricalibrazione con “Prover” con modalità analoghe a quelle dei test con master meter.

La gestione della validazione con“Prover”, delle logiche, delle funzioni sopra indicate include tutte le funzionalità di presentazione, allarme, guida operatore, ecc.

F08) Validazione del metering

Il Dispositivo di elaborazione dati, include la gestione completa (automatica con guida operatore) della validazione globale, periodica, dell’intero metering. Il software relativo “gira” parallelamente a tutte le altre funzioni, senza alcuna interferenza, e interagisce con i sistemi di “validazione dei misuratori di portata-proving (F-07)”di cui utilizza dati e informazioni.

Il sistema di validazione globale è realizzato per eseguire le seguenti funzioni principali:

<� >Schedulatore automatico delle attività di maintenance, ricalibrazione, validazione in guida operatore.

Lo schedule tiene conto dei cicli di manutenzione programmata, o di ricalibrazione, previsti per ciascuna apparecchiatura o strumento del metering (in genere in funzione del tempo e/o delle ore di funzionamento) corretti in relazione alle condizioni ambientali.

� Esecuzione delle procedure di diagnostica e di manutenzione predittiva e prognostica.

� Esecuzione automatica delle procedure di validazione delle misure e relativa certificazione, con modalità di “guida operatore”

� Gestione delle procedure di manutenzione, calibrazione, allineamento (periodiche e straordinarie)

� Correzione (rielaborazione) e elaborazione database, dei valori misurati e delle quantità calcolate sulla base dello storico dei certificati di calibrazione. � Stampa (ristampa) dei report giornalieri, mensili, storici con i dati rielaborati suddetti

� Creazione di archivio storico (database) contenente ogni attività e ogni dato. � Creazione di moduli, report etc. per certificazione e validazione.

F09) Architettura complessiva – approccio olistico

Come già detto il complesso delle caratteristiche e delle funzioni dei vari dispositivi oggetto delle rivendicazioni 1, 2, 3 è inserito in una idea di architettura complessiva pensata con un approccio olistico che permette il raggiungimento di prestazioni maggiori, rispetto alla somma delle singole prestazioni.

Gestione MOV

Un esempio dei risultati raggiungibili con un approccio olistico è costituito dalla gestione delle MOV (valvole motorizzate). Il Dispositivo di elaborazione dati, colloquia con le apparecchiature in campo, (MOV incluse) attraverso connessioni avanzate. L’uso delle connessioni avanzate (profibus, fieldbus, industrial ethernet, profinet o altre) è uno degli elementi essenziali per la realizzazione dell’idea oggetto di brevetto: le connessioni avanzate contengono le informazioni e le misure in formato digitale.

L’utilizzo porta con se numerosi ulteriori vantaggi quali la minimizzazione dei cavi e dei cablaggi e conseguente semplificazione e minor costo per la realizzazione, LCA (Life Cycle Assessment) e Energy management ottimizzati. Nel caso delle MOV (e in molti altri casi) le informazioni scambiate attraverso una connessioni avanzata sono molteplici, molte utilizzabili come diagnostica (es. coppia). Una coppia impropria rispetto a quella aspettata è sintomo di una anomalia di funzionamento, segnalata prima di un blocco o comunque d un guasto funzionale della valvola. La manutenzione predittiva possibile, consente una continuità di funzionamento del metering che è un requisito fondamentale. Il Dispositivo di elaborazione dati, include la gestione della diagnostica e della manutenzione predittiva.

Attualmente nessun metering è dotato della diagnostica delle MOV.

NB l’esempio delle MOV è stato scelto solo perché semplice da spiegare, ma rappresenta in minima parte il livello delle performance raggiunte attraverso l’approccio olistico ispiratore dell’idea oggetto del brevetto.

Ridondanza parallela

Un esempio più significativo e costituito dall’introduzione della ridondanza orizzontale (parallela) nell’architettura di sistema (vedere in particolare T26-F01). Le caratteristiche e le funzioni del Dispositivo di registrazione dati e del Dispositivo di elaborazione dati, sono specificatamente pensate per un funzionamento parallelo ridondato. Le configurazioni sono molteplici, ma la configurazione tipica prevede:

- Dispositivo di registrazione dati

acquisizione dati e funzioni essenziali ai fini funzionali (anche fiscali)

- Dispositivo di elaborazione dati - dispositivo A:

-- stesse funzioni di “Dispositivo di registrazione dati” con riallineamento dopo failure. -- funzioni complete di gestione metering, maintenance, diagnostica, validazione, reportistica, archivio.

-- ridondanza parallela con sincronizzazione dati, video e comandi e riallineamento, dopo failure, con dispositivo B

- Dispositivo di elaborazione dati - dispositivo B

-- ridondanza parallela con sincronizzazione dati, video e comandi e riallineamento dopo failure con dispositivo A

Il funzionamento ridondante orizzontale parallelo, supera il concetto di back-up caldo o di ridondanza verticale e consente prestazioni massime con il funzionamento complessivo corretto dei dispositivi e un degrado delle prestazioni progressivo in caso di failure. Il funzionamento minimo, garante della funzionalità (e fiscalità) del sistema, è ottenuto comunque anche con il funzionamento di uno solo dei dispositivi (ed anche con un funzionamento parziale dello stesso). Un paragone abbastanza calzante è costituito da un aereo con tre motori, le cui prestazioni massime sono ottenute con i tre motori in funzione, ma che è in grado di volare anche con un solo motore (anche in regime ridotto). Il paragone è in difetto perché non contiene la possibilità del motore in funzione di riparare quello guasto, possibilità contenuta invece nell’architettura del metering.

Claims

Domanda di brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo Sistema di misura portata e quantità (metering) di fluidi RIVENDICAZIONI 1) Sistema per la misura di portata e quantità di fluidi, costituito da un dispositivo di registrazione dati provenienti da misuratori e apparecchiature e da un dispositivo di elaborazioe, storicizzazione e presentazione dati.
2) Dispositivo di registrazione dati, secondo la rivendicazione1, caratterizzato dalla capacità di acquisire dati da misuratori e apparecchiature, in formato digitale nativo (valori espressi in modalità numerica time stamp) e memorizzarli per periodi (1-2 anni o pù) adeguati all’uso.
3) Dispositivo di elaborazione dati, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere in grado di - effettuare i calcoli necessari per la determinazione della portata, della quantità, del valore energetico, e altre grandezze funzionali alla determinazione della qualità del fluido. - effettuare il controllo e la regolazione delle linee di misura. - effettuare calcoli, logiche, presentazioni, allarmi, validazioni, simulazioni, report, storicizzazioni