IT201900002671A1

IT201900002671A1 - Sistema e procedimento di monitoraggio e diagnostica di un dispositivo attuatore per l’azionamento di una valvola per condotte di fluido, e dispositivo attuatore facente parte di tale sistema

Info

Publication number: IT201900002671A1
Application number: IT102019000002671A
Authority: IT
Inventors: Pier Paolo Paradiso; Andrea Bozzelli; Luca Doroni; Andrea Collatini; Nicola Batistoni
Original assignee: Rotork Fluid Systems S R L
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2020-08-25
Also published as: CN113825917A; ES2931128T3; US20220146016A1; BR112021016726A2; EP3699440B1; WO2020174298A1; SA521430138B1; EP3699440A1

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:

“Sistema e procedimento di monitoraggio e diagnostica di un dispositivo attuatore per l’azionamento di una valvola per condotte di fluido, e dispositivo attuatore facente parte di tale sistema”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ai sistemi di monitoraggio di dispositivi attuatori per l’azionamento di valvole di vario tipo, ad esempio valvole a sfera, a farfalla o a saracinesca, di dimensioni relativamente grandi.

Più specificamente, l’invenzione riguarda un sistema di monitoraggio di un dispositivo attuatore di tipo on/off per l’azionamento di una valvola per condotte di fluido, in cui il dispositivo attuatore è configurato per spostare un organo di valvola di detta valvola tra una prima posizione corrispondente a una condizione operativa normale della valvola e una seconda posizione corrispondente a una condizione operativa di emergenza della valvola, e in cui il dispositivo attuatore comprende almeno un cilindro a fluido atto a comandare un movimento lineare di uno stelo attuatore.

Dispositivi attuatori del tipo sopra indicato sono noti e utilizzati da tempo. Inoltre, sono già stati proposti sistemi di monitoraggio per tali attuatori (vedere ad esempio il documento WO 2014/168908 A2) che prevedono una pluralità di sensori montati sul dispositivo attuatore e atti a rilevare una pluralità di parametri operativi del dispositivo attuatore.

Tecnica nota

Ai fini di una miglior comprensione dell’invenzione, viene descritto nel seguito un esempio di dispositivo attuatore secondo la tecnica nota a cui l’invenzione è applicabile. E’ da osservare che l’invenzione sarebbe ugualmente applicabile a dispositivi attuatori dello stesso tipo, ma aventi una struttura costruttivamente diversa, o anche a dispositivi attuatori di qualsiasi altro tipo noto, come risulterà ancora più evidente nel seguito.

Con riferimento alla figura 1, il numero 1 indica nel suo insieme un dispositivo attuatore per l’azionamento di valvole di vario tipo, ad esempio valvole a sfera o valvole a farfalla, illustrato in una vista prospettica in sezione.

Il dispositivo attuatore 1 comprende un corpo centrale di supporto 2, in forma di involucro metallico costituito da un elemento 2A su cui è avvitato un coperchio 2B, per definire una cavità interna chiusa 3.

Il corpo centrale di supporto 2 supporta in rotazione intorno a un asse principale 4 un albero attuatore 5. Nello specifico esempio illustrato, l’albero attuatore 5 è realizzato in forma di boccola internamente scanalata per ricevere entro di essa uno stelo di azionamento (non illustrato) dell’organo mobile di una valvola. La boccola costituente l’albero attuatore 5 è montata girevole entro il corpo centrale di supporto 2 mediante cuscinetti a strisciamento o a rotolamento di qualunque tipo noto.

Il dispositivo attuatore 1 controlla la rotazione dell’albero attuatore 5, che comanda a sua volta la rotazione dell’organo mobile della valvola fra una prima posizione, ad esempio corrispondente alla valvola completamente aperta, e una seconda posizione, ad esempio corrispondente alla valvola completamente chiusa. Secondo una tecnica usuale, l’organo mobile della valvola può essere ad esempio del tipo in cui il passaggio dalla posizione aperta alla posizione chiusa della valvola avviene con una rotazione di 90° intorno all’asse principale 4.

Su un lato del corpo centrale di supporto 2 è connessa rigidamente una piastra di estremità 6A del corpo di un cilindro a fluido 6 destinato a comandare la rotazione dell’albero attuatore 5. Il cilindro a fluido 6 può essere tanto un cilindro idraulico quanto un cilindro pneumatico. L’esempio illustrato si riferisce in particolare al caso di un cilindro pneumatico. In ogni caso, il cilindro a fluido 6 comprende un corpo di cilindro avente un asse 6X. L’asse 6X del cilindro a fluido 6 e l’asse 4 dell’albero attuatore 5 non sono incidenti fra loro, ma sono contenuti in piani fra loro ortogonali. Il corpo di cilindro è definito da una parete cilindrica 6B chiusa a una estremità dalla suddetta piastra d’estremità 6A e all’estremità opposta da una piastra d’estremità 6C. Nell’esempio illustrato, le piastre d’estremità 6A e 6C sono serrate contro le estremità opposte della parete cilindrica 6B da una pluralità di tiranti a vite 6D.

All’interno del corpo del cilindro a fluido 6 è montato scorrevole uno stantuffo 7 connesso rigidamente a uno stelo attuatore 8 che è montato scorrevole attraverso un’apertura centrale della piastra d’estremità 6A e attraverso un foro 9 di una parete laterale del corpo centrale di supporto 2. Pertanto, lo stelo attuatore 8 si estende all’interno della cavità 3 del corpo centrale di supporto 2.

Lo stelo attuatore 8 del cilindro a fluido 6 è destinato a comandare la rotazione dell’albero attuatore 5 mediante una trasmissione a perno-feritoia, che consente di trasformare il movimento lineare dello stelo attuatore 8 in una rotazione dell’albero attuatore 5 intorno all’asse 4.

A tal fine, facendo riferimento alla figura 2, sull’albero attuatore 5 è connesso rigidamente un braccio di azionamento 10 portante una pista a camma in forma di feritoia 11 impegnata da un perno segui-camma 12 portato dallo stelo attuatore 8.

Con riferimento all’esempio illustrato nelle figure 1 a 4 annesse, il braccio di azionamento 10 ha una conformazione a giogo, con due piastre 10A parallele e distanziate, una sola delle quali è visibile nella figura 2. Sempre nel caso particolare dello specifico esempio illustrato, ciascuna delle piastre 10A ha una conformazione approssimativamente ellissoidale allungata, con una estremità connessa rigidamente sull’albero attuatore 5. La parte rimanente del corpo di ciascuna piastra 10A reca una rispettiva feritoia 11. Le feritoie 11 previste sulle due piastre 10A sono fra loro identiche e identicamente posizionate. Tali feritoie 11 sono impegnate dalle estremità del perno segui-camma 12 che è portato da un blocchetto 13 connesso rigidamente allo stelo attuatore 8. Il perno seguicamma 12 sporge su lati opposti del blocchetto 13, per impegnare entrambe le feritoie 11 previste nelle piastre 10A.

Come sopra indicato, le due piastre 10A costituiscono insieme il braccio di azionamento 10 del dispositivo attuatore 1. L’impegno del perno seguicamma 12 entro le feritoie 11 delle piastre 10A consente di trasformare il movimento lineare dello stelo attuatore 8 del cilindro a fluido 6 in una rotazione dell’albero attuatore 5 che trasmette la rotazione allo stelo di controllo (non illustrato) dell’organo mobile della valvola, tale stelo di controllo essendo accoppiato all’interno della boccola costituente l’albero attuatore 5.

Naturalmente, la conformazione qui descritta per il braccio di azionamento 10 è fornita a puro titolo di esempio. Il braccio di azionamento potrebbe avere una qualsiasi altra configurazione, e in particolare potrebbe essere costituito da un’unica piastra avente un’unica feritoia impegnata da un perno segui-camma portato dallo stelo attuatore del cilindro a fluido.

Anche la conformazione delle feritoie 11 può essere qualsiasi. In particolare, le feritoie possono avere una conformazione rettilinea oppure avere un qualsiasi profilo non rettilineo per realizzare una desiderata relazione fra il movimento assiale dello stelo attuatore 8 e la rotazione dell’albero attuatore η. Il braccio di azionamento può anche prevedere che ciascuna feritoia sia formata in un inserto sostituibile, montato in modo rimovibile nel corpo del braccio di azionamento, secondo quanto proposto nel brevetto europeo EP 3029 338 B1 di proprietà della stessa Richiedente.

Con riferimento ancora alle figure 1 a 4, il dispositivo attuatore qui illustrato a puro titolo di esempio comprende inoltre, in modo per sé noto, un dispositivo di sicurezza fail-safe per richiamare il braccio di azionamento 10 verso una posizione di sicurezza nel caso di un malfunzionamento del cilindro a fluido 6 o del sistema di alimentazione pneumatico/idraulico di tale cilindro a fluido, o nel caso in cui sia richiesto all’attuatore di effettuare una manovra di emergenza, ad esempio una manovra che porti alla chiusura della valvola per interrompere il flusso nella condotta su cui la valvola è montata.

Ancora con riferimento alla figura 1, il dispositivo di sicurezza fail-safe è indicato nel suo insieme con il numero di riferimento 14 e comprende un involucro cilindrico 15 avente un asse 15X coassiale con l’asse 6X del cilindro a fluido 6. L’involucro 15 del dispositivo di sicurezza 14 è connesso rigidamente con una sua parete d’estremità al corpo centrale di supporto 2, sul lato opposto rispetto al cilindro a fluido 6, in modo tale per cui il corpo centrale di supporto 2 risulta interposto fra il cilindro a fluido 6 e il dispositivo di sicurezza 14. In una piastra d’estremità 15A dell’involucro 15 è montato scorrevole uno stelo attuatore 8’ che è disposto sul prolungamento dello stelo attuatore 8 e che è connesso anch’esso al blocchetto 13 portante il perno segui-camma 12. Lo stelo attuatore 8’ si estende all’interno dell’involucro 15 ed è connesso rigidamente ad un piattello 16 mobile all’interno dell’involucro 15. Nel caso dell’esempio illustrato, l’estremità dello stelo attuatore 8’ situata dalla parte opposta rispetto al blocchetto 13 è guidata in modo scorrevole in un elemento tubolare 17 sporgente all’interno dell’involucro 15 e portato da una piastra d’estremità 15B che chiude l’involucro 15 sul lato opposto rispetto al corpo centrale di supporto 2. Fra il piattello 16 e la piastra d’estremità 15B sono operativamente interposte una o più molle elicoidali 18 tendenti a richiamare lo stelo attuatore 8’ verso la posizione d’estremità corrispondente a una posizione di sicurezza del braccio di azionamento 10.

Ancora con riferimento alle figure 1 a 4, il corpo centrale di supporto 2 è provvisto di una barra di guida 19 montata solidale ad esso ed estendentesi in direzione parallela agli assi 6X e 15X degli steli attuatori 8 e 8’. Il blocchetto 13 che porta il perno 12 è guidato in modo scorrevole sulla barra di guida 19, ad esempio accogliendo la barra di guida 19 entro un foro passante che si estende attraverso il blocchetto 13 in direzione ortogonale al perno 12. In tale modo, il perno 12 è vincolato a seguire una traiettoria pressoché rettilinea e parallela agli assi 6X e 15X quando il blocchetto 13 è movimentato sotto l’azione degli steli attuatori 8 o 8’.

Come discusso in precedenza, sono noti nella tecnica dispositivi attuatori per valvole dotati di almeno un sensore per rilevare valori di almeno un parametro operativo dell’attuatore durante il suo funzionamento, ai fini di consentire un monitoraggio dell’attuatore.

Ad esempio, il documento WO 2014/168908 A2 già sopra citato descrive un attuatore per valvole di processo comprendente un sensore di vibrazione associato all’attuatore, e un sistema di controllo di processo che determina lo stato di salute dell’attuatore in funzione dei valori rilevati da detto sensore di vibrazione durante il normale funzionamento dell’attuatore.

Problema tecnico

Dispositivi attuatori come sopra descritti in riferimento alle figure 1 a 4 – ma anche dispositivi attuatori lineari, per l’azionamento di valvole a saracinesca – sono utilizzati frequentemente come attuatori di tipo “on/off” in applicazioni critiche, in cui sono adoperati per svolgere funzioni di emergenza (ad esempio, la completa chiusura di una corrispondente valvola entro un tempo massimo prestabilito).

Nei dispositivi attuatori di tipo on/off, l’attuatore:

- può tipicamente assumere solo due posizioni (ad es., completamente aperto e completamente chiuso),

- si trova normalmente in una di tali due posizioni (ad es., completamente aperto), e

- quando azionato, esercita una funzione di sicurezza muovendosi nella posizione opposta a quella in cui si trova normalmente (ad es., portando a compimento la completa chiusura della valvola).

Con riferimento all’esempio non limitativo delle figure 1 a 4, il dispositivo attuatore 1 utilizzato come attuatore on/off si trova normalmente nella condizione in cui il cilindro a fluido 6 è mantenuto in pressione, con lo stantuffo 7 in prossimità della piastra di estremità 6A, per vincere la forza esercitata dalla molla 18, che risulta compressa tra la piastra d’estremità 1ηB e il piattello 1θ all’interno dell’involucro cilindrico 1η. Quando è richiesta una manovra di emergenza, il cilindro a fluido 6 viene posto in scarico, in modo tale per cui la forza esercitata dalla molla 18 sul piattello 16 supera la forza esercitata in direzione opposta dal cilindro a fluido 6 e le resistenze alla rotazione dovute alla valvola (ad esempio, attriti), causando un movimento lineare degli steli attuatori 8 e 8’ verso la loro posizione di riposo che viene trasformato in una rotazione dell’albero attuatore η corrispondente alla chiusura della valvola.

Tipicamente, la frequenza con cui può essere richiesto l’intervento del dispositivo attuatore per eseguire una manovra di emergenza è dell’ordine di una volta all’anno, o anche inferiore. Data la criticità della funzione di emergenza assolta da tale tipo di attuatori, si presenta il problema di garantire un elevato livello di affidabilità del dispositivo attuatore e che tale livello di affidabilità sia mantenuto nel tempo. La capacità effettiva di eseguire la manovra di emergenza è tuttavia difficilmente diagnosticabile in virtù della bassa frequenza con cui l’attuatore deve intervenire. Per la stessa natura degli attuatori on/off, è infatti preclusa la possibilità di verificare, con frequenza elevata, l’effettivo funzionamento dell’attuatore durante il suo normale funzionamento.

Sono disponibili in commercio sistemi di monitoraggio per attuatori on/off e per Elementi Finali secondo la normativa di Sicurezza Funzionale IEC61508 IEC61511 (o in accordo alla ISO13489 o alla EN62061), in cui lo stato di salute del dispositivo attuatore viene controllato azionando il dispositivo attuatore con cadenza regolare in modo tale da far compiere un movimento macroscopico all’organo di valvola ad esso associato. Ad esempio, se la valvola è del tipo normalmente aperto, l’attuatore può essere comandato, ai fini di monitoraggio, per chiudere almeno parzialmente la valvola, il che obbliga a ridurre temporaneamente la portata attraverso la condotta, con conseguenti perdite economiche dovute alla riduzione dei volumi di produzione dell’impianto, seppur per un tempo limitato; tali sistemi si dicono interferenti con il processo industriale.

Inoltre, tali sistemi di monitoraggio noti sono tipicamente basati su un approccio in cui si dichiara il buono stato di salute dell’attuatore, in base al raggiungimento di una o più soglie definite dall’esperienza dell’operatore, se l’attuatore è in grado di far effettuare all’organo di valvola un movimento macroscopico ma parziale (ad es., una rotazione dell’ordine di 15° - 20°).

In aggiunta, nel caso in cui l’attuatore non riesca a effettuare con successo la manovra di controllo (cioè, il movimento macroscopico parziale), i sistemi di monitoraggio noti non forniscono alcuna indicazione circa le possibili cause di tale malfunzionamento dell’attuatore, rimettendo completamente all’esperienza dell’operatore una eventuale analisi dei valori dei parametri operativi rilevati e comportando, nel caso in cui siano rilevate anomalie, lunghi fermi impianto e complesse procedure di manutenzione, spesso onerose (ad es., la sostituzione dell’intero dispositivo attuatore).

Scopo dell’invenzione

Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di monitoraggio di un dispositivo attuatore di tipo on/off per l’azionamento di una valvola per condotte di fluido che permetta di effettuare una diagnosi dell’affidabilità delle performance del dispositivo attuatore con cadenza opportuna (ad esempio, una cadenza più elevata di quella oggi tipicamente usata nel monitoraggio dei dispositivi on/off) senza influire negativamente sul processo industriale.

Preferibilmente, un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di monitoraggio che, una volta rilevato un malfunzionamento dell’insieme attuatore-valvola, sia in grado di indicare se il malfunzionamento afferisce al gruppo attuatore (cioè, se il dispositivo attuatore eroga una coppia o forza inferiore a un certo valore atteso, o valore di progetto) o al gruppo valvola (cioè, se la coppia o forza resistente dell’organo mobile della valvola è superiore a un certo valore atteso).

Nel caso in cui sia individuato un malfunzionamento o un calo di prestazioni del dispositivo attuatore, un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un sistema di monitoraggio capace di individuare almeno un componente o sotto-gruppo del dispositivo attuatore che è causa di tale malfunzionamento (ad es., il cilindro a fluido o il meccanismo di trasmissione).

Sintesi dell’invenzione

In vista di raggiungere i suddetti scopi, l’invenzione ha per oggetto un sistema di monitoraggio di un dispositivo attuatore di tipo on/off per l’azionamento di una valvola avente tutte le caratteristiche che sono state indicate all’inizio della presente descrizione e caratterizzato inoltre dal fatto che detto sistema di monitoraggio comprende una unità elettronica di elaborazione e controllo configurata per:

- memorizzare un modello matematico di detto dispositivo attuatore, detto modello matematico essendo atto a stimare, in funzione di valori di detta pluralità di parametri operativi rilevati sull’attuatore, un valore di coppia o di forza che detto dispositivo attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola quando detto dispositivo attuatore dovrà portare l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione,

- azionare detto dispositivo attuatore per impartire un micro-spostamento all’albero attuatore tale da non interferire nel flusso di fluido controllato dalla valvola,

- rilevare, da detta pluralità di sensori, segnali indicativi dei valori di detti parametri operativi durante detto micro-spostamento dell’organo di valvola, - effettuare una stima predittiva, tramite detto modello matematico, in funzione dei valori di detti parametri operativi rilevati durante detto microspostamento dell’organo di valvola, di un valore di coppia o di forza che detto dispositivo attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola quando detto dispositivo attuatore dovrà portare l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione,

- confrontare detto valore di coppia o di forza che detto dispositivo attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola con un valore di coppia o di forza richiesta per l’effettivo spostamento dell’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione, e

- generare un segnale indicativo di anomalia nel caso in cui il valore di coppia o di forza che detto dispositivo attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola sia inferiore a detto valore di coppia o di forza richiesta per l’effettivo spostamento dell’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione.

Vantaggiosamente, l’invenzione permette quindi di effettuare una diagnosi del dispositivo attuatore con cadenza opportuna senza influire negativamente sul processo industriale, in quanto la procedura di diagnosi prevede l’effettuazione di un micro-movimento (o, eventualmente, anche una certa sequenza di micro-movimenti) che sostanzialmente non interferisce con il flusso di fluido controllato dalla valvola stessa.

Si noterà che, nel caso di dispositivi attuatori del tipo esemplificato in riferimento alle figure 1 a 4 (cosiddetti “a quarto di giro”), un micro-spostamento dell’organo di valvola è da intendersi come una micro-rotazione, e il parametro oggetto di stima può essere una coppia applicata all’organo di valvola.

Alternativamente, nel caso di dispositivi attuatori lineari per la movimentazione di valvole del tipo “a saracinesca” (cui questa invenzione è ugualmente applicabile), un micro-spostamento dell’organo di valvola è da intendersi come una micro-traslazione, e il parametro oggetto di stima può essere una forza applicata all’organo di valvola.

In una forma di attuazione preferita, detto modello matematico è inoltre configurato per stimare il tempo necessario per portare detto organo di valvola da detta prima posizione a detta seconda posizione.

In una forma di attuazione preferita, detto dispositivo attuatore è in particolare configurato per far ruotare un organo di valvola di detta valvola tra detta prima posizione e detta seconda posizione, e comprende un albero attuatore per comandare la rotazione di detto organo di valvola fra detta prima posizione e detta seconda posizione, e una trasmissione per trasformare un movimento lineare di detto stelo attuatore in una rotazione di detto albero attuatore. Pertanto, in tale forma di attuazione preferita:

- detto modello matematico è atto a stimare, in funzione di valori di detta pluralità di parametri operativi, un valore di coppia che detto albero attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola quando detto dispositivo attuatore dovrà portare l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione, e

- detta unità elettronica di elaborazione e controllo è configurata per:

- azionare detto dispositivo attuatore per impartire una microrotazione all’albero attuatore tale da non interferire nel flusso di fluido controllato dalla valvola,

- rilevare, da detta pluralità di sensori, segnali indicativi dei valori di detti parametri operativi durante detta micro-rotazione dell’albero attuatore,

- effettuare una stima predittiva, tramite detto modello matematico, in funzione dei valori di detti parametri operativi rilevati durante detta micro-rotazione dell’albero attuatore, di un valore di coppia che detto albero attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola quando detto dispositivo attuatore dovrà portare l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione,

- confrontare detto valore di coppia che detto albero attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola con un valore di coppia richiesta per l’effettiva rotazione dell’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione, e

- generare un segnale indicativo di anomalia nel caso in cui il valore di coppia che detto albero attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola sia inferiore a detto valore di coppia richiesta per l’effettiva rotazione dell’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione.

In una forma di attuazione preferita, detta unità elettronica di elaborazione e controllo è configurata per effettuare una stima predittiva tramite detto modello matematico:

- determinando una correlazione tra valori di detti parametri operativi rilevati durante detta micro-rotazione dell’albero attuatore e valori di detti parametri operativi che sarebbero rilevati durante una rotazione impartita all’albero attuatore per far ruotare detto organo di valvola dalla sua prima posizione alla sua seconda posizione, e

- stimando un valore di coppia che detto albero attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola quando detto dispositivo attuatore dovrà portare l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione in funzione di detti valori di detti parametri operativi che sarebbero rilevati durante una rotazione impartita all’albero attuatore per far ruotare l’organo di valvola dalla sua prima posizione alla sua seconda posizione.

In una ulteriore forma di attuazione preferita, detta unità elettronica di elaborazione e controllo è configurata per confrontare detto valore di coppia che detto albero attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola con detto valore di coppia richiesta per l’effettiva rotazione dell’organo di valvola dalla sua prima posizione alla sua seconda posizione:

- determinando se detto valore di coppia che detto albero attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola è inferiore a un valore di coppia di riferimento, e/o

- determinando se detto valore di coppia richiesta per l’effettiva rotazione dell’organo di valvola dalla sua prima posizione alla sua seconda posizione è superiore a un valore di coppia resistente di riferimento,

e detta unità elettronica di elaborazione e controllo è configurata per: - generare un segnale indicativo di anomalia di detto dispositivo attuatore se detto valore di coppia che detto albero attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola è inferiore a detto valore di coppia di riferimento, e

- generare un segnale indicativo di anomalia di detta valvola se detto valore di coppia richiesta per l’effettiva rotazione dell’organo di valvola dalla sua prima posizione alla sua seconda posizione è superiore a detto valore di coppia resistente di riferimento.

Pertanto, in una forma di attuazione preferita, l’invenzione permette di indicare – quando viene rilevata una anomalia – se il malfunzionamento afferisce al gruppo attuatore o al gruppo valvola.

In una forma di attuazione preferita, nel caso si rilevi una criticità consistente nel fatto che il valore di coppia che l’albero attuatore sarà in grado di applicare all’organo di valvola è inferiore al valore di coppia di riferimento, l’unità elettronica di elaborazione e controllo è configurata per identificare, tramite detto modello matematico, uno o più componenti o sotto-gruppi di detto dispositivo attuatore a causa dei quali la suddetta criticità si verifica.

Pertanto, in una ulteriore forma di attuazione preferita, l’invenzione permette di individuare almeno un componente o sotto-gruppo del dispositivo attuatore che è causa di un malfunzionamento rilevato nell’attuatore.

In una forma di attuazione preferita:

- a detto dispositivo attuatore è associato un gruppo di controllo elettropneumatico,

- detta unità elettronica di elaborazione e controllo è configurata per memorizzare anche un modello matematico di detto gruppo di controllo elettropneumatico, e

- detta unità elettronica di elaborazione e controllo è configurata per identificare tramite detto modello matematico di detto gruppo di controllo elettropneumatico, come risultato del fatto che detto valore di coppia che detto albero attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola è inferiore a un valore di coppia di riferimento, almeno un componente o sotto-gruppo di detto gruppo di controllo elettro-pneumatico a causa del quale detto valore di coppia che detto albero attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola è inferiore a detto valore di coppia di riferimento.

Descrizione di una forma preferita di attuazione

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno dalla descrizione che segue con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1, già descritta in precedenza, è una vista prospettica in sezione di un dispositivo attuatore per l’azionamento di una valvola,

- la figura 2, già descritta in precedenza, è una vista in sezione del corpo centrale di supporto del dispositivo attuatore della figura 1, comprendente il meccanismo di trasmissione del moto allo stelo di azionamento della valvola, - le figure 3 e 4, già descritte in precedenza, sono viste prospettiche che illustrano alcuni dettagli di implementazione del meccanismo di trasmissione della figura 2,

- la figura 5 è uno schema a blocchi esemplificativo di un sistema di monitoraggio secondo l’invenzione,

- la figura 6 è una vista in sezione di un dispositivo attuatore secondo l’invenzione,

- la figura 7 è una ulteriore vista in sezione di un dispositivo attuatore secondo l’invenzione, e

- la figura 8 è un diagramma di flusso esemplificativo di un procedimento per il monitoraggio di un attuatore per valvole secondo l’invenzione.

Nell’esempio non limitativo illustrato in figura η, un sistema di monitoraggio 500 per un dispositivo attuatore 1 di tipo on/off secondo l’invenzione comprende:

- una pluralità di sensori montati sul dispositivo attuatore 1 e atti a rilevare una pluralità di parametri operativi del dispositivo attuatore 1,

- una unità elettronica di elaborazione e controllo 50,

- un dispositivo di interfaccia uomo-macchina (HMI) 52,

- un gruppo di controllo di tipo elettro-pneumatico 54, e

- opzionalmente una stanza di controllo di impianto remota 56.

Secondo l’invenzione, il dispositivo attuatore 1 può essere del tipo illustrato con riferimento alle figure 1 a 4, ovvero comprendente un cilindro a fluido 6 a semplice effetto normalmente attivo per mantenere l’organo di valvola in una prima posizione operativa (tipicamente, completamente aperta) e almeno un elemento a molla 18 che tende a spostare (ad es., far ruotare) l’organo di valvola verso una seconda posizione operativa di sicurezza (tipicamente, completamente chiusa).

In una forma di attuazione alternativa, il dispositivo attuatore 1 può comprendere un cilindro a fluido a doppio effetto attivabile in una direzione per spostare (ad es., far ruotare) l’organo di valvola verso la sua prima posizione e in una direzione opposta per spostare (ad es., far ruotare) l’organo di valvola verso la sua seconda posizione.

In ancora un’altra forma di attuazione alternativa, il dispositivo attuatore 1 può comprendere un primo cilindro a semplice effetto attivabile per spostare (ad es., far ruotare) l’organo di valvola verso la sua prima posizione e un secondo cilindro a semplice effetto attivabile per spostare (ad es., far ruotare) l’organo di valvola verso la sua seconda posizione.

L’unità elettronica di elaborazione e controllo 50 è configurata per ricevere, dalla pluralità di sensori montati sul dispositivo attuatore 1, rispettivi segnali indicativi dei valori dei parametri operativi rilevati sul dispositivo attuatore 1.

Inoltre, l’unità elettronica di elaborazione e controllo 50 è configurata per impartire al gruppo di controllo elettro-pneumatico 54 i comandi necessari per l’azionamento del dispositivo attuatore 1, quali ad esempio un comando di apertura o di chiusura (totale o parziale) della valvola, o un insieme di comandi che avviano ed effettuano una procedura di diagnosi dello stato di salute dell’attuatore 1.

Il gruppo di controllo elettro-pneumatico 54 comprende un insieme di valvole elettro-pneumatiche che, comandate dall’unità elettronica di elaborazione e controllo 50, realizzano un circuito elettro-pneumatico di controllo del cilindro a fluido 6.

Per esempio, il gruppo di controllo elettro-pneumatico 54 può comprendere:

- un condotto di ingresso per un fluido in pressione (ad esempio, aria) con un relativo filtro di ingresso,

- un dispositivo regolatore di pressione nel condotto di ingresso a valle del filtro di ingresso,

- un dispositivo limitatore di pressione che esegue una funzione di sicurezza limitando la pressione a valle del dispositivo regolatore di pressione, - un dispositivo regolatore di portata (proporzionale) per regolare l’immissione di fluido nel cilindro a fluido 6,

- un dispositivo amplificatore di portata a valle del dispositivo regolatore di portata, che alimenta un condotto pneumatico di uscita accoppiato a una mandata del cilindro a fluido 6 per controllarne l’azionamento, e

- un dispositivo per mettere in scarico l’attuatore 1 in condizioni di emergenza.

Secondo l’invenzione, l’unità elettronica di elaborazione e controllo η0 è inoltre configurata per memorizzare un modello matematico del dispositivo attuatore 1, detto modello matematico essendo atto a stimare, in funzione di valori di detta pluralità di parametri operativi rilevati, un valore di coppia che l’albero attuatore 5 sarà in grado di applicare all’organo di valvola quando il dispositivo attuatore 1 dovrà portare l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione.

In particolare, l’unità elettronica di elaborazione e controllo 50 è configurata per eseguire una procedura di diagnosi dell’attuatore 1 che comprende:

- azionare, tramite il gruppo di controllo elettro-pneumatico 54, il dispositivo attuatore 1 per impartire una micro-rotazione all’albero attuatore 5 tale da non interferire nel flusso di fluido controllato dalla valvola (eventualmente, un insieme o una sequenza di micro-rotazioni),

- rilevare, dalla pluralità di sensori sull’attuatore 1, segnali indicativi dei valori dei parametri operativi durante la micro-rotazione dell’albero attuatore 5, - effettuare una stima predittiva, tramite il modello matematico, in funzione dei valori dei parametri operativi rilevati durante la micro-rotazione dell’albero attuatore 5, di un valore di coppia che l’albero attuatore 5 sarà in grado di applicare all’organo di valvola quando il dispositivo attuatore 1 dovrà portare l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione,

- confrontare il valore di coppia che l’albero attuatore 5 sarà in grado di applicare all’organo di valvola con un valore di coppia richiesta per l’effettiva rotazione dell’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione, e - generare un segnale indicativo di anomalia nel caso in cui il valore di coppia che l’albero attuatore 5 sarà in grado di applicare all’organo di valvola sia inferiore al valore di coppia richiesta per l’effettiva rotazione dell’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione.

Al termine della procedura di diagnosi sopra descritta, e nel caso in cui non siano rilevate anomalie, l’unità elettronica di elaborazione e controllo η0 aziona l’attuatore 1 per riportare l’organo di valvola nella sua posizione operativa normale.

Nella forma di attuazione qui esemplificata, l’unità elettronica di elaborazione e controllo 50 è montata in prossimità del dispositivo attuatore 1 ed è configurata per operare (cioè, per ricevere segnali e impartire comandi) solo su tale dispositivo attuatore 1.

In alternativa, l’unità elettronica di elaborazione e controllo 50 può essere collegata in remoto al dispositivo attuatore 1, tramite una connessione cablata o wireless. Per esempio, l’unità elettronica di elaborazione e controllo η0 può essere localizzata all’interno della stanza di controllo di impianto remota 56.

In una forma di attuazione ancora alternativa, una singola unità elettronica di elaborazione e controllo 50 remota può essere associata a una pluralità di dispositivi attuatori 1 all’interno di un certo impianto produttivo. In tale caso, l’unità elettronica di elaborazione e controllo η0 può memorizzare una pluralità di rispettivi modelli matematici dei dispositivi attuatori, ad esempio associando un rispettivo modello matematico a ciascun dispositivo attuatore, o suddividendo la pluralità di dispositivi attuatori in sottoinsiemi (ad esempio, con ciascun sottoinsieme comprendente un certo numero di attuatori simili tra loro) e associando un rispettivo modello matematico a ciascun sottoinsieme così identificato.

Nel caso in cui una singola unità elettronica di elaborazione e controllo 50 sia associata a una pluralità di dispositivi attuatori, l’unità η0 può essere configurata per eseguire ciclicamente (“a rotazione”) una procedura di diagnosi su tutti gli attuatori ad essa associati, o su un loro sottoinsieme.

Il dispositivo di interfaccia uomo-macchina 52 associato all’unità elettronica di elaborazione e controllo 50, oltre a fornire le informazioni e i comandi tipicamente disponibili per la gestione degli attuatori di tipo noto (ad esempio: azionare il dispositivo attuatore per impartire una rotazione parziale all’albero attuatore, e/o azionare il dispositivo attuatore per portare l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione), è configurato per:

- comunicare a un operatore i valori dei parametri operativi rilevati su un rispettivo dispositivo attuatore 1,

- fornire un comando per azionare il dispositivo attuatore 1 al fine di eseguire la procedura di diagnosi sopra descritta, e

- comunicare un messaggio di allarme corrispondente a un segnale indicativo di anomalia generato nel caso in cui il valore di coppia che l’albero attuatore 5 sarà in grado di applicare all’organo di valvola sia inferiore a un valore di coppia richiesta per l’effettiva rotazione della valvola dalla sua prima posizione alla sua seconda posizione.

Il dispositivo di interfaccia uomo-macchina 52 può essere locale, cioè montato in prossimità del dispositivo attuatore 1 e accessibile a un operatore sul campo, oppure remoto (cioè, accoppiato all’unità elettronica di elaborazione e controllo 50 tramite una connessione cablata o wireless) e localizzato, ad esempio, nella stanza di controllo remoto 56. Il dispositivo di interfaccia uomomacchina 52 può anche comprendere un dispositivo portatile quale uno smartphone o un tablet. Ovviamente, tali dispositivi di interfaccia non sono mutuamente esclusivi, e un certo dispositivo attuatore 1 può essere accessibile sia tramite un dispositivo di interfaccia locale sia tramite un dispositivo di interfaccia remoto.

In aggiunta, un singolo dispositivo di interfaccia 52 remoto può permettere di accedere (cioè, di ricevere dati e/o inviare comandi) a una pluralità di dispositivi attuatori 1, localizzati ad esempio all’interno di uno stesso impianto produttivo.

Nell’esempio non limitativo illustrato nelle figure 6 e 7, la pluralità di sensori montati sul dispositivo attuatore 1 comprende almeno uno tra:

- un sensore di pressione 60 per rilevare la pressione nel cilindro a fluido 6,

- un sensore di temperatura 61 per rilevare la temperatura nel cilindro a fluido 6,

- un sensore di posizione lineare 62 per rilevare la posizione lineare dello stelo attuatore 8,

- un sensore di posizione angolare 63 per rilevare la posizione angolare dell’albero attuatore η,

- un sensore di deformazione per rilevare una deformazione di uno o più componenti dell’attuatore,

- un sensore di temperatura 65 per rilevare la temperatura in corrispondenza dell’elemento a molla 18, e

- un sensore a cella di carico 66 per rilevare una forza esercitata dall’elemento a molla 18 sullo stelo attuatore 8’.

Ciascuno dei suddetti sensori può essere realizzato secondo una qualsiasi tecnologia nota. Ad esempio, i sensori di temperatura possono essere costituiti da termocoppie e i sensori di posizione/deformazione possono essere costituiti da sensori laser atti a rilevare la distanza fra il sensore e l’elemento controllato.

Definizione di micro-spostamento, micro-rotazione, micro-traslazione Nel contesto della presente descrizione, il termine “micro-spostamento” dell’organo di valvola (ovvero, una micro-rotazione dell’albero attuatore 5 nel caso dei dispositivi attuatori “a quarto di giro” come quello esemplificato nelle figure 1 a 4, o una micro-traslazione nel caso dei dispositivi attuatori lineari) indica uno spostamento sufficientemente ampio da mettere effettivamente in movimento l’organo mobile della valvola (considerando la presenza di giochi meccanici e di effetti dissipativi e di deformazione interni all’attuatore, tali per cui a un piccolo movimento lineare degli steli attuatori 8 e 8’ non corrisponde necessariamente un movimento effettivo dell’organo mobile della valvola), ma anche sufficientemente piccolo da non interferire in modo percepibile con le caratteristiche fluidodinamiche della valvola (ad esempio, lasciando sostanzialmente inalterata la portata della condotta in corrispondenza della valvola).

Modello matematico predittivo

Come descritto in precedenza, il modello matematico memorizzato nell’unità elettronica di elaborazione e controllo η0 permette di effettuare una stima predittiva, in funzione dei valori dei parametri operativi rilevati durante una micro-rotazione dell’albero attuatore 5 (con una certa frequenza temporale anche piuttosto elevata), di un valore di coppia che l’albero attuatore 5 sarà in grado di applicare all’organo di valvola quando il dispositivo attuatore 1 dovrà effettuare una manovra di emergenza completa in un certo intervallo di tempo definito e/o predeterminato.

Gli inventori hanno notato che, ai fini di stimare la capacità del dispositivo attuatore 1 di effettuare una manovra di emergenza (cioè, stimare le prestazioni dell’attuatore), è utile stimare la coppia che l’attuatore può erogare ad una determinata velocità angolare. Tale velocità angolare è determinata dal tempo massimo concesso (predeterminato) per effettuare una rotazione di circa 90 gradi dell’organo mobile della valvola. Gli inventori hanno infatti notato che gli effetti dinamici non sono trascurabili.

Con riferimento a un dispositivo attuatore 1 convenzionale, come illustrato nelle figure 1 a 4, è possibile studiare nel dettaglio il comportamento delle varie parti dell’attuatore e le possibili conseguenze di un relativo guasto sul comportamento complessivo dell’attuatore, ad esempio in termini di coppia erogabile. Ovviamente, il medesimo approccio si può applicare, in varie forme di attuazione della presente invenzione, anche ad attuatori lineari stimando le possibili conseguenze di un guasto in termini di forza o spinta erogabile.

A questo scopo, il dispositivo attuatore 1 dell’esempio qui considerato può essere concettualmente suddiviso in tre sotto-sistemi principali, corrispondenti al cilindro a fluido 6, al gruppo attuatore molla 14 e al meccanismo di trasmissione perno-feritoia contenuto nel corpo di supporto 2.

Preferibilmente, tramite una analisi di tipo FMEDA (Failure Modes, Effect and Diagnostic Analysis), ciascuno di tali tre sotto-sistemi può ancora essere suddiviso in un insieme di relativi componenti (ad esempio, all’interno del meccanismo di trasmissione perno-feritoia si può individuare il braccio di azionamento 10, il perno segui-camma 12, il blocchetto 13, la barra di guida 19, e altri componenti). E’ poi possibile analizzare i possibili modi di guasto di ciascuno di tali componenti o sotto-gruppi (ad esempio, insiemi di componenti), determinando l’effetto che questi hanno sul comportamento dell’attuatore nel complesso (ad esempio, in termini di variazioni della coppia erogata).

Pertanto, gli inventori hanno notato che, in ottica manutentiva, risulta utile individuare alcuni parametri operativi del dispositivo attuatore 1, indicativi dello stato di salute di uno o più componenti o sotto-gruppi dell’attuatore 1, da monitorare tramite una pluralità di sensori al fine di valutare la capacità dell’attuatore di effettuare una manovra di emergenza in un certo intervallo di tempo definito.

La generazione del modello matematico di un dispositivo attuatore 1 è basata sulle seguenti considerazioni, che tengono conto di: deformabilità dei corpi meccanici nell’attuatore 1, effetto di carichi dinamici, risposta dinamica dei sistemi meccanico ed elettro-pneumatico, e comportamento fluidodinamico reale.

Per generare coppia, un dispositivo attuatore come esemplificato nelle figure 1 a 4 (con architettura a glifo e cilindro a singolo effetto) trasforma la spinta generata dal cilindro a fluido 6 e dall’elemento a molla 18. Tale coppia varia in base alla posizione angolare del cinematismo a glifo, cioè del braccio di azionamento 10. Il modulo della coppia è funzione del parametro “Guadagno”, proprio del cinematismo, che amplifica la spinta.

Quando viene richiesta al dispositivo attuatore 1 l’esecuzione di una manovra di emergenza, viene attuata una depressurizzazione del cilindro a fluido 6 tale da produrre una riduzione della spinta del pistone (Fpiston) sufficiente a generare, in corrispondenza della specifica posizione angolare (ș) del braccio di azionamento 10, una differenza con la forza generata dalla molla 18 (Fspring) e le resistenze alla rotazione generate dalla valvola (ad esempio, dovute a fenomeni di attrito), pari a ∆force.

La componente ∆force può essere scomposta nelle direzioni d’interesse, ovvero in una prima direzione ortogonale agli assi 6X e 15X e in una seconda direzione ortogonale alla retta tangente al profilo di contatto. Il profilo di contatto è una curva che dipende dalla geometria delle feritoie 11 ricavate nel braccio di azionamento 10, e la direzione ortogonale a tale profilo varia in funzione della posizione angolare ș del braccio di azionamento 10. Nella direzione ortogonale agli assi 6X e 15X si genera una forza che viene bilanciata da una forza di reazione (Freaction) in prima approssimazione imputabile totalmente alla barra di guida 19. In direzione ortogonale al profilo di contatto si genera una forza Fresultant.

Identificata la direzione del braccio di azionamento 10 (cioè, la direzione data da una retta passante per il perno 12 e l’asse di rotazione 4), è possibile scomporre Fresultant in una componente ortogonale alla direzione del braccio (Arm) e in una componente parallela ad esso, determinando la forza (Ftorque) che genera una coppia ideale (a meno di dissipazioni interne) Torqueideale pari a: Torqueideale = Ftorque x Arm, dove Arm è la distanza tra il perno 12 e l’asse di rotazione 4 che assume diversi valori in funzione della posizione angolare ș del braccio di azionamento 10.

Il meccanismo di trasmissione produce quindi una “moltiplicazione” della forza che concorre allo sviluppo di coppia da ∆force a Ftorque il cui rapporto rappresenta il parametro “Guadagno”, funzione quindi della posizione angolare ș del braccio di azionamento 10.

La coppia sviluppata viene calcolata applicando alla coppia ideale Torqueideale un coefficiente di rendimento Ș che tiene conto delle dissipazioni (in attrito) interne all’attuatore, stimato sperimentalmente o definito dall’esperienza:

Torquereale = Ș x Torqueideale.

Il calcolo della coppia come sopra descritto non tiene conto di alcuni effetti reali che consentono una stima più precisa della coppia reale sviluppata dal dispositivo attuatore 1 quando azionato per effettuare una manovra di emergenza.

Ad esempio, il calcolo del parametro “Guadagno” sopra indicato si basa sull’ipotesi che la forza risultante dal contatto fra il perno 12 e la feritoia 11 sia dipendente solo dalla curva di profilo (si veda, a tale proposito, il già citato brevetto europeo EP 3029 338 B1 di proprietà della stessa Richiedente) intesa come insieme delle posizioni che il centro del perno 12 assume per ogni valore della posizione angolare ș del braccio di azionamento 10. Non si considera la geometria (nel piano) del perno 12, che può generare punti di contatto reali differenti da quelli teorici. I punti di contatto reali possono dipendere inoltre dallo stato di deformazione dei componenti di interesse (e quindi dalle forze scambiate e, in cascata, dalle condizioni di esercizio dell’attuatore 1). Ancora, non si considera che lo stato di deformazione dei componenti (ad esempio, del perno 12, del blocchetto 13, e del braccio di azionamento 10) porta a una variazione del valore del braccio geometrico Arm, e quindi della coppia sviluppata.

Altri effetti reali non considerati nel modello sopra esposto riguardano la stima del coefficiente di rendimento Ș, per il quale è preferibile una stima delle dissipazioni effettive, ovvero delle dissipazioni in attrito in corrispondenza delle superfici di strisciamento, che sono prodotte dalle pressioni di contatto reali anch’esse influenzate dalle condizioni di deformazione/esercizio effettive dell’attuatore 1. E’ opportuno poi considerare altre possibili fonti di perdita di prestazioni, ad esempio possibili variazioni della rigidezza della molla 18 e/o perdite degli elementi di tenuta dello stantuffo 7 dovute all’usura.

Pertanto, il modello matematico predittivo è sviluppato al fine di rappresentare il funzionamento dell’attuatore 1 in modo quanto più realistico possibile e stimare le performance dell’attuatore 1 al variare delle condizioni di esercizio e non dei soli parametri geometrici e/o cinematici.

Secondo l’invenzione, il modello matematico permette un stima della coppia reale Torquereale che è funzione non solo della pressione nel cilindro a fluido θ e della posizione angolare ș del braccio di azionamento 10, ma anche di altri parametri quali, ad esempio, la posizione lineare dello stelo attuatore 8, la temperatura nel cilindro a fluido 6 e/o nel gruppo contenitore molla 14, la deformazione di uno o più componenti dell’attuatore, e possibilmente altri parametri operativi dell’attuatore 1.

Pertanto, il sistema di monitoraggio secondo l’invenzione comprende una pluralità di sensori che misurano alcuni parametri indicativi delle condizioni di esercizio dell’attuatore 1, utili alla stima della coppia reale Torquereale.

ln particolare, il modello matematico si basa su un modello a parametri concentrati (lumped model) in cui sono rappresentate le leggi matematiche che governano il funzionamento del dispositivo attuatore 1 e del suo gruppo di controllo elettro-pneumatico 54. Il modello a parametri concentrati è alimentato con informazioni derivate da simulazioni con software specifici, ad esempio informazioni ricavate tramite analisi agli elementi finiti (Finite Element Analysis, FEM) o analisi di fluidodinamica computazionale (Computational Fluid Dynamics, CFD) di uno o più componenti dell’attuatore 1. Tali simulazioni permettono di rappresentare e risolvere numericamente alcuni fenomeni di natura tridimensionale come sollecitazioni, deformazioni, distribuzione della pressione di contatto, e altri.

I dati forniti dalle simulazioni software (FEM e/o CFD) sono elaborati al fine di una loro integrazione all’interno del modello a parametri concentrati, ad esempio generando curve di interpolazione, matrici di caratterizzazione e funzioni di trasferimento da integrare nel modello a parametri concentrati.

Il modello matematico predittivo secondo l’invenzione permette quindi di determinare una “funzione di trasferimento” tra un certo numero di parametri di funzionamento dell’attuatore 1 (ad esempio, pressione nel cilindro 6, temperatura nel cilindro 6, spinta fornita dalla molla 18, posizione angolare del braccio di azionamento 10, ecc.) e la performance dell’attuatore 1, in termini di coppia erogabile durante una manovra di emergenza.

Come descritto in precedenza, una procedura di diagnosi attuata tramite un sistema di monitoraggio secondo la presente invenzione prevede quindi di effettuare un micro-movimento controllato del dispositivo attuatore 1, tale da non produrre interferenza con il processo ma sufficiente a portare la valvola in condizione di movimento.

Il modello matematico dell’attuatore 1 memorizzato nell’unità di elaborazione e controllo 50 permette di correlare i valori dei parametri di funzionamento rilevati durante tale micro-movimento parziale non interferente con quelli che si stima l’attuatore 1 avrebbe durante l’ipotetica esecuzione di una funzione di emergenza. Il modello matematico permette quindi di stimare la coppia reale che l’attuatore 1 sarebbe in grado di erogare durante una manovra di emergenza in funzione di tali valori stimati dei parametri di funzionamento.

Pertanto, in una forma di attuazione preferita, l’unità elettronica di elaborazione e controllo 50 è configurata per effettuare una stima predittiva tramite il modello matematico:

- determinando una correlazione tra valori dei parametri operativi rilevati durante la micro-rotazione dell’albero attuatore η e valori dei parametri operativi che sarebbero rilevati durante una rotazione impartita all’albero attuatore η per far ruotare l’organo di valvola dalla sua prima posizione alla sua seconda posizione, e

- stimando un valore di coppia che l’albero attuatore η sarà in grado di applicare all’organo di valvola quando il dispositivo attuatore 1 dovrà portare l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione in funzione dei valori dei parametri operativi che sarebbero rilevati durante una rotazione impartita all’albero attuatore η per far ruotare l’organo di valvola dalla sua prima posizione alla sua seconda posizione.

La diagnosi può avvenire confrontando la coppia stimata erogabile dall’attuatore durante la manovra di emergenza e quella richiesta dalla valvola.

In una forma di attuazione preferita, il modello matematico è inoltre configurato per stimare il tempo necessario per portare detto organo di valvola da detta prima posizione a detta seconda posizione.

Nel caso in cui il valore di coppia richiesto risulti non essere soddisfatto, il modello matematico è in grado di determinare se si è verificato un aumento delle fonti di dissipazione interne all’attuatore 1 (ad es., un aumento dell’attrito delle tenute, la nascita di giochi meccanici dovuti all’usura, la diminuzione della spinta della molla 18, ecc.) che rappresenta la causa del non soddisfacimento della performance richiesta, oppure se non si è verificato alcun deterioramento delle prestazioni dell’attuatore 1, ma è stato invece rilevato un progressivo aumento della coppia resistente richiesta dalla valvola a cui è imputabile il non soddisfacimento della performance richiesta.

Pertanto, in una forma di attuazione preferita, l’unità elettronica di elaborazione e controllo 50 è configurata per confrontare detto valore di coppia che detto albero attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola con detto valore di coppia richiesta per l’effettiva rotazione dell’organo di valvola dalla sua prima posizione alla sua seconda posizione:

e per:

- generare un segnale indicativo di anomalia di detto dispositivo attuatore se detto valore di coppia che detto albero attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola è inferiore a un valore di coppia di riferimento, e

- generare un segnale indicativo di anomalia di detta valvola se detto valore di coppia richiesta per l’effettiva rotazione dell’organo di valvola dalla sua prima posizione alla sua seconda posizione è superiore a un valore di coppia resistente di riferimento.

Nel caso in cui si sia verificato un aumento delle fonti di dissipazione interne all’attuatore 1, il modello predittivo, caratterizzando l’attuatore 1 anche a livello di componenti e/o sotto-gruppi, permette di determinare quale dei sottosistemi principali (corrispondenti al cilindro a fluido 6, al gruppo attuatore molla 14 e al meccanismo di trasmissione del moto contenuto nel corpo di supporto 2) causa la diminuzione della performance dell’attuatore (cioè, una diminuzione della coppia reale erogabile).

Pertanto, in una ulteriore forma di attuazione preferita, l’unità elettronica di elaborazione e controllo 50 è configurata per identificare tramite detto modello matematico, come risultato del fatto che detto valore di coppia che detto albero attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola è inferiore a un valore di coppia di riferimento, almeno un componente o sottogruppo di detto dispositivo attuatore a causa del quale detto valore di coppia che detto albero attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola è inferiore a detto valore di coppia di riferimento.

Come descritto in precedenza, il dispositivo attuatore 1 può avere associato un gruppo di controllo elettro-pneumatico 54. Pertanto, in una ulteriore forma di attuazione preferita, l’unità elettronica di elaborazione e controllo 50 è configurata per memorizzare anche un modello matematico del gruppo di controllo elettro-pneumatico 54, e per identificare tramite tale modello matematico - come risultato del fatto che il valore di coppia che l’albero attuatore 5 sarà in grado di applicare all’organo di valvola è inferiore a un valore di coppia di riferimento - almeno un componente o sotto-gruppo del gruppo di controllo elettro-pneumatico η4 a causa del quale il valore di coppia che l’albero attuatore 5 sarà in grado di applicare all’organo di valvola è inferiore al valore di coppia di riferimento, eventualmente discriminando quale tra il dispositivo attuatore 1 e il gruppo di controllo elettro-pneumatico 54 causi tale anomalia.

Naturalmente, il sistema di monitoraggio secondo l’invenzione può permettere di effettuare, in aggiunta alle stime predittive basate sul modello matematico qui descritto, anche operazioni di manutenzione basate su una rilevazione continua dei valori di uno o più parametri operativi dell’attuatore 1, ad esempio per rilevare l’insorgere di fenomeni di usura che non inficiano la funzione di emergenza dell’attuatore. Ad esempio, il sistema di monitoraggio può essere configurato per:

- rilevare continuamente i valori di uno o più parametri operativi dell’attuatore 1 e/o le rispettive variazioni (ad esempio, sfruttando l’eccitazione del sistema meccanico indotta da eventuali vibrazioni di linea, o da eventuali variazioni della temperatura dell’ambiente, comunque senza necessità di introdurre una perturbazione dello stato statico/dinamico dell’attuatore quale una micro-rotazione),

- effettuare una auto-diagnosi del sistema di monitoraggio, ad esempio verificando lo stato di salute dei sensori e del sistema di comunicazione, e/o - monitorare l’evoluzione temporale dei valori assunti dall’uno o più parametri sotto controllo (ad esempio, al fine di rilevare errori di deriva).

Un procedimento di monitoraggio secondo l’invenzione è esemplificato nel diagramma di flusso di figura 8.

Dopo un passo di inizio 800, in un passo 801 il sistema di monitoraggio impartisce un comando al dispositivo attuatore 1 per l’esecuzione di un micromovimento e inizia una rilevazione dei valori dei parametri operativi.

In un passo 802 il sistema di monitoraggio verifica, in funzione dei valori rilevati, se si è verificato un passaggio da condizione statiche a condizioni dinamiche dell’organo mobile della valvola, cioè se il comando di attuazione impartito è sufficiente a mettere in movimento l’organo mobile della valvola.

Nel caso di un esito negativo (N) del passo di verifica 802, indicativo del fatto che il comando di attuazione impartito ha al più generato deformazioni elastiche nella catena cinematica del dispositivo attuatore, senza generare un effettivo movimento dell’organo mobile della valvola, in un passo 803 il sistema di monitoraggio elabora i dati acquisiti e in un passo 804 genera un segnale di anomalia, indicando ad esempio quale gruppo, sotto-gruppo o sensore del dispositivo attuatore 1 è causa dell’anomalia riscontrata. Il procedimento di monitoraggio termina poi ad un passo di fine 805.

Nel caso di un esito positivo (Y) del passo di verifica 802, indicativo del fatto che il comando di attuazione impartito ha generato un effettivo movimento dell’organo mobile della valvola, in un passo 80θ il sistema di monitoraggio elabora i dati acquisiti, ad esempio effettuando una stima predittiva, tramite il modello matematico, di almeno uno tra:

- un valore di coppia o di forza che il dispositivo attuatore 1 sarà in grado di applicare all’organo di valvola quando il dispositivo attuatore 1 dovrà portare l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione,

- un valore di coppia o di forza resistente dell’organo mobile di valvola, e - un valore di velocità o di velocità angolare con cui il dispositivo attuatore 1 sposterà l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione.

In un passo 807 il sistema di monitoraggio genera un segnale di stato indicativo del fatto che la procedura di diagnosi può essere effettuata correttamente.

In un passo 808 il sistema di monitoraggio verifica se il valore di coppia o di forza stimato che il dispositivo attuatore 1 sarà in grado di applicare all’organo di valvola è superiore a un valore di coppia o di forza richiesta per l’effettivo spostamento dell’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione, e opzionalmente verifica se il valore di velocità o di velocità angolare con cui il dispositivo attuatore 1 sposterà l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione è superiore a un valore di velocità o di velocità angolare di riferimento.

Nel caso di un esito negativo (N) del passo di verifica 808, in un passo 809 il sistema di monitoraggio genera un segnale di anomalia, e il procedimento di monitoraggio termina ad un passo di fine 805.

Nel caso di un esito negativo (Y) del passo di verifica 808, in un passo 810 il sistema di monitoraggio genera un segnale di stato positivo, indicativo del fatto che il dispositivo attuatore 1 sarà in grado di effettuare la manovra di emergenza quando richiesta, e il procedimento di monitoraggio riparte dal passo di inizio 800, ad esempio per ripetere la procedura di monitoraggio ad intervallo di tempi regolari.

Come anticipato, l’esempio qui descritto di un dispositivo attuatore cosiddetto “a quarto di giro” (cioè, un dispositivo attuatore configurato per trasformare un movimento lineare dello stelo attuatore 8 in un movimento rotatorio dell’albero attuatore η al fine di far ruotare un organo di valvola ad esso associato) non è da intendersi in senso limitativo delle forme di attuazione della presente invenzione. Infatti, varie forme di attuazione possono essere ugualmente applicate a cosiddetti dispositivi attuatori “lineari”, in cui il movimento lineare dello stelo attuatore 8 è direttamente trasmesso all’organo mobile di una valvola a saracinesca al fine di farlo spostare – linearmente appunto, cioè tramite una traslazione – da una prima posizione ad una seconda posizione.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, i particolari di costruzione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio, senza per questo uscire dall’ambito della presente invenzione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di monitoraggio (500) di un dispositivo attuatore (1) di tipo on/off per l’azionamento di una valvola per condotte di fluido, detto dispositivo attuatore (1) essendo configurato per spostare un organo di valvola di detta valvola tra una prima posizione corrispondente a una condizione operativa normale della valvola e una seconda posizione corrispondente a una condizione operativa di emergenza della valvola, detto dispositivo attuatore (1) comprendendo almeno un cilindro a fluido (6) atto a comandare un movimento lineare di uno stelo attuatore (8), in cui detto sistema di monitoraggio (500) comprende una pluralità di sensori montati sul dispositivo attuatore (1) e atti a rilevare una pluralità di parametri operativi del dispositivo attuatore, caratterizzato dal fatto che detto sistema di monitoraggio comprende una unità elettronica di elaborazione e controllo (50) configurata per: - memorizzare un modello matematico di detto dispositivo attuatore (1), detto modello matematico essendo atto a stimare, in funzione di valori di detta pluralità di parametri operativi, un valore di coppia o di forza che detto dispositivo attuatore (1) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola quando detto dispositivo attuatore (1) dovrà portare l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione, - azionare detto dispositivo attuatore (1) per impartire un microspostamento all’organo di valvola tale da non interferire nel flusso di fluido controllato dalla valvola, - rilevare, da detta pluralità di sensori, segnali indicativi dei valori di detti parametri operativi durante detto micro-spostamento dell’organo di valvola, - effettuare una stima predittiva, tramite detto modello matematico, in funzione dei valori di detti parametri operativi rilevati durante detto microspostamento dell’organo di valvola, di un valore di coppia o di forza che detto dispositivo attuatore (1) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola quando detto dispositivo attuatore (1) dovrà portare l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione, - confrontare detto valore di coppia o di forza che detto dispositivo attuatore (1) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola con un valore di coppia o di forza richiesta per l’effettivo spostamento dell’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione, e - generare un segnale indicativo di anomalia nel caso in cui il valore di coppia o di forza che detto dispositivo attuatore (1) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola sia inferiore a detto valore di coppia o di forza richiesta per l’effettivo spostamento dell’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione.
2. Sistema di monitoraggio (500) secondo la rivendicazione 1, in cui detto modello matematico è inoltre configurato per stimare il tempo necessario per portare detto organo di valvola da detta prima posizione a detta seconda posizione.
3. Sistema di monitoraggio (500) secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui: - detto dispositivo attuatore (1) è configurato per far ruotare detto organo di valvola di detta valvola tra detta prima posizione e detta seconda posizione, - detto dispositivo attuatore (1) comprende un albero attuatore (5) per comandare la rotazione di detto organo di valvola fra detta prima posizione e detta seconda posizione, e una trasmissione (10) per trasformare un movimento lineare di detto stelo attuatore (8) in una rotazione di detto albero attuatore (5), - detto modello matematico è atto a stimare, in funzione di valori di detta pluralità di parametri operativi, un valore di coppia che detto albero attuatore (5) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola quando detto dispositivo attuatore (1) dovrà portare l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione, - detta unità elettronica di elaborazione e controllo (50) è configurata per: - azionare detto dispositivo attuatore (1) per impartire una microrotazione all’albero attuatore (5) tale da non interferire nel flusso di fluido controllato dalla valvola, - rilevare, da detta pluralità di sensori, segnali indicativi dei valori di detti parametri operativi durante detta micro-rotazione dell’albero attuatore (5), - effettuare una stima predittiva, tramite detto modello matematico, in funzione dei valori di detti parametri operativi rilevati durante detta microrotazione dell’albero attuatore (5), di un valore di coppia che detto albero attuatore (5) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola quando detto dispositivo attuatore dovrà portare l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione, - confrontare detto valore di coppia che detto albero attuatore (5) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola con un valore di coppia richiesta per l’effettiva rotazione dell’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione, e - generare un segnale indicativo di anomalia nel caso in cui il valore di coppia che detto albero attuatore (5) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola sia inferiore a detto valore di coppia richiesta per l’effettiva rotazione dell’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione.
4. Sistema di monitoraggio (500) secondo la rivendicazione 3, in cui detta unità elettronica di elaborazione e controllo (50) è configurata per effettuare una stima predittiva tramite detto modello matematico: - determinando una correlazione tra valori di detti parametri operativi rilevati durante detta micro-rotazione dell’albero attuatore (5) e valori di detti parametri operativi che sarebbero rilevati durante una rotazione impartita all’albero attuatore (5) per far ruotare detto organo di valvola dalla sua prima posizione alla sua seconda posizione, e - stimando un valore di coppia che detto albero attuatore (5) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola quando detto dispositivo attuatore (1) dovrà portare l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione in funzione di detti valori di detti parametri operativi che sarebbero rilevati durante una rotazione impartita all’albero attuatore (5) per far ruotare l’organo di valvola dalla sua prima posizione alla sua seconda posizione.
5. Sistema di monitoraggio (500) secondo la rivendicazione 3 o la rivendicazione 4, in cui detta unità elettronica di elaborazione e controllo (50) è configurata per confrontare detto valore di coppia che detto albero attuatore (5) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola con detto valore di coppia richiesta per l’effettiva rotazione dell’organo di valvola dalla sua prima posizione alla sua seconda posizione: - determinando se detto valore di coppia che detto albero attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola è inferiore a un valore di coppia di riferimento, e/o - determinando se detto valore di coppia richiesta per l’effettiva rotazione dell’organo di valvola dalla sua prima posizione alla sua seconda posizione è superiore a un valore di coppia resistente di riferimento, e in cui detta unità elettronica di elaborazione e controllo (50) è configurata per: - generare un segnale indicativo di anomalia di detto dispositivo attuatore (1) se detto valore di coppia che detto albero attuatore (5) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola è inferiore a detto valore di coppia di riferimento, e - generare un segnale indicativo di anomalia di detta valvola se detto valore di coppia richiesta per l’effettiva rotazione dell’organo di valvola dalla sua prima posizione alla sua seconda posizione è superiore a detto valore di coppia resistente di riferimento.
6. Sistema di monitoraggio (500) secondo la rivendicazione 5, in cui detta unità elettronica di elaborazione e controllo (50) è configurata per identificare tramite detto modello matematico, come risultato del fatto che detto valore di coppia che detto albero attuatore (5) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola è inferiore a un valore di coppia di riferimento, almeno un componente o sotto-gruppo di detto dispositivo attuatore (1) a causa del quale detto valore di coppia che detto albero attuatore (5) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola è inferiore a detto valore di coppia di riferimento.
7. Sistema di monitoraggio (500) secondo la rivendicazione 5 o la rivendicazione 6, in cui: - a detto dispositivo attuatore è associato un gruppo di controllo elettropneumatico (54), - detta unità elettronica di elaborazione e controllo (50) è configurata per memorizzare anche un modello matematico di detto gruppo di controllo elettropneumatico (54), e - detta unità elettronica di elaborazione e controllo (50) è configurata per identificare tramite detto modello matematico di detto gruppo di controllo elettropneumatico (54), come risultato del fatto che detto valore di coppia che detto albero attuatore (5) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola è inferiore a un valore di coppia di riferimento, almeno un componente o sottogruppo di detto gruppo di controllo elettro-pneumatico (54) a causa del quale detto valore di coppia che detto albero attuatore (5) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola è inferiore a detto valore di coppia di riferimento.
8. Sistema di monitoraggio (500) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3 a 7, in cui detta condizione operativa normale della valvola corrisponde a una condizione di apertura della valvola e detta condizione operativa di emergenza della valvola corrisponde a una condizione di chiusura della valvola, e in cui detto almeno un cilindro a fluido (6) è un cilindro a fluido a semplice effetto normalmente attivo per mantenere l’organo di valvola nella sua prima posizione, e in cui il dispositivo attuatore (1) comprende inoltre almeno una molla (18) accoppiata allo stelo attuatore (8’) e tendente a far ruotare l’organo di valvola verso la sua seconda posizione, per cui la chiusura della valvola in una condizione di emergenza viene ottenuta disattivando detto cilindro a fluido (6).
9. Sistema di monitoraggio (500) secondo la rivendicazione 8, in cui detta pluralità di sensori atti a rilevare detta pluralità di parametri operativi comprende almeno uno tra: - un sensore di pressione (60) per rilevare la pressione nel cilindro a fluido (6), - un sensore di temperatura (61) per rilevare la temperatura nel cilindro a fluido (6), - un sensore di posizione lineare (62) per rilevare la posizione lineare dello stelo attuatore (8), - un sensore di posizione angolare (63) per rilevare la posizione angolare dell’albero attuatore (5), - uno o più sensori di deformazione di uno o più componenti dell’attuatore, - un sensore di temperatura (65) per rilevare la temperatura in corrispondenza di detta molla (18), e - un sensore a cella di carico (66) per rilevare una forza esercitata da detta molla (18) sullo stelo attuatore (8’).
10. Sistema di monitoraggio (500) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3 a 7, in cui detto almeno un cilindro a fluido (6) del dispositivo attuatore (1) è un cilindro a doppio effetto attivabile in una direzione per far ruotare l’organo di valvola verso la sua prima posizione e in una direzione opposta per far ruotare l’organo di valvola verso la sua seconda posizione.
11. Sistema di monitoraggio (500) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3 a 7, in cui detto almeno un cilindro a fluido (6) del dispositivo attuatore (1) comprende un primo cilindro a semplice effetto attivabile per far ruotare l’organo di valvola verso la sua prima posizione e un secondo cilindro a semplice effetto attivabile per far ruotare l’organo di valvola verso la sua seconda posizione.
12. Sistema di monitoraggio (500) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3 a 11, comprendente un pannello di interfaccia (52) montato sul dispositivo attuatore (1) e configurato per: - comunicare i valori di detti parametri operativi rilevati, - fornire un comando per azionare detto dispositivo attuatore (1) per impartire una micro-rotazione all’albero attuatore (5) tale da non interferire nel flusso di fluido controllato dalla valvola, e - comunicare un messaggio di allarme corrispondente a detto segnale indicativo di anomalia generato nel caso in cui il valore di coppia che detto albero attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola sia inferiore a detto valore di coppia richiesta per l’effettiva rotazione della valvola dalla sua prima posizione alla sua seconda posizione.
13. Sistema di monitoraggio (500) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3 a 12, comprendente un pannello di interfaccia remoto (52), connesso al dispositivo attuatore (1) tramite una linea di comunicazione cablata o wireless, e configurato per: - comunicare i valori di detti parametri operativi rilevati, - fornire un comando per azionare detto dispositivo attuatore (1) per impartire una micro-rotazione all’albero attuatore (5), e - comunicare un messaggio di allarme corrispondente a detto segnale indicativo di anomalia generato nel caso in cui il valore di coppia che detto albero attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola sia inferiore a detto valore di coppia richiesta per l’effettiva rotazione della valvola dalla sua prima posizione alla sua seconda posizione.
14. Sistema di monitoraggio (500) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3 a 13, in cui detta unità elettronica di elaborazione e controllo (50) è montata a bordo del dispositivo attuatore (1).
15. Sistema di monitoraggio (500) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3 a 13, in cui detta unità elettronica di elaborazione e controllo (50) è localizzata in una stazione di controllo remota (56) e connessa al dispositivo attuatore (1) tramite una linea di comunicazione cablata o wireless, e in cui: - i sensori in detta pluralità di sensori montati sul dispositivo attuatore (1) trasmettono segnali indicativi dei valori di detti parametri operativi del dispositivo attuatore (1) a detta unità elettronica di elaborazione e controllo (50), e - detta unità elettronica di elaborazione e controllo (50) trasmette a detto dispositivo attuatore (1) segnali di comando per il suo azionamento.
16. Sistema di monitoraggio (500) secondo la rivendicazione 15, in cui detta unità elettronica di elaborazione e controllo (50) è connessa a una pluralità di dispositivi attuatori di tipo on/off per l’azionamento di rispettive valvole per condotte di fluido ed è configurata per: - memorizzare uno o più modelli matematici di detti dispositivi attuatori, - azionare detti dispositivi attuatori per impartire micro-rotazioni ai rispettivi alberi attuatori, - rilevare, dalle rispettive pluralità di sensori, rispettivi segnali indicativi dei valori di detti parametri operativi durante dette micro-rotazioni dei rispettivi alberi attuatori, - effettuare rispettive stime predittive di rispettivi valori di coppia che detti alberi attuatori saranno in grado di applicare ai rispettivi organi di valvola quando detti dispositivi attuatori dovranno portare i rispettivi organi di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione, - confrontare detti valori di coppia che detti alberi attuatori saranno in grado di applicare ai rispettivi organi di valvola con rispettivi valori di coppia richiesta per l’effettiva rotazione dei rispettivi organi di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione, e - generare rispettivi segnali indicativi di anomalia nel caso in cui il valore di coppia che detto albero attuatore sarà in grado di applicare a detto organo di valvola sia inferiore a detto valore di coppia richiesta per l’effettiva rotazione dell’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione.
17. Dispositivo attuatore (1) di tipo on/off per l’azionamento di una valvola per condotte di fluido configurato per cooperare con un sistema di monitoraggio (500) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 14, detto dispositivo attuatore (1) essendo configurato per spostare un organo di valvola di detta valvola tra una prima posizione corrispondente a una condizione operativa normale della valvola e una seconda posizione corrispondente a una condizione operativa di emergenza della valvola, detto dispositivo attuatore (1) comprendendo almeno un cilindro a fluido (6) atto a comandare un movimento lineare di uno stelo attuatore (8) e una pluralità di sensori atti a rilevare una pluralità di parametri operativi del dispositivo attuatore (1), caratterizzato dal fatto che detto dispositivo attuatore (1) comprende una unità elettronica di elaborazione e controllo (50) configurata per: - memorizzare un modello matematico di detto dispositivo attuatore (1), detto modello matematico essendo atto a stimare, in funzione di valori di detta pluralità di parametri operativi, un valore di coppia o di forza che detto dispositivo attuatore (1) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola quando detto dispositivo attuatore (1) dovrà portare l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione, - azionare detto dispositivo attuatore (1) per impartire un microspostamento all’organo di valvola tale da non interferire nel flusso di fluido controllato dalla valvola, - rilevare, da detta pluralità di sensori, segnali indicativi dei valori di detti parametri operativi durante detto micro-spostamento all’organo di valvola, - effettuare una stima predittiva, tramite detto modello matematico, in funzione dei valori di detti parametri operativi rilevati durante detto microspostamento dell’organo di valvola, di un valore di coppia o di forza che detto dispositivo attuatore (1) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola quando detto dispositivo attuatore (1) dovrà portare l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione, - confrontare detto valore di coppia o di forza che detto dispositivo attuatore (1) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola con un valore di coppia o di forza richiesta per l’effettivo spostamento dell’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione, e - generare un segnale indicativo di anomalia nel caso in cui il valore di coppia o di forza che detto dispositivo attuatore (1) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola sia inferiore a detto valore di coppia o di forza richiesta per l’effettivo spostamento dell’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione.
18. Procedimento per monitorare, durante l’esercizio, lo stato di salute di un dispositivo attuatore (1) di tipo on/off per l’azionamento di una valvola per condotte di fluido tramite un sistema di monitoraggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 14, detto procedimento comprendendo: - definire un modello matematico di detto dispositivo attuatore (1), detto modello matematico essendo atto a stimare, in funzione di valori di una pluralità di parametri operativi di detto dispositivo attuatore (1), un valore di coppia o di forza che detto dispositivo attuatore (1) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola quando detto dispositivo attuatore dovrà portare l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione, - azionare (801) detto dispositivo attuatore (1) per impartire un microspostamento all’organo di valvola tale da non interferire nel flusso di fluido controllato dalla valvola, - rilevare (801), da detta pluralità di sensori, segnali indicativi dei valori di detti parametri operativi durante detto micro-spostamento dell’organo di valvola, - effettuare una stima predittiva, tramite detto modello matematico (806), in funzione dei valori di detti parametri operativi rilevati durante detto microspostamento dell’organo di valvola, di un valore di coppia o di forza che detto albero attuatore (1) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola quando detto dispositivo attuatore (1) dovrà portare l’organo di valvola dalla prima posizione alla seconda posizione, - confrontare (808) detto valore di coppia o di forza che detto dispositivo attuatore (1) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola con un valore di coppia o di forza richiesta per l’effettivo spostamento dell’organo di valvola dalla sua prima posizione alla sua seconda posizione, e - generare (809) un segnale indicativo di anomalia nel caso in cui il valore di coppia o di forza che detto dispositivo attuatore (1) sarà in grado di applicare a detto organo di valvola sia inferiore a detto valore di coppia o di forza richiesta per l’effettivo spostamento dell’organo di valvola dalla sua prima posizione alla sua seconda posizione.