IT202100010889A1 - Un impianto turbomacchina comprendente una turbina a gas ibrida ad azionamento meccanico ed un sistema di raffreddamento dinamico per la turbina a gas ibrida ad azionamento meccanico - Google Patents

Un impianto turbomacchina comprendente una turbina a gas ibrida ad azionamento meccanico ed un sistema di raffreddamento dinamico per la turbina a gas ibrida ad azionamento meccanico Download PDF

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Marco Santini
Fabio Baldanzini
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Nuovo Pignone Tecnologie Srl
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Description

Un impianto turbomacchina comprendente una turbina a gas ibrida ad azionamento meccanico ed un sistema di raffreddamento dinamico per la turbina a gas ibrida ad azionamento meccanico
Descrizione
CAMPO TECNICO
[0001] La presente descrizione riguarda un impianto turbomacchina comprendente una turbina a gas ibrida ad azionamento meccanico ed un sistema di raffreddamento dinamico per la turbina a gas ibrida meccanica.
TECNICA NOTA
[0002] Il concetto di ibridazione di turbina a gas ? applicabile ad un?applicazione ad azionamento meccanico su nuove unit? o come aggiornamento su treni esistenti. Usa a proprio vantaggio la sinergia di capacit? ad ampio raggio che la turbina a gas pu? offrire in combinazione con un?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile comprendente una macchina elettrica reversibile e un pannello di controllo VFD per la macchina elettrica reversibile.
[0003] La macchina elettrica reversibile pu? fornire energia alla turbina a gas in modo da funzionare come dispositivo ausiliario per la turbina a gas o pu? assorbire potenza dalla turbina a gas in modo da funzionare come un generatore.
[0004] Una turbina a gas ? sensibile alla temperatura ambiente e quando ? necessario ottenere un determinato valore di potenza, poich? tale valore di potenza ? richiesto da esigenze, ? necessario raffreddare un fluido termovettore o un fluido refrigerante che scorre nella turbina a gas, in modo tale che la potenza della turbina a gas possa essere aumentata.
[0005] Questo ? dovuto al fatto che la densit? dell?aria ? aumentata quando il fluido refrigerante viene raffreddato.
[0006] Attualmente, un impianto turbomacchina ? dotato di un sistema di raffreddamento per raffreddare almeno l?aria nella turbina a gas e l?aria nella macchina elettrica reversibile.
[0007] Tuttavia, sistemi di raffreddamento di tipo noto usati in un impianto turbomacchina sono concepiti e progettati per funzionare nelle peggiori condizioni operative, vale a dire, in base alla temperatura ambiente. Solitamente, la temperatura di esercizio dipende sostanzialmente dalla temperatura ambiente.
[0008] Di conseguenza, un sistema di raffreddamento di tipo noto ? configurato per funzionare in base al valore massimo della temperatura ambiente.
[0009] Pertanto, un impianto turbomacchina con un sistema di raffreddamento dinamico sarebbe ben accetto nella tecnologia di una turbina a gas ad azionamento meccanico.
SOMMARIO
[0010] In un aspetto, l?oggetto descritto nella presente descrizione ? volto a un impianto turbomacchina. L?impianto turbomacchina comprende un modulo di turbina a gas, un?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile e un sistema di raffreddamento.
[0011] Il modulo di turbina a gas comprende una turbina a gas e una camera di filtro dell?aria.
[0012] L?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile comprende una macchina elettrica reversibile che alimenta/assorbe potenza.
[0013] Il sistema di raffreddamento raffredda un fluido refrigerante che serve per raffreddare l?aria nella camera di filtro dell?aria e l'aria nella macchina elettrica reversibile. Il sistema di raffreddamento comprende un raffreddatore e un dispositivo di pompaggio, collegato al raffreddatore, per pompare il fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore, nonch? una prima valvola per cambiare la portata di una quantit? di fluido refrigerante che scorre su una prima linea che collega il raffreddatore alla camera di filtro dell?aria, un primo dispositivo di misurazione e controllo configurato per misurare un primo valore di temperatura riferito all?aria nella camera di filtro dell'aria e per controllare la prima valvola, una seconda valvola per cambiare la portata di una quantit? del fluido refrigerante che scorre su una seconda linea che collega il raffreddatore alla macchina elettrica reversibile e un secondo dispositivo di misurazione e controllo configurato per misurare un secondo valore di temperatura riferito al fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore e per controllare la seconda valvola.
[0014] Per mezzo di un?unit? di controllo centrale ? possibile memorizzare una prima curva di degrado associata alla turbina a gas, in cui un predeterminato primo valore di temperatura ? associato a un predeterminato primo valore di potenza, e una seconda curva di degrado associata alla macchina elettrica reversibile, in cui un predeterminato secondo valore di temperatura ? associato a un predeterminato secondo valore di potenza, e impostare un valore di riferimento di temperatura per il fluido refrigerante, in modo tale che il fluido refrigerante in uscita dal raffreddatore abbia il valore di riferimento di temperatura.
[0015] L?unit? di controllo centrale attiva il dispositivo di pompaggio e controlla ciascuna valvola. La prima valvola e la seconda valvola sono controllate indipendentemente l?una dall?altra, per mezzo del rispettivo dispositivo di misurazione e controllo e la portata del fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore viene aumentata/diminuita, in modo tale che, a seconda di una domanda di potenza, l?aria nella camera di filtro dell?aria raggiunga un predeterminato primo valore di temperatura associato a un predeterminato primo valore di potenza della turbina a gas nella prima curva di degrado, o l?aria nella macchina elettrica reversibile raggiunga un predeterminato secondo valore di temperatura associato a un predeterminato secondo valore di potenza della macchina elettrica reversibile nella seconda curva di degrado.
[0016] In particolare, la prima valvola ? controllata in base alla differenza tra il primo valore di temperatura misurato dal primo dispositivo di misurazione e controllo e un predeterminato primo valore di temperatura associato a una predeterminata prima potenza della turbina a gas corrispondente a un primo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza e la seconda valvola ? controllata in base alla differenza tra il secondo valore di temperatura misurato dal secondo dispositivo di misurazione e controllo e un predeterminato secondo valore di temperatura associato a una predeterminata seconda potenza della macchina elettrica reversibile corrispondente a un secondo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza.
[0017] In un altro aspetto, attraverso il sistema di raffreddamento ? possibile raffreddare il fluido refrigerante passante attraverso un pannello di controllo VFD facente parte dell?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile per controllare la macchina elettrica reversibile. Una terza linea collega il raffreddatore al pannello di controllo VFD, una terza valvola ? configurata per cambiare la portata di una quantit? di fluido refrigerante che scorre sulla terza linea, un terzo dispositivo di misurazione e controllo ? configurato per misurare un terzo valore di temperatura riferito al fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore e per controllare la terza valvola. In questo caso, il dispositivo di pompaggio, quando in uso, pompa una quantit? di fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore anche nella terza linea e l?unit? di controllo centrale ? collegata al terzo dispositivo di misurazione e controllo e configurata per memorizzare nei mezzi di memorizzazione una terza curva di degrado associata al pannello di controllo VFD, in cui un predeterminato terzo valore di temperatura ? associato a un predeterminato terzo valore di potenza, e per controllare la terza valvola, indipendentemente dalla prima valvola e dalla seconda valvola, attraverso il terzo dispositivo di misurazione e controllo per aumentare/diminuire una portata del fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore in modo tale che il fluido refrigerante nel pannello di controllo VFD raggiunga un predeterminato terzo valore di temperatura associato a un predeterminato terzo valore di potenza del pannello di controllo VFD nella terza curva di degrado, a seconda della domanda di potenza.
[0018] La terza valvola ? controllata in base alla differenza tra il terzo valore di temperatura misurato dal terzo dispositivo di misurazione e controllo e un predeterminato terzo valore di temperatura associato a una predeterminata terza potenza del pannello di controllo VFD corrispondente a un terzo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza.
[0019] In un altro aspetto, l?oggetto ? volto a un metodo per raffreddare una quantit? di aria in un modulo di turbina a gas, in particolare nella camera di filtro dell'aria, e una quantit? di aria in un?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile. Il metodo comprende la fase di pompare il fluido refrigerante per mezzo del dispositivo di pompaggio, la fase di misurare un primo valore di temperatura riferito all?aria nella camera di filtro dell?aria per mezzo del primo dispositivo di misurazione e controllo, la fase di misurare un secondo valore di temperatura riferito all?aria nella macchina elettrica reversibile per mezzo del secondo dispositivo di misurazione e controllo. Inoltre, il metodo comprende la fase di impostare un valore di riferimento di temperatura per il fluido refrigerante rispetto a una prima curva di degrado associata alla turbina a gas e a una seconda curva di degrado associata alla macchina elettrica reversibile, a seconda di una domanda di potenza, e la fase di controllare la prima valvola e la seconda valvola, indipendentemente l?una dall?altra, attraverso il rispettivo dispositivo di misurazione e controllo, per aumentare/diminuire una portata del fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore in modo tale che l?aria nella camera di filtro dell?aria raggiunga un predeterminato primo valore di temperatura associato a un predeterminato primo valore di potenza della turbina a gas nella prima curva di degrado, o l?aria nella macchina elettrica reversibile raggiunga un predeterminato secondo valore di temperatura associato a un predeterminato secondo valore di potenza della macchina elettrica reversibile nella seconda curva di degrado, a seconda della domanda di potenza.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
[0020] Una comprensione pi? completa delle forme di realizzazione descritte dell?invenzione e di numerosi dei suoi vantaggi correlati verr? facilmente ottenuta man mano che la stessa viene meglio compresa con riferimento alla seguente descrizione dettagliata quando considerata in combinazione agli uniti disegni, in cui:
la Fig.1 illustra una vista schematica di un impianto turbomacchina dotato di un sistema di raffreddamento, secondo una prima forma di realizzazione, in cui l?impianto turbomacchina comprende un modulo di turbina a gas, comprendente a sua volta una camera di filtro dell'aria e una turbina a gas, e un?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile, comprendente a sua volta una macchina elettrica reversibile e un pannello di controllo VFD per la macchina elettrica reversibile;
la Fig. 2A mostra una prima curva di degrado associata alla turbina a gas su un piano cartesiano, in cui l?asse x ? la temperatura dell?aria in corrispondenza dell?ingresso della camera di filtro dell'aria e l?asse y ? la potenza della turbina a gas;
la Fig.2B mostra una seconda curva di degrado associata alla macchina elettrica reversibile su un piano cartesiano, in cui l?asse x ? la temperatura dell?acqua in corrispondenza dell?ingresso della macchina elettrica reversibile e l?asse y ? la potenza della macchina elettrica;
la Fig.3 illustra una vista schematica di un impianto turbomacchina secondo una seconda forma di realizzazione;
la Fig.4 illustra una vista schematica di un impianto turbomacchina secondo una terza forma di realizzazione;
la Fig. 5 illustra una vista schematica di un treno incluso in un impianto turbomacchina secondo una quarta forma di realizzazione;
la Fig. 6 illustra una vista schematica di un treno incluso in un impianto turbomacchina secondo una quinta forma di realizzazione;
la Fig. 7 illustra una vista schematica di un treno incluso in un impianto turbomacchina secondo una sesta forma di realizzazione;
la Fig. 8 illustra un diagramma di flusso di un metodo per raffreddare almeno l?aria nella camera di filtro dell?aria di un modulo di turbina a gas e l?aria nella macchina elettrica reversibile di un?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile secondo la presente descrizione.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI FORME DI REALIZZAZIONE
[0021] Nel campo della produzione di potenza, un impianto turbomacchina comprende in combinazione una turbina a gas e una macchina elettrica reversibile in grado di alimentare/assorbire potenza. La macchina elettrica reversibile funziona come dispositivo ausiliario della turbina a gas quando alimenta potenza alla turbina a gas e produce energia quando assorbe potenza. L?impianto turbomacchina richiede la presenza di un sistema di raffreddamento affinch? la macchina elettrica reversibile e il pannello di controllo VFD funzionino correttamente. Pertanto, un fluido termovettore o fluido refrigerante viene usato nella macchina elettrica reversibile e nel pannello di controllo VFD. Il sistema di raffreddamento ? progettato per far corrispondere le condizioni operative alle peggiori condizioni operative definite sul valore massimo della temperatura ambiente, in modo tale che la reale temperatura operativa del fluido refrigerante sia influenzata dalla temperatura ambiente a meno che non venga usato un raffreddatore. La scelta di un raffreddatore (a prescindere dal tipo di raffreddatore) implica un consumo indesiderato di energia e una perdita di efficienza delle prestazioni del sistema di raffreddamento, poich? non funziona a una temperatura richiesta per ottenere un predeterminato valore di potenza richiesto dalle esigenze, ma funziona a una temperatura fissa per la quale il raffreddatore ? stato progettato, in genere 5 ?C. Il presente oggetto ? pertanto volto a un impianto turbomacchina comprendente un sistema di raffreddamento per raffreddare almeno l?aria in una turbina a gas e l?aria in una macchina elettrica reversibile per mezzo di un fluido refrigerante, come acqua, raffreddato da un raffreddatore le cui temperatura e portata possono essere cambiate nel tempo in base a una domanda di potenza. La domanda di potenza pu? essere definita dalla potenza richiesta dalla turbina a gas o dalla potenza richiesta per la macchina elettrica reversibile.
[0022] In particolare, ? possibile cambiare nel tempo la temperatura del fluido refrigerante e la sua portata in base alle rispettive curve di degrado associate alla turbina a gas e alla macchina elettrica reversibile (e preferibilmente al pannello di controllo VFD), in modo tale da ottenere prestazioni elevate in termini di energia e allo stesso tempo ridurre i costi operativi.
[0023] Pertanto, il fluido refrigerante ? soggetto a un controllo dinamico per soddisfare una domanda di potenza richiesta dalle esigenze del cliente.
[0024] Si fa ora riferimento ai disegni e in particolare alla figura 1 che mostra una prima forma di realizzazione dell?impianto turbomacchina secondo l?invenzione.
[0025] L?impianto turbomacchina comprende un modulo di turbina a gas 1 e un?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile 2, nonch? un sistema di raffreddamento per raffreddare un fluido termovettore o fluido refrigerante.
[0026] Il modulo di turbina a gas 1 comprende una turbina a gas 10 e una camera di filtro dell?aria 11 collegata alla turbina a gas 10. La camera di filtro dell?aria 11 ha un primo ingresso 11A per consentire a una quantit? di fluido refrigerante di entrare nella camera di filtro dell?aria 11 e una seconda uscita 11B per consentire alla quantit? del fluido refrigerante di uscire dalla camera di filtro dell?aria e dal modulo di turbina a gas 1.
[0027] L?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile 2 comprende una macchina elettrica reversibile 20 in grado di alimentare/assorbire potenza in modo tale che, quando alimenta potenza, la macchina elettrica reversibile 20 funzioni come dispositivo ausiliario della turbina a gas 10 e, quando assorbe potenza, la macchina elettrica reversibile 20 produca energia. La macchina elettrica reversibile 20 ha un secondo ingresso 21A per consentire a una quantit? del fluido refrigerante di entrare nella macchina elettrica reversibile 20 e un?uscita 21B per consentire alla quantit? del fluido refrigerante di uscire dalla macchina elettrica reversibile 20.
[0028] In particolare, la macchina elettrica reversibile 20 comprende un?unit? refrigerante di aria 21 configurata per raffreddare aria in un circuito chiuso per mezzo del passaggio di un fluido refrigerante attraverso uno scambiatore di calore (fluido refrigerante/aria).
[0029] Pi? in particolare, il secondo ingresso 21A e la seconda uscita 21B sono disposti sull?unit? refrigerante di aria 21.
[0030] Il sistema di raffreddamento ? configurato per raffreddare il fluido refrigerante in modo tale che il fluido refrigerante abbia un valore di riferimento di temperatura. Nella prima forma di realizzazione descritta, il fluido refrigerante ? acqua.
[0031] Il sistema di raffreddamento comprende almeno un raffreddatore 5 configurato per raffreddare un fluido refrigerante, e almeno una prima linea L1 che collega il raffreddatore 5 alla camera di filtro dell?aria 11 e una seconda linea L2 che collega il raffreddatore 5 alla macchina elettrica reversibile 20, nonch? almeno un dispositivo di pompaggio 6, collegato al raffreddatore 5, e configurato per pompare il fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore 5 nella prima linea L1, in modo tale che una quantit? del fluido refrigerante entri nella camera di filtro dell?aria 11 attraverso il primo ingresso 11A, e nella seconda linea L2, in modo tale che una quantit? del fluido refrigerante entri nella macchina elettrica reversibile 20 attraverso il secondo ingresso 21A.
[0032] Il passaggio di una quantit? del fluido refrigerante all?interno della camera di filtro dell?aria 11 raffredda l?aria presente nella camera di filtro dell'aria 11 mentre il fluido refrigerante si riscalda poich? l?aria nella camera di filtro dell?aria 11 trasferisce calore al fluido refrigerante e il passaggio di una quantit? del fluido refrigerante all?interno della macchina elettrica reversibile 20 raffredda l?aria presente nella macchina elettrica reversibile 20 mentre il fluido refrigerante si riscalda poich? l'aria nella macchina elettrica reversibile 20 trasferisce calore al fluido refrigerante e pertanto raffredda.
[0033] Dopo essere passata attraverso la camera di filtro dell'aria 11, una quantit? di fluido refrigerante riscaldato esce dalla camera di filtro dell'aria stessa su una quarta linea L4 e dopo essere passata attraverso la macchina elettrica reversibile 20, una quantit? di fluido refrigerante riscaldato esce dalla stessa macchina elettrica reversibile su una quinta linea L5.
[0034] In particolare, il raffreddatore 5 ha un ingresso 5A per consentire a una quantit? di fluido refrigerante di entrare nel raffreddatore e un?uscita 5B per consentire a una quantit? di fluido refrigerante di uscire dal raffreddatore 5. Il dispositivo di pompaggio 6 ? collegato all?uscita 5B del raffreddatore 5.
[0035] Il sistema di raffreddamento comprende altres? una linea di alimentazione L7 collegata all?uscita 5B del raffreddatore 5 e una linea di ritorno L8 collegata all?ingresso 5A del raffreddatore 5. La linea di alimentazione L7 ? collegata alla prima linea L1 e alla seconda linea L2 e la linea di ritorno L8 ? collegata alla quarta linea L4 e alla quinta linea L5. Il dispositivo di pompaggio 6 ? disposto sulla linea di alimentazione L7.
[0036] L?impianto turbomacchina comprende inoltre mezzi di memorizzazione 7 (come una memoria) per memorizzare dati, e un?unit? di controllo centrale 8 collegata al raffreddatore 5, al dispositivo di pompaggio 6 e ai mezzi di memorizzazione 7. L?unit? di controllo centrale 8 pu? essere un dispositivo di controllo programmabile che pu? essere implementato da un microprocessore o un PLC insieme a un modulo I/O. L?unit? di controllo centrale 8 ? configurata per memorizzare almeno nei mezzi di memorizzazione 7 una prima curva di degrado associata alla turbina a gas 10, in cui un predeterminato primo valore di temperatura ? associato a un predeterminato primo valore di potenza, e una seconda curva di degrado associata alla macchina elettrica reversibile 20, in cui un predeterminato secondo valore di temperatura ? associato a un predeterminato secondo valore di potenza. Il predeterminato primo valore di temperatura ? il valore di temperatura dell?aria in corrispondenza dell?ingresso 11A della camera di filtro dell'aria 11 e il predeterminato secondo valore di temperatura ? il valore di temperatura del fluido refrigerante (vale a dire, acqua) in corrispondenza dell?ingresso 21A della macchina elettrica reversibile 20.
[0037] Un primo esempio della prima curva di degrado riferita alla turbina a gas 10 ? mostrato nella figura 2A e un esempio della seconda curva di degrado riferita alla macchina elettrica reversibile ? mostrato nella figura 2B.
[0038] Il sistema di raffreddamento comprende inoltre una prima valvola V1 per cambiare la portata di una quantit? di fluido refrigerante che scorre sulla prima linea L1 e un primo dispositivo di misurazione e controllo D1 configurato per misurare un primo valore di temperatura riferito all?aria nella camera di filtro dell'aria 11 e per controllare la prima valvola V1, nonch? almeno una seconda valvola V2 per cambiare la portata di una quantit? del fluido refrigerante che scorre sulla seconda linea L2 e almeno un secondo dispositivo di misurazione e controllo D2 configurato per misurare un secondo valore di temperatura riferito al fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore 5 e per controllare la seconda valvola V2.
[0039] L?unit? di controllo centrale 8 ? configurata per:
- impostare un valore di riferimento di temperatura per il fluido refrigerante, in modo tale che il fluido refrigerante in uscita dal raffreddatore 5 abbia il valore di riferimento di temperatura;
- attivare il dispositivo di pompaggio 6; e
- controllare ciascuna valvola V1, V2, indipendentemente l?una dall?altra, attraverso il rispettivo dispositivo di misurazione e controllo D1, D2, per aumentare/diminuire una portata del fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore 5, in modo tale che l?aria nella camera di filtro dell?aria 11 raggiunga un predeterminato primo valore di temperatura associato a un predeterminato primo valore di potenza della turbina a gas 10 nella prima curva di degrado, o l?aria nella macchina elettrica reversibile 20 raggiunga un predeterminato secondo valore di temperatura associato a un predeterminato secondo valore di potenza della macchina elettrica reversibile 20 nella seconda curva di degrado, a seconda di una domanda di potenza.
[0040] In particolare, l?unit? di controllo centrale 8 ? configurata per controllare la prima valvola V1 in base alla differenza tra il primo valore di temperatura misurato dal primo dispositivo di misurazione e controllo D1 e un predeterminato primo valore di temperatura associato a una predeterminata prima potenza della turbina a gas 10 corrispondente a un primo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza e per controllare la seconda valvola V2 in base alla differenza tra il secondo valore di temperatura misurato dal secondo dispositivo di misurazione e controllo D2 e un predeterminato secondo valore di temperatura associato a una predeterminata seconda potenza della macchina elettrica reversibile 20 corrispondente a un secondo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza.
[0041] Il raffreddatore 5 comprende un?unit? logica di controllo 51 configurata per comunicare con l?unit? di controllo centrale 8. Inoltre, l?unit? logica di controllo 51 ? collegata a un quarto dispositivo di misurazione e controllo D4 configurato per misurare e controllare la temperatura del fluido refrigerante in uscita dal raffreddatore 5.
[0042] Pi? in particolare, l?unit? di controllo centrale 8 ? collegata all?unit? logica di controllo 51 del raffreddatore 5 e configurata per:
- decidere che il valore di riferimento di temperatura per il fluido refrigerante ? il valore minimo tra il predeterminato primo valore di temperatura associato al predeterminato primo valore di potenza richiesto dalla turbina a gas 10 e il predeterminato secondo valore di temperatura associato al predeterminato secondo valore di potenza richiesto dalla macchina elettrica reversibile 20; e
- inviare il valore di riferimento di temperatura all?unit? logica di controllo 51 del raffreddatore 5, in modo tale che l?unit? logica di controllo 51 imposti il valore di temperatura del raffreddatore 5 uguale al valore di riferimento di temperatura.
[0043] L?unit? di controllo centrale 8 ? configurata per controllare il primo dispositivo di misurazione e controllo D1 in modo tale che il primo dispositivo di misurazione e controllo D1 controlli a sua volta la prima valvola V1 per:
- aumentare la portata del fluido refrigerante, quando il primo valore di temperatura misurato dal primo dispositivo di misurazione e controllo D1 ? maggiore di quello del predeterminato primo valore di temperatura associato a una predeterminata prima potenza della turbina a gas 10 corrispondente a un primo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza, e
- diminuire la portata del fluido refrigerante, quando il primo valore di temperatura misurato dal primo dispositivo di misurazione e controllo D1 ? minore del predeterminato primo valore di temperatura associato a una predeterminata prima potenza della turbina a gas 10 corrispondente a un primo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza.
Inoltre, l?unit? di controllo centrale 8 ? configurata per spegnere il raffreddatore 5 quando la portata del fluido refrigerante diminuisce al di sotto di un predeterminato primo valore.
[0044] L?unit? di controllo centrale 8 ? configurata per controllare il secondo dispositivo di misurazione e controllo D2 in modo tale che il secondo dispositivo di misurazione e controllo D2 controlli a sua volta la seconda valvola V2 per:
- aumentare la portata del fluido refrigerante, quando il secondo valore di temperatura misurato dal secondo dispositivo di misurazione e controllo D2 ? maggiore di quello del predeterminato secondo valore di temperatura associato a una predeterminata seconda potenza della macchina elettrica reversibile 20 corrispondente a un secondo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza, e
- diminuire la portata del fluido refrigerante, quando il secondo valore di temperatura misurato dal secondo dispositivo di misurazione e controllo D2 ? minore del predeterminato secondo valore di temperatura associato a una predeterminata seconda potenza della macchina elettrica reversibile 20 corrispondente a un secondo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza.
Inoltre, l?unit? di controllo centrale 8 ? configurata per spegnere il raffreddatore 5 quando la portata del fluido refrigerante diminuisce al di sotto di un predeterminato secondo valore, differente dal predeterminato primo valore.
[0045] Come mostrato nella figura 1, l?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile 2 comprende inoltre un pannello di controllo VFD 22 configurato per controllare la macchina elettrica reversibile 20 e il sistema di raffreddamento comprende una terza linea L3 che collega il raffreddatore 5 al pannello di controllo VFD 22, nonch? una terza valvola V3 per cambiare la portata di una quantit? di fluido refrigerante che scorre sulla terza linea L3 e un terzo dispositivo di misurazione e controllo D3 configurato per misurare un terzo valore di temperatura riferito al fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore 5 e per controllare la terza valvola V3.
[0046] Il pannello di controllo VFD 22 ha un terzo ingresso 22A per consentire a una quantit? del fluido refrigerante di entrare nel pannello di controllo VFD 22 e un?uscita 22B per consentire alla quantit? del fluido refrigerante di uscire dal pannello di controllo VFD 22.
[0047] Quando il fluido refrigerante scorre all?interno del pannello di controllo VFD 22, il fluido refrigerante raffredda i componenti elettrici disposti all?interno del pannello di controllo VFD 22, in particolare uno o pi? dispositivi di modulazione per modulare la corrente elettrica (in cui tale dispositivo di modulazione comprende commutatori statici e/o uno o pi? tiristori, eccetera), mentre il fluido refrigerante si riscalda poich? i componenti elettrici trasferiscono calore al fluido refrigerante.
[0048] Dopo essere passata attraverso il pannello di controllo VFD 22, una quantit? del fluido refrigerante riscaldato esce dal pannello di controllo VFD stesso su una sesta linea L6. La linea di ritorno L8 ? collegata anche alla sesta linea L6.
[0049] Il dispositivo di pompaggio 6 ? configurato per pompare una quantit? di fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore 5 nel pannello di controllo VFD 22 per mezzo della terza linea L3.
[0050] L?unit? di controllo centrale 8 ? collegata al terzo dispositivo di misurazione e controllo D3 ed ? configurata per:
- memorizzare nei mezzi di memorizzazione 7 una terza curva di degrado associata al pannello di controllo VFD 22, in cui un predeterminato terzo valore di temperatura ? associato a un predeterminato terzo valore di potenza; e
- controllare la terza valvola V3, indipendentemente dalla prima valvola V1 e dalla seconda valvola V2, attraverso il terzo dispositivo di misurazione e controllo D3 per aumentare/diminuire una portata del fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore 5 in modo tale che il fluido refrigerante nel pannello di controllo VFD 22 raggiunga un predeterminato terzo valore di temperatura associato a un predeterminato terzo valore di potenza del pannello di controllo VFD 22 nella terza curva di degrado, a seconda della domanda di potenza.
[0051] Il predeterminato terzo valore di temperatura ? il valore di temperatura del fluido refrigerante (vale a dire, acqua) in corrispondenza dell?ingresso 22A del pannello di controllo VFD 22.
[0052] In particolare, l?unit? di controllo centrale 8 ? configurata per controllare la terza valvola V3 in base alla differenza tra il terzo valore di temperatura misurato dal terzo dispositivo di misurazione e controllo D3 e un predeterminato terzo valore di temperatura associato a una predeterminata terza potenza del pannello di controllo VFD 22 corrispondente a un terzo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza.
[0053] Pi? in particolare, l?unit? di controllo centrale 8 ? configurata per decidere che il valore di riferimento di temperatura per il fluido refrigerante ? il valore minimo tra il predeterminato primo valore di temperatura associato al primo predeterminato valore di potenza richiesto dalla turbina a gas 10 e il predeterminato secondo valore di temperatura associato al predeterminato secondo valore di potenza richiesto dalla macchina elettrica reversibile 20 e il predeterminato terzo valore di temperatura associato al predeterminato terzo valore di potenza richiesto dal pannello di controllo VFD 22.
[0054] L?unit? di controllo centrale 8 ? configurata per controllare il terzo dispositivo di misurazione e controllo D3 in modo tale che il terzo dispositivo di misurazione e controllo D3 controlli a sua volta la terza valvola V3 per:
- aumentare la portata del fluido refrigerante, quando il terzo valore di temperatura misurato dal terzo dispositivo di misurazione e controllo D3 ? maggiore di quello del predeterminato terzo valore di temperatura associato a una predeterminata terza potenza del pannello di controllo VFD 22 corrispondente a un terzo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza, e
- diminuire la portata del fluido refrigerante, quando il terzo valore di temperatura misurato dal terzo dispositivo di misurazione e controllo D3 ? minore del predeterminato terzo valore di temperatura associato a una predeterminata terza potenza del pannello di controllo VFD 22 corrispondente a un terzo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza.
Inoltre, l?unit? di controllo centrale 8 ? configurata per spegnere il raffreddatore 5 quando la portata del fluido refrigerante diminuisce al di sotto di un predeterminato terzo valore, differente dal predeterminato primo e secondo valore o differente solo dal predeterminato primo valore (quando la seconda curva di degrado ? uguale alla terza curva di degrado),
[0055] Il sistema di raffreddamento comprende inoltre un dispositivo refrigerante 9 collegato in serie all?ingresso 5A del raffreddatore 5. Il dispositivo refrigerante 9 ? disposto sulla linea di ritorno L8 collegata all?ingresso 5A del raffreddatore 5. Nella forma di realizzazione descritta il dispositivo refrigerante 9 ? un dispositivo refrigerante di aria. Tuttavia, pu? essere un dispositivo refrigerante di acqua senza discostarsi dall?ambito dell?invenzione.
[0056] L?impianto turbomacchina comprende un primo compressore 4 denominato compressore di processo, preferibilmente un compressore centrifugo, e il primo compressore 4 ? disposto tra il modulo di turbina a gas 1 e l?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile 2. Preferibilmente, il compressore 4 ? collegato alla turbina a gas 10 per mezzo di una frizione autosincronizzante 14. Il dispositivo refrigerante 9 riduce l?energia usata per raffreddare il fluido refrigerante poich? in genere un dispositivo refrigerante assorbe meno potenza rispetto a un raffreddatore quando in uso, e il raffreddatore verr? acceso solamente quando il dispositivo refrigerante non pu? raffreddare il fluido refrigerante affinch? la temperatura del fluido refrigerante sia la temperatura desiderata.
[0057] Pertanto, il cosiddetto ?sistema treno? comprende un modulo di turbina a gas 1, un compressore 4 (vale a dire, il primo compressore di processo) e un?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile 2, disposti in successione.
[0058] In generale, un sistema comprendente una sorgente di potenza, un?apparecchiatura di trasmissione e un carico, come un compressore, pu? essere definito ?treno? o ?sistema treno? o ?impianto treno?.
[0059] In una seconda forma di realizzazione dell?impianto turbomacchina, mostrata nella figura 3, diversamente dalla prima forma di realizzazione, il dispositivo refrigerante 9 del sistema di raffreddamento ? collegato in parallelo tra l?ingresso 5A e l?uscita 5B del raffreddatore 5. In particolare, il dispositivo refrigerante 9 ? disposto tra la linea di alimentazione L7 e la linea di ritorno L8.
[0060] In una terza forma di realizzazione dell?impianto turbomacchina, mostrata nella figura 4, il sistema di raffreddamento ? dotato di una singola valvola e di un singolo dispositivo di misurazione e controllo per il fluido refrigerante che scorre nella seconda linea L2 e nella terza linea L3.
[0061] Tale terza forma di realizzazione ? usata quando la terza curva di degrado associata al pannello di controllo VFD 22 ? uguale alla seconda curva di degrado associata alla macchina elettrica reversibile 20 e quindi non ? necessario che il sistema di raffreddamento abbia una rispettiva valvola e un rispettivo dispositivo di misurazione e controllo per la macchina elettrica reversibile e il pannello di controllo VFD.
[0062] Pertanto, diversamente dalla prima forma di realizzazione descritta in precedenza, sono forniti solamente la seconda valvola V2 e il dispositivo di misurazione e controllo D2 per controllare la temperatura e la portata di una quantit? di fluido refrigerante che entra nella macchina elettrica reversibile 20 e nel pannello di controllo VFD 22.
[0063] La terza linea L3 collega il pannello di controllo VFD 22 alla seconda linea L2 in un punto P in modo tale che la seconda linea L2 sia suddivisa in una prima parte L21 e una seconda parte L22. La prima parte L21 collega il punto P all?uscita 5B del raffreddatore 5 per mezzo della sette L7 e la seconda parte L22 collega il punto P all?ingresso 21A della macchina elettrica reversibile 21. La seconda valvola V2 ? disposta sulla prima parte L21 della seconda linea L2.
[0064] Non ? necessario che l?unit? di controllo centrale 8 sia configurata per memorizzare nei mezzi di memorizzazione 7 la terza curva di degrado associata al pannello di controllo VFD 22, in cui un predeterminato terzo valore di temperatura ? associato a un predeterminato terzo valore di potenza. Di fatto, dal momento che la terza curva di degrado ? uguale alla seconda curva di degrado, il valore di riferimento di temperatura deciso dall?unit? di controllo centrale 8 ? il valore minimo tra il predeterminato primo valore di temperatura associato al predeterminato primo valore di potenza richiesto dalla turbina a gas 10 e il predeterminato secondo valore di temperatura associato al predeterminato secondo valore di potenza richiesto dalla macchina elettrica reversibile 20 che ? uguale al predeterminato terzo valore di temperatura associato a un predeterminato terzo valore di potenza richiesto dal pannello di controllo VFD 22.
[0065] In ulteriori forme di realizzazione non mostrate nelle figure, diversamente dalle forme di realizzazione descritte in precedenza, il sistema di raffreddamento pu? comprendere almeno due raffreddatori e due dispositivi di pompaggio, in cui ciascun raffreddatore ? configurato per raffreddare una rispettiva quantit? di fluido refrigerante e ciascun dispositivo di pompaggio ? collegato a un rispettivo raffreddatore e configurato per pompare una rispettiva quantit? di fluido refrigerante raffreddato da un rispettivo raffreddatore nella camera di filtro dell?aria e nella macchina elettrica reversibile rispettivamente attraverso una rispettiva linea L1, L2. In particolare, il sistema di raffreddamento pu? comprendere tre raffreddatori e tre dispositivi di pompaggio, in cui ciascun raffreddatore ? configurato per raffreddare una rispettiva quantit? di fluido refrigerante e ciascun dispositivo di pompaggio ? collegato a un rispettivo raffreddatore e configurato per pompare una rispettiva quantit? di fluido refrigerante raffreddato da un rispettivo raffreddatore nella camera di filtro dell?aria 11, nella macchina elettrica reversibile 20 e nel pannello di controllo VFD 22 rispettivamente attraverso una rispettiva linea L1, L2, L3.
[0066] Le figure 4, 5 e 6 mostrano un rispettivo sistema treno che pu? essere usato in ciascuna delle forme di realizzazione descritte in precedenza per sostituire il sistema treno montato in ciascuna forma di realizzazione.
[0067] Di seguito nella presente, ciascun sistema treno verr? descritto in riferimento alla prima forma di realizzazione descritta in precedenza, in modo che risultino ulteriori forme di realizzazione.
[0068] In una quarta forma di realizzazione dell?impianto turbomacchina, mostrata nella figura 5, l?impianto turbomacchina comprende un primo compressore 4 (vale a dire, il primo compressore di processo), preferibilmente un compressore centrifugo, e il modulo di turbina a gas 1 ? disposto tra l?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile 2 e il primo compressore 4.
[0069] In altri termini, il sistema treno comprende l?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile 2, il modulo di turbina a gas 1 e il compressore 4 disposti in successione.
[0070] In una quinta forma di realizzazione dell?impianto turbomacchina, mostrata nella figura 6, l?impianto turbomacchina comprende un primo compressore 4 (vale a dire, il primo compressore di processo), preferibilmente un compressore centrifugo, e l?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile 2 ? disposta tra il modulo di turbina a gas 1 e il primo compressore 4. Preferibilmente, l?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile 2 ? collegata al primo compressore 4 alla turbina a gas 10 per mezzo di una rispettiva frizione autosincronizzante 14.
[0071] In altri termini, il sistema treno comprende il modulo di turbina a gas 1, l?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile 2 e il primo compressore 4 disposti in successione.
[0072] In una sesta forma di realizzazione dell?impianto turbomacchina, mostrata nella figura 7, l?impianto turbomacchina comprende un primo compressore 4, un secondo compressore 42 (vale a dire, un secondo compressore di processo), un terzo compressore 43 (vale a dire, un terzo compressore di processo) e un?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile 2, in cui il terzo compressore 43 ? disposto tra il primo compressore 4 e il secondo compressore 42, in cui il primo compressore 4 ? collegato al modulo di turbina a gas 1 e il secondo compressore 42 ? collegato all?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile 2. Ciascuno dei compressori summenzionati ? un compressore di processo.
[0073] In altri termini, il sistema treno comprende il modulo di turbina a gas 1, il primo compressore 4, il terzo compressore 43, il secondo compressore 42 e l?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile 2 disposti in successione.
[0074] La figura 8 mostra un diagramma di flusso che riassume un metodo per raffreddare almeno una quantit? di aria nel modulo di turbina a gas 1 e una quantit? di aria nell?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile 2, in cui il modulo di turbina a gas 1 comprende una turbina a gas 10 e una camera di filtro dell?aria 11 e l?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile 2 comprende una macchina elettrica reversibile 20, per mezzo di un sistema di raffreddamento comprendente un raffreddatore 5 per raffreddare un fluido refrigerante, una prima linea L1 che collega il raffreddatore 5 alla camera di filtro dell?aria 11, una seconda linea L2 che collega il raffreddatore 5 alla macchina elettrica reversibile 20, e un dispositivo di pompaggio 6 per pompare il fluido refrigerante almeno nella prima linea L1 e nella seconda linea L2, nonch? una prima valvola V1 per cambiare una portata di una quantit? di fluido refrigerante che scorre sulla prima linea L1, un primo dispositivo di misurazione e controllo D1 configurato per misurare un primo valore di temperatura riferito all?aria nella camera di filtro dell?aria 11 e controllare la prima valvola V1, una seconda valvola V2 per cambiare una portata di una quantit? di fluido refrigerante che scorre sulla seconda linea L2, un secondo dispositivo di misurazione e controllo D2 configurato per misurare un secondo valore di temperatura riferito all?aria nella macchina elettrica reversibile 20 e controllare la seconda valvola V2.
[0075] Il metodo comprende le seguenti fasi:
pompare 101 il fluido refrigerante per mezzo del dispositivo di pompaggio 6; misurare 102 un primo valore di temperatura riferito all?aria nella camera di filtro dell?aria 11 per mezzo del primo dispositivo di misurazione e controllo D1; misurare 103 un secondo valore di temperatura riferito all?aria nella macchina elettrica reversibile 20 per mezzo del secondo dispositivo di misurazione e controllo D2;
impostare 104 un valore di riferimento di temperatura per il fluido refrigerante rispetto a una prima curva di degrado associata alla turbina a gas 10, in cui un predeterminato primo valore di temperatura ? associato a un predeterminato primo valore di potenza, e a una seconda curva di degrado associata alla macchina elettrica reversibile 20, in cui un predeterminato secondo valore di temperatura ? associato a un predeterminato secondo valore di potenza, a seconda di una domanda di potenza, in modo tale che la temperatura del fluido refrigerante in uscita dal raffreddatore 5 sia uguale al valore di riferimento di temperatura; e
controllare 105 la prima valvola V1 e la seconda valvola V2, indipendentemente l?una dall?altra, attraverso il rispettivo dispositivo di misurazione e controllo D1, D2, per aumentare/diminuire una portata del fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore 5 in modo tale che
l?aria nella camera di filtro dell?aria 11 raggiunga un predeterminato primo valore di temperatura associato a un predeterminato primo valore di potenza della turbina a gas 10 nella prima curva di degrado; o
l?aria nella macchina elettrica reversibile 20 raggiunga il predeterminato valore di temperatura associato a un predeterminato secondo valore di potenza della macchina elettrica reversibile 20 nella seconda curva di degrado, a seconda della domanda di potenza.
[0076] Un vantaggio della presente soluzione tecnica ? quello di ottimizzare il raffreddamento di un fluido termovettore o fluido refrigerante (come acqua) nel tempo in base alle curve di degrado, a seconda di una domanda di potenza, in modo tale da ridurre al minimo il costo operativo richiesto e allo stesso tempo massimizzare le prestazioni dell?impianto turbomacchina.
[0077] Un altro vantaggio ? dato dalla possibilit? di usare una turbina a gas ibrida ad azionamento meccanico.
[0078] Un ulteriore vantaggio ? che le prestazioni della macchina elettrica reversibile nel? fornire energia non sono influenzate dalla temperatura ambiente.
[0079] Sebbene aspetti dell'invenzione siano stati descritti in termini di varie forme di realizzazione specifiche, risulter? evidente ai tecnici del ramo che numerose modifiche, variazioni e omissioni sono possibili senza discostarsi dallo spirito e dall?ambito delle rivendicazioni. Inoltre, salvo diversamente specificato nella presente, l?ordine o sequenza di una qualsiasi fase di processo o metodo pu? essere variato/a o risequenziato/a secondo forme di realizzazione alternative.
[0080] ? stato fatto riferimento in dettaglio alle forme di realizzazione della descrizione, di cui uno o pi? esempi sono illustrati nei disegni. Ciascun esempio ? fornito a titolo esplicativo della descrizione, non limitativo della descrizione. Di fatto, risulter? evidente ai tecnici del ramo che varie modifiche e variazioni possono essere apportate alla presente descrizione senza discostarsi dall?ambito o dallo spirito della descrizione. Il riferimento in tutta la descrizione a ?una forma di realizzazione? o ?alcune forme di realizzazione? indica che il particolare aspetto, struttura o caratteristica descritto/a in relazione a una forma di realizzazione ? incluso/a in almeno una forma di realizzazione dell?oggetto descritto. Pertanto, l?occorrenza dell?espressione ?in una forma di realizzazione? o ?in alcune forme di realizzazione? in vari punti in tutta la descrizione non fa necessariamente riferimento alla/e stessa/e forma/e di realizzazione. Inoltre, i particolari aspetti, strutture o caratteristiche possono essere combinati in qualsiasi modo idoneo in una o pi? forme di realizzazione.
[0081] Quando elementi di varie forme di realizzazione vengono introdotti, gli articoli ?un?, ?uno?, ?una?, ?il?, ?lo?, ?la?, ?i?, ?gli?, ?le? e ?detto/a/i/e? intendono indicare che vi sono uno o pi? di tali elementi. I termini ?comprendente/comprendendo?, ?includente? e ?avente? intendono essere inclusivi e indicano che vi possono essere elementi aggiuntivi diversi dagli elementi elencati.

Claims (18)

RIVENDICAZIONI
1. Impianto turbomacchina comprendente:
un modulo di turbina a gas (1) comprendente una turbina a gas (10) e una camera di filtro dell?aria (11);
un?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile (2) comprendente una macchina elettrica reversibile (20) in grado di alimentare/assorbire potenza;
un sistema di raffreddamento comprendente
almeno un raffreddatore (5) per raffreddare un fluido refrigerante, una prima linea (L1) che collega il raffreddatore (5) alla camera di filtro dell?aria (11),
una seconda linea (L2) che collega il raffreddatore (5) alla macchina elettrica reversibile (20), e
almeno un dispositivo di pompaggio (6), collegato al raffreddatore (5) e configurato per pompare il fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore (5) almeno nella prima linea (L1) e nella seconda linea (L2); e caratterizzato
dal fatto che l?impianto turbomacchina comprende inoltre:
mezzi di memorizzazione (7) per memorizzare dati,
un?unit? di controllo centrale (8) collegata al raffreddatore (5), al dispositivo di pompaggio (6) e ai mezzi di memorizzazione (7) e configurata per memorizzare nei mezzi di memorizzazione (7) una prima curva di degrado associata alla turbina a gas (10), in cui un predeterminato primo valore di temperatura ? associato a un predeterminato primo valore di potenza, e una seconda curva di degrado associata alla macchina elettrica reversibile (20), in cui un predeterminato secondo valore di temperatura ? associato a un predeterminato secondo valore di potenza;
dal fatto che il sistema di raffreddamento comprende inoltre:
una prima valvola (V1) per cambiare la portata di una quantit? di fluido refrigerante che scorre sulla prima linea (L1);
un primo dispositivo di misurazione e controllo (D1) configurato per misurare un primo valore di temperatura riferito all?aria nella camera di filtro dell?aria (11) e per controllare la prima valvola (V1);
una seconda valvola (V2) per cambiare la portata di una quantit? del fluido refrigerante che scorre sulla seconda linea (L2); e
un secondo dispositivo di misurazione e controllo (D2) configurato per misurare un secondo valore di temperatura riferito al fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore (5) e per controllare la seconda valvola (V2); e
dal fatto che l'unit? di controllo centrale (8) ? configurata per:
impostare un valore di riferimento di temperatura per il fluido refrigerante, in modo tale che il fluido refrigerante in uscita dal raffreddatore (5) abbia il valore di riferimento di temperatura;
attivare il dispositivo di pompaggio (6); e
controllare ciascuna valvola (V1, V2), indipendentemente l?una dall?altra, attraverso il rispettivo dispositivo di misurazione e controllo (D1, D2), per aumentare/diminuire una portata del fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore (5), in modo tale che l?aria nella camera di filtro dell?aria (11) raggiunga un predeterminato primo valore di temperatura associato a un predeterminato primo valore di potenza della turbina a gas (10) nella prima curva di degrado, o l?aria nella macchina elettrica reversibile (20) raggiunga un predeterminato secondo valore di temperatura associato a un predeterminato secondo valore di potenza della macchina elettrica reversibile (20) nella seconda curva di degrado, a seconda di una domanda di potenza.
2. Impianto turbomacchina secondo la rivendicazione 1, in cui l?unit? di controllo centrale (8) ? configurata per controllare la prima valvola (V1) in base alla differenza tra il primo valore di temperatura misurato dal primo dispositivo di misurazione e controllo (D1) e un predeterminato primo valore di temperatura associato a una predeterminata prima potenza della turbina a gas (10) corrispondente a un primo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza e per controllare la seconda valvola (V2) in base alla differenza tra il secondo valore di temperatura misurato dal secondo dispositivo di misurazione e controllo (D2) e un predeterminato secondo valore di temperatura associato a una predeterminata seconda potenza della macchina elettrica reversibile (20) corrispondente a un secondo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza.
3. Impianto turbomacchina secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il raffreddatore (5) comprende un?unit? logica di controllo (51) e l?unit? di controllo centrale (8) ? collegata all?unit? logica di controllo (51) del raffreddatore (5) e configurata per: decidere che il valore di riferimento di temperatura per il fluido refrigerante ? il valore minimo tra il predeterminato primo valore di temperatura associato al predeterminato primo valore di potenza richiesto dalla turbina a gas (10) e il predeterminato secondo valore di temperatura associato al predeterminato secondo valore di potenza richiesto dalla macchina elettrica reversibile (20); e
inviare il valore di riferimento di temperatura all?unit? logica di controllo (51) del raffreddatore (5), in modo tale che l?unit? logica di controllo (51) del raffreddatore (5) imposti il valore di temperatura del fluido refrigerante uguale al valore di riferimento di temperatura.
4. Impianto turbomacchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-3, in cui l?unit? di controllo centrale (8) ? configurata per:
controllare il primo dispositivo di misurazione e controllo (D1) in modo tale che il primo dispositivo di misurazione e controllo (D1) controlli a sua volta la prima valvola (V1) per aumentare la portata del fluido refrigerante, quando il primo valore di temperatura misurato dal primo dispositivo di misurazione e controllo (D1) ? maggiore di quello del predeterminato primo valore di temperatura associato a una predeterminata prima potenza della turbina a gas (10) corrispondente a un primo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza, e per diminuire la portata del fluido refrigerante, quando il primo valore di temperatura misurato dal primo dispositivo di misurazione e controllo (D1) ? minore del predeterminato primo valore di temperatura associato a una predeterminata prima potenza della turbina a gas (10) corrispondente a un primo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza; e
controllare il secondo dispositivo di misurazione e controllo (D2) in modo tale che il secondo dispositivo di misurazione e controllo (D2) controlli a sua volta la seconda valvola (V2) per aumentare la portata del fluido refrigerante, quando il secondo valore di temperatura misurato dal secondo dispositivo di misurazione e controllo (D2) ? maggiore di quello del predeterminato secondo valore di temperatura associato a una predeterminata seconda potenza della macchina elettrica reversibile (20) corrispondente a un secondo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza, e per diminuire la portata del fluido refrigerante, quando il secondo valore di temperatura misurato dal secondo dispositivo di misurazione e controllo (D2) ? minore del predeterminato secondo valore di temperatura associato a una predeterminata seconda potenza della macchina elettrica reversibile (20) corrispondente a un secondo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza.
5. Impianto turbomacchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-4, in cui la macchina elettrica reversibile (20) comprende un?unit? refrigerante di aria (21) configurata per raffreddare aria in un circuito chiuso per mezzo del passaggio di un fluido refrigerante attraverso uno scambiatore di calore.
6. Impianto turbomacchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-5, in cui
l?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile (2) comprende inoltre un pannello di controllo VFD (22) configurato per controllare la macchina elettrica reversibile (20);
il sistema di raffreddamento comprende:
una terza linea (L3) che collega il raffreddatore (5) al pannello di controllo VFD (22),
una terza valvola (V3) per cambiare la portata di una quantit? di fluido refrigerante che scorre sulla terza linea (L3),
un terzo dispositivo di misurazione e controllo (D3) configurato per misurare un terzo valore di temperatura riferito al fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore (5) e per controllare la terza valvola (V3),
in cui il dispositivo di pompaggio (6) ? configurato per pompare una quantit? di fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore (5) nella terza linea (L3), in cui
l?unit? di controllo centrale (8) ? collegata al terzo dispositivo di misurazione e controllo (D3) e configurata per:
memorizzare nei mezzi di memorizzazione (7) una terza curva di degrado associata al pannello di controllo VFD (22), in cui un predeterminato terzo valore di temperatura ? associato a un predeterminato terzo valore di potenza; e controllare la terza valvola (V3), indipendentemente dalla prima e seconda valvola (V1, V2), attraverso il terzo dispositivo di misurazione e controllo (D3) per aumentare/diminuire una portata del fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore (5) in modo tale che il fluido refrigerante nel pannello di controllo VFD (22) raggiunga un predeterminato terzo valore di temperatura associato a un predeterminato terzo valore di potenza del pannello di controllo VFD (22) nella terza curva di degrado, a seconda della domanda di potenza.
7. Impianto turbomacchina secondo la rivendicazione 6, in cui l?unit? di controllo centrale (8) ? configurata per controllare la terza valvola (V3) in base alla differenza tra il terzo valore di temperatura misurato dal terzo dispositivo di misurazione e controllo (D3) e un predeterminato terzo valore di temperatura associato a una predeterminata terza potenza del pannello di controllo VFD (22) corrispondente a un terzo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza.
8. Impianto turbomacchina secondo la rivendicazione 6 o 7, quando dipendente dalla rivendicazione 3, in cui l?unit? di controllo centrale (8) ? configurata per decidere che il valore di riferimento di temperatura per il fluido refrigerante ? il valore minimo tra il primo predeterminato valore di temperatura associato al predeterminato primo valore di potenza richiesto dalla turbina a gas (10) e il predeterminato secondo valore di temperatura associato al predeterminato secondo valore di potenza richiesto dalla macchina elettrica reversibile (20) e il predeterminato terzo valore di temperatura associato al predeterminato terzo valore di potenza richiesto dal pannello di controllo VFD (22).
9. Impianto turbomacchina secondo le rivendicazioni 6 o 7, in cui l?unit? di controllo centrale (8) ? configurata per controllare il terzo dispositivo di misurazione e controllo (D3) in modo tale che il terzo dispositivo di misurazione e controllo (D3) controlli a sua volta la terza valvola (V3) per aumentare la portata del fluido refrigerante, quando il terzo valore di temperatura misurato dal terzo dispositivo di misurazione e controllo (D3) ? maggiore di quello del predeterminato terzo valore di temperatura associato a una predeterminata terza potenza del pannello di controllo VFD (22) corrispondente a un terzo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza, e per diminuire la portata del fluido refrigerante, quando il terzo valore di temperatura misurato dal terzo dispositivo di misurazione e controllo (D3) ? minore del predeterminato terzo valore di temperatura associato a una predeterminata terza potenza del pannello di controllo VFD (20) corrispondente a un terzo valore di potenza richiesto dalla domanda di potenza.
10. Impianto turbomacchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-5, in cui il sistema di raffreddamento comprende due raffreddatori (5) e due dispositivi di pompaggio (6), in cui ciascun raffreddatore (5) ? configurato per raffreddare una rispettiva quantit? di fluido refrigerante e ciascun dispositivo di pompaggio (6) ? collegato a un rispettivo raffreddatore (5) e configurato per pompare una rispettiva quantit? di fluido refrigerante raffreddato da un rispettivo raffreddatore (5) nella camera di filtro dell?aria (11) e nella macchina elettrica reversibile (20), rispettivamente.
11. Impianto turbomacchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 6-9, in cui il sistema di raffreddamento comprende tre raffreddatori (5) e tre dispositivi di pompaggio (6), in cui ciascun raffreddatore (5) ? configurato per raffreddare una rispettiva quantit? di fluido refrigerante e ciascun dispositivo di pompaggio (6) ? collegato a un rispettivo raffreddatore (5) e configurato per pompare una rispettiva quantit? di fluido refrigerante raffreddato da un rispettivo raffreddatore (5) nella camera di filtro dell?aria (11), nella macchina elettrica reversibile (20) e nel pannello di controllo VFD (22), rispettivamente.
12. Impianto turbomacchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-5, in cui
l?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile (2) comprende inoltre un pannello di controllo VFD (22) configurato per controllare la macchina elettrica reversibile (20), e
il sistema di raffreddamento comprende:
una terza linea (L3) che collega il pannello di controllo VFD (22) alla seconda linea (L2) in un punto (P), in modo tale che la seconda linea (L2) sia suddivisa in una prima parte (L21) e una seconda parte (L22), in cui la prima parte (L21) collega il punto (P) al raffreddatore (5) e la seconda parte (L22) collega il punto (P) alla macchina elettrica reversibile (20), la seconda valvola (V2) essendo disposta sulla prima parte (L21) della seconda linea (L2), e
in cui
una terza curva di degrado associata al pannello di controllo VFD (22), in cui un predeterminato valore di temperatura ? associato a un predeterminato terzo valore di potenza, ? uguale alla seconda curva di degrado.
13. Impianto turbomacchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-12, in cui il raffreddatore (5) ha un ingresso (5A) e un?uscita (5B) e il sistema di raffreddamento comprende un dispositivo refrigerante (9), il dispositivo refrigerante (9) essendo collegato in serie all?ingresso (5A) del raffreddatore (5) o collegato in parallelo tra l?ingresso (5A) e l?uscita (5B) del raffreddatore (5).
14. Impianto turbomacchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-13, in cui l?impianto turbomacchina comprende un primo compressore (4) disposto tra il modulo di turbina a gas (1) e l?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile (2), il primo compressore (4) essendo collegato preferibilmente alla turbina a gas (10) per mezzo di una frizione autosincronizzante (14).
15. Impianto turbomacchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-13, in cui l?impianto turbomacchina comprende un primo compressore (4) e il modulo di turbina a gas (1) ? disposto tra l?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile (2) e il primo compressore (4).
16. Impianto turbomacchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-13, in cui l?impianto turbomacchina comprende un primo compressore (4) e l?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile (2) ? disposta tra il modulo di turbina a gas (1) e il primo compressore (4).
17. Impianto turbomacchina secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-13, in cui l?impianto turbomacchina comprende un secondo compressore (42) e un terzo compressore (43), in cui il terzo compressore (43) ? disposto tra il primo compressore (4) e il secondo compressore (42), in cui il primo compressore (4) ? collegato al modulo di turbina a gas (1) e il secondo compressore (4) ? collegato all?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile (2).
18. Metodo per raffreddare almeno una quantit? di aria in un modulo di turbina a gas (1) e una quantit? di aria in un?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile (2), in cui il modulo di turbina a gas (1) comprende una turbina a gas (10) e una camera di filtro dell?aria (11) e l?unit? elettrica di azionamento a frequenza variabile (2) comprende una macchina elettrica reversibile (20), per mezzo di un sistema di raffreddamento comprendente un raffreddatore (5) per raffreddare un fluido refrigerante, una prima linea (L1) che collega il raffreddatore (5) alla camera di filtro dell?aria (11), una seconda linea (L2) che collega il raffreddatore (5) alla macchina elettrica reversibile (20), e un dispositivo di pompaggio (6) per pompare un fluido refrigerante almeno nella prima linea (L1) e nella seconda linea (L2), nonch? una prima valvola (V1) per cambiare una portata di una quantit? di fluido refrigerante che scorre sulla prima linea (L1), un primo dispositivo di misurazione e controllo (D1) configurato per misurare un primo valore di temperatura riferito all?aria nella camera di filtro dell?aria (11) e controllare la prima valvola (V1), una seconda valvola (V2) per cambiare una portata di una quantit? di fluido refrigerante che scorre sulla seconda linea (L2) e un secondo dispositivo di misurazione e controllo (D2) configurato per misurare un secondo valore di temperatura riferito all?aria nella macchina elettrica reversibile (20) e controllare la seconda valvola (V2), il metodo comprendendo le seguenti fasi:
- pompare (101) il fluido refrigerante per mezzo del dispositivo di pompaggio (6); - misurare (102) il primo valore di temperatura riferito all?aria nella camera di filtro dell?aria (11) per mezzo del primo dispositivo di misurazione e controllo (D1);
- misurare (103) il secondo valore di temperatura riferito all?aria nella macchina elettrica reversibile (20) per mezzo del secondo dispositivo di misurazione e controllo (D2);
- impostare (104) un valore di riferimento di temperatura del fluido refrigerante, in modo tale che la temperatura del fluido refrigerante in uscita dal raffreddatore (5) sia uguale al valore di riferimento di temperatura, rispetto a una prima curva di degrado associata alla turbina a gas (10), in cui un predeterminato primo valore di temperatura ? associato a un predeterminato primo valore di potenza, e a una seconda curva di degrado associata alla macchina elettrica reversibile (20), in cui un predeterminato secondo valore di temperatura ? associato a un predeterminato secondo valore di potenza, a seconda di una domanda di potenza; e
- controllare (105) la prima valvola (V1) e la seconda valvola (V2), indipendentemente l?una dall?altra, attraverso il rispettivo dispositivo di misurazione e controllo (D1, D2), per aumentare/diminuire una portata del fluido refrigerante raffreddato dal raffreddatore (5) in modo tale che
l?aria nella camera di filtro dell?aria (11) raggiunga un predeterminato primo valore di temperatura associato a un predeterminato primo valore di potenza della turbina a gas (10) nella prima curva di degrado; o
l?aria nella macchina elettrica reversibile (20) raggiunga un predeterminato secondo valore di temperatura associato a un predeterminato secondo valore di potenza della macchina elettrica reversibile (20) nella seconda curva di degrado, a seconda della domanda di potenza.
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