ITPD20130033A1 - INTEGRATED ENERGY CONSUMPTION MONITORING SYSTEM AND ANOMALIES FORECAST IN PLASTIC GRANULES TREATMENT / PROCESSING PLANTS - Google Patents
INTEGRATED ENERGY CONSUMPTION MONITORING SYSTEM AND ANOMALIES FORECAST IN PLASTIC GRANULES TREATMENT / PROCESSING PLANTS Download PDFInfo
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Description
TITOLO TITLE
SISTEMA INTEGRATO DI MONITORAGGIO DEI CONSUMI INTEGRATED CONSUMPTION MONITORING SYSTEM
SPECIFICI DI ENERGIA E PREVISIONE DI ANOMALIE IN ENERGY SPECIFICATIONS AND ANOMALIES FORECAST IN
IMPIANTI DI TRATTAMENTO/TRASFORMAZIONE DI GRANULI GRANULES TREATMENT / TRANSFORMATION PLANTS
PLASTICI PLASTICS
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Il presente brevetto è attinente agli impianti per il trattamento/trasformazione dei granuli plastici ed in particolare concerne un sistema integrato di monitoraggio dei consumi energetici specifici dei vari dispositivi degli impianti di trattamento/trasformazione in rapporto alla reale quantità oraria di bene prodotto o trasformato e previsione di anomalie di ciascun dispositivo. This patent relates to plants for the treatment / transformation of plastic granules and in particular concerns an integrated system for monitoring the specific energy consumption of the various devices of the treatment / transformation plants in relation to the real hourly quantity of produced or transformed goods and forecast. anomalies of each device.
Gli impianti di trattamento/trasformazione dei granuli plastici comprendono vari dispositivi come ad esempio sistemi automatici di caricamento dei granuli nelle tramogge di essiccazione, deumidificatori, riscaldatori d'aria, sistemi di condizionamento e raffreddamento, macchine trasformatrici del granulo plastico. Plastic granule treatment / transformation plants include various devices such as automatic systems for loading granules into drying hoppers, dehumidifiers, air heaters, air conditioning and cooling systems, plastic granule transforming machines.
Ciascuno di detti dispositivi è alimentato ad energia elettrica e può presentare anomalie o rotture. Each of said devices is powered by electricity and can present anomalies or breakages.
L'intervento di riparazione o sostituzione di un dispositivo difettoso o rotto comporta l'interruzione del ciclo lavorativo, con conseguente perdita di produzione. The repair or replacement of a defective or broken device involves the interruption of the working cycle, with consequent loss of production.
In particolare la rottura o grave anomalia di un dispositivo comporta l'interruzione della produzione in momenti casuali e solitamente poco opportuni. In particular, the breakage or serious anomaly of a device involves the interruption of production at random and usually not very convenient moments.
E' da considerare che i dispositivi, prima di giungere a rottura o ad estrema usura, possono manifestare un consumo specifico di energia o un azionamento anomali. It must be considered that the devices, before reaching breakage or extreme wear, may show a specific energy consumption or an anomalous operation.
L'attuale stato dell'arte dei sistemi di monitoraggio e gestione del consumo assoluto di energia, dove con il termine consumo assoluto di energia si intende quello non rapportato alla reale quantità oraria di bene prodotto o trasformato, si basano su software che non tengono conto delle reali condizioni di processo e quindi non integrato con le reali condizioni operative dei vari dispositivi presenti, quindi non sono in grado di determinare un consumo di energia specifico variabile nel tempo. The current state of the art of monitoring and management systems for absolute energy consumption, where the term absolute energy consumption means that not related to the real hourly quantity of produced or transformed goods, are based on software that does not take into account of the real process conditions and therefore not integrated with the real operating conditions of the various devices present, therefore they are not able to determine a specific energy consumption that varies over time.
L'incapacità di monitorare e misurare il consumo specifico di energia relazionandolo alle reali condizioni di processo porta il sistema ad allontanarsi dalla reale condizione di segnalazioni di anomalie. The inability to monitor and measure the specific energy consumption by relating it to the real process conditions leads the system to move away from the real condition of anomaly signals.
Un esempio può essere che una riduzione della produzione oraria del dispositivo di trasformazione dei granuli plastici, induce il sistema di monitoraggio a segnalare una riduzione del consumo energetico non rapportato alla produttività. An example may be that a reduction in the hourly production of the plastic granule transformation device causes the monitoring system to report a reduction in energy consumption not related to productivity.
Per ovviare a tutti i suddetti inconvenienti si è studiato e realizzato un sistema integrato di monitoraggio dei consumi specifici di energia e previsione di anomalie in impianti di trattamento/trasformazione di granuli plastici integrante i dati rilevati dai singoli dispositivi di trattamento/trasformazione del granulo plastico, i relativi consumi di energia, la reale quantità oraria di bene prodotto o trasformato e, in tempo reale, acquisendo le informazioni dall'impianto, stabilisce le condizioni ottimali di funzionamento o segnala eventuali anomalie. To overcome all the aforementioned drawbacks, an integrated system for monitoring specific energy consumption and forecasting of anomalies in plastic granule treatment / transformation plants has been studied and implemented, integrating the data detected by the individual plastic granule treatment / transformation devices, the relative energy consumption, the real hourly quantity of goods produced or transformed and, in real time, acquiring information from the plant, establishes the optimal operating conditions or reports any anomalies.
Uno scopo del presente trovato è quindi la capacità di acquisire ed ottimizzare i dati acquisiti dai singoli dispositivi e relazionare il consumo di energia alla reale quantità oraria [kg/h] di bene prodotto o trasformato al fine di ottenere un consumo energetico specifico [kWh/kg]. An object of the present invention is therefore the ability to acquire and optimize the data acquired by the individual devices and to relate the energy consumption to the real hourly quantity [kg / h] of produced or transformed goods in order to obtain a specific energy consumption [kWh / kg].
Un altro scopo del presente trovato è la capacità di creare benchmark di riferimento in più applicazioni diverse. Questo viene raggiunto tramite un data base precostituito di dati di consumo energetico specifico o acquisendo ed ottimizzando i dati dai singoli dispositivi, o in generale impianti, condividendoli mediante rete locale o internet con altri impianti di trattamento/trasformazione del granulo plastico al fine di migliorare e incrementare la capacità locale di elaborazione ed ottimizzazione del consumo specifico di energia. Another object of the present invention is the ability to create reference benchmarks in several different applications. This is achieved through a pre-established database of specific energy consumption data or by acquiring and optimizing data from individual devices, or systems in general, sharing them via local network or internet with other plastic granule treatment / transformation plants in order to improve and increase local processing capacity and optimization of specific energy consumption.
Il nuovo sistema di monitoraggio assolve sia alla funzione di controllore ma anche di acquisitore di dati, per creare riferimenti reali in processi di settori della trasformazione delle resine plastiche attualmente non coperti. Ciò permette al sistema di incrementare la propria capacità di elaborazione attingendo da una banca dati globale di consumi specifici. The new monitoring system performs both the function of controller but also of data acquisition, to create real references in processes of sectors of the transformation of plastic resins not currently covered. This allows the system to increase its processing capacity by drawing from a global database of specific consumption.
Uno altro scopo del nuovo sistema integrato è individuare e segnalare i dispositivi che presentino un consumo specifico di energia o una tendenza ad un consumo specifico di energia anomalo. Another purpose of the new integrated system is to identify and report devices that exhibit a specific energy consumption or a tendency towards an anomalous specific energy consumption.
Un altro scopo del nuovo sistema integrato è monitorare il consumo specifico di energia, le curve di consumo specifico di energia, gli intervalli di azionamento e funzionamento dei vari dispositivi. Another purpose of the new integrated system is to monitor the specific energy consumption, the specific energy consumption curves, the activation and operating intervals of the various devices.
Un altro scopo del nuovo sistema integrato è permettere di individuare i dispositivi troppo usurati o prossimi alla rottura o prossimi all’ anomalia grave così da poterne predisporre la riparazione e/o la sostituzione con la minima interruzione di funzionamento dell'intero impianto. Another purpose of the new integrated system is to allow the identification of devices that are too worn or close to breaking or close to a serious anomaly so that they can be repaired and / or replaced with minimal interruption of the entire system.
Questi ed altri scopi, diretti e complementari, sono raggiunti dal nuovo sistema integrato di monitoraggio dei consumi specifici di energia e previsione di anomalie #M!# in impianti di trattamento/trasformazione di granuli plastici comprendente almeno un computer di controllo e monitoraggio e vari sensori di acquisizione delle variabili di processo, sensori di assorbimento di energia, di consumo di energia e di intervalli di azionamento applicabili ai vari dispositivi dell'impianto. These and other direct and complementary purposes are achieved by the new integrated system for monitoring specific energy consumption and forecasting of anomalies #M! # In plastic granule treatment / transformation plants including at least one control and monitoring computer and various sensors. acquisition of process variables, sensors of energy absorption, energy consumption and activation intervals applicable to the various devices of the plant.
I vari sensori sono collegati ai vari dispositivi dell'impianto e rilevano i vari dati di consumo di energia elettrica, e non di ciascun dispositivo, come ad esempio: The various sensors are connected to the various system devices and detect the various data of electricity consumption, and not of each device, such as:
- consumo istantaneo; - instant consumption;
- consumo medio; - average consumption;
- consumo totale; - total consumption;
- sbalzi e picchi istantanei di consumo. - instantaneous surges and peaks in consumption.
Detti sensori sono collegati, via cavo o via radiofrequenza, con almeno un computer di controllo e monitoraggio. These sensors are connected, via cable or radio frequency, with at least one control and monitoring computer.
Il computer di controllo e monitoraggio, ed il relativo programma, riceve in tempo reale tutti i dati raccolti da tutti i sensori presenti nei vari dispositivi. Il computer di controllo e monitoraggio riceve e memorizza i dati inviati dai sensori e li analizza in tempo reale o li confronta con i dati memorizzati in precedenza. The control and monitoring computer, and the relative program, receives in real time all the data collected by all the sensors present in the various devices. The control and monitoring computer receives and stores the data sent by the sensors and analyzes them in real time or compares them with previously stored data.
In particolare il computer di controllo e monitoraggio confrontando in tempo reale i dati ricevuti dai vari sensori permette un controllo continuo del consumo specifico di energia e, nel caso che i nuovi dati ricevuti si discostino oltre una determinata soglia o abbiano tendenza costante ad aumentare o diminuire verso una determinata soglia di guardia, provvede ad avvisare il personale di controllo e manutenzione. In particular, the control and monitoring computer by comparing in real time the data received from the various sensors allows a continuous control of the specific energy consumption and, in the event that the new data received deviate beyond a certain threshold or have a constant tendency to increase or decrease towards a certain guard threshold, it notifies the control and maintenance personnel.
Il confronto dei nuovi dati ricevuti può essere eseguito, ad esempio: The comparison of the new data received can be performed, for example:
- rispetto ai valori massimi e minimi memorizzati; - with respect to the maximum and minimum values stored;
- rispetto ai valori medi memorizzati; - compared to the average values stored;
- rispetto ai valori medi memorizzati relativi allo specifico stato di funzionamento, come ad esempio accensione, mantenimento, ripresa, eccetera; - compared to the average values stored relating to the specific operating status, such as for example ignition, maintenance, recovery, etc.
- rispetto ai valori istantanei e medi di altri sensori ambientali non relativi ai dispostivi, come ad esempio dati relativi alla temperatura ed all'umidità ambientale dei locali in cui sono installati i dispositivi monitorati. - compared to the instantaneous and average values of other environmental sensors not related to the devices, such as, for example, data relating to the ambient temperature and humidity of the rooms in which the monitored devices are installed.
Il nuovo sistema integrato di monitoraggio del consumo specifico di energia e previsione di anomalie in impianti di trattamento/trasformazione di granuli plastici così costituito rileva anomalie lievi o comportamenti insoliti di funzionamento, sia momentanei che ripetitivi, dei vari dispositivi dell'impianto e permette di stabilire in anticipo possibili successivi anomalie o rotture dei vari dispositivi dell'impianto. The new integrated system for monitoring the specific energy consumption and forecasting of anomalies in the treatment / transformation plants of plastic granules thus constituted detects slight anomalies or unusual operating behaviors, both momentary and repetitive, of the various devices of the plant and allows to establish in advance possible subsequent anomalies or breakages of the various system devices.
Nella tavola allegata viene presentata, a titolo esemplificativo e non limitativo, una pratica realizzazione del trovato. In the attached table, a practical embodiment of the invention is presented by way of non-limiting example.
In figura 1 sono visibili i vari dispositivi di un impianto di trattamento/trasformazione di granuli plastici. Figure 1 shows the various devices of a plastic granule treatment / transformation plant.
In questo esempio sono riportati almeno uno o più dispositivi detti di caricamento (D1), almeno uno o più dispositivi detti di deumidificazione (D2), almeno uno o più dispositivi detti di riscaldamento (D3), almeno uno o più dispositivi detti tramoggia di accumulo o trattamento (D4) dei granuli plastici da essiccare/deumidificare e da inviare ad almeno uno o più dispositivi di trasformazione dei granuli plastici (D5), almeno uno o più dispositivi di deumidificazione/trattamento della zona dove è presente il dispositivo di trasformazione di granuli plastici (D6), almeno uno o più dispositivi di raffreddamento dei fluidi di processo (D7). This example shows at least one or more so-called loading devices (D1), at least one or more so-called dehumidification devices (D2), at least one or more so-called heating devices (D3), at least one or more devices called storage hoppers o treatment (D4) of the plastic granules to be dried / dehumidified and to be sent to at least one or more plastic granule transformation devices (D5), at least one or more dehumidification / treatment devices of the area where the granule transformation device is present plastic (D6), at least one or more process fluid cooling devices (D7).
Ciascuno di detti dispositivi (D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7) è collegato ad almeno un sistema o computer di controllo (Z1,…, Z7) che ne sovrintende il funzionamento locale. Each of said devices (D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7) is connected to at least one control system or computer (Z1,…, Z7) which supervises its local operation.
Ad alcuni dei dispositivi (D1,…, D7) sono applicati i sensori (O1,…,O7). In questo esempio un sensore (O1) è applicato al dispositivo detto di caricamento (D1), un sensore (O2) è applicato al dispositivo detto di deumidificazione (D2), un sensore (O3) è applicato al dispositivo detto di riscaldamento (D3), un sensore (O6) è applicato al dispositivo detto deumidificazione (D6) della zona dove è presente il dispositivo di trasformazione di granuli plastici dei granuli plastici (D5). Sensors (O1,…, O7) are applied to some of the devices (D1,…, D7). In this example a sensor (O1) is applied to the so-called loading device (D1), a sensor (O2) is applied to the so-called dehumidification device (D2), a sensor (O3) is applied to the so-called heating device (D3) , a sensor (O6) is applied to the device called dehumidification (D6) of the area where the device for transforming plastic granules into plastic granules (D5) is present.
Ciascuno di detti sensori (O1, O2, O3,…, O7) rileva l'assorbimento di energia, il consumo di energia e gli intervalli di azionamento dei rispettivi dispositivi (D1, D2, D3,…, D7). Each of said sensors (O1, O2, O3,…, O7) detects the energy absorption, the energy consumption and the activation intervals of the respective devices (D1, D2, D3,…, D7).
Tali sensori (O1, O2, O3,…, O7) e il sistema o computer di controllo e monitoraggio (Z1,…, Z7) dei vari dispositivi (D1,…, D7) sono collegati ad almeno un computer di controllo e monitoraggio (Zx) che funge da supervisore e riceve in tempo reale e memorizza tutti i dati inviati dai sensori (O1, O2, O3,…, O7) e dai dispositivi (Z1,…, Z7). These sensors (O1, O2, O3, ..., O7) and the control and monitoring system or computer (Z1, ..., Z7) of the various devices (D1, ..., D7) are connected to at least one control and monitoring computer ( Zx) which acts as supervisor and receives in real time and stores all the data sent by the sensors (O1, O2, O3,…, O7) and by the devices (Z1,…, Z7).
Il programma (Zp) funzionante in detto computer di controllo e monitoraggio (Zx) visualizza a schermo i dati man mano ricevuti, li confronta con i dati di processo misurati sul campo in tempo reale dai vari dispositivi (D1,…, D7) ed elaborati dalle unità di controllo locali dette (Z1,…, Z7) o con dati storici memorizzati e, nel caso che i nuovi dati ricevuti si discostino dai dati misurati o storici oltre una determinata soglia o abbiano tendenza costante ad aumentare o diminuire verso una determinata soglia di guardia, provvede ad avvisare il personale di controllo e manutenzione. The program (Zp) running in said control and monitoring computer (Zx) displays the data as received on the screen, compares them with the process data measured in the field in real time by the various devices (D1, ..., D7) and processed by the so-called local control units (Z1, ..., Z7) or with stored historical data and, in the event that the new data received deviate from the measured or historical data beyond a certain threshold or have a constant tendency to increase or decrease towards a certain threshold guard, notifies the control and maintenance personnel.
Queste sono le modalità schematiche sufficienti alla persona esperta per realizzare il trovato, di conseguenza, in concreta applicazione potranno esservi delle varianti senza pregiudizio alla sostanza del concetto innovativo. These are the schematic modalities sufficient for the skilled person to realize the invention, consequently, in concrete application there may be variations without prejudice to the substance of the innovative concept.
Pertanto con riferimento alla descrizione che precede e alla tavola acclusa si esprimono le seguenti rivendicazioni. Therefore, with reference to the preceding description and to the attached table, the following claims are expressed.
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