ITUB20156280A1 - Procedimento per la gestione ottimizzata dell'arresto di un impianto a ciclo rankine organico e impianto a ciclo rankine organico con arresto ottimizzato - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

"Procedimento per la gestione ottimizzata dell'arresto di un impianto a ciclo Rankine organico e impianto a ciclo Rankine organico con arresto ottimizzato"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce agli impianti a ciclo Rankine organico, comunemente noti con 1'appellativo di impianti ORC (Organic Rankine Cycle). Più in dettaglio, 1'invenzione riguarda un procedimento per la gestione dell'arresto di un impianto a ciclo Rankine organico e un impianto a ciclo Rankine organico con arresto ottimizzato.

Tecnica nota e problema tecnico generale

L'avviamento a caldo costituisce uno dei problemi tecnici più comuni degli impianti ORC. Al momento dell'arresto dell'impianto, il ristagno del fluido di lavoro in alcuni rami del circuito rende difficoltoso 1'avviamento successivo, soprattutto se ciò avviene dopo un breve intervallo di tempo dall'arresto.

In particolare, il riavvio dopo un breve periodo di inattività è sovente precluso a causa del ristagno di fluido di lavoro in fase vapore all'interno dell'espansore. Questo crea fenomeni di blocco dovuti al ristagno di fluido di lavoro in fase vapore (c.d. "vapor look"), ossia di creazione di un "tappo" nel circuito ad opera del fluido di lavoro in fase vapore. In particolar modo nel caso di localizzazione a cavallo dell'espansore, tale ristagno di fluido impedisce il corretto funzionamento di esso all'atto del riavvio, impedendo di fatto il riavvio dell'impianto.

Tale problema è menzionato e affrontato nel documento US 8,739,535 B2. La soluzione proposta da tale documento consiste nella predisposizione di una pompa ausiliaria, ulteriore rispetto alla pompa principale dell'impianto deputata alla circolazione del fluido di lavoro, collegata al circuito tramite una coppia di valvole disposte a cavallo dell'espansore , in particolare ai capi di un condotto di bypass dell'espansore stesso.

La pompa ausiliaria viene azionata all'atto dello spegnimento e procede allo svuotamento del circuito prelevando il fluido di lavoro e avviandolo al condensatore, nel guaie esso viene condensato e portato nuovamente in fase liquida.

Tuttavia, tale soluzione è ottimale per impianti di grossa taglia, in cui le dimensioni e la tipologia dei componenti utilizzati (scambiatori di calore, turbina/espansore, pompe) rendono piuttosto rigido lo schema del circuito e la relativa disposizione dei componenti, il che rende 1' aggiunta di un componente ulteriore quale la pompa ausiliaria quasi una scelta obbligata. Naturalmente, ciò senza considerare 1'impatto a livello di costo dell'impianto e di complicazione derivante dall'aggiunta di un componente all'assieme.

Per impianti a ciclo Rankine organico di taglia mediopiccola la soluzione del documento US 8,739,535 B2 è invece assolutamente impraticabile. I vincoli in termini di ingombri massimi, la necessità di semplificazione dell'impianto e dell'abbattimento dei costi di produzione e di gestione rendono impossibile 1'installazione di una pompa ausiliaria.

Scopo dell'invenzione

Lo scopo dell'invenzione è quello di risolvere i problemi tecnici precedentemente menzionati . In particolare, scopo dell'invenzione è quello di fornire un impianto a ciclo Rankine organico e un procedimento per la gestione ottimizzata dell'arresto di un impianto a ciclo Rankine organico che prevengano le difficoltà di avviamento a caldo dovute a fenomeni di blocco da ristagno di fluido di lavoro in fase vapore

Sintesi dell'invenzione

Lo scopo dell'invenzione è raggiunto da un impianto a ciclo Rankine organico e da un procedimento per la gestione dell'arresto di un impianto a ciclo Rankine organico aventi le caratteristiche formanti oggetto delle rivendicazioni annesse, le quali formano parte integrante dell'insegnamento tecnico qui somministrato in relazione all'invenzione.

Breve descrizione delle figure

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento alle figure annesse, fornite a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- La figura 1 è un diagramma circuitale schematico di un impianto in base all'invenzione,

- La figura 2 è una vista prospettica di una forma di esecuzione dell'impianto in base all'invenzione, con alcuni componenti rimossi per chiarezza

la figura 3 è una vista ortogonale secondo la freccia III di figura 2

la figura 4 è una vista prospettica secondo la freccia IV di figura 2,

la figura 5 è una vista ortogonale secondo la freccia V di figura 2,

la figura 6 è una vista prospettica assemblata di componenti interni all'impianto delle figure, con i rimanenti componenti rimossi per chiarezza,

- la figura 7 è una vista prospettica dei componenti di figura 6 secondo la freccia VII di guest'ultima, e

la figura 8 è una vista ortogonale secondo la freccia Vili di figura 2.

Descrizione particolareggiata di forme di esecuzione preferite dell'invenzione

Con riferimento alla rappresentazione schematica di figura 1, il numero di riferimento 1 designa nel complesso un impianto a ciclo Rankine organico in base all'invenzione . L 'impianto 1 include un serbatoio ricevitore 2, una pompa 4 configurata per la circolazione di fluido di lavoro organico nell'impianto 1, uno scambiatore di calore 6 (di per sé opzionale ), un evaporatore 8, un espansore 10 configurato per 1'azionamento di un generatore elettrico 12 - collegato meccanicamente all<1>espansore 10 - e un'unità di condensazione 14. Il serbatoio ricevitore 2 è preferibilmente realizzato conformemente a guanto descritto nella domanda italiana di brevetto per invenzione industriale n. 102015000013477 a nome della stessa Richiedente, e in particolare alloggia la pompa 4 entro il suo volume interno.

La pompa 4, a tal proposito, include una bocca di aspirazione 4 IN attraverso la guaie è realizzato il prelievo di fluido di lavoro organico condensato dal volume interno del serbatoio 2, e una bocca di mandata 4GUT attraverso la guaie la pompa 4 invia il fluido di lavoro organico nell'impianto 1 per la sua circolazione attraverso i vari componenti dell'impianto stesso. La bocca 40UT è in particolare in comunicazione di fluido con la bocca di uscita 20UT del serbatoio 2, attraverso la quale il fluido di lavoro organico elaborato dalla pompa 4 abbandona il serbatoio 2.

La pompa 4 è inoltre azionata mediante un motore elettrico M che trascina in rotazione un gruppo rotorico della pompa per la circolazione del fluido all'interno dell'impianto 1. Il motore elettrico M è pilotato mediante un'unità elettronica di controllo che equipaggia 1'impianto 1. L'impianto 1 è di preferenza ospitato in un involucro CS (illustrato in phantom line in figura 2).

Con il supporto combinato della figura 1 e delle rimanenti figure 2 a 8, la bocca 20UT è in comunicazione di fluido con una prima bocca di ingresso 6LIN dello scambiatore di calore 6 8preferibilmente con l<f>interposizione di un filtro F, mentre una prima bocca di uscita 6L0UT dello scambiatore 6 è in comunicazione di fluido con una prima bocca d<1>ingresso 8LIN dell'evaporatore 8.

Una prima bocca di uscita dell'evaporatore 8 indicata con il riferimento 8G0UT è a sua volta in comunicazione di fluido con una bocca di ammissione 10IN dell'espansore 10, mentre una bocca di scarico 1OOUT dell'espansore 10 è in comunicazione di fluido con una seconda bocca d'ingresso 6GIN dello scambiatore 6. Una seconda bocca di uscita 6GQUT dello scambiatore 6 è a sua volta in comunicazione di fluido con una bocca di ammissione 14IN dell'unità di condensazione 14, mentre una bocca di scarico 140UT dell'unità 14 è in comunicazione di fluido con la bocca di ingresso 2IN.

Le due coppie di bocche di ingresso e di uscita dello scambiatore di calore 6, e dell'evaporatore 8 costituiscono i capi di due percorsi di flusso. In particolare, nello scambiatore 6 il primo percorso di flusso si sviluppa fra le bocche 6LIN e 6LGUT, mentre il secondo percorso di flusso si sviluppa fra le bocche 6GIN e 6G0UT. I due percorsi di flusso sono in relazione di scambio termico fra loro.

In modo analogo, il primo percorso di flusso all'interno dell'evaporatore 8 è definito fra le bocche 8LIN e 8L0UT, mentre il secondo percorso di fluido definito fra una seconda bocca d'ingresso 8HSIN e una seconda bocca di uscita 8HSGUT, le guali sono attraversate da un primo fluido termo vettore HS1. I due percorsi di flusso sono in relazione di scambio termico fra loro.

Di preferenza, analoga misura è adottata nell'unità di condensazione 14: all'interno di essa può essere ricavato un percorso di flusso parallelo a guello che si sviluppa fra le bocche 14IN e 140UT e all'interno del guale scorre un secondo fluido termovettore HS2 che riceve un flusso termico dal fluido di lavoro organico provocandone la condensazione (eventualmente in abbinamento con altre misure di per sé note, come ad esempio una alettatura dell'unità di condensazione 14). Tale percorso di flusso parallelo include una rispettiva bocca di ammissione 14HSIN e una rispettiva bocca di scarico 14HS0UT. Generalmente, il fluido termovettore che scorre nell'evaporatore 8 è diverso dal fluido termovettore che scorre nel condensatore 14 poiché i livelli di temperatura cui essi operano sono molto diversi fra loro.

In base a un vantaggioso aspetto dell'invenzione, 1'impianto 1 include un condotto di bypass dell'espansore 10 indicato con il riferimento BPC. Sul condotto di bypass BPC è installata un'elettrovalvola BPV che è commutabile fra una posizione aperta e una posizione chiusa. Nella posizione aperta 1'elettrovalvola BPV abilita il transito di portata attraverso il condotto BPC, mentre nella posizione chiusa 1'elettrovalvola BPV impedisce il transito di portata attraverso il condotto BPC, isolandolo dal resto dell'impianto 1.

Il condotto di bypass BPC stabilisce una comunicazione di fluido fra la bocca di uscita 8G0UT dell'evaporatore 8 e la bocca di ingresso 14IN dell'unità di condensazione 14. A tal proposito, il tecnico del ramo apprezzerà che i capi del condotto BPC sono i medesimi fra i quali si colloca funzionalmente 1'espansore 10: quando il transito di portata è abilitato attraverso il condotto BPC 1'espansore 10 viene bypassato.

Si apprezzerà inoltre che all'interno dell'involucro CS è disposta una parete divisoria W che separa la sezione che accoglie i componenti funzionali veri e propri (serbatoio 2, scambiatore 6, evaporatore 8, espansore 10, unità di condensazione 14) dalla sezione puramente circuitale, nella quale si trovano i condotti per la circolazione del fluido di lavoro (figure 2, 3, 4, 5, 8).

Secondo 1'invenzione, la disposizione dei componenti summenzionati è scelta in modo da soddisfare le seguenti condizioni. A tale scopo si faccia riferimento al sistema di assi cartesiani xyz riportato nelle figure, in cui i versori associati agli assi identificano il verso positivo delle corrispondenti coordinate, e alla rappresentazione delle figure 1 e 5; z è la coordinata verticale, x, y le coordinate trasversali nel piano. Alcune di queste condizioni, come indicato nel seguito, possono considerarsi opzionali: sono a tal proposito previste forme di esecuzione che soddisfano tutti i vincoli di cui sotto, e forme di esecuzione che soddisfano solo un corredo minimo di condizioni, non includente le caratteristiche opzionali o includente solo parte di esse.

Di seguito 1'elenco delle condizioni:

a) la bocca di ammissione 10IN dell'espansore 10 ha una quota geometrica Z10IN maggiore o uguale a una quota geometrica Z 8GOUT della prima bocca di uscita 8GOUT dell'evaporatore 8; tale condizione è di per sé opzionale.

b) la prima bocca di ingresso 8LIN dell'evaporatore 8 ha quota geometrica Z8LIN inferiore rispetto alla quota geometrica Z 8GOUT della prima bocca di uscita 8GOUT dell'evaporatore 8;

c) la bocca di mandata 40UT della pompa 4 ha quota geometrica Z40UT inferiore rispetto alla quota geometrica Z8LIN della prima bocca di ingresso 8LIN dell'evaporatore 8;

d) la bocca di scarico 1OOUT dell'espansore 10 ha quota geometrica Z1OOUT minore o uguale rispetto alla quota geometrica Z10IN della bocca di ammissione 10IN dell'espansore 10; tale condizione è di per sé opzionale.

e) la bocca di ingresso 14IN dell'unità di condensazione 14 ha quota geometrica Z14IN minore o uguale rispetto alla quota geometrica Z1OOUT della bocca di scarico 1OOUT dell'espansore 10; e

f) la bocca di uscita 140UT dell'unità di condensazione 14 ha una quota geometrica Z140UT minore o uguale rispetto alla quota geometrica Z14IN della bocca di ingresso 14IN dell'unità di condensazione 14, e in cui la quota geometrica Z140UT è maggiore o uguale a una quota geometrica Z2IN della bocca di ingresso 2IN del serbatoio ricevitore 2.

Tutte le quote geometriche sono misurate rispetto a un piano di riferimento che può essere scelto in modo arbitrario per stabilire 1'origine de sistema xyz. Ad esempio, in figura 5 il piano di riferimento - indicato con Z0 - è posizionato ai piedi dell'involucro che ospita 1'impianto 1.

Qualora presente anche lo scambiatore 6, le bocche 6LIN e 6G0UT hanno preferibilmente la medesima quota geometrica, pari alla quota Z14IN; le bocche 6L0UT e 6GIN hanno preferibilmente la medesima quota geometrica pari alla quota Z8LIN.

Inoltre, sempre di preferenza le bocche 8HSIN, 8HS0UT e 14HSIN, 14HS0UT hanno la medesima quota geometrica delle corrispondenti altre bocche di lavoro dell'evaporatore 8 e dell'unità di condensazione 14, rispettivamente (quota 8HS0UT = Z8LIN, quota 8HSIN = Z8G0UT, quota 14HSQUT = Z14IN, quota 14HSIN = Z140UT).

In altre parole, come evidente dalla rappresentazione offerta dalle figure, la disposizione dei componenti nell'impianto 1 - a monte e a valle delle bocche di lavoro dell'espansore - è sostanzialmente verticale, e in ragione di ciò 1'impianto 1 ha pure sviluppo sostanzialmente verticale; procedendo dal basso verso 1'alto (sempre con riferimento al verso positivo della coordinata z) si possono incontrare infatti i seguenti componenti:

i) serbatoio ricevitore 2 (qui con pompa 4 integrata)

ii) unità di condensazione 14

iii) scambiatore di calore 6

iv) evaporatore 8

v) espansore 10.

Tale condizione è visibile molto chiaramente in particolare nelle figure 2, 3, 6, 7, 8. Si osservi comunque, come ad esempio visibile in figura 1, che in talune forme di esecuzione la posizione di evaporatore e condensatore può essere scambiata in ragione della natura opzionale del primo vincolo geometrico della lista a)-f) (punto a)).

Durante il normale funzionamento, il motore elettrico M aziona la pompa 4, la quale instaura una circolazione di fluido di lavoro organico nell'impianto 1. In particolare, la pompa 4 preleva fluido di lavoro in fase liquida da un ambiente di aspirazione corrispondente al volume interno del serbatoio ricevitore 2. 1/aspirazione del fluido avviene attraverso la bocca 4IN.

Il fluido di lavoro aspirato dalla pompa 4 viene avviato attraverso la bocca di mandata 40UT e verso il primo percorso di flusso dello scambiatore 6 attraverso la bocca 6LIN, ove viene preriscaldato grazie allo scambio termico con il fluido che scorre nel secondo percorso di flusso dello scambiatore 6.

Il fluido di lavoro preriscaldato fuoriesce quindi dallo scambiatore 6 in fase liquida attraverso la bocca di uscita 6LOUT ed entra nel primo percorso di flusso dell'evaporatore 8 attraverso la bocca 8LIN. Qui, grazie allo scambio termico con il primo fluido termovettore HS1 che scorre nel secondo percorso di flusso, il fluido di lavoro passa in fase gassosa, e fuoriesce attraverso la bocca 8GOUT.

Si osservi - a tal proposito - che sullo schema dell'impianto 1 il riferimento L individua i tratti dell'impianto 1 in cui scorre fluido di lavoro in fase liquida, mentre il riferimento G individua i tratti dell'impianto 1 in cui scorre fluido di lavoro in fase gassosa.

Inoltre, le lettere G ed L utilizzate nell'ambito dei riferimenti che designano le bocche di lavoro dei componenti dell'impianto nei guali scorre fluido bifasico o due fluidi monofasici indicano lo stato fisico del fluido in corrispondenza della bocca in guestione.

Dalla bocca 8G0UT il fluido di lavoro in fase gassosa viene avviato attraverso all'ammissione 10IN dell'espansore 10 per la conversione dell'energia termica del fluido in energia meccanica, guindi in energia elettrica tramite il generatore 12.

La portata di fluido di lavoro gassoso scaricata dall'espansore 10 attraverso la bocca 1OOUT entra guindi nel secondo percorso di flusso dello scambiatore 6 attraverso la bocca 6GIN, preriscalda il fluido di lavoro in fase liquida nel primo percorso di flusso dello scambiatore 6, e fuoriesce attraverso la bocca 6GOUT.

Si osservi a tal proposito che durante il normale funzionamento 1'elettrovalvola BPV è mantenuta in posizione chiusa, isolando il condotto di bypass. di preferenza, 1'elettrovalvola BPV è un'elettrovalvola normalmente aperta: in assenza di alimentazione elettrica essa persiste nella posizione di apertura.

Ciò significa che 1'unità elettronica di controllo che pilota 1'impianto 1 mantiene 1'azionamento elettrico sull'elettrovalvola BPV durante il normale funzionamento dell'impianto al fine di prevenire il transito di portata nel condotto di bypass BPC. Inoltre, in caso di avaria dell'impianto 1 per assenza di alimentazione elettrica, l<f>elettrovalvola BPV si porterebbe automaticamente in posizione aperta con apertura del condotto di bypass BPC e conseguente bypass dell'espansore, pervenendo il più rapidamente possibile a una condizione di arresto (di emergenza) dell'impianto 1.

Dalla bocca di uscita 6GGUT dello scambiatore 6, il fluido di lavoro (ancora in fase gassosa) entra nell'unità di condensazione 14, dalla guale viene condensato e viene riportato in fase liquida per scambio termico con il secondo fluido termovettore HS2 . Dopodiché, all'uscita dell'unità 14 il fluido di lavoro condensato, quindi in fase liquida, viene accumulato entro il serbatoio ricevitore 2, il quale costituisce un ambiente di aspirazione sicuro per la pompa 4, in quanto 1'accumulo di fluido all'interno di esso evita fenomeni di cavitazione all'aspirazione.

Qualora sia assente lo scambiatore di calore 6 il fluido di lavoro in fase liquida viene direttamente avviato dalla bocca 40UT della pompa 4 alla bocca di ingresso 8LIN dell'evaporatore 8, e il fluido di lavoro in fase gassosa in uscita dall'espansore 10 viene avviato direttamente dalla bocca 10 OUT del'espans ore 10 alla bocca 14IN dell'unità di condensazione 14. Si noti che in ambedue le eventualità - scambiatore 6 presente o meno - sussiste una comunicazione di fluido fra la bocca di mandata 4OUT e la bocca 8LIN dell'evaporatore 8, e fra la bocca 1OOUT e la bocca 14IN. Quando è presente lo scambiatore 6 la comunicazione di fluido prevede semplicemente 1'attraversamento dello scambiatore stesso.

Lo stesso vale sia nel caso in cui la pompa 4 è interna al serbatoio 2 (in questo caso la comunicazione di fluido fra bocca 4OUT e bocca 8LIN avviene attraverso la bocca 2OUT e, se presente, lo scambiatore 6), sia in caso di costruzione più convenzionale con pompa 4 esterna rispetto al serbatoio 2 (in questo caso la comunicazione di fluido fra bocca 40UT e bocca 8LIN può essere diretta in assenza dello scambiatore 6, o può avvenire per il tramite dello scambiatore 6, se presente).

Se lo scambiatore 6 è assente i fluidi termovettori HS1, HS2 e/o le misure volte a massimizzare 1'efficienza di scambio termico predisposte sul condensatore 1 e sull'evaporatore 8 dovranno realizzare una compensazione dell'effetto energetico associato all'energia scambiata nello scambiatore 6 quando questo è presente.

L'impianto 1 presenta prestazioni molto migliori rispetto agli impianti noti particolarmente per quanto concerne la gestione dei transitori di arresto e successivo riavvio dello stesso. L'impianto 1 è ottimizzato in tal senso sia dal punto di vista circuitale, sia dal punto di vista della gestione.

Sul piano circuitale, all'occorrenza di una richiesta di arresto dell'impianto 1 da parte di un utente, la disposizione dei componenti nell'impianto, in particolare le relazioni fra le quote geometriche delle bocche di lavoro precedentemente enumerate, ha come risultato quello di favorire naturalmente lo svuotamento dell'impianto e il ritorno del fluido di lavoro all'interno del serbatoio ricevitore. Si osservi infatti che le bocche di lavoro del punto più critico del sistema, 1'espansore, hanno quota geometrica maggiore (o al limite uguale) rispetto alle bocche di lavoro a monte (per la bocca di ammissione 10IN) e a valle (per la bocca di scarico 1OOUT) di esse. Ciò favorisce il deflusso del fluido di lavoro semplicemente per gravità. Il fluido di lavoro a monte della bocca 10IN rifluisce verso 1'evaporatore 8, lo scambiatore 6 (se presente) e la mandata della pompa 4. Il fluido di lavoro a valle della bocca 1 OOUT si avvia spontaneamente verso lo scambiatore 6 (se presente) , 1'unità di condensazione 14 e il serbatoio ricevitore 2.

Il risultato è quindi quello di uno svuotamento della sezione più critica dell' impianto 1 semplicemente per pravità. Si osservi infatti che la disposizione prescelta delle bocche di lavoro è tale da evitare la creazione di tratti di circuito a sifone (naturalmente è preferibile evitare di creare sifoni anche nel percorso delle tubazioni connettono i vari componenti ), che possono innescare fenomeni di ristaqno del fluido di lavoro.

Dal punto di vista della qestione del transitorio di arresto, mediante 1'unità elettronica di controllo che comanda 1'impianto 1 è possibile implementare un procedimento per la qestione dell'arresto di un impianto a ciclo Rankine organico che ottimizza la successiva fase di avviamento a caldo (ciò può valere in generale anche quando 1'avviamento successivo ha luogo dopo un lasso di tempo più lungo di quello che determina un avviamento a caldo).

Il procedimento in questione prevede innanzitutto di rilevare una richiesta di arresto dell'impianto 1 da parte di un utente . questa è un'informazione facilmente ottenibile da parte dell'unità di controllo, in quanto è essa che riceve i comandi impartiti dall' utente per tradurli in segnali di azionamento per i componenti dell' impianto, in particolare per il motore M che aziona la pompa 4.

Successivamente al rilevamento della richiesta di arresto dell' impianto 1 , il procedimento prevede di mantenere 1'azionamento della pompa 4 (ossia di mantenere l<f>alimentazione elettrica al motore M) per un intervallo di tempo predeterminato successivamente alla richiesta di arresto stessa. Preferibilmente , il mantenimento dell' azionamento consiste nell'azionare il motore elettrico M in modo da impartire alla pompa 4 una velocità di rotazione inferiore alla velocità di rotazione che caratterizza il funzionamento a regime . Preferibilmente , tale velocità di rotazione è dal 20 % al 50 % della velocità di rotazione a regime . Più preferibilmente la velocità di rotazione è ridotta al 20% della velocità a regime .

In modo sostanzialmente contestuale (anche se la fasatura delle operazioni può all' atto pratico dipendere dalle esigenze) , 1'unità di controllo comanda una commutazione in posizione aperta dell' elettrovalvola BPV nel condotto di bypass BPC durante 1' intervallo di tempo predeterminato . Ciò avviene semplicemente cessando l<f>alimentazione elettrica dell' elettrovalvola BPV. In base all' invenzione , di preferenza la valvola BPV è mantenuta aperta per tutto 1'intervallo di tempo predeterminato .

Naturalmente , in forme di esecuzione alternative dove 1'elettrovalvola BPV è scelta normalmente chiusa, la commutazione in posizione aperta comporta la somministrazione di alimentazione elettrica .

L'apertura della valvola BPV apre il condotto di bypass BPC e favorisce lo svuotamento del circuito dell' impianto 1. Si osservi che tale azione è sinergica con la circolazione del fluido dopo la richiesta arresto dell' impianto ad opera della pompa 4: 1'impianto viene comungue arrestato perché 1'espansore 1 0 viene privato di fluido di lavoro, ma il fluido continua a circolare grazie alla pompa 4 per favorire lo svuotamento completo dell' impianto e prevenire fenomeni di ristagno di fluido in fase vapore .

Non solo: 1'azione del procedimento in questione sebbene in linea di principio possa essere indipendente dalla disposizione dei componenti dell'impianto 1 - è altresì sinergica con la disposizione verticale dei componenti precedentemente descritta. 1/azione combinata delle tre misure, vale a dire:

- disposizione verticale dei componenti che favorisce lo svuotamento per gravità,

- condotto di bypass dell'espansore

- arresto ritardato della pompa, che continua a circolare fluido anche dopo 1'arresto dell'impianto stesso,

contribuisce a un efficientissimo svuotamento dell'impianto dal fluido di lavoro, prevenendo integralmente la formazione di blocchi per ristagno di fluido di lavoro in fase vapore.

All'occorrenza di una richiesta di riavvio dell'impianto, che si presume successiva al termine dell'intervallo di tempo predeterminato, 1'unità di controllo provvede a comandare una nuova commutazione della valvola BPV, questa volta in posizione chiusa per isolare il condotto di bypass BPC, e provvede alla riattivazione del motore M e conseguentemente della pompa 4. Gli inventori hanno osservato che grazie all'invenzione il riavvio dell'impianto procede in modo regolare e senza inconvenienti di sorta, in particolar modo per quanto concerne il funzionamento dell'espansore 10.

Qualora la richiesta di riavvio dell' impianto 1 intervenisse prima del termine dell'intervallo di tempo predeterminato, 1'unità di controllo provvederebbe a inibire il riavvio fino al completamento dello svuotamento, ossia fino all'esaurimento dell' intervallo di tempo predeterminato .

Di preferenza 1'intervallo di tempo predeterminato è compreso fra 30 s e 1 min. Ancor più preferibilmente , l<f>intervallo di tempo predeterminato viene scelto pari a 30 s.

Naturalmente , i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato senza per questo uscire dall'ambito di protezione della presente invenzione, così come definito dalle rivendicazioni annesse.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1 . Impianto (1) a ciclo Rankine organico includente: - un evaporatore (8), - un espansore (10) configurato per 1'azionamento di un generatore elettrico (12), - un'unità di condensazione (14), - un serbatoio ricevitore (2), - una pompa (4) per la circolazione di un fluido di lavoro organico, in cui: - la pompa (4) include una bocca di aspirazione (4IN) e una bocca di mandata (40UT) ed è configurata per il prelievo di fluido di lavoro organico da detto serbatoio ricevitore (2) attraverso la bocca di aspirazione (4IN) e per 1'invio di detto fluido di lavoro organico nell' impianto (1) attraverso la bocca di mandata (4GIJT), detta bocca di mandata (40UT) della pompa (4) essendo in comunicazione di fluido con una prima bocca di ingresso (8LIN) di detto evaporatore (8), una prima bocca di uscita (8GOUT ) di detto evaporatore (8) è in comunicazione di fluido con una bocca di ammissione (10IN) di detto espansore (10), - una bocca di scarico (1OOUT) di detto espansore (10) è in comunicazione di fluido con una bocca di ingresso (14IN) di detta unità di condensazione (14), mentre una bocca di uscita (140UT) di detta unità di condensazione è in comunicazione di fluido con una bocca di ingresso (2IN) di detto serbatoio ricevitore (2), l'impianto (1) essendo caratterizzato dal fatto che - la prima bocca di ingresso (8LIN) dell'evaporatore (8) ha quota geometrica (Z8LIN) inferiore rispetto alla quota geometrica (Z8G0UT) della prima bocca di uscita (8G0UT) dell'evaporatore (8), - dal fatto che la bocca di mandata (40UT) della pompa (4) ha quota geometrica (Z40UT) inferiore rispetto alla quota geometrica (Z8LIN) della prima bocca di ingresso (8LIN) dell'evaporatore (8), - dal fatto che la bocca di ingresso (14IN) dell'unità di condensazione (14) ha quota geometrica (Z14IN) minore o uguale rispetto alla quota geometrica (Z1OOUT) della bocca di scarico (10OUT) dell'espansore (10), e - dal fatto che la bocca di uscita (140UT) dell'unità di condensazione (14) ha una quota geometrica (Z140UT) minore o uguale rispetto alla quota geometrica della bocca di ingresso (14IN) dell'unità di condensazione (14), e in cui la quota geometrica (Z140UT) della bocca di uscita (140UT) dell'unità di condensazione (14) è maggiore o uguale a una quota geometrica (Z2IN) della bocca di ingresso (2IN) del serbatoio ricevitore (2).
2. 2. Impianto (1) secondo la rivendicazione 1, includente inoltre un condotto di bypass (BPC) dell'espansore (10) che stabilisce una comunicazione di fluido fra la prima bocca di uscita (8GOUT) dell'evaporatore (8) e la bocca di ingresso (14IN) dell'unità di condensazione (14), in cui una elettrovalvola (BPV) commutabile fra una posizione aperta e una posizione chiusa è disposta lungo detto condotto di bypass (BPC).
3. 3. Impianto (1) secondo la rivendicazione l o ia rivendicazione 2, in cui sussiste inoltre almeno una delle seguenti relazioni: - la bocca di ammissione (10IN) di detto espansore (10) ha una quota geometrica (Z10IN) maggiore o uguale a una quota geometrica (Z8GOUT ) della prima bocca di uscita (8GOUT) dell'evaporatore (8), - la bocca di scarico (10OUT) dell'espansore (10) ha quota geometrica (Z1OOUT ) minore o uguale rispetto alla quota geometrica (Z10IN) della bocca di ammissione (10IN) dell'espansore (10).
4. 4. Impianto (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 3, in cui detta pompa (4) è alloggiata entro detto serbatoio ricevitore (2), e in cui la bocca di aspirazione (4IN) della pompa è in comunicazione di fluido con un volume interno del serbatoio ricevitore (2), e la bocca di mandata della pompa (4) è in comunicazione di fluido con una bocca di uscita (20UT ) del serbatoio ricevitore (2).
5. 5 . Impianto (1) secondo la rivendicazione 4, includente un'unità elettronica di controllo configurata per rilevare una richiesta di avviamento o di arresto dell' impianto da parte di un'utente, in cui: - all'occorrenza del rilevamento di una richiesta di arresto dell'impianto (1) l'unità elettronica di controllo è configurata per mantenere l'azionamento della pompa (4) per un intervallo di tempo predeterminato e per comandare una commutazione dell'elettrovalvola (BPV) in posizione aperta, aprendo il condotto di bypass (BPC); - all'occorrenza del rilevamento di una richiesta di avviamento dell' impianto (1) , successiva alla richiesta di arresto, 1'unità elettronica di controllo è configurata per comandare una commutazione dell'elettrovalvola (BPV) in posizione chiusa, isolando il condotto di bypass (BPC), e per riprendere 1'azionamento della pompa (4).
6. 6. Impianto (1) secondo la rivendicazione 5, m cui 1'elettrovalvola (BPV) è in posizione aperta in assenza di alimentazione elettrica, in modo tale per cui all'occorrenza del rilevamento di una richiesta di arresto dell'impianto (1) 1'unità elettronica di controllo è configurata per cessare 1'alimentazione elettrica dell'elettrovalvola (BPV).
7. 7. Procedimento per la gestione dell'arresto di un impianto a ciclo Rankine organico includente: - un evaporatore (8), un espansore (10) collegato meccanicamente a un generatore elettrico (12), - un'unità di condensazione (14), - un serbatoio ricevitore (2), - una pompa (4) per la circolazione di un fluido di lavoro organico nell'impianto, in cui: - la pompa (4) include una bocca di aspirazione (4IN) e una bocca di mandata (40UT) ed è configurata per il prelievo di fluido di lavoro organico da detto serbatoio ricevitore (2) attraverso la bocca di aspirazione (4IN) e per 1'invio di detto fluido di lavoro organico nell'impianto (1) attraverso la bocca di mandata (40UT), detta bocca di mandata (40UT) essendo in comunicazione di fluido con una prima bocca di ingresso (8LIN) di detto evaporatore (8), una prima bocca di uscita (8GOUT) di detto evaporatore (8) è in comunicazione di fluido con una bocca di ammissione (10IN) di detto espansore (10), - una bocca di scarico (1OOUT) di detto espansore (10) è in comunicazione di fluido con una bocca di ingresso (14IN) di detta unità di condensazione (14), mentre una bocca di uscita (140UT) di detta unità di condensazione (14) è in comunicazione di fluido con una bocca di ingresso (2IN) di detto serbatoio ricevitore (2), - 1'impianto (1) include un condotto di bypass (BPC) dell' espansore (10) configurato per stabilire una comunicazione di fluido fra una prima bocca di uscita (8GOUT) dell'evaporatore (8) e una bocca di ingresso (14IN) dell' unità di condensazione (14), in cui una elettrovalvola commutabile fra una posizione aperta e una posizione chiusa è disposta lungo detto condotto di bypass, il procedimento comprendendo le fasi di: - rilevare una richiesta di arresto dell'impianto (1) da parte di un utente, mantenere 1'azionamento della pompa (4) per un intervallo di tempo predeterminato successivamente alla richiesta di arresto da parte dell'utente, comandare una commutazione in posizione aperta dell' elettrovalvola (BPV) lungo il condotto di bypass (BPC) durante detto intervallo di tempo predeterminato.
8. 8. Procedimento secondo la rivendicazione 6, in cui la fase di mantenere 1'azionamento della pompa (4) per un intervallo di tempo predeterminato include azionare la pompa (4) a una velocità di rotazione inferiore rispetto a una velocità di rotazione impartita alla pompa (4) antecedentemente alla richiesta di arresto.
9. 9. Procedimento secondo la rivendicazione 6 , in cui 1'elettrovalvola (BPV) nel condotto di bypass è mantenuta in posizione aperta per 1'intero intervallo di tempo predeterminato, preferibilmente fino a una richiesta di riavvio dell'impianto (1).
10. 10. Procedimento secondo la rivendicazione 6, in cui 1'impianto a ciclo Rankine organico è un impianto (1) secondo la rivendicazione 2 o la rivendicazione 3.