ITBO20130580A1 - Sistema di aspirazione per un impianto industriale - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

SISTEMA DI ASPIRAZIONE PER UN IMPIANTO INDUSTRIALE

La presente invenzione è relativa ad un sistema di aspirazione per un impianto industriale, in particolare un impianto di movimentazione dell’aria con fini operativi, ovvero non di mera ventilazione.

Dunque, la presente invenzione trova particolare applicazione nell’industria in genere, in particolare in quei settori in cui è necessario provvedere alla rimozione di polveri o fumi dalle stazioni operative dell’impianto industriale, come ad esempio in lavorazioni ad asportazione di truciolo, impianti chimici, o altro.

Nella tecnica nota, tali impianti di aspirazione sono conosciuti ed utilizzati in diversi settori, e sono tutti provvisti di un condotto di aspirazione che si sviluppa da una prima estremità, a cui sono associati i mezzi di aspirazione (una girante o altro), ad una o più seconde estremità, ciascuna provvista di una bocca di aspirazione associata ad una macchina operatrice dell’impianto.

In funzione del numero di macchine e della loro dislocazione, il condotto può anche essere più di uno ed i mezzi di aspirazione di differenti taglie. A ciascuna bocca è dunque associata una valvola o porta atta a chiuderne la luce in caso di fermo o malfunzionamento della rispettiva stazione operativa.

Al fine di pilotare i mezzi di aspirazione, i sistemi noti sono provvisti di un’unità di controllo o elaborazione associata sia alle bocche che ai mezzi aspiratori e configurata per variarne la potenza in funzione del salto di pressione e della portata richiesta dalle condizioni del momento.

Si noti che i vari componenti del sistema sono tra loro connessi sia funzionalmente che fisicamente mediante cablaggi sviluppantisi all’interno dello stabilimento.

Chiaramente, tale soluzione risulta più o meno problematica in funzione dell’estensione dello stabilimento e del numero di stazioni operative coinvolte.

In altre parole, in impianti industriali estesi con numerose macchine operatrici, a cui vanno associate rispettive bocche di aspirazione, la soluzione attualmente nota risulta particolarmente onerosa in termini di tempi di installazione e decisamente complicata dal punto di vista logistico. Peraltro, la presenza di cavi all’interno dello stabilimento, i quali non sempre possono essere adeguatamente coperti e isolati, riduce l’affidabilità dell’impianto stesso in quanto aumenta la possibilità di guati e danneggiamenti.

Inoltre, si noti che i sistemi di aspirazione noti presentano notevoli difficoltà di controllo e di efficienza dell’aspirazione.

Infatti, tali sistemi sono dimensionati per generare una portata d’aria corrispondente al massimo fabbisogno dell’impianto, ovvero durante il funzionamento a regime di tutte le stazioni operative, condizione che tuttavia non sempre si concretizza.

Al contrario, chiunque sia uso alla vita di stabilimento sa che i fermi macchina, per malfunzionamenti o manutenzione, sono all’ordine del giorno, il che comporta spesso una scarsa efficienza del sistema di aspirazione.

Infatti, il controllo del motore elettrico dell’aspirazione mediante inverter determina spesso un vincolo legato alla curva di carico da soddisfare, la quale è ottimizzata per determinate situazioni (es. funzionamento a regime) e poco efficiente per altre (es. poche macchine in funzione).

Scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un sistema di aspirazione per impianti industriali in grado di superare gli inconvenienti della tecnica nota sopracitati.

In particolare, scopo della presente invenzione è mettere a disposizione un sistema di aspirazione per impianti industriali di facile installazione e controllo.

Inoltre, è scopo della presente invenzione mettere a disposizione un sistema di aspirazione per impianti industriali affidabile e dal layout snello e di semplice gestione.

Peraltro, scopo della presente invenzione è anche mettere a disposizione un sistema di aspirazione per impianti industriali altamente efficiente e flessibile.

Detti scopi sono raggiunti da un sistema di aspirazione per un impianto industriale provvisto delle caratteristiche di una o più delle successive rivendicazioni, ed in particolare comprendente un condotto di aspirazione sviluppantesi tra una bocca di uscita ed una o più bocche di ingresso, ciascuna associata ad almeno una stazione operativa di un impianto industriale, mezzi aspiratori associati alla bocca di uscita di detto condotto e configurati per generare una depressione in corrispondenza di dette una o più bocche di ingresso al fine di eseguire un’aspirazione, mezzi sensori associati a ciascuna bocca di ingresso e configurati per rilevare un salto di pressione in corrispondenza di detta bocca di ingresso e mezzi di rilevamento delle condizioni operative di ciascuna stazione operativa.

Il sistema inoltre comprende un’unità di elaborazione operativamente associata ai mezzi aspiratori, ai mezzi sensori ed ai mezzi di rilevamento, predisposta per ricevere dai mezzi sensori e dai mezzi di rilevamento rispettivi segnali rappresentativi del salto di pressione e delle condizioni operative di ciascuna stazione operativa, programmata per calcolare una condizione di funzionamento dei mezzi aspiratori e configurata per inviare ai mezzi aspiratori un segnale rappresentativo della condizione di funzionamento.

Secondo l’invenzione, l’unità di elaborazione comprende un gruppo di ricetrasmissione associato a mezzi di trasmissione per scambiare segnali con essi, una memoria predisposta per allocare dati correlati ad una pluralità di curve di funzionamento dei mezzi aspiratori, un modulo di elaborazione connesso a detto gruppo di ricetrasmissione e a detta memoria e configurato per variare la curva di funzionamento dei mezzi aspiratori in funzione di una variazione delle condizioni operative di ciascuna stazione operativa al fine di definire una condizione di funzionamento dei mezzi aspiratori a basso consumo energetico.

In particolare, l’unità di elaborazione comprende un gruppo di ricetrasmissione associato a detti primo e secondo modulo wireless per scambiare segnali con essi, una memoria predisposta per allocare dati correlati ad una pluralità di curve di funzionamento dei mezzi aspiratori ed un modulo di elaborazione connesso a detto gruppo di ricetrasmissione e a detta memoria e configurato per variare la curva di funzionamento dei mezzi aspiratori (ovvero per selezionare una curva di funzionamento più opportuna) in funzione di una variazione delle condizioni operative di ciascuna stazione operativa (ovvero dell’accensione o spegnimento) al fine di definire una condizione di funzionamento dei mezzi aspiratori a basso consumo energetico.

In altre parole, l’unità di elaborazione (in particolare il modulo di elaborazione) è programmata per modulare la curva di carico dei mezzi di aspirazione (in particolare dell’inverter) al fine di ottimizzare il consumo energetico del sistema di aspirazione, senza comprometterne la funzionalità.

Si noti che le curve di funzionamento dei mezzi aspiratori contenute nella memoria sono funzioni di carico del dispositivo di pilotaggio, ovvero dell’inverter.

In altre parole, le curve di funzionamento sono funzioni che mettono in correlazione un valore rappresentativo del salto di pressione desiderata con un valore rappresentativo della portata di aria da gestire.

Nella forma realizzativa preferita, il valore rappresentativo del salto di pressione è definito dalla tensione di alimentazione dell’inverter, mentre il valore rappresentativo della portata è definito dalla frequenza.

In questa luce, la memoria presenta al proprio interno almeno una prima ed una seconda curva di funzionamento, tra loro differenti ed ottimizzate per un differente valore di portata (ovvero frequenza), cioè per un differente numero di stazioni operative attive.

Il modulo di elaborazione è programmato per selezionare, all’interno di detta pluralità allocata nella memoria, la curva di funzionamento tale per cui i mezzi di aspirazione sono in grado di generare il salto di pressione desiderato con la portata richiesta minimizzando il proprio consumo energetico.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, inoltre, il sistema comprende mezzi di trasmissione dei segnali, di tipo wireless, provvisti di almeno un primo modulo wireless associato ai mezzi aspiratori e predisposto per ricevere il segnale rappresentativo della condizione di funzionamento calcolata ed inviata dall’unità di elaborazione ed un secondo modulo wireless associato ai mezzi sensori e configurato per inviare all’unità di elaborazione il segnale rappresentativo del salto di pressione rilevato in corrispondenza di ciascuna bocca di ingresso.

Vantaggiosamente, in tal modo il rilevamento delle condizioni di funzionamento delle stazioni operative ed il pilotaggio dei mezzi di aspirazione avviene mediante lo scambio di segnali wireless con l’unità di elaborazione, evitando l’installazione ed il passaggio di lunghi ed ingombranti cablaggi all’interno dello stabilimento.

Peraltro l’assenza di cablaggi riduce notevolmente la possibilità di danni o rotture al sistema di trasmissione, rendendo peraltro immediatamente individuabile l’eventuale guasto di un singolo modulo.

Ciascun primo e secondo modulo wireless comprende dunque un gruppo di ricetrasmissione associato all’unità di elaborazione attraverso un canale di comunicazione (wireless) bidirezionale al fine di scambiare dati con l’unità di elaborazione stessa.

Si noti che, vantaggiosamente, il sistema di aspirazione secondo la presente invenzione è provvisto di almeno due distinti moduli wireless (primo e secondo), ciascuno dedicato a trattare rispettivi tipi di segnali in ingresso ed in uscita.

Il primo modulo è infatti dedicato al pilotaggio dei mezzi di aspirazione, ed in particolare al trasferimento del segnale di pilotaggio dall’unità di elaborazione ai mezzi di aspirazione e dei segnali di stato (tensione e/o corrente e/o frequenza) dai mezzi di aspirazione all’unità di elaborazione. Dunque, il primo modulo è predisposto per ricevere da detti mezzi di aspirazione (provvisti di un motore elettrico) uno o più segnali rappresentativi dei parametri di funzionamento del motore elettrico ed è configurato per inviare al motore elettrico stesso (o ad un dispositivo di pilotaggio) un segnale di pilotaggio correlato alla condizione di funzionamento calcolata dall’unità di elaborazione.

Il secondo modulo è dedicato e associato ad una rispettiva bocca di ingresso del condotto ed è configurato per ricevere dai sensori di pressione un segnale rappresentativo del salto di pressione e da mezzi a valvola un segnale rappresentativo della loro posizione (ovvero la posizione del setto mobile), ovvero della condizione di apertura/chiusura della bocca.

Dunque, a ciascuna bocca di ingresso è associato un secondo modulo wireless di trasmissione che è preposto a scambiare con l’unità di elaborazione i dati relativi allo stato della bocca (pressione e posizione del setto). Si noti che la posizione della valvola è un parametro sia rilevato, e dunque inviato dal secondo modulo wireless all’unità di elaborazione, che impostato, e dunque inviato dall’unità di elaborazione al secondo modulo wireless.

Più precisamente, il secondo modulo wireless è predisposto per ricevere dai mezzi a valvola un segnale rappresentativo di una posizione rilevata della valvola e configurato per inviare ai mezzi a valvola un segnale rappresentativo di una posizione della valvola impostata dall’unità di elaborazione.

Preferibilmente, il secondo modulo è associato sia alla rispettiva bocca di ingresso che alla corrispondente stazione operativa, per rilevare ed inviare all’unità di elaborazione anche un segnale rappresentativo delle condizioni operative di ciascuna stazione operativa (avvio/arresto e/o allarmi).

Più precisamente, il secondo modulo wireless può essere associato anche ai già citati mezzi di rilevamento delle condizioni operative della stazione operativa (ovvero al suo quadro elettrico).

Si noti che, in alcune forme realizzative, il secondo modulo wireless è suddiviso in due moduli distinti, uno associato alla bocca di ingresso per rilevare il salto di pressione e pilotare i mezzi a valvola, e l’altro associato alla stazione operativa per inviare all’unità di elaborazione il suddetto segnale rappresentativo delle condizioni operative della stazione operativa stessa.

Preferibilmente, il sistema comprende anche un terzo modulo wireless associato ad un quadro elettrico dell’impianto industriale, configurato per ricevere da tale quadro elettrico generale segnali di avvio/arresto e/o di allarme dell’impianto ed inviarle all’unità di elaborazione.

Le suddette ed altre caratteristiche risulteranno maggiormente chiare dalla descrizione esemplificativa, e pertanto non limitativa, di una forma realizzativa preferita del sistema di aspirazione per un impianto industriale come illustrato nelle allegate figure, in cui:

- la figura 1 mostra una vista schematica di un sistema di aspirazione per un impianto industriale secondo la presente invenzione;

- le figure 2-5 mostrano schematicamente alcuni particolari del sistema di aspirazione per un impianto industriale di figura 1.

Con riferimento alle allegate figure, con il numero 1 è indicato un sistema di aspirazione per un impianto industriale “I” secondo la presente invenzione.

Con l’espressione “impianto industriale” si intende nel presente testo un impianto o una linea produttiva o di lavorazione provvista di una o più stazioni operative “S” (illustrate schematicamente) che necessitano di un’azione di aspirazione a causa della generazione di detriti, polveri, fumi, del rilascio di agenti chimici o altro.

L’impianto industriale “I” è dunque dotato di un proprio quadro elettrico generale “SB1” predisposto per alimentare (elettricamente) l’impianto e dotato mezzi di emergenza (sia manuali che automatici) per consentire l’arresto dell’impianto nell'eventualità di un guasto o in caso di manutenzione.

Preferibilmente, inoltre, ciascuna stazione operativa “S” è dotata di un proprio quadro elettrico specifico “SB2”, anch’esso predisposto per alimentare (elettricamente) la singola stazione operativa “S” e preferibilmente dotato mezzi di emergenza.

Si noti che a ciascuna stazione operativa “S” sono associati mezzi di rilevamento 23 delle condizioni operative della stazione operativa “S” stessa, configurati per rilevarne lo stato di funzionamento (avvio/arresto) e/o eventuali allarmi.

Tali mezzi di rilevamento 23 sono preferibilmente associati al quadro elettrico specifico “SB2” della singola stazione operativa.

Il sistema di aspirazione 1 secondo la presente invenzione è del tipo in grado di utilizzare l’aria come “mezzo operativo”, ovvero come mezzo di trasporto dei suddetti detriti, polveri, fumi o simili.

In altre parole, il sistema di aspirazione 1 non è progettato per la movimentazione dell’aria a fini di ventilazione o climatizzazione.

Il sistema di aspirazione 1 comprende dunque un condotto 2 di aspirazione sviluppantesi tra almeno una bocca di uscita 2a ed una o più bocche di ingresso 2b.

Ciascuna bocca di ingresso 2b è associata ad almeno una rispettiva stazione operativa “S” dell’impianto industriale per consentire l’aspirazione del materiale.

Nella forma realizzativa illustrata, il condotto 2 è provvisto di una bocca di uscita 2a e di una pluralità di bocche in ingresso 2b.

Si noti che, preferibilmente, il condotto 2 è provvisto di una tubazione principale 3 (o collettore) e di una pluralità di diramazioni 4, ciascuna diretta verso la rispettiva stazione operativa “S” (e dunque sfociante nella suddetta bocca di ingresso).

Dunque, preferibilmente, le bocche di ingresso 2b sono disposte sostanzialmente in serie tra loro, ciascuna associata alla tubazione principale 3 attraverso la rispettiva diramazione 4.

Il sistema 1 comprende inoltre mezzi aspiratori 5 associati, preferibilmente, alla bocca di uscita 2a e configurati per generare nel condotto una depressione tale da determinare un effetto di risucchio (o aspirazione) in corrispondenza di ciascuna bocca di ingresso 2b.

Preferibilmente, in corrispondenza (o in prossimità) della bocca di uscita 2a è prevista la presenza di un filtro 6 atto a riparare i mezzi aspiratori dal materiale aspirato.

Inoltre, a ciascuna bocca di ingresso 2b sono preferibilmente associati mezzi a valvola 7, provvisti di almeno un setto 7a (o parete) mobile tra una configurazione di apertura, in cui consente l’afflusso del materiale nel condotto 2 attraverso la rispettiva bocca di ingresso 2b, ed una configurazione di chiusura, in cui la luce della bocca 2b è occlusa (preferibilmente in corrispondenza di uno stato di fermo della rispettiva stazione operativa “S”).

Dunque, i mezzi a valvola 7 sono configurati per consentire la variazione del numero di bocche di ingresso 2b “attive”, ovvero aperte, in funzione del numero di stazioni operative “S” effettivamente in funzione.

Si noti che, in alcune forme realizzative, i mezzi a valvola 7 sono configurati per consentire il posizionamento del setto 7a anche in posizioni intermedie tra la configurazione di apertura e quella di chiusura, in modo da variare e modulare la sezione di ingresso del materiale in funzione delle condizioni di funzionamento della rispettiva stazione operativa “S”. Nella forma realizzativa preferita, i mezzi a valvola 7 comprendono un servomeccanismo (o attuatore) 7b connesso al setto 7a per movimentarlo tra le suddette configurazioni di apertura e di chiusura.

Preferibilmente, inoltre, sono previsti mezzi rilevatori 7c della posizione del setto 7a predisposti per rilevarne la posizione a fini di controllo.

A ciascuna bocca di ingresso 2b sono inoltre associati mezzi sensori 10 configurati per rilevare un salto di pressione in corrispondenza della rispettiva bocca di ingresso 2b. Tali mezzi sensori 10 dunque comprendono almeno un sensore di pressione per ciascuna bocca di ingresso 2b.

Nella forma realizzativa preferita, il sensore di pressione è definito da è definito da un sensore di rilevamento della pressione a monte della valvola e uno a valle, in modo da poter rilevare il salto di pressione in quel punto. Se poi essa è posizionata al termine della linea e quindi trattasi di una bocca di aspirazione bordo macchina si può rilevare la pressione assoluta rispetto a quella ambiente esterna. Attraverso questo sensore e con l ́utilizzo delle leggi della fluidodinamica si possono definire le grandezze in gioco, attraverso la definizione del numero di Reynolds e dello stato vorticoso del moto dell ́aria per arrivare ad un dato determinativo statistico alquanto preciso della velocità media del flusso dell ́aria in quel punto. Alternativamente, il sensore di pressione potrebbe essere anche di altra natura. Si noti che esso potrebbe essere installato a monte o a valle del filtro in modo da poter dare un dato di feed back anche relativo allo stato di intasamento dei filtri, cosicché anche in base a questo dato si possa avere un notevole vantaggio nella regolazione e quindi nell ́efficienza dell ́aspirazione soprattutto nei filtri non autopulenti in continuo.

Come detto, alla bocca di uscita 2a del condotto sono associati mezzi aspiratori 5.

Tali mezzi aspiratori 5 sono, come detto, configurati per generare una prefissata depressione in corrispondenza di ciascuna bocca di ingresso 2b.

Nella forma realizzativa preferita, i mezzi aspiratori comprendono almeno una girante (non illustrata) ed un organo attuatore 5a associato alla girante per metterla in rotazione.

Preferibilmente, l’organo attuatore 5a è di tipo elettrico. In altre parole, l’organo attuatore 5a è preferibilmente definito da un motore elettrico 8. Al motore elettrico 8 è dunque associato un dispositivo di pilotaggio 9 configurato per variare i parametri di funzionamento del motore elettrico in funzione di un segnale di pilotaggio. Dunque, i mezzi aspiratori 5 comprendono un dispositivo di pilotaggio 9 associato al motore elettrico 8 per pilotarlo.

Nella forma realizzativa preferita, il dispositivo di pilotaggio 9 è definito da un inverter 9a.

A tale proposito, il sistema 1 di aspirazione comprende un’unità di elaborazione 11 operativamente associata ai mezzi aspiratori 5, ai mezzi sensori 10 e a detti mezzi di rilevamento 23 (ed eventualmente dei mezzi rilevatori 7c) e configurata per pilotare i mezzi aspiratori 5 (ed eventualmente i mezzi a valvola 7) in funzione della condizione di funzionamento dell’impianto industriale “I”.

Più precisamente, l’unità di elaborazione 11 è predisposta per ricevere dai mezzi sensori 10 e dai mezzi di rilevamento 23 rispettivi segnali rappresentativi del salto di pressione e delle condizioni operative di ciascuna stazione operativa “S” (ovvero regime di operatività e/o fermo macchina).

In funzione di tali segnali rappresentativi del salto di pressione e delle condizioni operative di ciascuna stazione operativa “S”, l’unità di elaborazione 11 è programmata per calcolare una condizione di funzionamento dei mezzi aspiratori 5.

Più precisamente, l’unità di elaborazione 11 è programmata per calcolare un punto di funzionamento dei mezzi aspiratori 5 tale per cui gli stessi mezzi aspiratori 5 risultano in grado di generare una depressione sufficiente (preferibilmente ottimale) per determinare una condizione di aspirazione in corrispondenza delle bocche di ingresso 2b attive (ovvero le cui corrispondenti stazioni operative “S” sono in funzione).

L’unità di elaborazione 11 è dunque configurata per inviare ai mezzi aspiratori 5 un segnale rappresentativo di detta condizione di funzionamento per eseguirne il pilotaggio.

Preferibilmente, inoltre, l’unità di elaborazione 11 è configurata per pilotare il servomeccanismo 7b dei mezzi a valvola 7 di ciascuna bocca di ingresso 2b in funzione dei segnali rappresentativi del salto di pressione ricevuti dai mezzi sensori 10 e/o dei segnali rappresentativi delle condizioni operative di ciascuna stazione operativa “S”.

Vantaggiosamente, in tal modo, l’unità di elaborazione 11 può comandare autonomamente la chiusura del setto 7a di una bocca di ingresso 2b in corrispondenza di una stazione operativa “S” non funzionante.

Secondo l’invenzione, l’unità di elaborazione 11 è collegata agli altri elementi del sistema 1 di aspirazione mediante mezzi di trasmissione wireless 12.

Tali mezzi di trasmissione wireless 12 sono dunque configurati per mettere in comunicazione l’unità di elaborazione 11 almeno con i mezzi aspiratori 5 e con le bocche di ingresso 2b del condotto 2 mediante canali di comunicazione senza fili.

Al tale riguardo, i mezzi di comunicazione wireless 12 comprendono almeno un primo modulo wireless 13 associato ai mezzi aspiratori 5 predisposto per ricevere, dall’unità di elaborazione 11, il suddetto segnale rappresentativo della condizione di funzionamento ed almeno un secondo modulo wireless 14 associato ai mezzi sensori 10 e configurato per inviare all’unità di elaborazione 11 il segnale rappresentativo del salto di pressione (in corrispondenza della rispettiva bocca di uscita).

Si noti che, i mezzi di trasmissione wireless 12 comprendono un secondo modulo wireless 14 associato a ciascuna bocca di ingresso 2b del condotto 2.

Dunque, ciascun primo 13 e secondo modulo wireless 14 comprende un gruppo di ricetrasmissione 13a, 14a associato all’unità di elaborazione 11 (ovvero preposto a comunicare con essa) attraverso un canale di comunicazione bidirezionale al fine di scambiare dati con l’unità di elaborazione 11 stessa.

Il primo modulo wireless 13 è distinto dal secondo modulo wireless 14, in quanto preposti a gestire segnali differenti.

Infatti, il primo modulo wireless 13 è dedicato al pilotaggio dei mezzi di aspirazione 5.

In particolare, il primo modulo wireless 13 è preposto al trasferimento del segnale di pilotaggio (dei mezzi di aspirazione 5) dall’unità di elaborazione 11 ai mezzi di aspirazione 5 e dei segnali di stato (tensione e/o corrente e/o frequenza) dai mezzi di aspirazione 5 all’unità di elaborazione 11 (ovvero in senso inverso lungo il suddetto canale di comunicazione bidirezionale).

Dunque, il primo modulo wireless 13 è predisposto per ricevere dai mezzi di aspirazione 5 (in particolare dal un motore elettrico 8) uno o più segnali rappresentativi dei parametri di funzionamento del motore elettrico 8 e per inviare (mediante il gruppo di ricetrasmissione 13a) tali uno o più segnali all’unità di elaborazione 11.

Inoltre, tale primo modulo wireless 13 è predisposto per ricevere dall’unità di elaborazione 11 (mediante il gruppo di ricetrasmissione 13a) il segnale rappresentativo della condizione di funzionamento dei mezzi aspiratori 5 e configurato per inviare ai mezzi aspiratori 5 stessi (ovvero al motore elettrico 8) un segnale di pilotaggio correlato a detta condizione di funzionamento calcolata dall’unità di elaborazione.

Più precisamente, il primo modulo wireless 13 è configurato per inviare il segnale di pilotaggio al dispositivo di pilotaggio 9 del motore elettrico 8 (ovvero all’inverter 9a).

Dunque, il primo modulo wireless 13 comprende un gruppo di interfaccia 13b configurato per scambiare dati (ovvero segnali) con i mezzi di aspirazione 5 e collegato al suddetto gruppo di ricetrasmissione 13a (il quale è configurato per scambiare segnali wireless con l’unità di elaborazione 11).

Tale gruppo di interfaccia 13b è dunque provvisto di almeno un ingresso 15 collegato a detto motore elettrico 8 per ricevere uno o più segnali rappresentativi dei parametri di funzionamento del motore stesso 8 e di almeno un’uscita 16 collegata a detto dispositivo di pilotaggio 9 (ovvero l’inverter 9a) per inviare detto segnale di pilotaggio.

Nella forma realizzativa preferita, il gruppo di interfaccia 13b del primo modulo wireless 13 comprende almeno tre ingressi 15 atti a ricevere segnali rappresentativi rispettivamente della tensione, dell’assorbimento e della frequenza di funzionamento del motore elettrico 8.

Il secondo modulo wireless 14 è, come già accennato, dedicato e associato ad una rispettiva bocca di ingresso 2b del condotto 2 e configurato per ricevere dai mezzi sensori 10 un segnale rappresentativo del salto di pressione.

Preferibilmente, il secondo modulo wireless 14 è inoltre associato ai mezzi a valvola 7 della rispettiva bocca di ingresso 2b e predisposto per ricevere un segnale rappresentativo della loro condizione (ovvero della posizione di apertura/chiusura del setto 7a).

In altre parole, a ciascuna bocca di ingresso 2b è associato un secondo modulo wireless 14 che è preposto a scambiare con l’unità di elaborazione 11 i dati relativi allo stato della bocca di ingresso stessa 2b (salto di pressione e posizione della valvola).

Inoltre, in una forma realizzativa preferita, tale secondo modulo wireless 14 è predisposto per ricevere dall’unità di elaborazione 11 (mediante il gruppo di ricetrasmissione 14a) un segnale rappresentativo di una condizione dei mezzi a valvola 7 (ovvero della posizione del setto 7a) calcolata dall’unità di elaborazione 11.

Si noti che la posizione della valvola è un parametro sia rilevato, e dunque inviato dal secondo modulo wireless 14 all’unità di elaborazione 11, che impostato, e dunque inviato dall’unità di elaborazione 11 al secondo modulo wireless 14.

Infatti, il secondo modulo wireless 14 è predisposto per ricevere dai mezzi a valvola 7 un segnale rappresentativo di una posizione rilevata del setto 7a e configurato per inviare ai mezzi a valvola 7 stessi (ovvero al servomeccanismo 7b) un segnale rappresentativo di una posizione del setto 7a impostata (o calcolata) dall’unità di elaborazione 11.

A tale proposito, il secondo modulo wireless 14 comprende un gruppo di interfaccia 14b configurato per scambiare dati (ovvero segnali) con i mezzi a valvola 7 e con i mezzi sensori 10.

Tale gruppo di interfaccia 14b del secondo modulo wireless 14 è dunque collegato al rispettivo gruppo di ricetrasmissione 14a (il quale è configurato per scambiare segnali wireless con l’unità di elaborazione 11).

Tale gruppo di interfaccia 14b del secondo modulo wireless è dunque provvisto di almeno due ingressi 17 collegati ai mezzi sensori 10 ed ai mezzi a valvola 7 per ricevere segnali rappresentativi del salto di pressione e della posizione del setto 7a, e di almeno un’uscita 18 collegata al servomeccanismo 7b dei mezzi a valvola 7 per pilotare il setto 7a in funzione del segane ricevuto dall’unità di elaborazione 11.

Nella forma realizzativa preferita, secondo modulo wireless 14 è inoltre collegato alla stazione operativa “S” della rispettiva bocca di ingresso 2b per ricevere un segnale rappresentativo delle condizioni operative della stazione operativa “S” stessa.

Più precisamente, il gruppo di interfaccia 14b del secondo modulo wireless 14 comprende un terzo ingresso preposto a ricever tale segnale per trasmetterlo al gruppo di ricetrasmissione 14a (e dunque all’unità di elaborazione 11).

Nella forma realizzativa illustrata, tuttavia, è prevista la presenza di un modulo wireless ausiliario 24 associato al quadro elettrico specifico “SB2” (ovvero ai mezzi di rilevamento 23) della stazione operativa “S” e dotato di un proprio gruppo di ricetrasmissione 18a predisposto per trasmettere tale segnale rappresentativo delle condizioni operative della stazione operativa “S” all’unità di elaborazione 11.

In altre parole, in tale forma realizzativa, il secondo modulo wireless 14 è suddiviso in due moduli distinti, ovvero il secondo modulo wireless 14 vero e proprio ed il modulo wireless ausiliario 18.

Preferibilmente, i mezzi di trasmissione wireless 12 comprendono anche un terzo modulo wireless 19 associato al quadro elettrico generale “SB1” dell’impianto industriale “I”, configurato per ricevere da tale quadro elettrico “SB” segnali di avvio/arresto e/o di allarme dell’impianto ed inviarle all’unità di elaborazione.

Nel dettaglio, anche il terzo modulo wireless 19 è provvisto di un gruppo di ricetrasmissione 19a.

Inoltre, il terzo modulo wireless 19 comprende anche un proprio gruppo di interfaccia 19b connesso al gruppo di ricetrasmissione 19a.

Il gruppo di interfaccia 19b è connesso al quadro elettrico generale “SB1” e predisposto per ricevere da detto quadro elettrico segnali di avvio/arresto e/o di allarme dell’impianto e configurato per inviare tali segnali al gruppo di ricetrasmissione 19a, il quale scambia detti segnali con l’unità di elaborazione 11.

Dunque, il gruppo di interfaccia 19b del terzo modulo wireless 19 è provvisto di almeno due ingressi 20, associati al quadro elettrico generale “SB1” per ricevere un primo segnale rappresentativo dell’ arresto o avvio dell’sistema 1 o dell’impianto “I” ed un secondo segnale di allarme, ed almeno un uscita per comandare al quadro elettrico generale “SB1” l’emissione di un segnale di allarme.

Vantaggiosamente, in tal modo, in caso di guasto o allarme è sufficiente per l’operatore agire sul quadro elettrico generale “SB1” per ottenere un completo spegnimento sia dell’impianto “I” che del sistema di aspirazione 1.

Dunque, l’unità di elaborazione 11 è programmata per gestire o pilotare i mezzi di aspirazione 5 (e i mezzi a valvola 7) in funzione de:

- il salto di pressione in corrispondenza di ciascuna bocca di ingresso 2b rilevato dai mezzi sensori 10;

- le condizioni operative di ciascuna stazione operativa “S” rilevate dai mezzi di rilevamento;

- le condizioni di accensione/spegnimento dell’impianto “I” rilevate dal quadro elettrico generale “SB1”;

- una curva di carico del dispositivo di pilotaggio 9 del motore elettrico 8. In altre parole,

Dunque, l’unità di elaborazione comprende un gruppo di ricetrasmissione 11a associato al primo 13 e al secondo modulo wireless 14 per scambiare segnali con essi.

Tale gruppo di ricetrasmissione 11a è provvisto di una pluralità di ingressi predisposti per ricevere almeno:

- detto segnale rappresentativo del salto di pressione rilevato dai mezzi sensori 10, da detto secondo modulo wireless 14 e/o

- detti segnali rappresentativi dei parametri di funzionamento del motore elettrico 8 dal primo modulo wireless 13, e/o

- detto segnale rappresentativo della condizione operativa di ciascuna stazione operativa “S”, del secondo modulo wireless 14 o da modulo ausiliario 18, e/o

- detto segnale rappresentativo della condizione dell’impianto “I” (avvio/arresto/allarme) dal terzo modulo wireless 19.

Inoltre, tale gruppo di ricetrasmissione 11a è provvisto di una pluralità di uscite, connesse ai moduli wireless 13, 14 e 19.

In particolare, le uscito sono predisposte per trasmettere:

- un segnale di pilotaggio dell’inverter 9a al primo modulo wireless 13, e/o - un segnale rappresentativo di una curva di funzionamento dell’inverter (come sarà meglio chiarito nel seguito) al primo modulo wireless 13, e/o - un segnale rappresentativo della posizione del setto 7a al secondo modulo wireless.

Si noti che la curva di funzionamento (o carico) del dispositivo di pilotaggio 9 (o inverter 9a) è modulabile, ovvero variabile da parte dell’unità di elaborazione 11 in funzione delle variabili rilevate e delle prestazioni richieste (portata e salto di pressione).

Vantaggiosamente, utilizzando un inverter 9a come dispositivo di pilotaggio 9 (con feed back continuo dello stato di Volt Ampere Herz di frequenza e stato generale della macchina attraverso vari parametri secondari), è possibile ottenere una nuova e customizzata curva di lavoro o insieme di punti di lavoro che restituiti all ́inverter non più come dati di reale funzionamento e stato ma come posizioni di lavoro possono ampliare notevolmente il range di flusso d’aria con pressioni adatte al lavoro richiesto di collezione meccanica degli inquinanti da parte dell ́aria stessa.

A tale proposito, l’unità di elaborazione 11 comprende una memoria 11c predisposta per allocare dati correlati ad una pluralità di curve di funzionamento dei mezzi aspiratori 5 ed un modulo di elaborazione 11b connesso al gruppo di ricetrasmissione 11a e alla memoria 11c.

Tale modulo di elaborazione 11b è configurato per variare la curva di funzionamento dei mezzi aspiratori 5 in funzione di una variazione delle condizioni operative di ciascuna stazione operativa (ovvero accensione/spegnimento/guasto) al fine di definire una condizione di funzionamento dei mezzi aspiratori 5 a basso consumo energetico.

In particolare, le curve di funzionamento dei mezzi aspiratori 5 contenute nella memoria (o calcolate istantaneamente dal modulo di elaborazione 11b) dell’unità di elaborazione 11 sono corrispondenti ciascuna ad una curva di carico del dispositivo di pilotaggio 9 (ovvero dell’inverter 9a) correlata ad un prefissato numero di stazioni operative attive.

In altre parole, se ad una condizione di massimo regime (tutte le stazioni operative attive) corrisponde una curva di funzionamento (o curva di carico) ottimizzata per tali condizioni, in una condizione di regime parziale (solo alcune stazioni operative attive) tale curva comporta un consumo energetico (ed un’aspirazione) eccessiva.

Dunque, il modulo di elaborazione 11b seleziona un’altra curva di funzionamento più adatta a tale condizione (oppure, la calcola istantaneamente).

Si noti che le curve di funzionamento dei mezzi aspiratori 5 (ovvero del dispositivo di pilotaggio 9) sono funzioni che mettono in correlazione un valore rappresentativo del salto di pressione desiderato in funzione di un valore rappresentativo della portata di aria da gestire.

Nella forma realizzativa preferita, in cui il dispositivo di pilotaggio 9 è un inverter 9a, le curve di funzionamento mettono in correlazione la tensione di alimentazione dell’inverter 9a con la frequenza.

Dunque, il modulo di elaborazione 11b è programmato per selezionare, all’interno di detta pluralità allocata nella memoria 11c, la curva di funzionamento tale per cui i mezzi di aspirazione 5 sono in grado di generare il salto di pressione desiderato con la portata richiesta minimizzando il proprio consumo energetico.

In pratica una volta comandata una posizione di portata necessaria, con l ́utilizzo della modulazione di frequenza, e letto il valore di pressione dai sensori, si andrà a modulare il valore noto della tensione (come detto prima feed back continuo dell ́inverter al quadro PLC) per modularlo ad ottenimento delle pressioni desiderate, se questo non porta in sovra assorbimento il sistema (anche questo dato desumibile dal feed back in Ampère assorbiti) potendo così stabilire un corretto punto di lavoro.

Nel dettaglio, la regolazione del flusso dell ́aria secondo la tecnologia nota avviene attraverso l ́utilizzo delle note curve HVAC o di ventilazione generale, che sono però studiate per moto quasi laminare o pseudolaminare e dunque per basse o bassissime velocità al fine di poter ottenere una regolazione di flussi d ́aria dove l ́unica preoccupazione è sostanzialmente la portata del flusso e non la sua prevalenza,.

Essendo invece per questo progetto l ́aria un mezzo di trasporto meccanico, affinché questo possa avvenire la specifica della pressione è importante.

Preferibilmente, l’unità di elaborazione 11 è programmata mediante l’impostazione di alcuni parametri di funzionamento, più preferibilmente scelti nel seguente elenco:

- frequenza massima di lavoro (poi parametrizzata come 100%);

- frequenza minima di lavoro (poi parametrizzata come 50%);

- portata di progetto per ciascuna stazione operativa “S”;

- portata massima di progetto dell’impianto “I”;

- variazione di frequenza “anti implosione”, ovvero il valore del calo di frequenza di lavoro in cui risulta necessaria l’apertura di una valvola di sicurezza;

- un parametro di correzione per l’intasamento del filtro 6;

- un parametro frequenza pulizia del condotto 2;

- un parametro di durata per la pulizia del condotto 2;

- un parametro legato al costo dell’energia;

- potenza di targa dei mezzi aspiratori 5;

Come già accennato in precedenza, si sottolinea che la frequenza è correlata alla portata di aria.

Dunque, la frequenza massima corrisponde in logica ad un valore della portata massimo di progetto (maggiore o uguale di essa).

Operativamente, il modulo di elaborazione 11b è programmato per sommare i valori di portata assegnati alle stazioni operative “S” attive e per impostare il parametro portata richiesto.

Inoltre, il modulo di elaborazione 11b è programmato per confrontare tale valore con la potenza massima di progetto.

Se il valore è sotto il 50%, l’unità di elaborazione 11 imposta la frequenza minima di lavoro.

Se tale valore è uguale o maggiore, l’unità di elaborazione 11 imposta la frequenza massima di lavoro.

Per ogni valore intermedio, l’unità di elaborazione 11 è programmata per calcolare proporzionalmente il valore di frequenza a partire dalla frequenza massima di lavoro.

Se la portata richiesta supera la portata massima di progetto, l’unità di elaborazione 11 è impostata per considerare la portata come se fosse la portata massima di progetto.

Il valore della portata richiesta deve essere corretto dal valore del pressostato differenziale su base proporzionale, dove il parametro inserito dà come base il 100%. Se non si ha valori in ingresso o i valori sono superiori al parametro impostato si mantenga 100%, se invece si ha il dato in ingresso che la pressione richiesta venga diminuito con valore proporzionale.

È importante ricordare che l'inverter 9a non si attiva all'avvio del quadro elettrico generale “SB1”, ma con esso si avvia solo l’unità di elaborazione 11.

L'inverter 9a viene attivato solo quando la prima stazione operativa “S” viene avviata, e si spegne quando tutte le stazioni operative “S” sono spente indipendentemente dalla pressione del tasto di arresto sul quadro principale (ovvero se nessuna stazione operativa “S” lavora allora l'inverter 9a deve essere spento).

L’invenzione raggiunge gli scopi preposti e consegue importanti vantaggi. Infatti, il sistema di aspirazione secondo la presente invenzione, essendo dotato di un’unità di elaborazione in grado di comunicare con la sensoristica e gli azionamenti in modo wireless è tanto semplice da installare quanto da gestire.

Inoltre, la totale assenza di cablaggi all’interno dell’impianto industriale, oltre ad aumentare l’affidabilità dei mezzi di trasmissione dei dati, riduce i costi di realizzazione ed installazione per il produttore.

Peraltro, la presenza di moduli di trasmissione wireless dedicati per il vari elementi coinvolti nell’aspirazione (mezzi aspiratori, mezzi a valvola e quadri elettrici) permette di rendere altamente efficiente e facilmente gestibile il controllo dell’aspirazione.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di aspirazione per un impianto industriale, comprendente: - un condotto (2) di aspirazione sviluppantesi tra una bocca di uscita (2a) ed una o più bocche di ingresso (2b), ciascuna associata ad almeno una stazione operativa (S) di un impianto industriale (I); - mezzi aspiratori (5) associati alla bocca di uscita (2a) di detto condotto (2) e configurati per generare una depressione in corrispondenza di dette una o più bocche di ingresso (2b) al fine di eseguire un’aspirazione; - mezzi sensori (10) associati a ciascuna bocca di ingresso (2b) e configurati per rilevare un salto di pressione in corrispondenza della bocca di ingresso (2b) stessa; - mezzi di rilevamento (23) delle condizioni operative di ciascuna stazione operativa (S); - un’unità di elaborazione (11): operativamente associata a detti mezzi aspiratori (5), a detti mezzi sensori (10) e a detti mezzi di rilevamento (23), predisposta per ricevere dai mezzi sensori (10) e dai mezzi di rilevamento (23) rispettivi segnali rappresentativi del salto di pressione e delle condizioni operative di ciascuna stazione operativa (S); programmata per calcolare una condizione di funzionamento dei mezzi aspiratori (5) e configurata per inviare a detti mezzi aspiratori (5) un segnale rappresentativo di detta condizione di funzionamento; - mezzi di trasmissione (12) di detti segnali tra l’unità di elaborazione (11) e detti mezzi aspiratori (5), detti mezzi sensori (10) e detti mezzi di rilevamento (23), caratterizzato dal fatto che detta unità di elaborazione (11) comprende: - un gruppo di ricetrasmissione (11a) associato a detti mezzi di trasmissione (12) per scambiare segnali con essi, - una memoria (11c) predisposta per allocare dati correlati ad una pluralità di curve di funzionamento dei mezzi aspiratori (5); - un modulo di elaborazione (11b) connesso a detto gruppo di ricetrasmissione (11a) e a detta memoria (11c) e configurato per variare la curva di funzionamento dei mezzi aspiratori (5) in funzione di una variazione delle condizioni operative di ciascuna stazione operativa (S) al fine di definire una condizione di funzionamento dei mezzi aspiratori (5) a basso consumo energetico.
2. 2. Sistema di aspirazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi aspiratori (5) comprendono almeno una girante (5a), un motore elettrico (8) connesso a detta girante (5a) per metterla in rotazione ed un dispositivo di pilotaggio (9) di detto motore elettrico (8); dette curve di funzionamento dei mezzi aspiratori (5) contenute nella memoria (11c) dell’unità di elaborazione (11) essendo corrispondenti ciascuna ad una curva di carico di detto dispositivo di pilotaggio (9) correlata ad un prefissato numero di stazioni operative (S) attive.
3. 3. Sistema di aspirazione secondo la rivendicazione 1 o la 2, caratterizzato dal fatto che dette curve di funzionamento dei mezzi aspiratori (5) sono funzioni che mettono in correlazione un valore rappresentativo del salto di pressione desiderato in funzione di un valore rappresentativo della portata di aria da gestire.
4. 4. Sistema di aspirazione secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto modulo di elaborazione (11b) è programmato per selezionare, all’interno di detta pluralità allocata nella memoria (11c), la curva di funzionamento tale per cui i mezzi di aspirazione (5) sono in grado di generare il salto di pressione desiderato con la portata richiesta minimizzando il proprio consumo energetico.
5. 5. Sistema di aspirazione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, comprendente mezzi a valvola (7) associati a ciascuna bocca di ingresso (2b) e provvisto di un setto (7a) selettivamente mobile tra una posizione apertura ed una posizione di chiusura.
6. 6. Sistema di aspirazione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di trasmissione (12) sono di tipo wireless e comprendono: almeno un primo modulo wireless (12) associato ai mezzi aspiratori (5) predisposto per ricevere detto segnale rappresentativo di detta condizione di funzionamento dall’unità di elaborazione (11); almeno un secondo modulo wireless (14) associato a detti mezzi sensori (10) e configurato per inviare all’unità di elaborazione (11) detto segnale rappresentativo del salto di pressione.
7. 7. Sistema di aspirazione secondo la rivendicazione 6, in cui ciascun primo (13) e secondo modulo wireless (14) comprende un gruppo di ricetrasmissione (13a, 14a) associato a detta unità di elaborazione (11) attraverso un canale di comunicazione bidirezionale al fine di scambiare dati con l’unità di elaborazione (11) stessa.
8. 8. Sistema di aspirazione secondo la rivendicazione 6 o la 7, in cui detti mezzi aspiratori (5) comprendono almeno una girante (5a), un motore elettrico (8) connesso a detta girante (5a) per metterla in rotazione ed un dispositivo di pilotaggio (9) di detto motore elettrico (8); detto primo modulo wireless (13) essendo provvisto di almeno un gruppo di interfaccia (13b) collegato al gruppo di ricetrasmissione (13a) e predisposto per ricevere da detto motore elettrico (8) uno o più segnali rappresentativi dei parametri di funzionamento del motore elettrico stesso (8) e configurato per inviare al dispositivo di pilotaggio (9) del motore elettrico (8) un segnale di pilotaggio correlato a detta condizione di funzionamento calcolata dall’unità di elaborazione (11).
9. 9. Sistema di aspirazione secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto secondo modulo wireless (14) è associato ai mezzi a valvola (7) della rispettiva bocca di ingresso (2b), predisposto per ricevere un segnale rappresentativo della posizione del setto (7a) e configurato per inviare a detti mezzi a valvola (7) un segnale rappresentativo di una posizione di detto setto (7a) impostata da detta unità di elaborazione (11).
10. 10. Sistema di aspirazione secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi di trasmissione wireless (12) comprendono un terzo modulo wireless (19) associabile ad un quadro elettrico (SB1) dell’impianto industriale (I), predisposto per ricevere da detto quadro elettrico (SB1) almeno un segnale rappresentativo di una condizione di stato dell’impianto industriale (I) e/o di una condizione di allarme.