ITCO20100044A1

ITCO20100044A1 - Metodi e dispositivi usati per controllare automaticamente la velocita di un espansore

Info

Publication number: ITCO20100044A1
Application number: IT000044A
Authority: IT
Inventors: David Rossi
Original assignee: Nuovo Pignone Spa
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2012-02-12
Also published as: EP2447629A1; CA2748023A1; EP2447629B1; US8761958B2; JP2012068010A; CN102373968B; CN102373968A; RU2011133330A; US20120039724A1; IT1401427B1; CA2748023C; RU2564749C2; JP5981698B2; KR20120015285A

Description

TITLE / TITOLO

METHODS AND DEVICES USED FOR AUTOMATICALLY CONTROLLINO SPEED OF AN EXPANDER / METODI E DISPOSITIVI USATI PER CONTROLLARE AUTOMATICAMENTE LA VELOCITÀ DI UN ESPANSORE

ARTE NOTA CAMPO TECNICO

Le realizzazioni dell'oggetto divulgato dal presente documento si riferiscono di norma a metodi e dispositivi che impostano automaticamente una velocità di un espansore, il quale riceve un flusso liquido da un altro espansore per essere polarizzato positivamente o negativamente, al fine di ridurre un tempo di transizione attraverso un intervallo di velocità che mette in pericolo l'integrità di uno degli espansori.

RIASSUNTO DELL'ARTE NOTA

Spesso nei sistemi di refrigerazione a gas e petrolio vengono disposti in serie due espansori per raffeddare un gas refrigerante. Questo gas refrigerante è un agente di raffreddamento per la liquefazione del gas naturale. La figura 1 è un diagramma schematico di un comune gruppo di due espansori 1. Un fluido gassoso proveniente da un primo espansore 10 entra in un secondo espansore 20, con la “prima” e la “seconda” etichetta relative alle posizioni degli espansori in una direzione del flusso 30.

Il primo espansore 10 di norma riceve un gas ad alta pressione a temperatura ambiente ed emette un gas a bassa pressione e a bassa temperatura. Il secondo espansore 20 riceve il gas emesso dal primo espansore 10 e procede al raffreddamento del gas. Il primo espansore 10 e il secondo espansore 20, che espandono il gas, fanno ruotare rispettivamente le giranti 22 e 24. Durante il normale funzionamento, quando non sussistono motivi per evitare un intervallo di velocità per uno degli espansori, un regolatore 40 fissa una velocità di rotazione della girante 24 del secondo espansore 20 identica a una velocità di rotazione corrente della girante 22 del primo espansore 10. Il correttore 40 può ricevere informazioni sulla velocità corrente del primo espansore 10 da un sensore di velocità (Svi ) 50.

Nella descrizione seguente, il termine "velocità" sottintende "velocità di rotazione" e la dicitura "velocità di un espansore" indica più in breve "velocità di una girante di un espansore." Le velocità degli espansori 10 e 20 sono collegate a un fluido di gas che vi passa attraverso. Le velocità aumentano aH'aumentare del fluido di gas. Come noto per gli esperti in materia, esiste almeno una velocità operativa indesiderata. Quando l'espansore funziona alla velocità operativa indesiderata per un tempo prolungato, è più probabile che si verifichino danni rispetto a quando funziona alle altre velocità operative. Ad esempio, alla velocità indesiderata si producono vibrazioni eccessive per effetto della risonanza. Pertanto, gli operatori si adoperano per impedire che gli espansori operino alla velocità indesiderata, riducendo al minimo il tempo di permanenza in un intervallo della velocità indesiderata.

Convenzionalmente, al fine di evitare che il primo espansore 10 e il secondo espansore 20 operino nel loro rispettivo intervallo indesiderato, la velocità del secondo espansore 20 viene impostata manualmente a un valore diverso della velocità del primo espansore 10, cosa che determina un cambiamento nella distribuzione della caduta di pressione attraverso gli espansori. Pertanto la velocità dell'espansore 10 è influenzata dal modo in cui viene impostata la velocità del secondo espansore 20. Controllando la velocità base del secondo espansore 20, un operatore può controllare indirettamente anche la velocità del primo espansore 10.

Il funzionamento manuale del sistema presenta i seguenti svantaggi. Il controllo manuale della velocità base del secondo espansore 20 può aumentare il rischio accidentale di un funzionamento improprio di uno degli espansori. Oltre a controllare la velocità del secondo espansore, l'operatore è tenuto a controllare il sistema per rispettare gli obblighi relativi al tempo di funzionamento massimo consentito entro l'intervallo di velocità indesiderata, al tasso di variazione massima consentita della velocità base e alla differenza di velocità massima consentita fra gli espansori.

Un altro svantaggio è che, in caso di funzionamento manuale, l'intervallo indesiderato è spesso impostato al di sotto del minimo necessario, cosa che riduce l'intervallo di funzionamernto normale dell'espansore.

Il controllo manuale della velocità base del secondo espansore 20 aumenta il rischio di un accidentale funzionamento improprio di uno degli espansori. Ad esempio, il tasso di variazione della velocità base deve mantenersi al di sotto di una soglia, in modo da consentire al sistema dei due espansori di funzionare in condizioni di equilibrio, e non potenzialmente pericolose e difficili da controllare nelle fasi di transizione. Quando la velocità è impostata manualmente, questo tasso di variazione di velocità può diventare accidentalmente troppo grande.

Inoltre, un funzionamento manuale finalizzato a ridurre il periodo di funzionamento di un espansore in un intervallo di velocità indesiderato può distrarre l'operatore dal monitoraggio complessivo del sistema, causando una risposta ritardata alle anomalie non correlate che possono verificarsi simultaneamente al funzionamento manuale.

Di conseguenza, sarebbe auspicabile prevedere sistemi e metodi che evitino gli inconvenienti e i problemi precedentemente descritti.

SINTESI

Secondo una realizzazione esemplificativa, viene indicato un metodo per controllare un tempo di transizione attraverso un intervallo di velocità pericoloso per l'integrità di un secondo espansore che riceve un flusso liquido da un primo espansore, polarizzando automaticamente una velocità del secondo espansore. Il metodo comprende l'impostazione della velocità del secondo espansore a un valore inferiore a una velocità corrente del primo espansore, quando questa è compresa in un intervallo di applicazione della polarizzazione e una velocità corrente del secondo espansore aumenta mantenendosi al di sotto di un primo valore di velocità, o diminuisce mantenendosi al di sotto di un secondo valore di velocità. Il metodo comprende l'impostazione della velocità del secondo espansore a un valore superiore alla velocità corrente del primo espansore, quando questa è compresa nell'intervallo di applicazione della polarizzazione e una velocità corrente del secondo espansore aumenta mantenendosi al di sopra di un primo valore di velocità, o diminuisce mantenenedosi al di sopra di un secondo valore di velocità.

Secondo una realizzazione, un controller comprende un’interfaccia e un'unità di elaborazione. L'interfaccia è configurata per ricevere informazioni su una velocità corrente di un primo espansore e per trasmettere una velocità base di un secondo espansore, il quale riceve un flusso liquido dal primo espansore. L'unità di elaborazione è collegata all'interfaccia ed è configurata per determinare la velocità base del secondo espansore quando la velocità corrente dei primo espansore è compresa in un intervallo di applicazione della polarizzazione. L'unità di elaborazione è configurata per fissare la velocità base del secondo espansore a un valore inferiore alla velocità corrente del primo espansore, quando una velocità corrente del secondo espansore aumenta mantenendosi al di sotto di un primo valore di velocità, o diminuisce mantenendosi al di sotto di un secondo valore di velocità. L'unità di elaborazione è configurata anche per fissare la velocità base del secondo espansore a un valore superiore alla velocità corrente del primo espansore, quando la velocità corrente del secondo espansore aumenta mantenendosi al di sopra del primo valore di velocità, o diminuisce mantenenedosi al di sopra del secondo valore di velocità.

Secondo un'altra realizzazione, un dispositivo di componenti elettronici converte un segnale di velocità di un primo espansore, compreso una velocità corrente di un primo espansore in un segnale di velocità di un secondo espansore compresa una velocità base di un secondo espansore, il quale riceve un flusso liquido dai primo espansore. Il dispositivo comprende un generatore di segnale configurato per generare il segnale di velocità del secondo espansore e un generatore di segnale di cambio polarizzazione collegato ai generatore di segnale, e configurato per generare un segnale di cambio polarizzazione. Il generatore di segnale comprende un circuito di addizione/sottrazione configurato per sottarrre un segnale della polarizzazione al segnale di velocità del primo espansore, un primo percorso configurato per inoltrare il segnale di velocità del primo espansore al circuito di addizione/sottrazione, un secondo percorso configurato per generare un segnale di polarizzazione negativo, un terzo percorso configurato per generare un segnale di polarizzazione positivo e un commutatore collegato alle uscite del secondo e del terzo percorso e configurato per collegare il secondo o il terzo percorso al circuito di addizione/sottrazione secondo il segnale di cambio polarizzazione. Il secondo e il terzo percorso generano un segnale zero quando la velocità corrente del primo espansore è al di fuori di un intervallo di applicazione della polarizzazione. Il generatore del segnale di cambio polarizzazione è configurato per generare il segnale di cambio polarizzazione che indica il collegamento al secondo percorso, se una velocità corrente del secondo espansore è inferiore a un primo valore, o il collegamento al terzo percorso se la velocità corrente del secondo espansore è maggiore di un secondo valore. Il generatore è inoltre configurato per mantenere il collegamento corrente se la velocità corrente del secondo espansore è maggiore del primo valore e minore del secondo.

Secondo un'altra realizzazione esemplificativa, i codici eseguibili da computer, una volta eseguiti, consentono al computer di eseguire un metodo per controllare un tempo di transizione attraverso un intervallo di velocità pericoloso per l'integrità di un secondo espansore che riceve un flusso liquido dal primo espansore, polarizzando automaticamente una velocità del secondo espansore. Il metodo comprende l'impostazione della velocità del secondo espansore a un valore inferiore di una velocità corrente del primo espansore, quando questa è compresa in un intervallo di applicazione della polarizzazione e una velocità corrente del secondo espansore aumenta mantenendosi al di sotto di un primo valore di velocità, o diminuisce mantenendosi al di sotto di un secondo valore di velocità. Il metodo comprende l'impostazione della velocità del secondo espansore a un valore superiore alla velocità corrente del primo espansore, quando questa è compresa nell'intervallo di applicazione della polarizzazione e una velocità corrente del secondo espansore aumenta mantenendosi al di sopra di un primo valore di velocità, o diminuisce mantenenedosi al di sopra di un secondo valore di velocità.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

I disegni tecnici allegati nella descrizione dettagliata, e di cui costituiscono parte integrante, rappresentano una o più realizzazioni e, unitamente alla descrizione, spiegano tali realizzazioni. Nei disegni:

la figura 1 è un diagramma schematico di un comune gruppo a due espansori; la figura 2 è un diagramma schematico di un gruppo a due espansori secondo una realizzazione;

la figura 3 mostra un diagramma di flusso di un metodo per ridurre un tempo di transizione attraverso un intervallo di velocità impostato attorno alla velocità indesiderata, pericolosa per l'integrità di un primo espansore, secondo una realizzazione;

la figura 4 mostra un grafico che rappresenta le velocità del primo e del secondo espansore come funzioni del flusso liquido, secondo una realizzazione;

la figura 5 mostra un diagramma schematico di un controller, secondo una realizzazione esemplificativa;

la figura 6 è uno schema che illustra un dispositivo elettronico, secondo un'altra realizzazione;

la figura 7 mostra un diagramma di flusso di un metodo di impostazione automatica della velocità di un secondo espansore che riceve un flusso liquido proveniente dal primo espansore, secondo una realizzazione;

la figura 8 mostra un diagramma di flusso di un metodo per ridurre un tempo di transizione attraverso una velocità indesiderata, pericolosa per l'integrità di un secondo espansore, secondo una realizzazione;

la figura 9 mostra un grafico che rappresenta le velocità del primo e del secondo espansore come funzioni del flusso liquido, secondo una realizzazione;

la figura 10 mostra un diagramma schematico di un controller, secondo una realizzazione;

la figura 11 è uno schema che illustra un dispositivo elettronico, secondo un'altra realizzazione; e

la figura 12 mostra un diagramma di flusso di un metodo di impostazione automatica della velocità di un secondo espansore che riceve un flusso liquido proveniente dal primo espansore, secondo una realizzazione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

La seguente descrizione delle realizzazioni esemplificative fa riferimento ai disegni tecnici in allegato. Gli stessi numeri di riferimento in disegni diversi rappresentano elementi simili o identici. La seguente descrizione dettagliata non limita l'invenzione. Al contrario, il campo di applicazione dell’invenzione è definito dalle rivendicazioni in appendice. Le seguenti realizzazioni trattano, per ragioni di semplicità, la terminologia e la struttura dei metodi e dispositivi utilizzati in un sistema a due espansori, nel quale viene ridotto un tempo di transizione attraverso un intervallo di velocità pericoloso per l'integrità di uno degli espansori, polarizzando automaticamente una velocità del secondo espansore che riceve il flusso liquido dal primo espansore. Tuttavia, le realizzazioni da trattare in seguito non sono limitate a tali sistemi, ma possono essere applicate ad altri sistemi che necessitano di evitare un intervallo di velocità indesiderato di un espansore.

In tutta la descrizione dettagliata il riferimento a “una realizzazione” sta a indicare che una particolare caratteristica, struttura o proprietà descritta in relazione a una realizzazione è inclusa in almeno una realizzazione dell'oggetto divulgato. Pertanto, l’utilizzo delle espressioni "in una realizzazione" in vari punti della descrizione dettagliata non farà necessariamente riferimento alla medesima realizzazione. Inoltre, le particolari caratteristiche, strutture o proprietà possono essere combinate in una o più realizzazioni secondo la modalità appropriata.

La figura 2 mostra un diagramma schematico di un gruppo a due espansori 100, secondo una realizzazione. La Figura 2 mostra un primo espansore 110, un secondo espansore 120, una girante 122 del primo espansore 110, una girante 124 del secondo espansore 120, una direzione del flusso 130, un regolatore 140 che imposta la velocità del secondo espansore 120 secondo un valore di velocità di ingresso nel regolatore, e un sensore 150 che fornisce informazioni sulla velocità corrente del primo espansore 110.

Secondo una realizzazione, il sistema a due espansori 100 di figura 2 comprende anche un controller 160 montato fra il primo espansore 110 e il regolatore 140. Tuttavia, il controller 160 può essere montato in altre posizioni. Gli esperti in materia comprendono facilmente che è possibile montare un controller 160 sul regolatore 140 e configurare un processore del regolatore 140 in modo che esegua le funzioni del controller 160.

Il controller 160 di figura 2 riceve le informazioni relative alla velocità corrente del primo espansore 110, ad esempio, dal sensore di velocità 150, e attribuisce una velocità al regolatore 140. The regolatore 140 stabilisce che la velocità del secondo espansore 120 sia pari alla velocità attribuita dal controller 160. In altre parole, può essere utilizzato lo stesso regolatore del sistema convenzionale 1 di figura 1 , ma se nel sistema convenzionale 1 il regolatore 40 riceve la velocità corrente del primo espansore, mentre il regolatore 140 del sistema 100 di figura 2 riceve la velocità dal controller 160. Questa velocità non deve essere necessariamente uguale alla velocità corrente del primo espansore 110, come si dimostrerà più avanti.

la figura 3 mostra un diagramma di flusso di un metodo per ridurre un tempo di transizione attraverso un intervallo di velocità impostato attorno alla velocità indesiderata, pericolosa per l'integrità del primo espansore, polarizzando automaticamente una velocità del secondo espansore che riceve un flusso liquido dal primo espansore, secondo una realizzazione. Il grafico di figura 4 che rappresenta le velocità del primo e del secondo espansore come funzioni del flusso di gas è utilizzato per descrivere il metodo di figura 3.

I valori della velocità espressi in diverse unità di misura della velocità rotazionale, come i giri al minuto (giri/min.) sono illustrati sull'asse y del grafico in figura 4. Lungo l'asse y sono contrassegnati quattro valori di velocità rappresentativi che soddisfano le seguenti relazioni: VELOCITÀ_LL<VELOCITÀ_L <VELOCITÀ_H< VELOCITÀJHH. Una velocità indesiderata del primo espansore (VELOCITÀ INDESIDERATA) è un valore compreso in un intervallo di velocità indesiderate, fra la VELOCITÀJ. e la VELOCITÀ_H. L'intervallo indesiderato può essere specificato dal produttore o predeterminato sulla base del collaudo e dell'esperienza.

Quando la velocità del primo espansore è compresa in un intervallo di applicazione della polarizzazione, fra la VELOCITÀ_LL e la VELOCITÀJHH, la velocità del secondo espansore differisce dalla velocità corrente del primo espansore. Quando la velocità del primo espansore è esterna all'intervallo di applicazione della polarizzazione, la velocità del secondo espansore è pari alla velocità corrente del primo espansore.

Oltre a specificare l'intervallo di velocità indesiderato, i produttori di espansori di solito specificano un tempo massimo (TEMPO_MAX), che rappresenta un intervallo temporale massimo durante il quale è consentito a un espansore di operare a velocità comprese nell'intervallo indesiderato. I produttori di espansori di solito specificano anche il tasso di variazione di velocità massima consentita (TASSO_VELOCITÀ) di un espansore (ad es.. del secondo espansore).

Inoltre, il produttore (se il sistema a due espansori viene fornito per intero dallo stesso produttore) o un ingegnere gestionale (se i due espansori vengono montati da un utente) determina una differenza di velocità consentita massima (DIFF_VELOCITA) fra il primo e il secondo espansore. Nel sistema a due espansori (vedi sistema 100 in fig. 2), la differenza assoluta fra le velocità del primo espansore e la velocità del secondo deve essere, per operare in condizioni normali, minore della DIFF_VELOCITÀ massima. Per far funzionare il sistema in modo da rispettare la differenza di velocità massima consentita (DIFF_VELOCITÀ), la differenza di velocità massima consentita (DIFF_VELOCITÀ) deve essere maggiore di VELOCITÀ J-l - VELOCITÀ_L.

I valori assoluti corrispondenti ai valori di velocità rappresentativi contrassegnati sull'asse y del grafico di fig. 3 dipendono da singoli sistemi. Un insieme di valori esemplificativo per le velocità summenzionate è: VELOCITÀ_LL=16600 giri/min., VELOCITÀ_L=17600 giri/min., VELOCITÀ INDESIDERATA=18000 giri/min., SPEED_H=18400 giri/min., e VELOCITÀ_HH=19400 giri/min..

II flusso di gas attraverso gli espansori è rappresentato sull'asse x del grafico in fig. 4. In figura 4, le velocità degli espansori sono linearmente dipendenti dal flusso di gas. Tuttavia, la dipendenza lineare è solo un'illustrazione esemplificativa di una funzione di correlazione delle velocità degli espansori con il flusso di gas. La funzione di correlazione può avere un'altra dipendenza funzionale, ma in genere quando il flusso di gas aumenta, le velocità degli espansori aumentano, e quando il flusso di gas diminuisce, le velocità degli espansori diminuiscono.

Quando il sistema inizia a funzionare (ad es. il gas inizia a scorrere attraverso gli espansori), la velocità degli espansori diventa positiva (cioè maggiore di 0 giri/min.) al passaggio S300 in fig. 3. A un livello basso del flusso di gas, la velocità degli espansori sono al di sotto dell'intervallo di applicazione della polarizzazione, la velocità del secondo espansore (Rif_B) impostata (ad es. dal regolatore 140 sulla base di un segnale ricevuto dal controller 160 in fig. 2) allo stesso valore di una velocità corrente del primo espansore (Esp_A) al passaggio S305. La velocità corrente del primo espansore può essere ricevuta dal controller 160 di fig. 2 mediante un sensore di velocità come Svi 150 di fig. 2. Tuttavia, le informazioni sulla velocità corrente del primo espansore possono essere ricevute da altre fonti di informazioni come un pannello di controllo, stimato, calcolato, etc.

Finché la velocità corrente del primo espansore (ad es. 110 in fig. 2) è esterna all'intervallo di applicazione della polarizzazione (cioè minore della VELOCITÀ_LL O maggiore della VELOCITÀJHH), una velocità del secondo espansore (ad es. 120 in fig. 2) è impostata (ad es. dal regolatore 140 sulla base del valore ricevuto dal controller 160 in fig. 2) allo stesso valore della velocità corrente del primo espansore, situazioni che corripondono ai segmenti 410 e 411 in fig. 4.

Se un confronto della velocità corrente del primo espansore con la VELOCITÀ_LL nei passaggi S310 in fig. 3 indica che la velocità corrente del primo espansore è minore della VELOCITÀ_LL (sezione NO da S310), la velocità del secondo espansore (Rif_B) è impostata a un valore pari alla velocità corrente del primo espansore (Exp_A) nei passaggi S305.

A un livello più alto del flusso di gas, quando la velocità corrente del primo espansore (Esp_A) diventa maggiore della VELOCITA_LL (sezionesl da S310), la velocità del secondo espansore (Rif_B) è impostata a un valore maggiore della velocità corrente del primo espansore al passaggio S320. Specificatamente, la velocità del secondo espansore è stabilita dalla relazione Rif_B=Esp_A+(Esp_A-VELOCITÀ_LL)XGUADAGNO, dove il GUADAGNO è un valore positivo predeterminato. La quantità (Esp_A- VELOCITÀ_LL)X GUADAGNO è una polarizzazione positiva applicata alla velocità del secondo espansore. Pertanto, la polarizzazione positiva è proporzionale alla differenza fra la velocità corrente del primo espansore e il limite minimo dell'intervallo di applicazione della polarizzazione (cioè la VELOCITÀ_LL). In altre applicazioni, la polarizzazione positiva può essere determinata in modo diverso. In genere, la polarizzazione positiva può essere una funzione della velocità corrente del primo espansore (Esp_A), del valore minimo dell'intervallo di applicazione della polarizzazione (VELOCITÀ_LL), del valore minimo dell'intervallo di applicazione della polarizzazione (VELOCITÀ_L), guadagno, etc., e.g., f(Esp_A, VELOCITÀ_LL, VELOCITÀ_L, GUADAGNO).

Il GUADAGNO può essere predeterminato come rapporto fra la differenza di velocità consentita massima (DIFF_VELOCITÀ) e la differenza VELOCITÀ_H - VELOCITA_L. Un valore esemplificativo del VALORE è 2.

Al passaggio S320, quando la velocità del secondo espansore è polarizzata, il controller (ad es. 160 in fig. 2) è configurato per trasmettere un valore di velocità tale che una velocità corrente del secondo espansore sia minore del tasso massimo di variazione della velocità del secondo espansore (TASSO_VELOCITÀ). Il tasso di variazione di velocità massimo del secondo espansore (TASSO_VELOCITÀ) può essere, ad esempio, pari a un valore compreso fra 20 e 50 giri/min./s, ad es.

40 giri/min./s. Pertanto, anche se il flusso di gas aumenta a un tasso elevato, la velocità del secondo espansore è impostata per aumentare gradualmente rispettando il tasso di variazione di velocità massimo consentito (TASSO_VELOCITÀ).

A causa della velocità polarizzata positivamente del secondo espansore, la distribuzione della caduta di pressione attraverso il sistema può cambiare rispetto a uno stato in cui non viene applicata alcuna polarizzazione, sebbene la caduta di pressione totale possa rimanere sostanzialmente identica. Pertanto, la velocità del primo espansore per un dato flusso di gas diventa minore di un valore della velocità corrente che il primo espansore avrebbe se nessuna polarizzazione fosse applicata alla velocità del secondo espansore per quel dato flusso di gas.

Finché il confronto della velocità corrente del primo espansore (Esp_A) con la

VELOCITÀJ. a S330 indica che la velocità corrente del primo espansore è minore della VELOCITÀ_L (sezione NO da S330), e il confronto della velocità corrente del primo espansore con la VELOCITÀ_LL a S310 indica che la velocità corrente del primo espansore è maggiore della VELOCITÀ_LL, la velocità del secondo espansore (Rif_B) è impostata per includere la polarizzazione positiva (cioè polarizzata positivamente).

La velocità del secondo espansore come funzione del flusso di gas quando la velocità del secondo espansore è positivamente distorta corrisponde al segmento 420 in figura 4 e la velocità corrente del primo espansore in questa situazione corrisponde al segmento 421 in figura 4. Si noti che applicando la polarizzazione positiva alla velocità del secondo espansore (come illustrato dal segmento 420), la velocità corrente del primo espansore (come illustrato dal segmento 421) si mantiene minore della VELOCITÀJ., e, pertanto, al di fuori dell'intervallo di velocità indesiderato.

Se il confronto con la velocità corrente del primo espansore con la VELOCITÀJ. al passaggio S330 indica che la velocità corrente del primo espansore è maggiore della VELOCITÀJ. (sezioni sì da S330), il controller 160 comunica al regolatore 140 un valore di velocità minore della velocità corrente del primo espansore al passaggio S340 attendendo il ritardo al passaggio S345. Specificatamente, al passaggio S340, la velocità del secondo espansore è stabilita dalla relazione Rif_B=Esp_A+(Esp_A- VELOCITÀ_HH)X GUADAGNO. La polarizzazione negativa (Esp_A- VELOCITÀ_HH)X GUADAGNO è una quantità negativa, e pertanto Rif_B è impostato a un valore minore di Esp_A.

La transizione dalla polarizzazione della velocità del secondo espansore da positiva a negativa può essere eseguita rispettando il tasso di variazione della velocità massimo consentito. Questo implica che il tasso di variazione della velocità possa mantenersi al di sotto del valore massimo del tasso di variazione della velocità (TASSO_VELOCITÀ). La transizione che avviene rispettando il tasso di variazione massimo consentito può rendere necessari dei passaggi intermedi prima di raggiungere il nuovo valore target della velocità del secondo espansore. Pertanto, il ritardo avviene al passaggio S345. Osservando questo ritardo, il sistema raggiunge uno stato target (ad es.la velocità corrente del primo espansore è maggiore della VELOCITÀJH, sul segmento 441 in figura 4) prima di impostare diversamente la velocità del secondo espansore.

Dato che le velocità del primo e del secondo espansore sono correlate al flusso di gas, questa transizione avviene quando il flusso di gas supera un certo valore del FLUSSO IN TRANSIZIONE. Questo valore del FLUSSO IN TRANSIZIONE può essere determinato o secondo calcoli o secondo esperimenti nel sistema a due espansori. Il valore del FLUSSO IN TRANSIZIONE può dipendere dalla composizione del gas e dall'efficienza degli espansori, che possono cambiare nel tempo. Non è richiesta alcuna misurazione difetta del flusso di gas, perché il valore del FLUSSO IN TRANSIZIONE è un valore di flusso per cui, quando la velocità del secondo espansore è impostata per essere polarizzata positivamente, la velocità corrente del primo espansore diventa pari al limite inferiore dell'intervallo di velocità indesiderato VELOCITÀ_L. Se la velocità del secondo espansore viene polarizzata negativamente, anche il flusso di gas si mantiene al valore del FLUSSO IN TRANSIZIONE, e la velocità del primo espansore aumenterà sino al limite superiore dell'intervallo di velocità indesiderato VELOCITA_H.

Questa transizione della velocità del secondo espansore da una polarizzazione positiva a una negativa può cambiare la distribuzione della caduta di pressione attraverso il sistema a due espansori, cosa che determinerà un cambiamento della velocità corrente del primo espansore a un valore pari o maggiore della VELOCITÀJH, sul segmento 441 in figura 4. Pertanto, a cambiamento avvenuto, la velocità corrente del primo espansore dovrebbe essere esterna all'intervallo di velocità indesiderato. Il ritardo osservato al passaggio S345 consente al sistema di completare la transizione.

In alcune realizzazioni, se dopo il ritardo al passaggio S345, la velocità del primo espansore è minore della VELOCITÀJH, nonostante il flusso di gas sia maggiore o uguale al valore del FLUSSO IN TRANSIZIONE, può essere emesso un segnale di allarme (ad es. dal controller 160 in fig. 2).

Poiché la transizione della polarizzazione della velocità del secondo espansore da positiva a negativa si verifica simultaneamente all'aumento del flusso di gas, la velocità del primo espansore durante la transizione è indicata da un arco tratteggiato 431 in fig. 4 e la velocità del secondo espansore è indicata da un arco tratteggiato 430 in fig. 4.

Finché, secondo un confronto al passaggio S350, la velocità corrente del primo espansore rimane maggiore dellaVELOCiTÀjH (sezione sì da S350),, ma secondo un confronto al passaggio S360, è minore della VELOCITÀJHH (sezione NO da S360), la velocità del secondo espansore è impostata in modo da avere una polarizzazione negativa al passaggio S355, cioè: Rif_B=Esp_A+(Esp_A-VELOCITÀ_HH)xGUADAGNO.

La velocità del secondo espansore come funzione del flusso di gas in questa situazione corrisponde al segmento 440 in figura 4 e la velocità corrente del primo espansore in questa situazione corrisponde al segmento 441 in figura 4 Si noti che applicando la polarizzazione negativa alla velocità del secondo espansore (come illustrato dal segmento 440), la velocità corrente del primo espansore (come illustrato dal segmento 421) si mantiene maggiore della VELOCITÀ_H, e, pertanto, al di fuori dell'intervallo di velocità indesiderato.

Quando, secondo il confronto al passaggio S360, la velocità corrente del primo espansore è maggiore della VELOCITÀJHH (sezione sì da S360), la velocità del secondo espansore è impostata in modo da essere pari alla velocità corrente del primo espansore al passaggio S365.

Se, secondo il confronto al passaggio S350, la velocità corrente del primo espansore è minore della VELOCITÀJH (sezione NO da S350), la velocità del secondo espansore non è più polarizzata negativamente, ma torna ad essere polarizzata positivamente (Rf_B=Esp_A+(Esp_A- VELOCITÀ_LL)XGUADAGNO) a S370. Al fine di evitare che il sistema commuti continuamente fra la polarizzazione negativa e positiva della velocità del secondo espansore, la transizione dalla polarizzazione negativa alla polarizzazione positiva del secondo espansore e viceversa avviene sostanzialmente allo stesso valore del FLUSSO IN TRANSIZIONE v se gli elementi dipendenti dalla velocità del flusso dei due espansori sono considerati lineari ai rispettivi intervalli di velocità in transizione.

Durante questa transizione della polarizzazione della velocità del secondo espansore da negativa a positiva, è probabile che il tasso di variazione della velocità consentito sia minore del tasso di variazione della velocità massimo. La polarizzazione positiva appena applicata della velocità determina un cambiamento nella distribuzione della caduta di pressione attraverso il sistema a due espansori. La velocità corrente del primo espansore diminuisce a un valore pari o minore della VELOCITÀ_L. Pertanto, una volta completata la transizione della polarizzazione della velocità del secondo espansore da negativa a positiva (considerando un ritardo dovuto al tasso di variazione della velocità), la velocità corrente del primo espansore è esterna all'intervallo indesiderato di velocità. Al fine di consentire al sistema di raggiungere questo stato, si osserva un ritardo al passaggio S375, simile al ritardo osservato al passaggio S345. I ritardi ai passaggi S345 e S375 in fig. 3 possono avere valori uguali o differenti. I ritardi possono equivalere alTEMPO MAX. Un valore esemplificativo è 180 secondi, ma è possibile utilizzare altri valori.

In alcune realizzazioni, se dopo il ritardo al passaggio S345, la velocità del primo espansore è maggiore della VELOCITÀ_H, nonostante il flusso di gas sia minore o uguale al valore del FLUSSO IN TRANSIZIONE, può essere emesso un segnale di allarme (ad es. dal controller 160 in fig. 2).

Poiché la transizione della polarizzazione della velocità del secondo espansore da negativa a positiva si verifica simultaneamente alla diminuzione del flusso di gas, la velocità del primo espansore durante la transizione è indicata da un arco tratteggiato 451 in fig. 4 e la velocità del secondo espansore è indicata da un arco tratteggiato 450 in fig. 4..

Dopo la transizione, se il flusso di gas è tale che la velocità corrente del primo espansore si mantiene inferiore alla VELOCITÀ_L, al confronto con il passaggio S330 (sezione NO da S330), e la velocità corrente del primo espansore è maggiore della VELOCITÀ_LL, al confronto con il passaggio S310 (sezione si da S310), la velocità del secondo espansore è impostata in modo tale da avere la polarizzazione positiva a S320, etc.

Secondo il metodo illustrato in figura 3 e descritto in riferimento alla figura 4, la velocità corrente del primo espansore varia attraverso l'intervallo indesiderato nella misura consentita dal tasso massimo di variazione della velocità, quando il flusso di gas assume il valore del FLUSSO IN TRANSIZIONE. Pertanto, un tempo di transizione attraverso un intervallo di velocità, pericoloso per l'integrità del primo espansore, è minore rispetto a quando le velocità dell'espansore sono uguali ed esclusivamente correlate al tasso di variazione del flusso di gas.

Secondo una realizzazione, come illustrata in fig. 5, un controller 500 (ad es. 160 in fig. 2) comprende un'interfaccia 510 e un'unità di elaborazione 520. Il controller può essere collegato a un sistema a due espansori (ad es. 100 in fig. 2), nel quale un primo espansore ( ad es. 110 in fig. 2) invia il gas a un secondo espansore (ad es. 120 in fig. 2), aventi entrambi le giranti (ad es. 122 e 124 in fig. 2) che ruotano a velocità correlate al flusso di gas che attraversa il sistema a due espansori.

L'interfaccia 510 può essere configurata perricevere informazioni su una velocità corrente di un primo espansore e per trasmettere una velocità base al secondo espansore (ad es. al regolatore 140 in fig. 2).

L'unità di elaborazione 520 può essere configurata per collegarsi all'interfaccia 510 e determinare la velocità base del secondo espansore, in base alla procedura summenzionata utilizzando le figg. 3 e 4. L'unità di elaborazione 520 può determinare la velocità base del secondo espansore in modo che sia maggiore della velocità corrente del primo espansore, quando quest'ultima è compresa nell'intervallo di applicazione della polarizzazione (ad es. fra la VELOCITÀ_LL e la VELOCITÀ_HH come illustrato in figura 4) e il flusso liquido è minore di un predeterminato valore di flusso (ad es. il FLUSSO IN TRANSIZIONE in figura 4). In questo caso, la velocità base del secondo espansore è la somma della velocità corrente del primo espansore e una polarizzazione negativa.

L'unità di elaborazione 520 può fissare la velocità base del secondo espansore a un valore minore della velocità corrente del primo espansore, quando il flusso liquido è maggiore del valore predeterminato e la velocità corrente del primo espansore è compresa nell'intervallo di applicazione della polarizzazione. In questo caso, la velocità base del secondo espansore è la differenza della velocità corrente del primo espansore e una polarizzazione negativa.

In una realizzazione, l'unità di elaborazione 520 può essere ulteriormente configurata per confrontare la velocità corrente con un primo valore di velocità (ad es. laVELOCiTÀj. in fig. 4) e determinare se il flusso liquido aumenta fino a raggiungere il valore di flusso predeterminato quando la velocità corrente aumenta fino a raggiungere il primo valore di velocità. L'unità di elaborazione 520 può essere ulteriormente configurata per confrontare la velocità corrente con un secondo valore di velocità (ad es. la VELOCITÀ_H in fig. 4) e determinare se il flusso liquido diminuisce fino a raggiungere il valore di flusso predeterminato quando la velocità corrente diminuisce fino a raggiungere il secondo valore di velocità. Un intervallo di velocità pericoloso per l'integrità del primo espansore può essere compreso far il primo e il secondo valore di velocità, ed è preferibilmente compreso nell'intervallo di applicazione della polarizzazione.

In un'altra realizzazione, l'unità di elaborazione 520 può essere ulteriormente configurata per determina la velocità base del secondo espansore in modo che sia pari alla velocità corrente del primo espansore, quando quest'ultima non è compresa nell'intervallo di applicazione della polarizzazione.

In un'altra realizzazione, l'unità di elaborazione 520 può essere ulteriormente configurata per inviare un allarme quando la velocità corrente del primo espansore si mantiene entro l'intervallo di velocità pericoloso per l'integrità del primo espansore più a lungo di un intervallo di tempo predeterminato.

In un'altra realizzazione, l'unità di elaborazione 520 può essere ulteriormente configurata per determinare la velocità base del secondo espansore come differenza fra la velocità base e la velocità corrente del primo espansore proporzionale a una differenza fra la velocità corrente e un valore di velocità minimo (ad es.VELOCiTÀJlin fig. 4) nell'intervallo di applicazione della polarizzazione, quando il flusso liquido è minore del valore di flusso predeterminato.

In un'altra realizzazione, l'unità di elaborazione 520 può essere ulteriormente configurata per determinare la velocità base del secondo espansore come differenza fra la velocità corrente del primo espansore e la velocità base del secondo espansore proporzionale a una differenza fra un valore di velocità massimo (ad es.VELOCiTÀj-min fig. 4) nell'intervallo di applicazione della polarizzazione e la velocità corrente del primo espansore, quando il flusso liquido è maggiore del valore di flusso predeterminato.

In un'altra realizzazione, l'unità di elaborazione 520 può essere ulteriormente configurata per determinare la velocità base del secondo espansore in modo che un tasso dì variazione della velocità sia minore di un tasso massimo predeterminato.

In un'altra realizzazione, l'unità di elaborazione 520 può essere ulteriormente configurata per determinare la velocità base del secondo espansore per diversi intervalli di applicazione della polarizzazione e corrispondente ai valori di flusso predeterminati del flusso liquido.

Secondo un'altra realizzazione, la fig. 6 mostra uno schema che raffigura un dispositivo elettronico 600 configurato per eseguire il metodo 3. Il dispositivo elettronico 600 è realizzato con componenti elettronici ed è in grado di convertire un segnale di velocità del primo espansore, che comprende una velocità corrente di un primo espansore (Esp_A), in un segnale di velocità del secondo espansore, che comprende una velocità base di un secondo espansore (Rif_A).

Il dispositivo elettronico 600 comprende un generatore di segnale del secondo espansore 610 e un generatore di segnale di cambio polarizzazione 620, in cui entrambi ricevono il segnale di velocità del primo espansore (Esp_A).

Il generatore del secondo espansore 610 comprende i componenti sistemati lungo i tre percorsi per svolgere diverse funzioni. I componenti lungo un primo percorso 630 sono configurati per inoltrare un segnale di velocità del primo espansore a un circuito di addizione 632. I componenti lungo un secondo percorso 634 sono configurati per generare un segnale proporzionale a una differenza fra ia velocità corrente del primo espansore e un limite inferiore (VELOCITÀJI) di un intervallo di applicazione della polarizzazione. I componenti lungo un terzo percorso 635 sono configurati per generare un segnale proporzionale a una differenza fra un limite superiore (VELOCITÀ_HH) dell'intervallo di applicazione della polarizzazione e la velocità corrente del primo espansore.

Il secondo percorso 634 e il terzo percorso 635 comprendono rispettivamente i circuiti livellatori 636 e 637. A causa dei circuiti livellatori 635 e 637, i segnali provenienti rispettivamente dal secondo percorso 634 e il terzo percorso 636, assumono un valore 0,0 se la velocità corrente del primo espansore (Esp_A) è esterna all'intervallo di applicazione della polarizzazione (cioè maggiore dellavELOCiTÀ_HH e minore della VELOCITÀ 11.) Inoltre, a causa dei circuiti livellatori 636 e 637, il secondo percorso 634 e il terzo percorso 635 emettono segnali non maggiori in valore assoluto a una differenza di velocità massima consentita (DIFF_VELOCITÀ). Pertanto, la polarizzazione positiva emessa dal secondo percorso 634 è un valore positivo proporzionale a una differenza fra la velocità corrente del primo espansore e il limite inferiore (VELOCITÀJI) dell'intervallo di applicazione della polarizzazione se la differenza è maggiore di 0 (altrimenti l'output è 0). Il valore della polarizzazione positiva deve essere minore della differenza di velocità consentita massima(DiFF_VELOCiTÀ).

Una polarizzazione negativa emessa dal terzo percorso 635 è un valore negativo, proporzionale a una differenza fra la velocità corrente del primo espansore e il limite superiore (VELOCITÀJHH) dell'Intervallo di applicazione della polarizzazione, se la differenza è minore di 0 (altrimenti l'output è 0). Inoltre, il valore della polarizzazione negativa, considerato come valore assoluto, deve essere minore della differenza di velocità consentita massima(DiFF_VELOClTÀ).

Il generatore di segnale del secondo espansore 610 comprende inoltre un commutatore 638 configurato per trasmettere un segnale del valore della polarizzazione, che è uno dei segnali di polarizzazione positiva ricevuti dal primo percorso 634 o di polarizzazione negativa proveniente dal secondo percorso 635, sulla base di un segnale di cambio polarizzazione ricevuto dal generatore di segnale di cambio polarizzazione 620. li valore di polarizzazione proveniente dal commutatore 638 viene successivamente moltiplicato per un guadagno in un componente di guadagno 640. Un segnale di polarizzazione moltiplicato, prodotto dal componente di guadagno 640, viene poi immesso in un componente di filtrazione 642 che, all'occorrenza, limita il segnale di polarizzazione moltiplicato in modo tale che un tasso corrente di variazione della velocità non superi un tasso massimo di variazione della velocità base del secondo espansore. Un segnale di polarizzazione finale proveniente dal filtro 642 si aggiunge al segnale di velocità in un primo espansore nel circuito di addizione 632 e quindi inviato tramite collegamento 633 al secondo espansore 120 come segnale Rif_B.

Il generatore di segnale di polarizzazione 620 comprende due percorsi 650 e 652 che forniscono input a un circuito a multivibrazione bistabile 654 (o circuito flipflop). Il percorso 650 invia un segnale “1” o maggiore al circuito flip-flop se la velocità corrente del primo espansore è maggiore di un limite inferiore (VELOCITÀ_L) di un intervallo di velocità indesiderato, pericoloso per l'integrità del primo espansore. Il percorso 652 invia un segnale “1” o maggiore al circuito flipflop se la velocità corrente del primo espansore è minore di un limite superiore (VELOCITÀ_H) dell'intervallo di velocità indesiderato pericoloso per l'integrità del primo espansore. Quando entrambi i percorsi 650 e 652 inviano un segnale “1” o maggiore, la velocità corrente del primo espansore è nell'intervallo indesiderato durante la transizione fra la polarizzazione positiva e la polarizzazione negativa. Pertanto, non si verifica alcun cambiamento del segnale di cambio polarizzazione emesso dal circuito flip-flop 654. Il segnale di cambio polarizzazione emesso dal circuito flip-flop 654 viene fornito lungo il bus 655 al commutatore 638. In base al segnale di cambio polarizzazione ricevuto, il commutatore 638 collega il secondo percorso 634 al circuito di addizione 632 se il segnale di cambio polarizzazione indica che la velocità corrente del primo espansore si mantiene inferiore al limite minimo (VELOCITÀ_L) dell'intervallo di velocità indesiderato e collega il terzo percorso 635 al circuito di addizione 632 se il segnale di cambio polarizzazione indica che la velocità corrente del primo espansore è superiore al limite massimo (VELOCITÀ_H) dell'intervallo di velocità indesiderato. Quando la velocità corrente del primo espansore diventa maggiore del limite inferiore (VELOCITÀ_L) del segnale di cambio polarizzazione emesso dal circuito flip-flop 654 assicura che il commutatore 638 sia collegato al terzo percorso 635 (polarizzazione negativa) e, quando la velocità corrente del primo espansore diviene minore del limite superiore (VELOCITÀ_H), il segnale di cambio polarizzazione emesso dal circuito flip-flop 654 assicura che il commutatore 638 sia collegato al secondo percorso 634 (polarizzazione positiva). I due generatori 657 e 659, posizionati prima del flip-flop, assicurano il cambio di polarizzazione nella giusta direzione, prevenendo movimenti a scatti del generatore di segnale della polarizzazione 620. Pertanto, non è necessario conoscere il valore effettivo del flusso.

Il generatore di segnale di cambio polarizzazione 620 comprende anche un dispositivo di allarme 660 che emette un segnale di allarme quando la velocità corrente del primo espansore assume valori compresi nell'intervallo indesiderato più a lungo dell'intervallo di tempo previsto. I circuiti di ritardo 656 e 658 assicurano di attuare rispettivamente i passaggi S345 e S375 in fig. 3.

Il dispositivo elettronico 600 è configurato per eseguire un metodo illustrato in figura 3. Quando la velocità corrente del primo espansore (Esp_A) è esterna all'intervallo di applicazione della polarizzazione (cioè minore della VELOCITA_LL O maggiore della VELOCITÀJHH), a causa dei circuiti livellatori 636 e 637, viene aggiunto un segnale 0 al segnale del primo espansore nel circuito di addizione 632. Quando la velocità corrente del primo espansore (Esp_A) è compresa nell'intervallo di applicazione della polarizzazione (cioè maggiore della VELOCITÀ_LL e minore della VELOCITA_HH), viene aggiunto un segnale di polarizzazione positiva o negativa al segnale di velocità del primo espansore nel circuito di addizione 632.

Se il segnale di polarizzazione positiva o negativa si aggiunge al segnale di velocità del primo espansore nel circuito di addizione 632 dipende dal segnale di cambio polarizzazione ricevuto dal generatore di segnale di cambio polarizzazione 620, nella modalità summenzionata. Il segnale di velocità del secondo espansore è il segnale emesso dal circuito di addizione 632.

La figura 7 mostra un diagramma di flusso di un metodo di impostazione automatica della velocità di un secondo espansore che riceve un flusso liquido proveniente dal primo espansore, per ridurre il tempo di funzionamento del primo espansore a velocità comprese nell'intervallo indesiderato del primo espansore, secondo una realizzazione.

Il metodo 700 comprende l'impostazione della velocità del secondo espansore a un valore superiore alla velocità corrente del primo espansore, quando quest'ultima è compresa in un intervallo di applicazione della polarizzazione e la velocità corrente del primo espansore aumenta mantenendosi al di sotto di un primo valore di velocità, o diminuisce mantenendosi al di sotto di un secondo valore di velocità, al passaggio S710.

Il metodo 700 comprende inoltre l'impostazione della velocità del secondo espansore a un valore inferiore alla velocità corrente del primo espansore, quando quest'ultima è compresa in un intervallo di applicazione della polarizzazione e la velocità corrente del primo espansore aumenta fino a superare un primo valore di velocità, o diminuisce mantenendosi al di sopra di un secondo valore di velocità, al passaggio S720.

La figura 8 mostra un diagramma di flusso di un metodo per ridurre un tempo di transizione attraverso un intervallo di velocità pericoloso per l'integrità del secondo espansore, polarizzando automaticamente una velocità del secondo espansore che riceve un flusso liquido dal primo espansore, secondo una realizzazione. Il grafico in figura 9 che rappresentano le velocità del primo e del secondo espansore come funzioni del flusso liquido è impiegato per descrivere il metodo in figura 8. Una differenza fra il metodo in figura 3 e il metodo di figura 8 è che il primo metodo mira a ridurre il tempo di transizione attraverso un intervallo di velocità attorno a una velocità indesiderata, pericolosa per l'integrità di un primo espansore, mentre il secondo metodo mira a diminuire il tempo di transizione attraverso un intervallo di velocità attorno a una velocità indesiderata, pericolosa per l'integrità di un secondo espansore.

I valori della velocità espressi in diverse unità di misura della velocità rotazionale, come i giri al minuto (giri/min.) sono illustrate sull'asse y del grafico in figura 9. Lungo l'asse y sono contrassegnati quattro valori di velocità rappresentativi che soddisfano le seguenti relazioni: VELOCITÀ_LL<VELOCITÀ_L <VELOCITÀ_H< VELOCITÀ_HH. Una velocità indesiderata del secondo espansore (VELOCITÀ INDESIDERATA) è un valore compreso in un intervallo di velocità indesiderate, fra la VELOCITÀJ- e la VELOCITÀ_H. L'intervallo indesiderato può essere specificato dal produttore o predeterminato sulla base del collaudo e dell'esperienza.

Oltre a specificare l'intervallo di velocità indesiderato, i produttori di espansori di solito specificano un tempo massimo (TEMPO_MAX), che rappresenta un intervallo temporale massimo durante il quale è consentito a un espansore di operare a velocità comprese neH'intervallo indesiderato. I produttori di espansori di solito specificano anche il tasso di variazione di velocità massima consentita (TASSO VELOCITÀ) di un espansore (ad es.. del primo espansore).

Per far funzionare il sistema in modo da rispettare sia il tasso di variazione della velocità massimo consentito (TASSO_VELOCITÀ), sia il tempo indesiderato (TEMPO_MAX), il tasso di variazione della velocità massimo consentito (TASSO_VELOCITÀ) deve essere maggiore di (VELOCITÀ_H - VELOCITÀ_L)/TEMPO_MAX. Inoltre, il produttore (se il sistema a due espansori viene fornito per intero dallo stesso produttore) o un ingegnere gestionale (se i due espansori vengono montati da un utente) determina una differenza di velocità consentita massima (DIFF_VELOCITÀ) fra il primo e il secondo espansore. Nel sistema a due espansori (vedi sistema 100 in fig. 2), la differenza assoluta fra le velocità del primo espansore e la velocità del secondo deve essere, per operare in condizioni normali, minore della DIFF_VELOCITÀ massima. Per far funzionare il sistema in modo da rispettare la differenza di velocità massima consentita (DIFF_VELOCITÀ), la differenza di velocità massima consentita (DIFF_VELOCITÀ) deve essere maggiore di VELOCITÀ_H - VELOCITÀ_L.

Il flusso di gas attraverso gli espansori è rappresentato sull'asse x del grafico in fig. 9. In figura 9, le velocità degli espansori sono linearmente dipendenti dal flusso di gas. Tuttavia, la dipendenza lineare è solo un'illustrazione esemplificativa di una funzione di correlazione delle velocità degli espansori con il flusso di gas. La funzione di correlazione può avere un'altra dipendenza funzionale, ma in genere quando il flusso di gas aumenta, le velocità degli espansori aumentano, e quando il flusso di gas diminuisce, le velocità degli espansori diminuiscono.

Quando il sistema inizia a funzionare (ad es. il gas inizia a scorrere attraverso gli espansori), le velocità degli espansori diventano positive (cioè maggiori di 0 rpm) al passaggio S800 in fig. 8. A un livello basso del flusso di gas, mentre la velocità degli espansori è al di sotto dell'intervallo di applicazione della polarizzazione, la velocità del secondo espansore (Rif_B) è impostata (ad es. dal regolatore140 sulla base di un segnale ricevuto dal controller 160 in fig. 2) allo stesso valore di una velocità corrente del primo espansore (Esp_A) al passaggio S805. La velocità corrente del primo espansore può essere ricevuta dal controller 160 di fig. 2 mediante un sensore di velocità come Svi 150 di fig. 2. Tuttavia, le informazioni sulla velocità corrente del primo espansore possono essere ricevute da altre fonti di informazioni come un pannello di controllo, stimato, calcolato, etc.

Finché la velocità corrente del primo espansore (ad es. 110 in fig. 2) è esterna all'intervallo di applicazione della polarizzazione (cioè minore della VELOCITÀ LL O maggiore della VELOCITÀJHH), una velocità del secondo espansore (ad es. 120 in fig. 2) è impostata (ad es. dal regolatore 140 sulla base del valore ricevuto dal controller 160 in fig. 160) allo stesso valore della velocità corrente del primo espansore, situazioni che corripondono ai segmenti 910 e 911 in fig. 9.

Se un confronto della velocità corrente del primo espansore con la VELOCITÀ_LL nei passaggi S810 in fig. 8 indica che la velocità corrente del primo espansore è minore della VELOCITÀ_LL (sezione NO da S310), la velocità del secondo espansore (Rif_B) è impostata a un valore pari alla velocità corrente del primo espansore (Exp_A) nei passaggi S805.

A un livello più alto del flusso di gas, quando la velocità corrente del primo espansore (Esp_A) diventa maggiore della VELOCITA_LL (sezionesì da S810), la velocità del secondo espansore (Rif_B) è impostata a un valore minore della velocità corrente del primo espansore al passaggio S820. Specificatamente, la velocità del secondo espansore è stabilita dalla relazione Rif_B=Esp_A-(Esp_A-VELOCITÀ_LL)XGUADAGNO, dove il GUADAGNO è un valore positivo predeterminato. La quantità (Esp_A- VELOCITÀ_LL)X GUADAGNO è una polarizzazione negativa applicata alla velocità del secondo espansore. Pertanto, la polarizzazione negativa è proporzionale alla differenza fra la velocità corrente del primo espansore e il limite minimo dell'intervallo di applicazione della polarizzazione (cioè la VELOCITÀ_LL). In altre applicazioni, la polarizzazione negativa può essere determinata in modo diverso. In genere, la polarizzazione negativa può essere una funzione della velocità corrente del primo espansore (Esp_A), del valore minimo dell'intervallo di applicazione della polarizzazione VELOCITA_LL), del valore minimo dell'intervallo indesiderato di applicazione della polarizzazione (VELOCITA_L), del guadagno, etc., f(Esp_A, VELOCITÀ_LL, VELOCITÀ_L, GUADAGNO).

Il GUADAGNO può essere predeterminato come rapporto negativo fra la differenza VELOCITÀ_H - VELOCITÀ_L e la differenza di velocità massima consentita (DIFF_VELOCITÀ). Un valore esemplificativo del VALORE è 0,7.

Al passaggio S820, quando la velocità del secondo espansore è polarizzata, il controller (ad es. 160 in fig. 2) è configurato per trasmettere un valore di velocità tale che una velocità corrente del secondo espansore sia minore del tasso massimo di variazione della velocità del secondo espansore (TASSO_VELOCITÀ). II tasso di variazione di velocità massimo del secondo espansore (TASSO_VELOCITÀ) può essere, ad esempio, pari a un valore compreso fra 20 e 50 giri/min./s. Pertanto, anche se il flusso di gas aumenta a un tasso elevato, la velocità del secondo espansore è impostata per diminuire gradualmente rispettando il tasso di variazione di velocità massimo consentito (TASSO_VELOCITÀ).

A causa della velocità polarizzata negativamente del secondo espansore, la distribuzione della caduta di pressione attraverso il sistema può cambiare rispetto a uno stato in cui non viene applicata alcuna polarizzazione, sebbene la caduta di pressione totale può rimanere sostanzialmente identica. Pertanto, la velocità del primo espansore per un dato flusso di gas diventa minore di un valore della velocità corrente che il primo espansore avrebbe se nessuna polarizzazione fosse applicata alla velocità del secondo espansore per quel dato flusso di gas.

Finché il confronto della velocità corrente del secondo espansore (Esp_B) con la VELOCITÀJ. a S830 indica che la velocità corrente del secondo espansore è minore della VELOCITÀ_L (sezione NO da S830), e il confronto della velocità corrente del primo espansore con la VELOCITÀ_LL a S810 indica che la velocità corrente del primo espansore è maggiore della VELOCITÀ_LL, la velocità del secondo espansore (Rif_B) è impostata per includere la polarizzazione negativa (cioè per essere polarizzata negativamente). La velocità corrente del secondo espansore può essere misurata da un sensore o la si può considerare pari alla velocità impostata per ultima del secondo espansore (Rif_B).

La velocità del secondo espansore come funzione del flusso di gas quando la velocità del secondo espansore è negativamente polarizzata corrisponde al segmento 920 in figura 9 e la velocità corrente del primo espansore in questa situazione corrisponde al segmento 921 in figura 9. Si noti che applicando la polarizzazione positiva alla velocità del secondo espansore (come illustrato dal segmento 920), la velocità corrente del secondo espansore (come illustrato dal segmento 421 ) si mantiene minore della VELOCITÀ_L, e, pertanto, al di fuori dell'intervallo di velocità indesiderato.

Se il confronto con la velocità corrente del secondo espansore con la VELOCITÀ_L al passaggio S830 indica che la velocità corrente del secondo espansore è maggiore della VELOCITÀ_L (sezioni sì da S830), il controller 160 comunica al regolatore 140 un valore di velocità che aumenta a un tasso di variazione della velocità inferiore al TASSO_VELOCITÀ per superare la velocità corrente del primo espansore al passaggio S840, attendendo il ritardo al passaggio S845. Specificatamente, la velocità del secondo espansore è stabilita dalla relazione Rif_B=Esp_A-(Esp_A- VELOCITÀ_HH)X GUADAGNO. La quantità (Esp_A-VELOCITÀ_HH)<X>GUADAGNO è una quantità negativa, e, pertanto, Rif_B è impostato a un valore maggiore di Esp_A (cioè la velocità del secondo espansore è polarizzata positivamente).

La transizione dalla polarizzazione della velocità del secondo espansore da negativa a positiva può essere eseguita rispettando il tasso di variazione della velocità massimo consentito. Questo implica che il tasso di variazione in valore assoluto della velocità del secondo espansore possa mantenersi al di sotto del valore massimo del tasso di variazione della velocità (TASSCM/ELOCITÀ).

Dato che le velocità del primo e del secondo espansore sono correlate al flusso di gas, questa transizione avviene quando il flusso di gas supera un certo valore del FLUSSO IN TRANSIZIONE. Questo valore del FLUSSO IN TRANSIZIONE può essere determinato o secondo calcoli o secondo esperimenti nel sistema a due espansori. Il valore del FLUSSO IN TRANSIZIONE può dipendere dalla composizione del gas e daH'efficienza degli espansori, che possono cambiare nel tempo. Non è richiesta alcuna misurazione diretta del flusso di gas, perché il valore del FLUSSO IN TRANSIZIONE è un valore di flusso per cui, quando la velocità del secondo espansore è impostata per essere polarizzata negativamente, la velocità corrente del secondo espansore diventa pari al limite inferiore dell'intervallo di velocità indesiderato VELOCITÀ_L. Se la velocità del secondo espansore viene polarizzata positivamente, anche il flusso di gas si mantiene al valore del FLUSSO IN TRANSIZIONE e la velocità del secondo espansore aumenterà sino al limite superiore dell'intervallo di velocità indesiderato VELOCITÀ_H.

Questa transizione della velocità del secondo espansore da una polarizzazione negativa a una positiva può cambiare la distribuzione della caduta di pressione attraverso il sistema a due espansori, cosa che determinerà un cambiamento della velocità corrente del primo espansore sul segmento 941 in fig. 9. Una volta ultimata la transizione, la velocità del secondo espansore diventa maggiore della VELOCITÀJH sul segmento 940 in figura 9 e, pertanto, non è compresa nell'intervallo di velocità indesiderato. Il ritardo osservato al passaggio S845 consente al sistema di completare la transizione. Il ritardo può equivalere al seguente rapporto: l'ampiezza dell'intervallo di velocità indesiderato del secondo espansore diviso il tasso di variazione di velocità massimo consentito del secondo espansore. RITARDO=(VELOCITÀ_H-VELOCITÀ_L)/TASSO_VELOCITÀ.

In alcune realizzazioni, se dopo il ritardo al passaggio S845, la velocità del secondo espansore è minore della VELOCITÀ_H, nonostante il flusso di gas sia maggiore o uguale al valore del FLUSSO IN TRANSIZIONE, può essere emesso un segnale di allarme (ad es. dal controller 160 in fig. 2).

Poiché la transizione della polarizzazione della velocità del secondo espansore da negativa a positiva si verifica simultaneamente all'aumento del flusso di gas, la velocità del primo espansore durante la transizione è indicata da un arco tratteggiato 931 in fig. 9 e la velocità del secondo espansore è indicata da un arco tratteggiato 930 in fig. 9.

Finché, secondo un confronto al passaggio S850, la velocità corrente del secondo espansore (Esp_B) rimane maggiore deliavELOCiTA_H (sezione si da S850)„ ma secondo un confronto al passaggio S860, la velocità corrente del primo espansore (Esp_A) è maggiore della VELOCITA_HH (sezione NO da S860), la velocità del secondo espansore è impostata in modo da avere una polarizzazione positiva al passaggio S355, cioè: Rif_B=Esp_A-(Esp_A- VELOCITÀ_HH)X GUADAGNO.

La velocità del secondo espansore come funzione del flusso di gas in questa situazione corrisponde al segmento 940 in figura 9 e la velocità corrente del primo espansore in questa situazione corrisponde al segmento 941 in figura 9. Si noti che applicando la polarizzazione positiva alla velocità del secondo espansore (come illustrato dal segmento 940), la velocità del secondo espansore (come illustrato dal segmento 421) si mantiene maggiore della VELOCITÀ_H, e, pertanto, al di fuori dell'intervallo di velocità indesiderato (come illustrato dal segmento 940 in fig. 9).

Quando, secondo il confronto al passaggio S860, la velocità corrente del primo espansore è maggiore della VELOCITÀ_HH (sezione sì da S860), la velocità del secondo espansore è impostata in modo da essere pari alla velocità corrente del primo espansore al passaggio S865.

Se, secondo il confronto al passaggio S850, la velocità corrente del secondo espansore è minore della VELOCITÀ_H (sezione NO da S850), la velocità dei secondo espansore non è più polarizzata positivamente, ma torna ad essere polarizzata negativamente (Rif_B=Esp_A-(Esp_A- VELOCITÀ_LL)XGUADAGNO) a S870. Al fine di evitare che il sistema commuti continuamente fra la polarizzazione negativa e positiva della velocità del secondo espansore, la transizione dalla polarizzazione negativa alla polarizzazione positiva del secondo espansore e viceversa avviene sostanzialmente allo stesso valore del FLUSSO IN TRANSIZIONE v se gli elementi dipendenti dalla velocità del flusso dei due espansori sono considerati lineari ai rispettivi intervalli di velocità in transizione.

Durante questa transizione della polarizzazione della velocità del secondo espansore da positiva a negativa, è probabile che il tasso di variazione consentito della velocità in valore assoluto sia minore del tasso di variazione della velocità massimo. La polarizzazione negativa appena applicata della velocità determina un cambiamento nella distribuzione della caduta di pressione attraverso il sistema a due espansori. La velocità corrente del primo espansore aumenta. Una volta completata la transizione della polarizzazione della velocità del secondo espansore da positiva a negativa (considerando un ritardo dovuto al tasso consentito di variazione della velocità), la velocità corrente del secondo espansore è esterna all'intervallo indesiderato di velocità. Al fine di consentire al sistema di raggiungere questo stato, si osserva un ritardo al passaggio S875, simile al ritardo osservato al passaggio S845. I ritardi ai passaggi S845 e S875 in fig. 8 possono avere valori uguali o differenti. Il ritardo può equivalere 3ΙΤΕΜΡΟ_ΜΑΧ.

In alcune realizzazioni, se dopo il ritardo al passaggio S845, la velocità del secondo espansore è minore della VELOCITÀ_H, nonostante il flusso di gas sia minore o uguale al valore del FLUSSO IN TRANSIZIONE, può essere emesso un segnale di allarme (ad es. dal controller 160 in fig. 2).

Poiché la transizione della polarizzazione della velocità del secondo espansore da positiva a negativa si verifica simultaneamente alla diminuzione del flusso di gas, la velocità del primo espansore durante la transizione è indicata da un arco tratteggiato 951 in fig. 9 e la velocità del secondo espansore è indicata da un arco tratteggiato 950 in fig. 9.

Dopo la transizione, se il flusso di gas è tale che la velocità corrente del secondo espansore si mantiene inferiore alia VELOCITÀ_L, al confronto con il passaggio S330 (sezione NO da S830), e la velocità corrente del primo espansore è maggiore della VELOCITÀ_LL, al confronto con il passaggio S810 (sezione sì da S310), la velocità del secondo espansore è impostata in modo tale da avere la polarizzazione negativa a S320, ecc.

Secondo il metodo illustrato in figura 8 e descritto in riferimento alla figura 9, la velocità corrente del primo espansore varia attraverso l'intervallo indesiderato nella misura consentita dai tasso massimo di variazione della velocità, quando il flusso di gas assume il valore del FLUSSO IN TRANSIZIONE. Pertanto, un tempo di transizione attraverso un intervallo di velocità, pericoloso per l'integrità del secondo espansore, è minore rispetto a quando le velocità degli espansori sono uguali ed esclusivamente correlate al tasso di variazione del flusso di gas.

Secondo una realizzazione, come illustrata in fig. 10, un controller 1000 (ad es.

160 in fig. 2) comprende un'interfaccia 1010 e un'unità di elaborazione 1020. Il controller può essere collegato a un sistema a due espansori (ad es. 100 in fig. 2), nel quale un primo espansore ( ad es. 110 in fig. 2) invia il gas a un secondo espansore (ad es. 120 in fig. 2), aventi entrambi le giranti (ad es. 122 e 124 in fig.

2) che ruotano a velocità correlate al flusso di gas che attraversa il sistema a due espansori.

L'interfaccia 1010 può essere configurata per ricevere informazioni su una velocità corrente di un primo espansore e per trasmettere una velocità base al secondo espansore (ad es. al regolatore 140 in fig. 2). In una realizzazione, l'interfaccia può anche ricevere informazioni su una velocità corrente del secondo espansore. Tuttavia, la velocità corrente dei secondo espansore può essere considerata la velocità impostata per ultima del secondo espansore.

L'unità di elaborazione 1020 può essere configurata per collegarsi all'interfaccia 1010 e determinare la velocità base del secondo espansore, in base alla procedura summenzionata utilizzando le figg. 8 e 9. L'unità di elaborazione 1020 può determinare la velocità base del secondo espansore in modo che sia maggiore della velocità corrente del primo espansore, quando quest'ultima è compresa nell'intervallo di applicazione della polarizzazione (ad es. fra la VELOCÌTÀ_LL e la VELOCITÀ_HH come illustrato in figura 9) e il flusso liquido è minore di un predeterminato valore di flusso (ad es. il FLUSSO IN TRANSIZIONE in figura 9). In questo caso, la velocità base del secondo espansore è la differenza della velocità corrente del primo espansore e un valore di polarizzazione negativo. L'unità di elaborazione 1020 può fissare la velocità base del secondo espansore a un valore maggiore della velocità corrente del primo espansore, quando il flusso liquido è maggiore del valore predeterminato e la velocità corrente del primo espansore è compresa nell'intervallo di applicazione della polarizzazione. In questo caso, la velocità base del secondo espansore è la somma della velocità corrente del primo espansore e un valore di polarizzazione negativo.

In una realizzazione, l'unità di elaborazione 1020 può essere ulteriormente configurata per confrontare la velocità del secondo espansore con un primo valore di velocità (ad es. lavELOCiTÀj. in fig. 9) e determinare se il flusso liquido aumenta fino a raggiungere il valore di flusso predeterminato quando la velocità corrente aumenta fino a raggiungere il primo valore di velocità. L'unità di elaborazione 1020 può essere ulteriormente configurata per confrontare la velocità del secondo espansore con un secondo valore di velocità (ad es. la VELOCITA_H in fig. 9) e determinare se il flusso liquido diminuisce fino a raggiungere il valore di flusso predeterminato quando la velocità diminuisce fino a raggiungere il secondo valore di velocità. Un intervallo di velocità pericoloso per l'integrità del secondo espansore può essere compreso far il primo e il secondo valore di velocità.

In un'altra realizzazione, l'unità di elaborazione 1020 può essere ulteriormente configurata per determina la velocità base del secondo espansore in modo che sia pari alla velocità corrente del primo espansore, quando quest'ultima non è compresa nell'intervallo di applicazione della polarizzazione.

In un'altra realizzazione, l'unità di elaborazione 1020 può essere ulteriormente configurata per inviare un allarme quando la velocità corrente del secondo espansore si mantiene entro l'intervallo di velocità pericoloso per l'integrità del secondo espansore più a lungo di un intervallo di tempo predeterminato.

In un'altra realizzazione, l'unità di elaborazione 1020 può essere ulteriormente configurata per determinare la velocità base del secondo espansore come differenza fra la velocità base del secondo espansore e la velocità corrente del primo espansore proporzionale a una differenza fra la velocità corrente del primo espansore e un valore di velocità minimo (ad es.VELOCiTÀJlin fig. 9) nell'intervallo di applicazione della polarizzazione, quando il flusso liquido è minore del valore di flusso predeterminato.

In un'altra realizzazione, l'unità di elaborazione 1020 può essere ulteriormente configurata per determinare la velocità base del secondo espansore come differenza in valore assoluto fra la velocità corrente del primo espansore e la velocità base del secondo espansore proporzionale a una differenza fra un valore di velocità massimo (ad es.vELOCiTÀ_HHin fig. 9) nell'intervallo di applicazione della polarizzazione e la velocità corrente del primo espansore, quando il flusso liquido è maggiore del valore di flusso predeterminato.

In un'altra realizzazione, l'unità di elaborazione 1020 può essere ulteriormente configurata per determinare la velocità base del secondo espansore in modo che un tasso di variazione della velocità, considerato come valore assoluto, sia minore di un tasso massimo predeterminato.

In un'altra realizzazione, l'unità di elaborazione 1020 può essere ulteriormente configurata per determinare la velocità base del secondo espansore per diversi intervalli di applicazione della polarizzazione e corrispondente ai valori di flusso predeterminati del flusso liquido.

Secondo un'altra realizzazione, la fig. 11 mostra uno schema che raffigura un dispositivo elettronico 1100 configurato per eseguire il metodo 8. Il dispositivo elettronico è realizzato con componenti elettronici ed è in grado di convertire un segnale di velocità del primo espansore, che comprende una velocità corrente di un primo espansore (Esp_A), in un segnale di velocità del secondo espansore, che comprende una velocità base di un secondo espansore (Rif_A).

Il dispositivo elettronico 1100 comprende un generatore di segnale del secondo espansore 1110 e un generatore di segnale di cambio polarizzazione 1120. Il generatore 1110 riceve il segnale di velocità del primo espansore (Esp_A), mentre il generatore 1120 riceve una velocità corrente del secondo espansore (Esp_B). La velocità corrente del secondo espansore può essere misurata da un sensore o la si può considerare pari alla velocità impostata per ultima del secondo espansore.

Il generatore del secondo espansore 1110 comprende i componenti sistemati lungo i tre percorsi per svolgere diverse funzioni. I componenti disposti lungo un primo percorso 1130 sono configurati per inoltrare un segnale di velocità del primo espansore a un circuito di addizione/sottrazione 1132. I componenti disposti lungo un secondo percorso 1134 sono configurati per generare un segnale proporzionale a una differenza fra fra la velocità corrente del primo espansore e un limite inferiore (VELOCITAJI) di un intervallo di applicazione della polarizzazione. I componenti disposti lungo un terzo percorso 1135 sono configurati per generare un segnale proporzionale a una differenza fra un limite superiore (VELOCITÀJHH) dell'intervallo di applicazione della polarizzazione e la velocità corrente del primo espansore.

II secondo percorso 1134 e il terzo percorso 1135 comprendono rispettivamente i circuiti livellatori 1136 e 1137. A causa dei circuiti livellatori 1135 e 1137, i segnali provenienti rispettivamente dal secondo percorso 1134 e il terzo percorso 1136, assumono un valore 0,0 se la velocità corrente del primo espansore (Esp_A) è esterna all'intervallo di applicazione della polarizzazione (cioè maggiore dellavELOCiTÀ_HH e minore della VELOCITÀ II.) Inoltre, a causa dei circuiti livellatori 1136 e 1137, il secondo percorso 1134 e il terzo percorso 1135 emettono segnali non maggiori in valore assoluto di una differenza di velocità massima consentita (DIFF_VELOCITÀ). Pertanto, la polarizzazione negativa emessa dal secondo percorso 1134 è un valore positivo proporzionale a una differenza fra la velocità corrente del primo espansore e il limite inferiore (VELOCITÀJI) dell'intervallo di applicazione della polarizzazione se la differenza è maggiore di 0 (altrimenti l'output è 0). Il valore della polarizzazione negativa, considerato come valore assoluto, deve essere minore della differenza di velocità consentita massima(DiFF_VELOCiTÀ).

Una polarizzazione positiva emessa dal terzo percorso 1135 è un valore negativo, proporzionale a una differenza fra la velocità corrente del primo espansore e il limite superiore (VELOCITÀ_HH) dell'intervallo di applicazione della polarizzazione, se la differenza è minore di 0 (altrimenti l'output è 0) e, in valore assoluto, sia minore alla differenza di velocità contentita massima (DIFF_VELOCITÀ).

Il generatore di segnale del secondo espansore 1110 comprende inoltre un commutatore 1138 configurato per trasmettere un segnale del valore della polarizzazione, che è uno dei segnali ricevuti dal primo percorso 1134 o dal secondo percorso 1135, sulla base di un segnale di cambio polarizzazione ricevuto dal generatore di segnale di cambio polarizzazione 1120. Il valore di polarizzazione proveniente dal commutatore 1138 viene quindi moltiplicato per un guadagno, in un componente di guadagno 1140, e immesso in un componente di filtrazione 1142 che limita il segnale di polarizzazione commisurato in modo tale che un tasso corrente di variazione della velocità dei secondo espansore non superi un tasso massimo di variazione della velocità base del secondo espansore. Un segnale di polarizzazione finale proveniente dal filtro 1142 si sottrae al segnale di velocità in un primo espansore nel circuito di addizione/sottrazione 1132 e quindi inviato tramite collegamento 1133 al secondo espansore 120 come segnale Rif B.

Il generatore di segnale di polarizzazione 1120 comprende due percorsi 1150 e 1152 che forniscono input a un circuito a muitivibrazione bistabile 1154 (o circuito flip-flop). Il percorso 1150 invia un segnale “1" o maggiore al circuito flip-flop se la velocità corrente del secondo espansore è maggiore di un limite inferiore (VELOCITÀ_L) di un intervallo di velocità indesiderato, pericoloso per l'integrità del secondo espansore. Il percorso 1152 invia un segnale “1” o maggiore al circuito flip-flop se la velocità corrente del secondo espansore è minore di un limite superiore (VELOCITÀJH) dell'intervallo di velocità indesiderato, pericoloso per l'integrità del secondo espansore. Quando entrambi i percorsi 1150 e 1152 inviano un segnale “1" o maggiore, la velocità corrente del secondo espansore è nell'intervallo indesiderato durante la transizione fra la polarizzazione positiva e la polarizzazione negativa. Pertanto, non si verifica alcun cambiamento del segnale di cambio polarizzazione emesso dal circuito flip-flop 1154. Il segnale di cambio polarizzazione emesso dal circuito flip-flop 1154 viene fornito lungo il bus 1155 al commutatore 1138. In base al segnale di cambio polarizzazione ricevuto, il commutatore 1138 collega il secondo percorso 1134 al circuito di addizione/sottrazione 1132 se il segnale di cambio polarizzazione indica che la velocità corrente del secondo espansore si mantiene inferiore al limite minimo (VELOCITÀ_L) dell'intervallo di velocità indesiderato e collega il terzo percorso 1135 al circuito di addizione 1132 se il segnale di cambio polarizzazione indica che la velocità corrente del secondo espansore è inferiore al limite massimo (VELOCITÀJH) dell'intervallo di velocità indesiderato. I due generatori 1157 e 1159, posizionati prima del flip-flop, assicurano il cambio di polarizzazione nella giusta direzione, prevenendo movimenti a scatti del generatore di segnale della polarizzazione 1120. Pertanto, non è necessario conoscere il valore effettivo del flusso.

Il generatore di segnale di cambio polarizzazione 1120 comprende anche un dispositivo di allarme 1160 che emette un segnale di allarme quando la velocità corrente del secondo espansore assume valori compresi nell'intervallo indesiderato più a lungo dell'intervallo di tempo previsto. I circuiti di ritardo 1156 e 1158 assicurano di attuare rispettivamente i passaggi S845 e S875 in fig. 8.

Il dispositivo elettronico 1100 è configurato per eseguire un metodo illustrato in figura 8. Quando la velocità corrente del primo espansore (Esp_A) è esterna all'intervallo di applicazione della polarizzazione (cioè minore della VELOCITÀ_LL O maggiore della VELOCITÀJHH), a causa dei circuiti livellatori 1136 e 1137, viene aggiunto un segnale 0 al segnale del primo espansore nel circuito di addizione/sottrazione 1132. Quando la velocità corrente del primo espansore (Esp_A) è compresa nell'intervallo di applicazione della polarizzazione (cioè maggiore della VELOCITÀ_LL e minore della VELOCITÀJHH), viene aggiunto un segnale di polarizzazione positiva o negativa al segnale di velocità del primo espansore nel circuito di addizione/sottrazione 1132.

Se il segnale di polarizzazione positiva o negativa si aggiunge al segnale di velocità del primo espansore nel circuito di addizione/sottrazione 1132 dipende dal segnale di cambio polarizzazione ricevuto dal generatore di segnale di cambio polarizzazione 1120, nella modalità summenzionata. Il segnale di velocità del secondo espansore è il segnale emesso dal circuito di addizione 1132.

La figura 12 mostra un diagramma di flusso di un metodo di impostazione automatica della velocità di un secondo espansore che riceve un flusso liquido proveniente dal primo espansore, per ridurre il tempo di funzionamento del secondo espansore a velocità comprese nell'intervallo indesiderato del secondo espansore, secondo una realizzazione.

Il metodo 1200 comprende l'impostazione della velocità del secondo espansore a un valore inferiore di una velocità corrente del primo espansore, quando questa è compresa in un intervallo di applicazione della polarizzazione e una velocità corrente del secondo espansore aumenta, mantenendosi al di sotto di un primo valore di velocità, o diminuisce, mantenendosi al di sotto di un secondo valore di velocità al passaggio S1210.

Il metodo comprende anche l'impostazione della velocità del secondo espansore a un valore superiore alla velocità corrente del primo espansore, quando questa è compresa nell'intervallo di applicazione della polarizzazione e una velocità corrente del secondo espansore aumenta, mantenendosi al di sopra di un primo valore di velocità, o diminuisce, mantenenedosi al di sopra di un secondo valore di velocità.

Le realizzazioni esemplificative divulgate forniscono un metodo, un controller e un dispositivo per ridurre un tempo di transizione attraverso un intervallo di velocità, pericoloso per l'integrità di un primo espansore, polarizzando automaticamente una velocità di un secondo espansore che riceve un flusso liquido dal primo espansore. Resta inteso che la presente descrizione non intende limitare l'invenzione. Al contrario, le realizzazioni esemplificative includono alternative, modifiche e soluzioni equivalenti rientranti nello spirito e nel campo di applicazione dell'invenzione, come definito dalle rivendicazioni allegate. Inoltre, nella descrizione dettagliata delle realizzazioni esemplificative, sono esposti numerosi dettagli specifici al fine di consentire una comprensione esauriente dell'invenzione rivendicata. Tuttavia, chiunque sia esperto in materia comprende che varie realizzazioni possono essere attuate senza tali dettagli.

I metodi sopra descritti possono essere implementati in hardware, software, firmware o una combinazione dei medesimi.

Nonostante le caratteristiche e gli elementi delle presenti realizzazioni esemplificative siano descritti nelle realizzazioni in particolari combinazioni, ciascuna caratteristica o ciascun elemento possono essere utilizzati singolarmente senza le altre caratteristiche e gli altri elementi delle realizzazioni o in varie combinazioni con o senza altre caratteristiche e altri elementi divulgati dal presente documento.

La presente descrizione scritta utilizza degli esempi relativi all'oggetto divulgato per consentire a qualsiasi esperto in materia di attuare l'invenzione, compresi la realizzazione e l'utilizzo di qualsiasi dispositivo o sistema nonché l'esecuzione di qualsiasi metodo incluso. L’ambito brevettabile dell’oggetto del presente documento è definito dalle rivendicazioni e può includere altri esempi noti agli esperti in materia. Questi altri esempi rientrano nell’ambito delle rivendicazioni.

Claims

CLAIMS / RIVENDICAZIONI 1. Un metodo per controllare un tempo di transizione attraverso un intervallo di velocità pericoloso per l'integrità di un secondo espansore che riceve un flusso liquido da un primo espansore, polarizzando automaticamente la velocità del secondo espansore. Il metodo comprende: l'impostazione della velocità del secondo espansore a un valore inferiore a una velocità corrente del primo espansore, quando (a) questa è compresa in un intervallo di applicazione della polarizzazione e una velocità corrente del secondo espansore aumenta mantenendosi al di sotto di un primo valore di velocità, o (b) diminuisce mantenendosi al di sotto di un secondo valore di velocità. l'impostazione della velocità del secondo espansore a un valore superiore alla velocità corrente del primo espansore, quando (a) questa è compresa nell'intervallo di applicazione della polarizzazione e (c) la velocità corrente del secondo espansore aumenta mantenendosi al di sopra di un primo valore di velocità, o diminuisce mantenenedosi al di sopra di un secondo valore di velocità. 2. Il metodo della rivendicazione 1, comprendente fra l'altro: l'impostazione della velocità del secondo espansore in modo che sia alla velocità corrente del primo espansore , quando la velocità del primo espansore è esterna all'intervallo di applicazione della polarizzazione. 3. li metodo della rivendicazione 1 , comprendente fra l'altro: l'invio di un segnale di allarme quando la velocità corrente del secondo espansore rientra nell'intervallo di velocità pericoloso per l'integrità del secondo espansore più a lungo di un intervallo di tempo predeterminato. 4. Il metodo della rivendicazione 1, laddove una polarizzazione negativa, differenza fra la velocità corrente del primo espansore e la velocità base del secondo, è proporzionale a una differenza fra (i) la velocità corrente del primo espansore e (ii) un valore minimo di velocità nell'intervallo di applicazione della polarizzazione, quando la velocità del secondo espansore è impostata in modo da essere maggiore della velocità corrente del primo espansore. 5. Il metodo della rivendicazione 1, laddove una polarizzazione positiva, differenza fra la velocità corrente del primo espansore e la velocità base del secondo, è proporzionale a una differenza fra (i) un valore massimo di velocità nell'intervallo di applicazione della polarizzazione e (ii) la velocità corrente del primo espansore, quando la velocità del secondo espansore è impostata in modo da essere minore della velocità corrente del primo espansore. 6. Il metodo della rivendicazione 1 , laddove un tasso di variazione della velocità della velocità base nel secondo espansore si mantiene al di sotto di un tasso massimo predeterminato. 7. Il metodo della rivendicazione 1 , laddove la velocità del secondo espansore è impostata automaticamente a un valore diverso dalla velocità corrente del primo espansore per una serie di intervalli diversi di applicazione della polarizzazione e corrispondente alle diverse coppie del primo e del secondo valore di velocità. 8. Un controller comprendente: un'interfaccia configurata per ricevere informazioni su una velocità corrente di un primo espansore e fornire una velocità base al secondo espansore, il quale riceve un fluido liquido proveniente dal primo espansore; e un'unità di elaborazione collegata all'interfaccia e configurata per impostare la velocità base del secondo espansore a un valore inferiore alla velocità corrente del primo espansore, quando (a) questa è compresa in un intervallo di applicazione della polarizzazione e (b) una velocità corrente del secondo espansore aumenta mantenendosi al di sotto di un primo valore di velocità, o diminuisce mantenendosi al di sotto di un secondo valore di velocità, e a un valore superiore alla velocità corrente del primo espansore, quando (a) questa è compresa in un intervallo di applicazione della polarizzazione e (c) la velocità corrente del secondo espansore aumenta mantenendosi al di sopra di un primo valore di velocità, o diminuisce mantenendosi al di sopra di un secondo valore di velocità. 9. Un dispositivo di componenti elettronici per la conversione di un segnale di velocità di un primo espansore, compresa una velocità corrente di un primo espansore, in un segnale di velocità di un secondo espansore, compresa una velocità base di un secondo espansore, il quale riceve un flusso liquido dal primo espansore. Il dispositivo comprende: un generatore di segnale configurato per generare il segnale di velocità del secondo espansore, inclusi: un circuito di addizione/sottrazione configurato per sottrarre un segnale di valore della polarizzazione dal segnale di velocità del primo espansore, un primo percorso configurato per inviare un segnale di velocità del primo espansore al circuito di addizione/sottrazione, un secondo percorso configurato per generare un segnale di polarizzazione negativa, un terzo percorso configurato per generare un segnale di polarizzazione positiva, un commutatore collegato alle uscite del secondo e terzo percorso e configurato per collegare il secondo o terzo percorso al circuito di addizione/sottrazione a seconda del segnale di cambio polarizzazione; e un generatore del segnale di cambio polarizzazione collegato al generatore di segnale e configurato per generare il segnale di cambio polarizzazione che indica il collegamento al secondo percorso, se la velocità corrente del secondo espansore è inferiore a un primo valore, o il collegamento al terzo percorso, se la velocità corrente del secondo espansore è maggiore di un secondo valore. Il generatore è inoltre configurato per mantenere il collegamento corrente se la velocità corrente del secondo espansore è maggiore del primo valore e minore del secondo, laddove il secondo e il terzo percorso generano un segnale zero quando la velocità corrente del primo espansore è al di fuori di un intervallo di applicazione della polarizzazione. 10. I codici eseguibili da computer, una volta eseguiti, consentono al computer di eseguire il metodo per controllare un tempo di transizione attraverso un intervallo di velocità pericoloso per l'integrità di un secondo espansore, polarizzando automaticamente una velocità del secondo espansore che riceve un flusso liquido dal primo espansore. Il metodo comprende: l'impostazione della velocità del secondo espansore a un valore inferiore di una velocità corrente del primo espansore, quando (a) questa è compresa in un intervallo di applicazione della polarizzazione e una velocità corrente del secondo espansore aumenta mantenendosi al di sotto di un primo valore di velocità, o (b) diminuisce mantenendosi al di sotto di un secondo valore di velocità. l'impostazione della velocità del secondo espansore a un valore superiore alla velocità corrente del primo espansore, quando (a) questa è compresa nell'intervallo di applicazione della polarizzazione e (c) la velocità corrente del secondo espansore aumenta mantenendosi al di sopra di un primo valore di velocità, o diminuisce mantenenedosi al di sopra di un secondo valore di velocità. (ADR/Pa) CLAIMS / RIVENDICAZIONI 1. A method of controlling a transition time through a speed range that is unsafe for an integrity of a second expander that receives a fluid flow from a first expander, by automatically biasing a speed of the second expander, the method comprising: setting the speed of the second expander to be smaller than a current speed of the first expander, when (a) the current speed of the first expander is within a bias application range, and(b) a current speed of the second expander increases and is smaller than a first speed value, or decreases and is smaller than a second speed value; and setting the speed of the second expander to be larger than the current speed of the first expander, when (a) the current speed of the first expander is within the bias application range and (c) the current speed of the second expander increases and is larger than the first speed value, or decreases and is larger than the second speed value.
2. The method of claim 1 , further comprising: setting the speed of the second expander to be equal to the current speed of the first expander when the current speed of the first expander is outside the bias application range.
3. The method of claim 1 , further comprising sending an alarm signal when the current speed of the second expander is in the speed range that is unsafe for the integrity of the second expander longer than a predetermined time interval.
4. The method of claim 1 , wherein a negative bias, which is a difference between the current speed of the first expander and the speed set for the second expander is proportional with a difference between (i) the current speed of the first expander and (ii) a lowest speed value in the bias application range when the speed of the second expander is set to be larger than the current speed of the first expander.
5. The method of claim 1, wherein a positive bias which is a difference between the current speed of the first expander and the speed set for the second expander is proportional with a difference between (i) a highest speed value in the bias application range and (ii) the current speed of the first expander, when the speed of the second expander is set to be smaller than the current speed of the first expander.
6. The method of claim 1, wherein a rate of changing of the speed set for the second expander is maintained below a predetermined maximum rate value.
7. The method of claim 1 , wherein the speed of the second expander is automatically set to be different than the current speed of the first expander for a plurality of bias application ranges and corresponding pairs of the first speed value and the second speed value.
8. A controller, comprising: an interface configured to receive information about a current speed of a first expander, and output a set speed for the second expander, the second expander receiving a fluid flow output from the first expander; and a processing unit connected to the interface and configured to determine the set speed of the second expander to be smaller than the current speed of the first expander, when (a) the current speed of the first expander is within a bias application range, and, (b) a current speed of the second expander increases and is smaller than a first speed value, or decreases and is smaller than a second speed value, and to be larger than the current speed of the first expander, when (a) the current speed of the first expander is within the bias application range, and (c) the current speed of the second expander increases and is larger than the first speed value, or decreases and is larger than the second speed value.
9. A device made of electronic components to convert a first expander speed signal including a current speed of a first expander into a second expander speed signal including a set speed of a second expander, the second expander receiving a fluid flow from the first expander, the device comprising: a signal generation block configured to generate the second expander speed signal and including an add/subtract circuit configured to subtract a bias value signal from the first expander speed signal, a first path configured to forward the first expander speed signal to the add/subtract circuit, a second path configured to generate a negative bias signal, a third path configured to generate a positive bias signal, and a switch connected to outputs of the second path and the third path, and configured to connect the second path or the third path to the add/subtract circuit depending on a bias switch signal; and a bias switch signal generation block connected to the signal generation block, and configured to generate the bias switch signal indicating to connect the second path if the current speed of the second expander is smaller than a first value, indicating to connect the third path if the current speed of the second expander is larger than a second value, and to maintain current connection if the current speed of the second expander is larger than the first value and is smaller than the second value, wherein the second path and the third path generate a zero signal, when the current speed of the first expander is outside a bias application range.
10. A computer readable medium storing executable codes, which, when executed by a processor, make the computer perform a method of controlling a transition time through a speed range that is unsafe for an integrity of a second expander, by automatically biasing a speed of the second expander that receives a fluid flow output from a first expander, the method comprising: setting the speed of the second expander to be smaller than a current speed of the first expander, when (a) the current speed of the first expander is within a bias application range, and (b) a current speed of the second expander increases and is smaller than a first speed value, or decreases and is smaller than a second speed value; and setting the speed of the second expander to be larger than the current speed of the first expander, when (a) the current speed of the first expander is within the bias application range, and (c) the current speed of the second expander increases and is larger than the first speed value, or decreases and is larger than the second speed value.