1Conduzione dei generatori di vapore

Lezione 6

Corso Avanzatoa cura di Abaco Group s.r.l.

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2Gli automatismi

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3Regolazione automatica

I moderni generatori, caratterizzati da altaproducibilit e da piccola inerzia termica, sono didifficile regolazione manuale.

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4Regolazione automatica

La rapidit di regolazione, nel seguire le variabiliesigenze della utilizzazione, deve infatti essereconciliata con la sicurezza di esercizio.

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5Regolazione automatica

Regolare significa agire su qualche organo, nelsenso di modificare in modo continuo ed esattouna variabile che si desidera mantenere costantead un valore definito e prefissato.

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6Regolazione automatica

opportuno distinguere tra: Apparecchio di regolazione automatica Apparecchio di intervento automatico

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7Apparecchio di regolazione automatica

uno strumento destinato a mantenere ad unvalore determinato una grandezza variabile.

(es. pressione, livello dellacqua nel generatore,temperatura del combustibile o vaporesurriscaldato)

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8Apparecchio di intervento automatico

uno strumento destinato ad agire quando unacerta grandezza supera il valore di sicurezzastabilito.

(es. se la pressione nel generatore supera unvalore prefissato, interviene un apparecchioautomatico che spegne il bruciatore e lo mandain blocco)

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9Apparecchio di intervento automatico

Le apparecchiature di intervento automaticopossono essere di sicurezza o blocco.La riaccensione pu avvenire solo a seguito di unsuccessivo intervento di riarmo manuale.

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Apparecchi automatici

Le apparecchiature di regolazione automatica edi intervento automatico sono costituiteessenzialmente da tre elementi:

elemento sensibile elemento di manovra elemento di comando

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Apparecchi automatici

Fra gli elementi sensibili alla variazione dicondizioni prefissate vi sono quelli sensibili a: temperatura (basati sulla dilatazione o sulla

variazione di resistenza elettrica) pressione (deformazione di corpi cavi elastici) livello (galleggianti, corpi cavi elastici)

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Apparecchi automatici

Gli organi di manovra o di controllo sonospesso valvole che regolano il passaggio di unfluido o serrande che regolano il passaggiodellaria.

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Apparecchi automaticiGli organi di manovra o di controllo possonoassumere:

due posizioni (aperto o chiuso) pi di due posizioni (tutte le posizioni

intermedie tra due posizioni limite)

Nel secondo caso prendono il nome di organimodulanti.

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Apparecchi automatici

Gli organi di comando operano su quelli dimanovra o controllo tramite la rilevazione fattadallorgano sensibile.Possono essere separati dallelemento sensibileoppure riuniti ad esso.

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Apparecchi automatici

Quando gli organi di comando sono unitiallorgano sensibile il dispositivo viene indicatodi solito con una parola composta dallagrandezza che viene regolata. Ad esempio: termostato per il controllo della temperatura livellostato per il controllo del livello pressostato per il controllo della pressione

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Apparecchi automatici

Gli organi di comando possono agire sugliorgani di manovra in due modi: con azione diretta mediante servocomandi

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Apparecchi automatici

organi di comando con azione diretta

Es.regolatori di livello: lelemento sensibile ilgalleggiante, lorgano di controllo la valvola elorgano di comando la leva.

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Apparecchi automatici

organi di comando mediante servocomandi

Es.servocomandi elettrici (valvola elettromagneticadetta anche valvola a solenoide ed ilservomotore elettrico), pneumatici ed idraulici.

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Terminologia

GRANDEZZA REGOLATAvariabile indipendente dl sistema, indicata con x

GRANDEZZA REGOLANTEindicata con y

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Terminologia

DISTURBOcausa che provoca la variazione della grandezza daregolare

MISURAvalutazione quantitativa di una grandezza comerisultato di confronto con una grandezza campione

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TerminologiaERROREinevitabile scostamento della grandezza damisurare rispetto alla corrispondente grandezzacampione

ERRORE DI APPREZZAMENTOerrore di ordine soggettivo caratteristico dellaconduzione manuale

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Terminologia

ERRORE SISTEMATICOerrore che dipende dalle modalit di effettuazionedella misura e dallo strumento di misura

ERRORE PROBABILEerrore prevedibile che pu verificarsi in determinatecondizioni (influenza del vento, dilatazione termica)

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Terminologia

SENSIBILITApropriet di uno strumento di sentire la pi piccolavariazione della grandezza regolata, espressa conx/x

VALORE PREFISSATOvalore desiderato, set point

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Circuito di regolazione

Rappresentazione del circuito di regolazioneAbaco Group

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Circuito di regolazione

Nel sistema da regolare A pu intervenire undisturbo z che determina una variazione dellagrandezza da regolare x. Il valore di x vieneconfrontato con il valore prefissato w.

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Circuito di regolazione

Il valore e (differenza tra w e x) risultante vienepassato al regolatore B che provoca una variazionedella grandezza y.

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Circuito di regolazione

La variazione della grandezza y (grandezzaregolante) agendo su un organo opportuno, riportala grandezza al valore desiderato.

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Circuito di regolazione

Poich la parte direttamente interessata A, lagrandezza regolante sar variabile in funzione allevariazioni nel tempo della grandezza da regolare.

y = f (x,t)

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Sistemi di regolazione

I sistemi pi comuni di regolazione sono: Regolazione a due posizioni (tutto o niente) Regolazione ad azione proporzionale Regolazione ad azione derivativa Regolazione mista

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Regolatore a due posizioni

Rappresentazione schematicaAbaco Group

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Regolatore a due posizioni

il sistema pi facile ed immediato sia sottolaspetto della pratica realizzazione, sia per lacomprensione delle modalit di funzionamento.

y = y1 per x < x1 < xoy = y2 per x < x2 < xo

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Regolatore a due posizioni

Andamento tipico della temperatura dellacqua di mandata in funzione del tempo, con un regolatore a due posizioniAbaco Group

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Regolatore a due posizioni

Si definisce differenziale lintervallo x1 x2 .Nella zona differenziale lorgano regolante (es.interruttore) pu assumere la posizione aperto ola posizione chiuso.Pi si allarga il differenziale, pi aumenta lampiezzadelle oscillazioni.

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Regolatore ad azioneproporzionale

Rappresentazione schematicaAbaco Group

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Regolatore ad azioneproporzionale

Questo tipo di regolazione, indicata spessosemplicemente con il simbolo P, viene eseguitaquando si vuole cercare di mantenere un certagrandezza (pressione, temperatura, ecc.) al valoredesiderato.

y y0 = k (x xo)

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Regolatore ad azioneproporzionale

Il segno davanti alla costante di proporzionalit kserve ad indicare se allaumento del valore dellagrandezza regolata x corrisponde un aumento(regolazione ad azione diretta) o una diminuzione(regolazione ad azione inversa) della grandezzaregolante y.

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Regolatore ad azioneproporzionale

Si definisce banda proporzionale o campo dimodulazione linverso della costante diproporzionalit k. Tale valore lintervallo tra i duevalori della grandezza regolata x per i quali lorganoche realizza la regolazione assume le due posizioniestreme y1 e y2.

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Regolatore ad azioneproporzionale

Lintervallo y1-y2 si chiama banda di azione.La costante di proporzionalit k misura a sua voltala sensibilit del regolatore.

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Regolatore ad azioneintegrale

Rappresentazione schematicaAbaco Group

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Regolatore ad azioneintegrale

In questo tipo di regolazione la velocit di variazionedella grandezza regolante y proporzionale allavariazione della grandezza regolata x.

y y0 = k1 x dt

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Regolatore ad azioneintegrale

Per questo tipo di regolazione si pu definirebanda di regolazione della velocit di interventodella valvola linverso della costante k1.

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Regolatore ad azioneintegrale

Rappresentazione schematicaAbaco Group

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Regolatore ad azionederivativa

Rappresentazione schematicaAbaco Group

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Regolatore ad azionederivativa

In questo sistema di regolazione, la variazione dellagrandezza regolante proporzionale alla velocit divariazione della grandezza regolata.

y y0 = ka

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Regolazione ad azionemista

Dallunione di pi sistemi di regolazione, nellintentodi utilizzare i vantaggi dei diversi sistemi, derivano iregolatori ad azione mista.

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Regolazione ad azionemista

I sistemi di regolazione ad azione mista sono: proporzionale + integrale proporzionale + derivativa + integrale proporzionale + derivativa

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Regolazione automatica di un generatore di vaporeLa regolazione automatica presente a diversi intutte le categorie di generatori:- nei piccoli impianti di aiuto al conduttore per un

andamento razionale;- nei medi e grandi impianti per vi delle frequenti

e rapide variazioni imposte da esigenze esterne.

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Regolazione automatica di un generatore di vaporeDalla sensibilit dellorgano di controllo e dallaprontezza con la quale lorgano esecutivo porta abuon fine loperazione commessagli dipende lapossibilit di realizzare un andamento reale dellacentrale di poco discordante da quello idealeprevisto, con un rendimento prossimo a quelloteorico.

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Regolazione automatica di un generatore di vapore

Si definisce capacit di accumulazione termica diun generatore la quantit di vapore che puessere erogata, al diminuire della pressione di 1bar in assenza di apporti di calore in camera dicombustione.

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Regolazione automatica di un generatore di vaporeLe grandezze variabili nellesercizio di ungeneratore di vapore sono:1. il carico2. la portata della pompa di alimento3. la temperatura del vapore surriscaldato e

risurriscaldato4. la portata di combustibile5. la portata di aria comburente

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Regolazione automatica di un generatore di vapore6. il tiraggio7. la portata del fluido ausiliario di polverizzazione

del combustibile8. la temperatura del combustibile9. la temperatura dellaria comburente10.il numero di giri della turbina

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Regolazione automatica di un generatore di vapore

Parte integrante della regolazione il controlloautomatico dei dispositivi accessori, quali ilcontrollo di fiamma, il controllo di incombusti solidial camino, il controllo della depurazione dellacquadi alimento, ecc.

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Regolazione automatica di un generatore di vaporeLa trasmissione dei segnalo funzionali dellegrandezze regolate pu avvenire con uno deiquattro seguenti sistemi: trasmissione elettrica trasmissione pneumatica trasmissione idraulica trasmissione meccanica

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Regolazione automatica di un generatore di vapore

I quattro sistemi di trasmissione possono essereaccoppiati tra loro; si parler di sistemielettropneumatici, ecc.

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Regolazione automatica di un generatore di vapore

I dispositivi di controllo delle grandezze hanno unset point di riferimento ed agiscono in modo damantenere la grandezza controllata al valorerichiesto.

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Regolazione automatica di un generatore di vapore

Lo scostamento di una grandezza dal valorerichiesto ha sempre leffetto di far funzionarelallarme ed in genere il sistema di regolazionepassa da automatico a manuale, tranne in alcunicasi di effettivo pericolo in cui dopo lallarmelautomatismo manda in blocco il generatore.

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Regolazione della portatadellacqua di alimento

Per un aumento della richiesta di vapore e per laconseguente riduzione di pressione del corpocilindrico, si ha inizialmente un aumento del livello;infatti per la diminuzione di pressione, le bolle divapore che stanno salendo si espandono eoccupando maggior spazio fanno salire il livellonel corpo cilindrico.

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Regolazione della portatadellacqua di alimento

Se il dispositivo di regolazione fosse soltanto allivello si avrebbe una reazione opposta.La regolazione della portata dacqua dalimento comandata da un misuratore della portata delvapore con un dispositivo di controllo del livello.

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Regolazione dellatemperatura del vapore

surriscaldatoNei surriscaldatori a convezione, la temperaturadel vapore surriscaldato aumenta con laumentaredel carico, cos come la temperatura dei gascombusti alluscita della camera di combustione.Si interviene automaticamente per riportare illivello al valore previsto.

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Regolazione dellatemperatura del vapore

surriscaldatoNei surriscaldatori ad irraggiamento si ha unadiminuzione della temperatura del vaporeallaumentare del carico. Inserendo ilsurriscaldatore parte in zona convettiva parte inzona ad irraggiamento si pu avere unatemperatura in uscita molto pi costante al variaredel carico.

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Regolazione dellacombustione

La regolazione del fuoco pu essere ottenuta inmodo continuo con un dispositivo che confronta lapressione del vapore surriscaldato alluscita delsurriscaldatore con la pressione di riferimento.

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