Valvole a ghigliottina per il controllo: come il retrofit nella generazione di energia riduce il consumo di carburante e migliora le prestazioni
Le valvole a ghigliottina hanno caratteristiche di controllo eccellenti. Anche l’impianto elettrico dell’aeroporto di Monaco di Baviera beneficia di questi vantaggi intrinseci, in quanto le preesistenti valvole a farfalla per il flusso di gas di due motori diesel ad accensione pilotata (duel fuel) sono state sostituite da valvole a ghigliottina. Questo retrofit riduce al minimo il consumo di gas dei generatori di energia. Grazie alla combinazione di valvole a ghigliottina con posizionatori digitali, è stato possibile migliorare anche le prestazioni operative.
Il principale fabbisogno di energia elettrica dell’aeroporto di Monaco è coperto per circa il 44% dalla rete. Il restante 56%, circa 122.000 MWh all’anno, viene prodotto in aeroporto da 9 generatori di energia. Come macchinari per la produzione combinata di energia/riscaldamento/raffreddamento, i 7 motori a doppio combustibile e i 2 motori a gas ad accensione comandata utilizzati a questo scopo, non funzionano solo per la produzione di energia: Il calore rilasciato viene utilizzato anche per il riscaldamento centralizzato durante il periodo invernale, mentre in estate l’aria condizionata beneficia del calore perso grazie all’impiego di macchine frigorifere ad assorbimento.
Durante la fase di riscaldamento, che dura alcuni minuti, i motori duel fuel funzionano esclusivamente a diesel. Successivamente, viene immessa nel motore una miscela di gas naturale e aria che viene accesa dall’elemento diesel, la cui percentuale è ora ridotta al 10%. Di conseguenza, i generatori di energia possono funzionare in modo più efficiente. Sui primi due generatori sono state recentemente installate valvole a ghigliottina con posizionatori digitali per regolare la miscela di gas naturale/aria.
Valvole a ghigliottina per il controllo: prestazioni intrinseche
La corsa massima di una valvola a ghigliottina è di soli 9 mm. Ciò consente di ottenere tempi di apertura e chiusura estremamente brevi (opzionalmente fino a < 10 msec) per l’intera corsa. Grazie a una risoluzione dello 0,1% della posizione della corsa, si ottiene una risposta molto dinamica che non solo migliora la qualità del controllo, ma costituisce la base per circuiti di controllo con tempi di reazione molto brevi. Ciò si rivela la chiave di svolta per operazioni di controllo altamente efficienti e precise.
Grazie al design particolare, basato su due dischi scanalati che scorrono l’uno contro l’altro e formano una tenuta, le valvole a ghigliottina sono le uniche valvole che combinano un’elevata precisione di controllo con il più basso tasso di perdita. Anche l’elemento di strozzamento – i dischi scanalati che scorrono l’uno contro l’altro – non subisce praticamente alcuna usura, per cui è possibile ottenere una lunga durata anche in condizioni estreme, una caratteristica intrinseca del design del sistema.
Le valvole a ghigliottina offrono quindi una soluzione molto economica in diversi campi di applicazione. Prodotte in versioni di materiali diversi e in combinazione con tutti i posizionatori convenzionali, possono essere utilizzate praticamente in ogni settore e per diverse applicazioni. Di conseguenza, sono prodotte:
• nelle dimensioni da DN 15 a DN 250
• per pressioni fino a PN 160 e
• per temperature del fluido comprese tra – 200 °C e + 530 °C.
Schubert & Salzer Control Systems offre una gamma di posizionatori in 11 versioni diverse per le valvole a ghigliottina. Tutte le versioni possono essere configurate tramite interfaccia PC mediante il software di configurazione grafica “DeviceConfig” e sono quindi facilmente adattabili al caso specifico di applicazione.
Le valvole a ghigliottina offrono notevoli vantaggi economici
Grazie all’installazione di valvole a ghigliottina con posizionatori digitali, i motori dell’impianto di generatori dell’aeroporto possono essere gestiti direttamente dalla sala di controllo con la massima efficienza. Le temperature dei gas di scarico vengono misurate continuamente per ottimizzare il controllo della combustione della miscela gas naturale/diesel/aria e le valvole a ghigliottina regolano con precisione la quantità di gas naturale necessaria. In questo modo, l’elevata precisione di controllo delle valvole a ghigliottina riduce al minimo il consumo di gas naturale e l’ammoniaca utilizzata per la depurazione dei gas di scarico.
L’adattabilità, ora altamente semplificata nel controllo della quantità di gas, aumenta il rendimento energetico specifico. Allo stesso tempo, il funzionamento ottimizzato dei motori ne prolunga la vita utile e protegge meglio dal surriscaldamento dei convertitori catalitici. Un indicatore della precisione di controllo ottenuta con le valvole a ghigliottina è la differenza della temperatura dei gas di scarico misurata tra le due bancate di cilindri dei motori V16. Prima, quando si utilizzavano ancora le valvole a farfalla, questa differenza di temperatura arrivava a 15 K. Dopo l’installazione delle valvole a ghigliottina, la differenza di temperatura è scesa a solo 1 K.
Oltre all’ottimizzazione dei consumi e alla riduzione dello stress nel funzionamento dei generatori di energia, il controllo e le prestazioni operative notevolmente superiori rappresentano un ulteriore vantaggio straordinario di questo retrofit. In precedenza, l’alimentazione di gas naturale era controllata da valvole a farfalla con arresto meccanico. Queste potevano essere regolate solo nella sala macchine. Grazie alle valvole a ghigliottina con posizionatori, la quantità di gas e la temperatura di scarico dei generatori di energia possono essere controllate con precisione e corrette, se necessario, dal centro di controllo.
Poiché almeno quattro dei sette generatori di corrente devono funzionare ininterrottamente, i dipendenti della sezione di alimentazione elettrica dell’aeroporto di Monaco devono essere reperibili 24 ore su 24. Grazie al retrofit, i dipendenti appositamente formati possono ora azionare le valvole a ghigliottina con posizionatori anche da casa.
Il retrofit è semplice
In ogni generatore di corrente, due valvole a farfalla sono state sostituite da valvole a ghigliottina. Poiché le dimensioni di entrambe le valvole sono identiche, sono stati necessari solo adattamenti meccanici marginali.
Quando i motori a doppia alimentazione funzionano solo a diesel, l’uso dei posizionatori digitali garantisce un elevato grado di affidabilità operativa. In questo stato di funzionamento è essenziale che non venga erogato gas naturale. Il software del posizionatore consente di attivare un allarme di sistema in caso di tentativo di interferenza con il controllo locale della valvola. Pertanto, se si verifica un’interferenza manuale non autorizzata sulle valvole di regolazione della portata del gas appena installate, viene immediatamente attivato un allarme nella sala di controllo dell’aeroporto di Monaco.
Inoltre, se si opera in condizioni di emergenza con alimentazione esclusivamente a diesel, la valvola di controllo deve chiudersi molto rapidamente per garantire un funzionamento regolare del comando quando si passa al regime diesel.
L’eccellente esperienza nell’uso di valvole a ghigliottina per controllare la portata del gas nei primi due motori a doppio combustibile sta fornendo la base per l’adeguamento dei cinque generatori di energia rimanenti.
