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High Efficiency Valves

Questo lavoro fa parte del progetto High Efficiency Valve (CUP: D55C12009530007), che è stato finanziato dal programma POR CREO FESR della Regione Toscana (Fondi Europei per Progetti Regionali di Ricerca e Sviluppo Industriale).

 

  • Parte A: Sperimentazione Hardware-In-the-Loop di sistemi di attuazione per turbine bypass valves

 

Durante le fasi di start-up e shut-down di un impianto a vapore molti componenti sono soggetti a transitori di pressione e temperatura che devono essere attentamente controllati sia per motivi di sicurezza che di affidabilità. Per questa ragione, si ha un crescente interesse nell’ottimizzazione di controllori ed attuatori per sistemi di turbine bypass, che sono principalmente usati per la regolazione d’impianto in tali modalità di funzionamento.

Pertanto, è stato sviluppato un modello numerico efficiente per la simulazione Real-Time di impianti a vapore, in collaborazione con Velan ABV S.r.l. e Università di Firenze (Dipartimento di Ingegneria Industriale). In particolare, è stata sviluppata una libreria modulare in SimulinkTM di componenti come valvole, turbine, e caldaie.

In questo modo, è possibile assemblare e customizzare facilmente modelli in grado di simulare differenti impianti termo-fluido-dinamici e scenari operativi (includendo condizioni di off-design e di guasto).

Il codice risultante, che è implementato per un solutore fisso e tempo-discreto è stato compilato per target Real-Time (come il DSP di Texas Instrument) in modo da essere eseguito in Real-Time su hardware industriale a basso costo. Di conseguenza, una delle caratteristiche più innovative consiste nello sviluppo di una banco prova Hardware-In-the-Loop per controllori e posizionatori-valvola di sistemi di turbine bypass.

Le attività sperimentali ed i risultati preliminari ottenuti dal banco prova sviluppato per Velan ABV S.r.l. sono oggetto di pubblicazioni per congressi e riviste internazionali.

 

  • Parte B: Design e Sperimentazione Hardware-In-the-Loop di una Trasmissione Innovativa a Cavi per Attuatori a Quarto di Giro

 

Oggetto di questa attività è lo sviluppo di un innovativo attuatore Pulley & Cable in collaborazione con Velan ABV S.r.l. e Università di Firenze (Dipartimento di Ingegneria Industriale), le cui caratteristiche sono molto utili in applicazioni in cui altra efficienza e linearità rappresentano dei requisiti fondamentali.

In questa ricerca, le principali caratteristiche dell’attuatore innovativo, protetto da un brevetto, sono valutate e comparate rispetto ad una soluzione già esistente, ovvero il sistema di trasmissione scotch yoke. Il confronto è stato fatto sia tramite risultati di simulazione che dati sperimentali.

Al fine di identificare l’efficienza e la risposta dinamica del suddetto attuatore, è stato progettato un banco prova Hardware-In-the-Loop innovativo che può essere configurato per realizzare una serie di procedure di test differenti. E’ di conseguenza possibile sia effettuare test di tipo statico, per l’identificazione dell’efficienza degli attuatori, che dinamico, in cui un carico assegnato o una funzione che determini l’impedenza di una valvola possono essere simulati con l’obiettivo di osservare la risposta degli attuatori in prova con condizioni realistiche di funzionamento. Infine, il banco prova proposto è stato impiegato con successo per eseguire test sia di affidabilità che a fatica, in cui gli attuatori sono soggetti a carichi realistici e ripetitivi.

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