Ups Industriali - Scelta migliore

[ziozarzi]

Gentili utenti del forum

sono un giovane laureato in ingegneria alle prese con una

problematica per me nuova nel mio lavoro.

Sono chiamato a scegliere per conto della Shell

un sistema di alimentazione di un impianto petrolchimico.

Il mio gruppo di continuità deve essere di 90 kVA

e le utenze da alimentare sono monofase a 230V.

La linea di ingresso al sistema è 690V trifase.

La domanda che vi pongo è la seguente:

1) Conviene scegliere un sistema con uscita inverter direttamente monofase a 230 V oppure

2) Scegliere comunque un sistema trifase e ricavare tre linee da 30kVA su tre fasi su cui

installare i feeders a 230V monofase?

In apparenza la 1 dovrebbe essere la scelta più naturale, ma non so se è conveniente

gestire una corrente di uscita di circa 400A.

Vi ringrazio

[Livio Orsini]

I dati non sono sufficienti per una risposta sensata. Apparentemente, se i dispositivi sono reperibili a costi decenti, la soluzione più conveniente è quella di usare UPS 3fasi a 690V.

Però potrebbe essere conveniente anche usare UPS non statici. Ci sono tipi molto performanti, basati su motori-generatori a bassisima inerzia, che permettono prestazioni elevatissime.

Potrebbe anche essere conveniente suddivire le varie utenze a 230v e usare UPS a 230v monofasi.

[ziozarzi]

Ciao Orsini,

ti anticipo subito che il cliente in realtà ha chiesto un sistema con inverter otput voltage 230V monofase di 90kVA.

A causa della mia non perfetta conoscenza, la richiesta mi è sembrata un pò strana perchè

da un banale conto elettrotecnico mi sembrava di gestire una corrente troppo alta e poi la

linea di ingresso era trifase. Ho quindi chiesto al cliente se potevo indagare un pò e lui a dire

il vero mi ha fatto capire che potevo scegliere in perfetta autonomia.

Il dubbio più importante rispetto alla richiesta del cliente è nato quindi dopo lo studio dello standard ARAMCO(Arabian American Oil Company) che prevede sempre la scelta trifase per potenze sopra i 50kVA.

I fornitori contattati hanno comunque garantito la fattibilità della richiesta monofase a 90kVA.

Mi piacerebbe quindi avere un parere esperto e non condizionato sulle due soluzioni.

SOLUZIONE ARAMCO:

Inverter con uscita trifase anche se i carichi sono monofase (tre distribuzioni da 30 kVA)

SOLUZIONE DEL CLIENTE:

Inverter con uscita monofase (una distribuzione da 90 kVA)

P.S. Che io sappia negli impianti industriali tipo raffinerie, petrolchimici vari l' UPS di alimentazione della strumentazione e degli armadi dei sistemi di controllo è sempre di tipo statico.

[Livio Orsini]

P.S. Che io sappia negli impianti industriali tipo raffinerie, petrolchimici vari l' UPS di alimentazione della strumentazione e degli armadi dei sistemi di controllo è sempre di tipo statico.

Sono di tipo statico perchè....sono di mentalità ultraconservatrice.

Mario Maggi, un partecipante che fino a qualche mese fa era molto attivo, è un esperto nelle nuove tecnologie UPS ed è un propugnatore di questi motori - generatori sotto vuoto ad altissima efficienza. Sono in grado di fornire qaulche MJoule di energia (si mega Joule) e non abbisognano di batterie.

Comunque io, pur non considerandomi un esperto in sistemi UPS, nel caso di UPS statico adotterei la soluzione ARAMCO

[adross]

Ho in uso da molti anni un ups trifase a doppio sistema in parallelo e con una autononia di dieci ore senza rete.

una volta durante un temporale l'unico che avevo mi ha piantato, così l'ho raddoppiato e dotato con un commutatore

statico a tempo zero sulla rete. L'alimentazione primaria non è un problema in quanto viene raddrizzata.

Sotto forma di corrente continua alimenta le sezione carica batterie e la sezione inverter per i carichi.

Data la totale indipendenta dell'uscita dall'alimentazione le possono essere sia trifasi che monofasi.

Non ho letto del tempo di autonomia e quindi del dimensionamento delle batterie.

Nel passato ne ho installato uno da 120 kva monofase con 8 ore di autonomia senza rete che funziona senza problemi.

Sinceramente preferisco quello trifase.

Attenzione alla distribuzione, l'ups si presenta isolato da terra, se deve essere distribuito con il sistema neutro a terra,

questi (il neutro va messo a terra dal quadro ups. Altra questione sono le curve di intervento di corto circuito degli interruttori

di distribuzione. Farsi dare sempre la corrente di corto circuito dal costruttore e in base a questa scegliere gli interruttori.

Unitamente all'ups inserire anche un quadro di commutazione ups-rete di tipo statico a tempo zero con linea di alimentazione separata dall'ups.

Il tempo di alimentazione senza rete determina il dimensionamento delle batterie, spesso richiedono una sala batterie antiacida secondo le norme.

Succede infatti che dopo qualche tempo e con tutti i carichi sensibili collegati e funzionanti l'ups debba essere manutenzionato

o riparato, quindi disconnesso dai carichi.

Discorso diverso sono i gruppi di continuità privi di batterie che si impiegano per superare i dip di tensione che possono durare anche qualche secndo.

Gli impianti petrolchimici devono alimentare con continuita i sistemi di controllo, di sicurezza e le luci di emergenza anche in situazioni di black out prolungati.

[ziozarzi]

Le batterie sono Ni-Cd e devono dare l' autonomia di 30 min e sono effettivamente in una room adiacente.

Per le stesse ho dovuto risparmiare un pò per problemi di budget ed ho scelto una soluzione

di tipo Vented e non Sealed (a ricombinazione) che è la migliore, in pratica non le tocchi per 20 anni.

Per quanto riguarda le problematiche di installazione, chiederò supporto al fornitore con i loro

tecnici, inutile rischiare in proprio una installazione di questo tipo.

La configurazione prevista all' inizio era di due UPS in configurazione singola,

che però sto cercando di far diventare parallela (con due reti di soccorso) per la gestione delle utenze non ridondate.

Rimane il problema elettrotecnico della scelta dell' inverter:

sarei orientato verso il 90kVA 230V 1 Ph.+neutro non avendo argomentazioni forti da dare al cliente

sulla eventuale deviation sul trifase.

Questo perchè la sensazione che sto avendo è che entrambe le soluzioni sono valide ed affidabili.

[Livio Orsini]

Le batterie sono Ni-Cd...

Ma sono ancora ammesse? Il cadmio risulta essere altamente cancerogeno e, per le applicazioni "consumer", le Ni-Cd non sono più ammesse.

[ziozarzi]

Guarda Orsini,

mi piacerebbe tanto lavorare in un ambiente meno retrogrado,

ma credo tu conosca la realtà industriale, molto poco

illuminata. Ti faccio un esempio:

- L' impianto viene controllato con i PID (fine anni 50)

- Le batterie sono Ni-Cd (dannose) e al massimo puoi scegliere tra ricombinate o vented

- Per il controllo delle portate non ho visto nessuna pompa a giri variabili ma solo

valvole (organo dissipativo)

- Almeno i motori sono in alternata (migliori su tutti i punti di vista) e non in continua (Che io sappia le fs

anche sugli ultimi eurostar insisteva con la continua)

- E anche sui motori in alternata non ho trovato traccia di controlli molto efficaci (

tipo a orientamento di campo).

Magari le raffinerie cercano la frontiera sul lato chimico e di processo, ma

sicuramente non sul lato strumentazione/automazione.

La risposta comunque in molti casi sta sulla gestione e non sulla fornitura.

Se io comprassi un UPS non statico (di cui sul web non ho trovato quasi niente)

chi diavolo lo gestisce o manutenziona. Lo stesso per i controlli e le apparecchiature

in generale. Questa realtà è molto poco votata alla scienza e conoscenza e molto ad una gestione senza

incognite dell' intero impianto.

[verosatx]

Non so cosa deve garantire l'UPS, ma se è di vitale importanza per l'azienda di solito si mettono 2 UPS in parallelo da 100% della potenza, e posono essere uno in servizio e l'altro fermo oppure ambedue in servizio, oltre al commutatore statico che in caso di anomalia sui 2 ups commuta il carico su rete senza buchi di tensione.

Questo comunque le ditte che hai interpellato dovrebbero avertelo proposto come soluzione.

Dove lavoro io abbiamo 2 UPS distinti che lavorano uno nel 1 e 1 nel secondo modo che ti ho illustrato, e devo dire che non hanno problemi.

Ciao

[Livio Orsini]

- Almeno i motori sono in alternata (migliori su tutti i punti di vista) e non in continua (Che io sappia le fs

anche sugli ultimi eurostar insisteva con la continua)

I motori in alternata sono migliori dal punto di vista della manutenzione, non avendo spazzole. Da altri punti di vista i "vecchi" motori in continua hanno ancora molto da dire. Comunque le ferrovie italiane hanno tutta la rete in continua per scelte e ragioni storiche (addirittura, quella italiana, è la più lunga rete ferroviaria elettrificata in continua di tutto il globo), ma da almeno 25 anni si usano anche locomotori con mototi in alternata con recupero in rete dell'energia in frenatura senza dissipare sui resistori.

[adross]

Le raffinerie come la maggio parte degli impianti di processo hanno bisogno di risolvere

le situazioni di regolazione in modo semplice ed efficace. Semplice ed efficace sia dal punto

di vista della manutenzione che dal raggiungimento degli obiettivi di esercizio e regolazione.

Regolare la portata di un fluido di processo con una valvola regolatrice è la cosa più semplice ed affidabile.

Per quanto riguarda i motori la quasi totalità sono pompe centrifughe a giri costanti e dal funzionamento tranquillo

a 1500 giri dimensionate con un punto di lavoro al 70%. Hai idea di quanto costi a livello orario un fermo impianto a causa di un astrusa apparechiatura

estremamente specialistica non a magazzino ricambi e che solo un tecnico specializzato (introvabile in quel momento) sa cambiare.

Ricordo nella mia lontana esperienza in una raffineria che quando parlavamo di sezione dei cavi motori il responsabile dava una risposta immediata

e semplice, un ampere per mmq.

[ziozarzi]

Ciao Adross,

sono d' accordo con quanto tu hai affermato, anche se il discorso si potrebbe ribaltare dicendo hai idea di quanto si possa ottimizzare anche in termini economici utilizzando un sistema che applica una trasformazione di energia a costo zero in termini di dissipazione (pompe variabili) piuttosto che creare un surplus di energia che poi deve essere modulato, e anche perso attraverso un organo dissipativo?

Per ritornare al tuo ragionamento mi trovi d' accordo infatti ho detto al buon Orsini ad esempio che un UPS non statico che lui aveva giustamente proposto è talmente alla frontiera (su internet ho trovato pochissimo) che vorrei sapere come si dovrebbe gestire da gente che ha imparato un sistema (in questo caso gli UPS statici) e tanta voglia di studiare un sistema nuovo e pieno di incognite non ne ha. Sui controllori PID infine non ho nulla da dire se non il fatto che sono veramente vetusti, non se ne può più. Immagina questo esempio:

PID: Io cammino, vedo una buca, ci cado dentro, devo uscirne perchè il mio riferimento è a livello della strada.

MPC a N passi: Io cammino, vedo una buca (predizione), la inserisco nel mio modello (in questo caso è la persona stessa) come un disturbo , rielaboro l' azione di comando (salto ad esempio), mantengo il mio riferimento a livello della strada.

Il model predictive control rispetto a un PID sembra un cervello rispetto ad un robottino anni 30.

Alla fine di tutto cerco però sempre lo stesso feedback, e ringrazio tutti quelli che mi hanno già detto la loro:

UPS 90 kVA - inverter output trifase o monofase?

Io domani mando una lettera alla company per spingerla a scegliere il trifase, ma per il momento non ho forti argomentazioni tecniche, so solo che il trifase dovrebbe costare di meno. Ricordo che ho tutti i carichi monofase, ma questa non è una discriminante.

[Livio Orsini]

PID: Io cammino, vedo una buca, ci cado dentro, devo uscirne perchè il mio riferimento è a livello della strada.

MPC a N passi: Io cammino, vedo una buca (predizione), la inserisco nel mio modello (in questo caso è la persona stessa) come un disturbo , rielaboro l' azione di comando (salto ad esempio), mantengo il mio riferimento a livello della strada.

Il model predictive control rispetto a un PID sembra un cervello rispetto ad un robottino anni 30.

Questo è vero se, e solo se, si rispettano alcune condizioni. La principale condizione è che il processo sia modellizzabile in modo completo e affidabile.

Se, ad esempio, si realizza un modello che funziona solo se fra i parametri inseriti c'è anche il numero di scarpe dell'operatore, non è certo il caso di prenderlo in considerazione.

Ti sembra esagerato? Ho visto anche porcate peggiori!

Per un processo relativamente semplice, a lenta evoluzione, il bilancio costi - benefici può essere ancora favorevole ad una regolazione di tipo PID. Algoritmo semplice, molto conosciuto, di facile mesa a punto e, sopra a tutto, molto robusto.

L'innovazione a tutti i costi spesso è più deleteria dell'immobilismo.

Un minimo di umiltà dovrebbe essere l'elemento guida per tutti i progettisti "novizi"

[ziozarzi]

Hai perfettamente ragione, Orsini.

Sono le stesse cose che mi diceva il mio professore prima di congedarsi da me

il giorno della laurea, ma non puoi non ammirare i prodigi che sta facendo la teoria

del controllo; tra l' altro mi sono laureato in ingegneria dell' automazione e non come poco

tempo fa succedeva in informatica con indirizzo automatico. Ci sono degli studi molto

belli sul model predictive control, tra cui uno di Mosca (professore a Firenze e inventore tra l' altro dell' algoritmo MUSMAR -multipredictor adaptive regulator) da cui ho preso spunto per la mia tesi

basato su incertezza politopica convessa capace di vedere un modello non lineare o lineare

con parametri incerti come all' interno di un politopo i cui vertici rappresentano le linearizzazioni

ai casi estremi. In pratica se riesci a controllare con una retroazione statica dello stato il caso peggiore (sicuramente posizionato su uno dei vertici a causa della convessità del politopo), stabilizzi l' intero impianto una voltra che le traiettorie del suo stato si troveranno all' interno di una ellissoide invariante. Se ti interessa ti giro il mio lavoro. La mia considerala una provocazione per tentare di dare un pò una scossa, poi figurati, faccio tutt' altro nella pratica. Pensa che ho visto coi miei occhi uno studio di filtraggio di segnali con rapporto segnale/rumore 1 a 10, in cui il segnale, nei termini di funzione di trasferimento, veniva ricostruito in termini estremamente accurati utilizzando tecniche matematiche legate a polinomi ortogonali, studi di Chebishev e tecniche ai minimi quadrati. E' incredibile vedere Chebyshev ancora attuale, anzi attualissimo. Purtroppo aveva un grosso difetto che si stava tentando di risolvere, cioè non funzionava in linea ma pretendeva l' intera stringa di dati a priori, un pò come la differenza tra un metodo ai minimi quadrati e un altro ai minimi quadrati ricorsivi.

[Livio Orsini]

E' incredibile vedere Chebyshev ancora attuale, anzi attualissimo.

Perchè mai dovrebbe essere incredibile? Buona parte degli apparati di telecomunicazione funziana grazie a filtri basati sui polinomi di Chebyshev!

Comunque un conto sono le macchine da laboratorio, ben altro gli impianti industriali. Se ti si pianta un regolatore di un impianto a ciclo continuo non ti puoi permettere di resettare tutto e partire da capo

[ziozarzi]

Guarda che la frase di Chebishev era da intendersi in positivo, nel senso che per me è stato un profeta che ancora consente di effettuare ricerca avanzata...infatti il suo studio era alla base del filtraggio dell' esperimento che ti ho citato prima...

Chebishev era talmente avanti che ancora aspetto una macchina che campioni ai suoi nodi e non in maniera equispaziata come ancora oggi si fa....Sai una delle volte che mi sono sentito peggio quando è stata?...Ho saputo che le sue opere originali sono state bruciate dai nazisti nel rogo della biblioteca di Stalingrado...Credimi...sono stato male...