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Autore: M. Calì, V. Verda, L. Serra

Collana: CA - 56 - Napoli 2001

Note:
Nonostante la sua nascita recente, la diagnosi termoeconomica dei sistemi energetici costituisce una delle applicazioni della termoeconomia più studiate. Essa ha lo scopo di rilevare possibili malfunzionamenti, localizzare il volume di controllo nel quale essi hanno avuto luogo ed esprimere l’effetto provocato sul funzionamento dei componenti in termini di opportune grandezze termoeconomiche, quali il consumo addizionale di combustibile (Lozano et al. 1994). In particolare, a differenza delle tecniche di diagnosi normalmente utilizzate, le quali hanno lo scopo di evitare possibili rotture, la diagnosi termoeconomica consente di evidenziare possibili riduzioni dell’efficienza dell’impianto.
Tutte le procedure sono basate sul confronto tra una condizione di funzionamento reale e una condizione di riferimento, solitamente caratterizzate dagli stessi vincoli, in particolare la stessa produzione. In questo modo la differenza tra il consumo di combustibile nelle due condizioni è indice della presenza di un malfunzionamento.

Quando in un sistema uno dei componenti ha un funzionamento anomalo, esso richiede una

maggiore quantità di risorse per mantenere inalterato il prodotto fornito. Tale quantità è definita malfunzionamento intrinseco. La risorsa di un componente è in generale prodotta da altri componenti, i quali pertanto devono incrementare la loro produzione. Questo effetto, definito disfunzione, può causare la variazione dell’efficienza di questo componenti, dal momento che in generale l’efficienza dipende dalle condizioni di funzionamento. Il fatto che si generino dei malfunzionamenti anche in componenti che non presentino anomalie rende più complicata la soluzione del problema diagnostico.

Tali malfunzionamenti, definiti indotti (Valero et al. 1999), sono normalmente inferiori rispetto ai malfunzionamenti intrinseci che li hanno generati, tuttavia essi possono venire amplificati dall’intervento del sistema di regolazione. Il fatto che le condizioni di funzionamento dei componenti siano cambiate, infatti, può aver determinato la variazione di alcune variabili di controllo, quali i set-point e i carichi, elettrico e termico, forniti dall’impianto. Il sistema di controllo in questi casi comanda una regolazione, in modo che tutte queste grandezze siano riportate ai valori di taratura. La regolazione determina una ulteriore variazione delle condizioni di funzionamento, inducendo pertanto altri malfunzionamenti (intesi come variazione positiva o negativa dell’efficienza) nel sistema.
In questo articolo si propone una procedura di diagnosi in grado di prendere in considerazione l’effetto dell’intervento da parte del sistema di regolazione sulla propagazione dei malfunzionamenti.

Essa si basa sulla determinazione di una condizione artificiale, caratterizzata dalla stessa regolazione della condizione di riferimento. Tale condizione è fittizia, dal momento che le variabili controllate possono assumere valori differenti da quelli di taratura. Il confronto tra questa condizione di funzionamento e la condizione di riferimento consente di filtrare il contributo del sistema di regolazione e i malfunzionamenti da esso indotti. In questo modo la ricerca del componente

responsabile del comportamento anomalo dell’impianto risulta più semplice.
La procedura di diagnosi termoeconomica è stata applicata a un impianto turbogas della potenza di 33 MW, in grado anche di cedere una potenza termica massima di 63 MW ad un sistema di teleriscaldamento. Il modello matematico dell’impianto è utilizzato per simularne il funzionamento in presenza di anomalie.