IT201900001779A1 - IMPROVED MOBILE ENERGY PRODUCTION PLANT FOR THE ELECTRIC POWER SUPPLY OF CAMPAL MILITARY USERS - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
dell’Invenzione Industriale del titolo: of the Industrial Invention entitled:
IMPIANTO MOBILE PERFEZIONATO DI PRODUZIONE ENERGETICA PER L’ALIMENTAZIONE ELETTRICA DI UTENZE MILITARI CAMPALI IMPROVED MOBILE ENERGY PRODUCTION SYSTEM FOR THE ELECTRIC POWER SUPPLY OF CAMPAL MILITARY USERS
TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION
L’invenzione concerne il settore degli impianti di alimentazione elettrica di utenze militari campali. The invention concerns the sector of electrical power supply systems for military field users.
Più in dettaglio, l’invenzione concerne un impianto mobile perfezionato di produzione energetica per l’alimentazione elettrica di utenze militari campali, atto al trasporto ed al funzionamento previsto nei tipici scenari d’impiego dei Posti di Comando di Grandi Unità, come sorgente autonoma o in riserva alla rete elettrica, presentando rilevanti caratteristiche di mobilità, polifunzionalità e modularità. More in detail, the invention relates to an improved mobile energy production plant for the electrical supply of military field users, suitable for the transport and operation envisaged in the typical scenarios of use of the Command Posts of Large Units, as an autonomous source or in reserve for the electricity network, presenting significant characteristics of mobility, multifunctionality and modularity.
L’invenzione deriva, come domanda divisionale, da una precedente domanda di brevetto depositata il 9.5.2017 con il n. The invention derives, as a divisional application, from a previous patent application filed on 9.5.2017 with no.
102017000049810. 102017000049810.
L’impianto risulta idoneo a funzionare come sorgente autonoma per l’alimentazione ed il funzionamento, anche in contemporanea, di apparecchiature quali motori asincroni mono e trifase, forni elettrici, impianti di condizionamento e di riscaldamento, lampade di illuminazione di diverse tecnologie, apparati di telecomunicazioni, apparati di elaborazione e trasmissione dati nonché UPS. The system is suitable for functioning as an autonomous source for the power supply and operation, even simultaneously, of equipment such as single and three-phase asynchronous motors, electric ovens, air conditioning and heating systems, lighting lamps of different technologies, telecommunications, data processing and transmission equipment as well as UPS.
Nell’ambito dello specifico stato della tecnica sono già noti impianti mobili di produzione energetica per l’alimentazione elettrica di utenze militari campali. As part of the specific state of the art, mobile energy production plants for the electrical power supply of military field users are already known.
In particolare, da una precedente domanda di brevetto N. RM2006A000625, a nome dello stesso titolare presente domanda, è descritto un impianto mobile di produzione energetica per l’alimentazione di utenze militari campali, realizzabile in più varianti di media e grande potenza, comprendente un container suddiviso in una pluralità di vani ove sono installati il motore, il generatore, il quadro comando e tutti gli impianti ed equipaggiamenti necessari per il funzionamento; componenti per operare in ambienti climatici estremi; filtri antisabbia; componenti per abbassare la rumorosità; quadri secondari e sottoquadri di utilizzo per una distribuzione elettrica completa e capillare; un sistema di comando e controllo costante di ogni parametro ed un sistema di programmazione totale della logica di funzionamento da locale o remoto; un comando per funzionamento anche in caso di avaria completa del sistema elettronico di comando e controllo; serrande di chiusura motorizzate. In particular, from a previous patent application No. RM2006A000625, in the name of the same owner in the present application, a mobile energy production plant for supplying military field users is described, which can be manufactured in several variants of medium and large power, comprising a container divided into a plurality of compartments where the engine, generator, control panel and all the systems and equipment necessary for operation are installed; components to operate in extreme climatic environments; sand filters; components to lower noise; secondary and sub-panels of use for a complete and capillary electrical distribution; a constant command and control system for each parameter and a total programming system of the operating logic from local or remote; a command for operation even in the event of complete failure of the electronic command and control system; motorized closing shutters.
Tale impianto mobile di produzione energetica per l’alimentazione di utenze militari campali denota alcune negatività, ed in particolare presenta: This mobile energy production plant for powering military field users denotes some negativity, and in particular it presents:
− difficoltà di collegamento manuale in parallelo con altre sorgenti di produzione energetica; - difficulty of manual connection in parallel with other sources of energy production;
− difficoltà di centralizzazione delle funzioni di comando e controllo; - difficulty in centralizing command and control functions;
− difficoltà di interconnessione con apparati remoti; - difficulty of interconnection with remote devices;
− limitate capacità diagnostiche e di gestione dei guasti. - limited diagnostic and fault management capabilities.
È scopo della presente invenzione il superamento delle negatività suesposte. The purpose of the present invention is to overcome the negativities described above.
Lo scopo dell’invenzione è raggiunto con un impianto mobile perfezionato di produzione energetica per l’alimentazione elettrica di utenze militari campali, secondo la rivendicazione principale indipendente 1. The purpose of the invention is achieved with an improved mobile energy production system for the power supply of military field users, according to the main independent claim 1.
Ulteriori caratteristiche dell’invenzione sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti. Further features of the invention are described in the dependent claims.
I vantaggi dell’invenzione sono numerosi e rilevanti: The advantages of the invention are numerous and relevant:
− facilità di collegamento manuale in parallelo con altre sorgenti di produzione energetica; - ease of manual connection in parallel with other sources of energy production;
− elevate funzionalità centralizzate di comando e controllo e di interconnessione con apparati remoti; - high centralized command and control functions and interconnection with remote devices;
− elevate funzionalità diagnostiche di rilevamento, segnalazione e gestione di guasti. - high diagnostic functionalities of detection, signaling and management of faults.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione più dettagliata esposta nel seguito, con l’aiuto dei disegni che ne mostrano un modo d’esecuzione preferito, illustrato a titolo esemplificativo e non limitativo, in cui: Further features and advantages of the invention will become more evident from the more detailed description set out below, with the help of the drawings that show a preferred method of execution, illustrated by way of example and not of limitation, in which:
− la fig. 1 mostra, in vista frontale esterna, un impianto mobile perfezionato di produzione energetica, secondo l’invenzione; − le figg. 2-3 mostrano, rispettivamente in sezione in vista dall’alto e frontale, la conformazione strutturale interna di un impianto mobile perfezionato di produzione energetica, secondo l’invenzione. - fig. 1 shows, in an external front view, an improved mobile energy production system, according to the invention; - figs. 2-3 show, respectively in section in top and front view, the internal structural conformation of an improved mobile energy production system, according to the invention.
Le figure rappresentano un impianto mobile perfezionato di produzione energetica per l’alimentazione di utenze militari campali, comprendente: The figures represent an improved mobile energy production system for powering military field users, including:
− un motore 1, con alternatore; - an engine 1, with alternator;
− più pistoni 2 del sistema di sollevamento di un container C ospitante l’impianto stesso suddiviso in vani V1, V2, V3; - more pistons 2 of the lifting system of a container C hosting the plant itself divided into compartments V1, V2, V3;
− una pluralità di marmitte 3; - a plurality of mufflers 3;
− una pluralità di estintori 5 e 6; - a plurality of fire extinguishers 5 and 6;
− un riscaldatore 7, con tubazione autonoma 8 di scarico; - a heater 7, with autonomous discharge pipe 8;
− ventilatori 9 e 10; - fans 9 and 10;
− un quadro elettrico 11 di comando e controllo; - an electric command and control panel 11;
− una pluralità di setti acustici 12 insonorizzanti; - a plurality of soundproofing acoustic partitions 12;
− una pluralità di serrande motorizzate 13 a controllo elettrico; − un radiatore a parete 14; - a plurality of electrically controlled motorized shutters 13; - a wall-mounted radiator 14;
− primi filtri anti-sabbia 15; - first 15 anti-sand filters;
− secondi filtri anti-sabbia di tipo acrilico 16; - second acrylic anti-sand filters 16;
− una presa wireless lan 17. - a wireless lan socket 17.
Ulteriormente, detto impianto mobile perfezionato di produzione energetica per l’alimentazione di utenze militari campali, comprende: Further, said improved mobile energy production plant for powering military field users, includes:
− un sistema manuale di collegamento in parallelo con altre sorgenti di produzione energetica; - a manual system of connection in parallel with other sources of energy production;
− un sistema di centralizzazione delle funzioni di comando e controllo; - a centralization system for command and control functions;
− un sistema diagnostico con tecnologia a BUS di CAMPO. - a diagnostic system with FIELD BUS technology.
L’impianto secondo l’invenzione, per consentire avviamenti a temperature di -32°C, comprende un sistema riscaldatore sostanzialmente composto da un gruppo riscaldatore 7 a gasolio del tipo WEBASTO accessibile dalla porta lato sinistro del vano V3 del container C, e da un radiatore presente nel vano V2 centrale del container stesso, atti a portare la temperatura del liquido di raffreddamento da -32°C a 50°C in 5 minuti. The plant according to the invention, to allow start-ups at temperatures of -32 ° C, comprises a heater system substantially composed of a WEBASTO-type diesel heater unit 7 accessible from the left-hand side door of compartment V3 of container C, and a radiator present in the central compartment V2 of the container itself, designed to bring the temperature of the coolant from -32 ° C to 50 ° C in 5 minutes.
Per la messa in servizio del sistema di riscaldamento, l’operatore ruota un selettore posto sul quadro di comando e controllo ed automaticamente viene ad azionarsi il bruciatore che, al raggiungimento della temperatura impostata (70°C), si spegne automaticamente. To start up the heating system, the operator rotates a selector located on the command and control panel and the burner is automatically activated which, upon reaching the set temperature (70 ° C), switches off automatically.
Tale sistema consente di raggiungere, specie in condizioni estreme, una temperatura accettabile (in genere 45°C) all’interno del Container Energia che consente a tutto il gruppo di azionarsi in sicurezza, rendendo altresì disponibile il motore ad una rapida funzionalità e presa di carico. This system makes it possible to reach, especially in extreme conditions, an acceptable temperature (generally 45 ° C) inside the Energy Container which allows the whole group to operate safely, also making the motor available for rapid functionality and take-up. load.
Il riscaldatore vantaggiosamente è del tipo ad acqua a duplice funzionalità, utilizzato, infatti, sia per il preriscaldo del motore sia per il riscaldamento del vano generatore. Il suo funzionamento è di fatto indipendente dal motore e viene collegato all’impianto di raffreddamento del motore, ad un circuito di andata e ritorno con radiatore ed al sistema di alimentazione del combustibile. Advantageously, the heater is of the dual-function water type, used, in fact, both for pre-heating the engine and for heating the generator compartment. Its operation is in fact independent of the engine and is connected to the engine cooling system, to a round-trip circuit with radiator and to the fuel supply system.
Per garantire funzionamenti sicuri fino a temperature di 55°C, l’impianto comprende un sistema di ventilazione forzata con doppi elettroventilatori 9, 10 controllati elettronicamente in funzione della temperatura; un convogliatore universale può essere adattato al radiatore di qualsiasi motore. To ensure safe operation up to temperatures of 55 ° C, the system includes a forced ventilation system with double electric fans 9, 10 electronically controlled according to the temperature; a universal conveyor can be adapted to the radiator of any engine.
All’interno del container C è installato un sistema di controllo di temperatura attraverso delle sonde che, collegate al quadro di comando e controllo, gestiscono il sistema di climatizzazione all’interno del vano V2 che ospita il motore 1 con alternatore, mantenendo l’ambiente in condizioni idonee al funzionamento. Inside container C, a temperature control system is installed through probes which, connected to the command and control panel, manage the air conditioning system inside the compartment V2 which houses engine 1 with alternator, maintaining the environment in conditions suitable for operation.
L’impianto secondo l’invenzione riesce a funzionare anche in condizioni climatiche estreme, quali scenari desertici e notevolmente polverosi, per la presenza di un sistema filtrante anti-sabbia del vano V1, comprendente: The plant according to the invention is able to operate even in extreme climatic conditions, such as desert and notably dusty scenarios, due to the presence of an anti-sand filter system in compartment V1, including:
− un primo filtro anti-sabbia 15, tipo Sand Trap, comprendente una trappola antisabbia a profili verticali per il convogliamento della sabbia verso il telaio inferiore perforato; - a first anti-sand filter 15, of the Sand Trap type, comprising an anti-sand trap with vertical profiles for conveying the sand towards the perforated lower frame;
− un secondo filtro 16 di tipo acrilico costituito da una cella filtrante, posizionato in serie nella parte retrostante. - a second filter 16 of the acrylic type consisting of a filtering cell, positioned in series in the rear part.
La griglia antisabbia applicata all’apertura d’aspirazione ha la funzione di trattenere le particelle di sabbia di dimensioni maggiori, mentre il filtro acrilico interno provvede a fermare le particelle a grana più fine. The anti-sand grid applied to the intake opening has the function of retaining larger sand particles, while the internal acrylic filter stops the finer-grained particles.
L’impianto è inoltre dotato di serrande 13 a comando elettrico che vengono automaticamente aperte in funzione della temperatura. In climi desertici, tale accorgimento evita che polvere o sabbia si accumulino all’interno del vano motore V2 quando il gruppo elettrogeno non è in funzione. The system is also equipped with electrically operated shutters 13 which are automatically opened according to the temperature. In desert climates, this precaution prevents dust or sand from accumulating inside the V2 engine compartment when the generator is not in operation.
In caso di climi freddi, l’utilizzo di serrande motorizzate consente di riscaldare il vano V2 motore-alternatore in maniera rapida ed efficiente, riducendo notevolmente i tempi di avviamento a -32°C. In cold climates, the use of motorized shutters allows the V2 motor-alternator compartment to be heated quickly and efficiently, significantly reducing start-up times to -32 ° C.
Le serrande motorizzate 13 vengono aperte tramite rotazione rispetto al loro asse longitudinale e gestite da un sistema di controllo di temperatura costituito da sonde collegate al quadro di comando e controllo. The motorized shutters 13 are opened by rotation with respect to their longitudinal axis and managed by a temperature control system consisting of probes connected to the command and control panel.
L’impianto è munito di doppie batterie e di congiuntori di parallelo. Al fine di consentire la messa in parallelo con altre sorgenti di produzione energetica, l’impianto secondo l’invenzione comprende un sistema manuale di collegamento in parallelo e di gestione di parametri e regolazioni di funzionamento in parallelo, attivabile dal quadro 11 di comando e controllo. The plant is equipped with double batteries and parallel tie breakers. In order to allow parallel connection with other sources of energy production, the plant according to the invention comprises a manual system for connecting in parallel and for managing parameters and adjustments for operation in parallel, which can be activated from the command and control panel 11. .
Al fine di agevolare le operazioni di parallelo anche da personale non esperto, l’impianto comprende un sistema automatico di gestione di parallelo e di controllo di velocità e di sincronizzazione. In order to facilitate parallel operations even by non-expert personnel, the system includes an automatic parallel management and speed control and synchronization system.
L’impianto secondo l’invenzione è quindi in grado di erogare energia anche in modalità di parallelo con altri gruppi, quali un’altra stazione di energia, un altro gruppo elettrogeno o la rete stessa, ma la possibilità di parallelo con altre sorgenti di differente potenza lo caratterizza ulteriormente per originalità e versatilità. The plant according to the invention is therefore capable of delivering energy also in parallel mode with other groups, such as another energy station, another generator or the network itself, but the possibility of parallel with other sources of different power further characterizes it for its originality and versatility.
La gestione del singolo impianto o di un insieme di impianti per l’erogazione automatica di energia elettrica è possibile grazie allo sviluppo di un evoluto ed elaborato sistema di programmazione. The management of a single system or a set of systems for the automatic supply of electricity is possible thanks to the development of an advanced and elaborate programming system.
Il cuore di tale sistema di programmazione è il quadro di comando e controllo posto nel vano V1, che sfrutta una peculiare logica di controllo a microprocessore idonea a controllare e monitorare costantemente tutte le grandezze, i parametri e i dati funzionali dell’intero impianto e, se necessario, arrestare lo stesso in caso di anomalie. The heart of this programming system is the command and control panel located in compartment V1, which uses a particular microprocessor control logic suitable for constantly controlling and monitoring all the parameters, parameters and functional data of the entire system and, if necessary, stop the same in case of anomalies.
Altra caratteristica innovativa dell’impianto riguarda i quadri secondari di distribuzione, tali che da ogni singolo quadro di distribuzione e dal quadro di comando e controllo del vano V1 è possibile monitorizzare anche tutti gli altri quadri e il quadro di comando e controllo stesso. Another innovative feature of the system concerns the secondary distribution panels, such that from each single distribution panel and from the command and control panel of compartment V1 it is also possible to monitor all the other panels and the command and control panel itself.
Al fine di agevolare il dispiegamento campale del sistema di distribuzione ai quadri secondari, l’impianto comprende un sistema di trasmissione dati che utilizza gli stessi cavi di potenza. Tale sistema invia dati seriali sui conduttori di potenza, consentendo di eliminare il cavo di tipo schermato altresì indispensabile. In order to facilitate the field deployment of the distribution system to the secondary panels, the plant includes a data transmission system that uses the same power cables. This system sends serial data on the power conductors, making it possible to eliminate the shielded cable which is also indispensable.
Il sistema di trasmissione dati usa quindi la stessa linea elettrica. The data transmission system then uses the same power line.
Tale peculiarità permette quindi di monitorare tutto il sistema anche da una generica presa di corrente situata in qualsiasi punto della rete di distribuzione. This peculiarity therefore allows the entire system to be monitored even from a generic power socket located at any point in the distribution network.
Al fine di centralizzare le funzioni di controllo e di comando in scenari campali, l’impianto secondo l’invenzione comprende: In order to centralize the control and command functions in field scenarios, the system according to the invention includes:
− un bridge hardware 24, collegato all’impianto tramite linea seriale, atto a determinarne l’interconnessione con apparati remoti operanti su BUS di CAMPO 25; - a hardware bridge 24, connected to the system via a serial line, designed to determine its interconnection with remote devices operating on FIELD BUS 25;
− un protocollo di comunicazione Point-To-Point 26, operante su linea seriale, atto a determinare la comunicazione bidirezionale tra l’impianto ed apparati remoti operanti su BUS di CAMPO 25, tramite detto bridge hardware 24. - a Point-To-Point communication protocol 26, operating on a serial line, designed to determine bidirectional communication between the system and remote devices operating on FIELD BUS 25, via said hardware bridge 24.
Detto bridge hardware 24 permette in particolar modo di rendere accessibili i parametri ed i comandi disponibili localmente per l’impianto ad unità remote di supervisione e controllo, ad esso collegate tramite bus di campo di tipo MODBUS, PROFINET, CANBUS, ecc.; Said hardware bridge 24 allows in particular to make the parameters and commands available locally for the system accessible to remote supervision and control units, connected to it via MODBUS, PROFINET, CANBUS type fieldbus, etc .;
Detto bridge hardware 24 permette altresì di interconnettere all’impianto apparati accessori (sensori, attuatori, interfacce di rete, ecc.) o impianti omologhi con un’unica forma di collegamento digitale e con conseguenti riduzioni di tempi e costi di cablaggio. Said hardware bridge 24 also allows you to interconnect accessory equipment (sensors, actuators, network interfaces, etc.) or similar systems to the system with a single form of digital connection and with consequent reductions in wiring times and costs.
L’impianto secondo l’invenzione presenta una bassa rumorosità in condizioni di operatività in campo aperto, nonostante le grandi dimensioni dei motori impiegati e le rispettive potenze erogate, per la presenza di un sistema di insonorizzazione, che prevede che il tetto, le pareti ed il pavimento del contenitore dell’impianto siano coibentati e realizzati con pannelli a struttura multistrato e che tra le pareti divisorie poste tra il vano V2 del generatore e il vano V1 del quadro di Comando e Controllo siano posti setti che consentono un abbattimento acustico, permettendo congiuntamente un libero transito dell’aria d’ingresso chiamata ad effettuare il raffreddamento prima dell’alternatore e poi del motore. The plant according to the invention has a low noise level in open field operating conditions, despite the large size of the motors used and the respective power output, due to the presence of a soundproofing system, which provides that the roof, walls and the floor of the plant container are insulated and made with multilayer structure panels and that between the dividing walls placed between the compartment V2 of the generator and the compartment V1 of the Command and Control panel there are septa that allow noise reduction, jointly allowing a free passage of the inlet air called to carry out the cooling first of the alternator and then of the engine.
Al fine di soddisfare le esigenze operative di scenari campali, l’impianto secondo l’invenzione comprende infine un sistema diagnostico, operante sempre con tecnologia a BUS di CAMPO, atto a cooperare con i singoli componenti sopracitati per rilevarne e segnalarne in tempo reale eventuali anomalie di funzionamento. In order to meet the operational needs of field scenarios, the plant according to the invention finally comprises a diagnostic system, always operating with FIELD BUS technology, able to cooperate with the single components mentioned above to detect and report any anomalies in real time. of operation.
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