Avviamento a freddo di un motore a gas alimentato a biogas: sequenza di controllo e condizioni per un avvio sicuro

L'avviamento a freddo di un motore a gas alimentato a biogas è una sequenza rigorosamente definita, in cui il controllore verifica innanzitutto le condizioni di sicurezza, poi prepara il motore (lubrificazione, riscaldamento, lavaggio) e solo successivamente apre il gas e accende la miscela. Dopo l'avvio, il carico aumenta gradualmente con l'incremento della temperatura. Le regole di seguito descrivono la logica di una sequenza tipica; i parametri esatti, l'ordine e le regolazioni derivano dalle istruzioni del produttore e dalla documentazione dell'impianto, mentre le operazioni di avviamento sono compito di personale qualificato. Non si tratta di istruzioni per interventi autonomi.

Perché l'avviamento a freddo è particolare

A basse temperature, l'olio è più viscoso, i giochi sono diversi rispetto allo stato operativo e la miscela si accende con maggiore difficoltà. Il biogas, inoltre, è un gas umido e contiene impurità (acido solfidrico, silossani), quindi sulle superfici fredde condensa acqua con composti acidi disciolti. Per questo motivo, il controllore mira a raggiungere il più rapidamente possibile le temperature operative senza un carico elevato, e prima dell'avvio si applica spesso il preriscaldamento dell'acqua di raffreddamento e dell'olio. L'influenza del gas sull'usura è trattata negli argomenti relativi all'acido solfidrico e alla manutenzione dei motori CHP.

Logica tipica della sequenza

Cosa si controlla dal punto di vista della sicurezza

Tenuta del percorso del gas. Le valvole di intercettazione sono generalmente doppie, con possibilità di verificare la tenuta. Se una valvola perde, il gas può entrare nel motore prima che l'accensione sia pronta.

Ventilazione prima dell'accensione. L'obiettivo è rimuovere il gas incombusto dalla camera di combustione e dal sistema di scarico. Il gas nel sistema di scarico è pericoloso perché un'eventuale accensione può danneggiare il sistema e mettere a rischio le persone. Pertanto, il controllore monitora il tempo e le condizioni di lavaggio e limita il numero di tentativi falliti.

Qualità e pressione del gas. Il controllore confronta la composizione e la pressione con l'intervallo consentito. Un contenuto troppo basso di metano (vedi variabilità della composizione del biogas) causa problemi di accensione, mentre la presenza di aria o impurità influisce sulla sicurezza e sull'usura.

Ventilazione e rilevazione nell'ambiente. Il locale del motore è dotato di ventilazione e rilevatori di gas, e il loro blocco impedisce l'avvio. Le zone a rischio di esplosione e i requisiti per le apparecchiature derivano dal documento di protezione contro le esplosioni; si veda ATEX nell'impianto di biogas.

Sistema di emergenza. Il pulsante di arresto di emergenza, le valvole di intercettazione lato gas e i dispositivi di sicurezza contro la sovravelocità sono requisiti di sicurezza delle macchine (direttiva 2006/42/CE) e non possono essere omessi.

Incremento del carico

Dopo l'accensione, il motore funziona inizialmente al minimo o con un carico ridotto, poi il controllore aumenta la potenza secondo la curva del produttore. Il carico viene limitato fino al raggiungimento delle temperature dell'acqua e dell'olio, poiché il funzionamento a pieno carico di un motore freddo aumenta l'usura e il rischio di combustione anomala, specialmente quando il gas ha un basso numero di metano.

Cause tipiche di avviamenti falliti

• Temperatura troppo bassa dell'acqua o dell'olio in assenza di preriscaldamento.
• Gas con pressione troppo bassa o contenuto di metano insufficiente.
• Candele o sistema di accensione usurati.
• Valvole del gas che non si aprono o non si chiudono.
• Regolazione impropria della miscela (a causa del cambiamento della composizione del gas).
• Alimentazione ausiliaria, ad esempio batterie del motorino di avviamento indebolite dal gelo.

Regole di condotta nell'esercizio

1. In caso di mancato avvio, non ripeterlo all'infinito; individuare la causa consultando i log del controllore.
2. Non bypassare né bloccare le sicurezze, gli ingressi di sicurezza e i sensori.
3. Dopo un fermo, una manutenzione o la sostituzione di componenti del gas, eseguire l'avviamento secondo la procedura del produttore e da parte di personale qualificato.
4. Prima dell'inverno, verificare il preriscaldamento, le batterie, l'olio, il riscaldamento del locale e il funzionamento dei rilevatori.
5. Tenere un registro degli avviamenti e degli eventi, che consente di individuare problemi emergenti.

Il bilancio termico invernale influisce sulla prontezza del sistema all'avvio (il riscaldamento del motore utilizza una caldaia o la rete); si veda Bilancio termico dell'impianto di biogas in inverno.

Cosa l'operatore può osservare senza intervenire sul sistema

L'operatore non modifica le regolazioni delle sicurezze, ma osserva se la sequenza procede come previsto: tempo di preriscaldamento, pressione dell'olio prima della rotazione, tempo fino all'accensione, stabilità dei giri dopo l'avvio e velocità di aumento delle temperature. Deviazioni dal normale svolgimento (preriscaldamento più lungo, diversi tentativi di avvio, oscillazioni dei giri) sono informazioni per il servizio di assistenza, anche se il motore alla fine si è avviato. Una buona pratica consiste nel confrontare le registrazioni di diversi giorni invernali e segnalare la tendenza prima che un guasto fermi il gruppo.

Perché non abbreviare la sequenza

La tentazione di abbreviare il tempo di lavaggio o di preriscaldamento emerge quando il gruppo deve tornare rapidamente in funzione, ad esempio dopo un'interruzione della rete. L'abbreviazione di queste fasi aumenta l'usura e il rischio di gas incombusto nel sistema di scarico, e in casi estremi mette a rischio la sicurezza delle persone e delle apparecchiature. La soluzione è piuttosto mantenere il preriscaldamento, che riduce il tempo di prontezza senza interferire con le sicurezze, e l'alimentazione ausiliaria per il controllo. Qualsiasi modifica alla sequenza, alle regolazioni e ai sensori viene introdotta esclusivamente da un servizio di assistenza autorizzato in accordo con il produttore.