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rapporti - Deliverable

Analisi con modelli ad elementi finiti di componenti d’impianto in regime transitorio e modelli per la stima del consumo di vita.

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Analisi con modelli ad elementi finiti di componenti d’impianto in regime transitorio e modelli per la stima del consumo di vita.

Il presente Rapporto descrive le attività di Ricerca di Sistema svolte nell’ambito dell’Area PRODUZIONE E FONTI ENERGETICHE, relativamente al Progetto 1: “Flessibilità ed affidabilità degli impianti a ciclo combinato”. Gli obiettivi e l’articolazione del progetto sono descritti nel documento “Piano Annuale di realizzazione 2007” rev. 1 del 3/12/2007. L’attività svolta nel periodo di riferimento, a completamento di quanto avviato in precedenza, ha incluso alcune valutazioni su quali siano gli strumenti più efficaci e le metodologie più adeguate per determinare i campi termici e di sforzo che – all’interno del materiale costituente un rotore di turbina a vapore – si producono durante l’esecuzione di una manovra di impianto. Lo scopo dell’analisi svolta è l’individuazione di un modello capace di interpretare l’evoluzione dello stato di utilizzo del componente esaminato, in modo da supportare l’operatore nella gestione dell’impianto in un’ottica di equilibrio tra esigenze contrastanti: tempi controllati (e possibilmente brevi) di esecuzione delle manovre e contenimento del consumo di vita del componente a queste associato. Tale attività si colloca in un contesto di più ampio orizzonte, che include anche la realizzazione e l’utilizzo di un simulatore real-time di impianto – mediante il quale eseguire in modo virtuale ogni possibile manovra e determinare il valore delle grandezze fisiche che ne consegue –, il cui fine è la realizzazione di un complesso strutturato di strumenti che consenta di confrontare l’esito di tipiche manovre d’impianto eseguite secondo differenti modalità. Il modello FEM della turbina a vapore – sviluppato in precedenza, e già utilizzato come termine di riferimento per valutare la qualità di un modello semplificato di calcolo del campo termico che si produce nel rotore di turbina durante le fasi transitorie di funzionamento – è stato usato anche per giudicare il campo di sforzi calcolato dal modello semplificato. Si sono inoltre esaminati alcuni criteri, più o meno empirici, di determinazione del coefficiente di scambio termico convettivo tra vapore e metallo; per fare ciò, alcune differenti manovre di impianto sono state analizzate servendosi dei modelli di calcolo disponibili e di una serie di misure realmente acquisite sul campo, nel corso di passate campagne di misura, durante l’esecuzione delle manovre stesse. I valori di deformazione locale del rotore calcolati mediante modello sono stati utilizzati per stimare la ripetibilità della manovra eseguita, evidenziando in quale misura l’adozione di differenti criteri di calcolo possa influire sulla determinazione del consumo di vita del componente. Infine, si è analizzato un approccio alternativo al problema modellistico, basato sulla realizzazione di un codice in grado di utilizzare un limitato numero di misure facilmente acquisibili, relative alla parte statorica della turbina a vapore, per calcolare il campo termico – ed in seguito di sforzo – che si produce nella parte rotorica della stessa.

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