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Esercizio flessibile degli impianti termoelettrici: caratterizzazione dei materiali e simulazione numerica a supporto dell’analisi tecnico-economica

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Esercizio flessibile degli impianti termoelettrici: caratterizzazione dei materiali e simulazione numerica a supporto dell’analisi tecnico-economica

La necessità di favorire un esercizio sempre più flessibile degli impianti termoelettrici ha indotto RSE allo sviluppo di una metodica che consente da un lato di individuare modifiche impiantistiche e procedurali efficaci, dall’altro di valutare il consumo di vita dei macchinari. Ci si basa su simulatori dinamici d’impianto, modelli multifisici ad elementi finiti e leggi di danno del materiale determinate mediante prove di laboratorio. Il rapporto richiama la metodologia adottata e descrive il simulatore d’impianto e i primi risultati conseguiti. Seguono: un’ulteriore validazione del modello F.E.M. di rotore di turbina a vapore a fronte di dati reali di un transitorio di avviamento, e l’esito di prove di fatica termomeccanica service-like, eseguite sullo stesso materiale del rotore, utilizzate per consolidare le leggi di danno del materiale.

La gestione del parco produttivo termoelettrico italiano ha subìto un radicale cambiamento a causa della quota rilevante di energia elettrica da fonti rinnovabili immessa in rete. La competitività degli impianti termoelettrici nel mercato elettrico si è spostata sempre più nel settore dei servizi di rete, dove sono chiamati a rispondere alle brusche variazioni di potenza causate dall’aleatorietà ed intermittenza delle fonti rinnovabili. L’incremento del consumo di vita degli impianti termoelettrici, conseguente a transitori maggiormente gravosi dettati dall’esercizio “flessibile” richiesto dai servizi di rete, ha stimolato RSE allo sviluppo di una metodica che consenta da un lato di individuare modifiche impiantistiche e procedurali efficaci, dall’altro di fornire una stima della ripetibilità delle manovre, mediante l’utilizzo sinergico di simulatori dinamici d’impianto, modelli ad elementi finiti di componentid’impianto, e leggi di danno dei materiali ottenute da prove sperimentali.

Il documento richiama la struttura della metodologia adottata e riassume i progressi conseguiti nelle sue diverse componenti (simulatore d’impianto, modello F.E.M. di componente d’impianto, prove meccaniche sui materiali) in merito all’applicazione pilota iniziata nel triennio 2012-2014 di Ricerca diSistema. In particolare, il documento riporta: lo stato di avanzamento della costruzione del simulatore e i primi risultati conseguiti; una ulteriore validazione del modello F.E.M. del rotore di una turbina a vapore da 320 MWe, a fronte di misure rilevate durante una fermata con riavviamento da tiepido; l’esito di prove termomeccaniche service-like, eseguite sullo stesso materiale del rotore, utilizzati per il consolidamento della legge di danno (Coffin-Manson).

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