Per competere nel mercato dei servizi di rete (MDS), la stima dei costi aggiuntivi dell’esercizio flessibile degli impianti termoelettrici richiede la valutazione del consumo di vita del macchinario in condizioni più coerenti con i transitori dell’esercizio flessibile. Ciò ha motivato RSE allo sviluppo di una metodologia che si basa sull’utilizzo sinergico di strumenti avanzati di simulazione (simulatori dinamici di impianto, modelli F.E.M. in ambiente di simulazione multifisica) e risultati sperimentali di caratterizzazione dei materiali. Di seguito tale metodologia è applicata al calcolo del consumo di vita del rotore di una turbina da 320 MWe conseguente ad una manovra di avviamento da freddo.
La parte iniziale del documento dà una descrizione del modello dinamico ad elementi finiti (F.E.M.) del rotore della turbina a vapore da 320 MWe di riferimento, e l’analisi termomeccanica del rotore nell’ipotesi di materiale elastoplastico, includendo nella determinazione dei campo degli sforzi e del campo delle deformazioni oltre all’effetto del campo termico l’azione delle forze centrifughe generate dalla rotazione dell’albero.
A seguire sono riportati i risultati delle prove di fatica oligociclica e termomeccanica, eseguite sul medesimo materiale del rotore, e la legge di danno (Coffin-Manson) che da tali prove si deriva.
Infine, sulla base dell’analisi termomeccanica risultante dalla simulazione, si determina il consumo divita subito dal rotore seguendo due approcci: il primo legato alla teoria di Langer, in cui il contenuto informativo delle prove di caratterizzazione non è incluso; il secondo basato sulla legge di Coffin-Manson derivata dalle prove sperimentali. Nel caso specifico, la “ripetibilità” della manovra calcolata sulla base delle prove sperimentali risulta inferiore di un ordine di grandezza rispetto alla ripetibilità calcolata con il metodo di Langer.