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ottobre 2014
Focus
Energia
nutenzione. Lo schema del rotore della turbina in
esame (nella foto di apertura), consta delle sezioni
di alta, di media e di bassa pressione. Il vapore flu-
isce nella direzione indicata dalla freccia, entrando
nella turbina a temperatura elevata nella zona ad
alta pressione e uscendo a bassa temperatura nella
zona a bassa pressione. Tradizionalmente, la classi-
ficazione della tipologia di avviamento (a freddo, a
tiepido, a caldo) dipende dalla temperatura a cui si
trova la turbina all’atto dell’avviamento: le sollecita-
zioni massime che agiscono sulla turbina avvengono
tipicamente durante i transitori, e dipendono dai
gradienti termici; di conseguenza, dalla tempera-
tura del rotore all’inizio del transitorio dipende una
minore o maggiore cautela nell’avviamento. Se la
turbina è fredda deve essere avviata lentamente e
con cautela, in modo da limitare i gradienti di tem-
peratura nel metallo e le sollecitazioni conseguenti.
Se è invece prossima alla temperatura nominale, l’ef-
fetto dei gradienti sarà più contenuto e potrà essere
avviata più rapidamente.
I
recenti sviluppi verso la liberalizzazione del mer-
cato dell’energia impongono agli esercenti di uti-
lizzare le caldaie e le turbine per la produzione di
energia in regime di carico variabile, a seconda della
richiesta del mercato: ciò conduce a cicli di avvia-
mento/spegnimento anche quotidiani e tempi di sa-
lita a carico nominale sempre più ridotti, inasprendo
gli effetti della fatica oligociclica sui componenti
della turbina. Per quelle turbine più datate, proget-
tate e costruite quando questi regimi di esercizio an-
cora non erano applicati, si tratta tecnicamente di
esercire al di fuori delle condizioni di progetto, in
quanto il progetto a fatica è stato fatto ipotizzando
un numero molto minore di cicli annui, e tempi di
avviamento molto più lunghi. Un’approfondita va-
lutazione delle sollecitazioni che conseguono da tale
tipologia di esercizio non originariamente prevista
dalle condizioni di progetto diventa quindi neces-
saria per poter valutare in primo luogo l’esercibilità
della macchina e, secondariamente, per pianificare
opportunamente gli intervalli di ispezione e ma-
Per la valutazione del ciclo di vita di un rotore di turbina a vapore è stato utilizzato il software
di simulazione Marc di MSC Software. Numerosi i parametri verificati e simulati: dalle
temperature d’esercizio fino al calcolo a fatica, sforzi e deformazioni
Turbine
con la
simulazione
Luca Casiraghi
