Studio degli Effetti dei Transitori Termici in un Corpo Cilindrico di un Generatore di Vapore a Recupero

Gli impianti a ciclo combinato gas-vapore, operanti nel mercato elettrico liberalizzato, sono soggetti a frequenti e rapide variazioni di carico e a numerose operazioni di fermata e riavvio. La gestione economicamente vantaggiosa di tali impianti richiede oggi, infatti, condizioni operative che diventano via via sempre più gravose ed i bruschi transitori termici che ne conseguono riducono notevolmente il tempo di vita dei componenti, soprattutto di quelli che operano alle temperature e pressioni più elevate. Il presente articolo rientra nell’ambito di un’attività di ricerca incentrata sulla simulazione dinamica degli impianti a ciclo combinato gas-vapore e sullo studio di metodologie di previsione del consumo di vita dei componenti d’impianto soggetti a frequenti transitori di funzionamento. In particolare, nel presente lavoro si riportano i risultati delle analisi effettuate, sia con tecniche agli elementi finiti utilizzando il codice di calcolo ANSYS sia attraverso un modello analitico realizzato in Matlab/Simulink, sul corpo cilindrico di alta pressione di un generatore di vapore a recupero di un impianto combinato. Nello studio sono stati presi in considerazione transitori che è possibile riscontrare realmente nel funzionamento degli impianti combinati e sono state utilizzate leggi di variazione di pressione e temperatura nel tempo derivate da misure da campo, le quali costituiscono le condizioni al contorno del sistema di equazioni differenziali che descrivono il comportamento del componente preso in esame; inserite nei modelli di calcolo, consentono di valutare l’andamento nel tempo delle sollecitazioni termo-meccaniche nel metallo al fine di poter applicare metodologie di calcolo del consumo di vita e derivare nuove modalità di gestione e regolazione degli impianti. L’articolo descrive sia il modello agli elementi finiti sia il simulatore analitico per il calcolo degli stress termo-meccanici nel corpo cilindrico e confronta alcuni risultati ottenuti con riferimento a transitori di particolare interesse per i gestori di impianti combinati.