Analisi termo-strutturale per la progettazione di un compressore di un impianto turbogas = Thermo-structural analysis for the design of a turbogas compressor

Molti compressori assiali per impianti turbogas sono progettati in modo da avere i dischi rotorici calettati a caldo sull’albero. Nonostante questa tecnica sia molto diffusa, in alcuni casi può portare a problemi che compromettono il funzionamento della macchina e comportano elevati costi e tempi di riparazione. A questo fenomeno è soggetto il rotore W-501B6 in analisi per cui, in collaborazione con EthosEnergy Italia Spa, è stato progettato un compressore completamente interscambiabile con quello già in commercio, in grado di garantire le stesse prestazioni ma in cui vi è un meccanismo differente di trasmissione della coppia. In questo caso, infatti, i dischi sono tenuti a contatto tra loro mediante dei tiranti e il moto viene trasmesso per attrito tra le facce. L’obiettivo dello studio è quello di definire la geometria più adatta dei dischi dei diversi stadi, che consenta di ottenere un comportamento del compressore “bolted” in fase di progettazione il più simile possibile a quello del compressore “standard” già esistente. Le decisioni prese trovano le loro motivazioni nei risultati di diverse analisi termo-strutturali, eseguite mediante il software ANSYS, che permettono di capire quali modifiche alla geometria è necessario apportare. Allo stesso tempo bisogna garantire che, con la geometria scelta, gli stress sui dischi siano tali da evitare plasticizzazioni o rotture impreviste. Inevitabilmente la massa del compressore “bolted” sarà maggiore di quella della precedente configurazione, la quale ha un albero parzialmente cavo, ma si è cercato di ridurre il più possibile questa differenza. Un’attenzione particolare è stata posta nella progettazione dei tiranti, non presenti nel compressore “standard”, in modo che permettano la trasmissione della massima coppia desiderata e controllando che non siano soggetti a delle tensioni superiori ai limiti consentiti in diversi casi di funzionamento. A supporto di questo studio si sono svolte analisi bidimensionali e successivamente tridimensionali per ulteriore conferma. A conclusione delle analisi, il compressore progettato nella nuova configurazione potrà essere prodotto e venduto al cliente in sostituzione a quello attualmente presente sul mercato.