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Misurare gli scorrimenti nei componenti delle centrali elettriche

I componenti che lavorano per lunghi periodi in ambienti ad alta temperatura, come nelle centrali elettriche, sono soggetti a deformazione per scorrimento. Dato che più di due terzi delle centrali europee hanno più di 20 anni, prima di estendere la loro vita lavorativa è importante impiegare tecniche di ispezione in grado di rilevare gli scorrimenti.
Misurare gli scorrimenti nei componenti delle centrali elettriche
La correlazione di immagini digitali (DIC) è una tecnica senza contatto per la valutazione dei materiali e dell’integrità strutturale. Tuttavia per applicare la DIC alle alte temperature (HTC) è necessario superare due problemi: la stabilità a lungo termine dello speckle e la precisione del sistema di misura.

Il progetto HTCSENSOR (Development of a portable 3D deformation sensor for high temperature creep measurement) ha affrontato queste sfide attraverso lo sviluppo di un sensore HTC e dei relativi algoritmi per misurare la deformazione di scorrimento e stimare la vita residua del componente.

I ricercatori hanno sviluppato un sensore HTC che comprendeva un meccanismo protettivo e un dispositivo di misurazione. Lo spazio sigillato è stato riempito con gas inerte argon, allo scopo di proteggere il materiale da ossidazione e altre contaminazioni. Per garantire il funzionamento prolungato della tenuta meccanica si è utilizzato un anello d’argento (invece che gli O-ring in rame comunemente usati).

Sulla zona d’ispezione del tubo del vapore sono state create microrientranze che agivano come uno speckle per il DIC. Il gas inerte e la tenuta meccanica hanno assicurato che lo speckle mantenesse la propria stabilità per tutta la vita lavorativa del sensore.

È stato anche sviluppato un meccanismo di fissaggio per una fotocamera che può essere posizionata rapidamente sul dispositivo di tenuta meccanico. Ciò ha garantito stabilità al sistema di misura, senza la necessità di una macchina fotografica sempre montata.

Inoltre, per la valutazione della vita residua, sono stati sviluppati algoritmi basati su modelli di danneggiamento meccanico, calcolati sia dalla velocità di deformazione di scorrimento istantaneo, sia dalla deformazione cumulativa. I risultati sono stati inseriti nel modulo per la valutazione della vita residua, consentendo così agli scienziati di valutare la vita residua dei componenti soggetti ad alta temperatura.

Infine il progetto ha sviluppato un pacchetto di software DIC che incorpora algoritmi avanzati per la correlazione di immagini digitali, allo scopo di misurare la deformazione e migliorare precisione e velocità di misura.

Dato che lo scorrimento avviene su tempi lunghi ad alta temperatura, ci vorranno diversi anni per collaudare completamente il sensore HTC. Tuttavia i risultati preliminari hanno indicato che il sensore HTC e il sistema hanno soddisfatto con successo i requisiti per la misurazione dello scorrimento nelle tubazioni ad alta temperatura.

HTCSENSOR ha risolto con successo il problema fondamentale dell’ossidazione nella misurazione dello scorrimento a temperature elevate DIC in una centrale elettrica. Così il sistema ha un grande potenziale di applicazione per il settore energetico, nonché per gli impianti di trasformazione chimica.

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Keywords

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