Modifiche geometriche al corpo di BP

Noti i possibili aumenti del numero di giri da dare alla macchina, seguendo la lagica esposta nel paragrafo 5.2.3, si arriva a determinare i valori da dare ai vari parametri geometrici delle giranti per far si che con la nuova velocità il compressore aspiri una portata di gas in massa pari a 16 356 kg/h (come da manuale) e che gli angoli di attacco delle giranti di BP e di MP siano prossimi a quelli presi come riferimento. Si precisa che la configurazione fluidodinamica di riferimento considerata in questo upgrading è diversa da quella adottata per il solo potenziamento geometrico (fissata dal committen- te); infatti, dovendo inserire nel corpo di AP un nuovo IGV e notando che con l’IGV Tosi il flusso in aspirazione allo stadio AP1 non subisce una pre- rotazione sufficiente, tale da uguagliare gli angoli β a quelli costruttivi delle giranti [3] (come si può vedere dalla Tabella 5.12), si è deciso di prendere come angoli di attacco obiettivo quelli calcolati nel paragrafo 4.1; gli angoli in questione sono riferiti alla configurazione da manuale ottenuti facendo l’ipotesi, usualmente adottata per macchine operatrici del tipo di quella in esame, che il flusso in aspirazione alle giranti sia perfettamente assiale. Si

Valori di β1,AP 1in [°]

da disegno senza IGV Tosi con IGV Tosi

base 48,0 57,0 52,8

med. 45,0 48,5 47,4

tip 30,0 35,2 29,1

Tabella 5.12: Effetti dell’IGV Tosi sugli angoli β1,AP 1

è fatta questa scelta perchè così la prerotazione risulta essere più spinta rispetto al caso in cui si fossero presi come riferimento gli angoli β della configurazione da manuale con IGV Tosi montato e perchè il committente stesso in casi simili di upgrading geometrico, che hanno poi trovato riscontri positivi all’atto pratico, ha considerato come angoli β di riferimento quelli ottenuti con un foglio di calcolo in cui il flusso in ingresso alle giranti era considerato perfettamente assiale.

5.3.2.1 Step 1: scelta dell’incremento del numero di giri

In questo caso si sono andate a considerare tra le possibili soluzioni di mo- difica del moltiplicatore di giri anche alcune che realizzano una pressione alla mandata di partenza inferiore a 1,3 bar, dato che, sebbene le modifiche attuate sulle altezze palari delle giranti (in ingresso ed in uscita) tendano a ridurre ulteriormente il valore di p2,AP 2, la presenza dell’IGV consente un

incremento della prevalenza dello stadio AP1 con conseguente aumento del- la pressione alla mandata del corpo di AP. Avendo già scartato a priori le soluzioni costruttive con p2,AP 2 eccessivamente bassa, tali che il raddrizza-

mento del flusso attuato dall’IGV probabilmente non sarebbe sufficiente per riportare la pressione di mandata del compressore ad 1,3 bar, quelle che più si avvicinano alle esigenze progettuali sono:

• Soluzione 2 (x%AP = +3, 06% ; x%BP = +1, 94%) [S2]

• Soluzione 3 (x%AP = +3, 49% ; x%BP = +2, 21%) [S3]

• Soluzione 10 (x%AP = +4, 91% ; x%BP = +3, 10%) [S10]

La configurazione S7 è stata scartata a causa della bassa pressione alla mandata fornita.

5.3.2.2 Step 2: Scelta di D1,BP e b2,BP

Basandosi su quanto già detto nel paragrafo 5.2.3.2 a proposito degli effetti di D1,BP sulla portata massica elaborata dal compressore e sugli angoli di at-

tacco dello stadio di BP, dall’analisi delle soluzioni selezionate nel paragrafo precedente si nota come sia possibile individuare valori del parametro geo- metrico in esame tali da garantire una portata in massa prossima a quella riportata nel manuale ed un valore della pressione di mandata sufficien- temente elevato da giustificare la prosecuzione dell’analisi. Come fatto in 5.2.3.2 si può calcolare anche il valore di b2,BP che garantisca l’uguaglianza

tra i coefficienti di flusso in uscita. I risultati ottenuti nel secondo step sono riportati in Tabella 5.13.

Progetto S2 S3 S10 S11

Simbolo Unità Valore Valore Valore Valore Valore Gtot kg/h 16356 16342 16339 16339 16336

p2,AP 2 bar 1,049 1,328 1,365 1,486 1,524

D1,BP mm 612 608,5 608 606,5 606

b2,BP mm 57 55,9 55,7 55,2 55,1

Tabella 5.13: Riepilogo delle soluzioni analizzate dopo aver modificato D1,BP

e b2,BP.

In questo caso, a differenza di quanto fatto nelle Tabelle 5.7, 5.8, 5.9 e 5.10, non si attua una validazione immediata delle soluzioni dato che non si ha un preciso valore di soglia per valutare la pressione di mandata da ottenere con le sole modifiche geometriche delle giranti di BP e di MP in quanto, co- me già detto, la presenza dell’IGV aumenta la pressione alla mandata della macchina ma questi effetti non si notano fino a che non si considera il corpo di AP.

5.3.2.3 Step 3: Scelta di D_1,MPe b_2,MP

Considerando i ragionamenti già esposti nel paragrafo 5.2.3.3 riguardanti gli effetti di D1,M P e b2,M P su p2,AP 2, sugli angoli di attacco dello stadio in

esame e su quelli degli stadi a valle, si è andati ad effettuare un’analisi pa- rametrica in modo da trovare i valori ottimali di D1,M P e di b2,M P per avere

angoli βM P prossimi a quelli della configurazione di riferimento per ognuna

delle tre soluzioni selezionate precedentemente. I risultati dell’analisi ese- guita vengono riportati in Tabella 5.14.

Progetto S2 S3 S10 S11

Simbolo Unità Valore Valore Valore Valore Valore Gtot kg/h 16356 16342 16339 16339 16336 p2,AP 2 bar 1,049 1,300 1,334 1,443 1,480 D1,BP mm 612 608,5 608 606,5 606 b2,BP mm 57 55,9 55,7 55,2 55,1 D1,M P mm 650 643 642 637,5 636,5 b2,M P mm 70 67,3 66,9 65,8 65,4

Tabella 5.14: Riepilogo delle soluzioni analizzate dopo aver modificato D1,M P

e b2,M P.

Da questo punto in poi la logica presentata in Figura 5.6 per questa tipolo- gia di upgrading subisce una piccola variazione visto che non si andranno a modificare i valori di D1,AP 1 e D1,AP 2 per correggere gli angoli delle giranti

di alta pressione. Risulta comunque necessario modificare i valori di b2,AP 1

e b2,AP 2 per garantire delle buone condizioni fluidodinamiche di uscita dalle

giranti ed evitare così forti perdite per urto e brusca deviazione all’imbocco dei diffusori degli stadi AP1 ed AP2 che possono indurre un comportamen- to instabile del compressore. La metodologia con cui vengono effettuate le scelte di tali parametri è la stessa utilizzata nei passi precedenti. Il rag- giungimento delle corrette condizioni fluidodinamiche all’ingresso delle gi- ranti verrà ottenuto con la progettazione di un IGV ottimizzato di cui, nei paragrafi successivi, sarà spiegato nel dettaglio il funzionamento.