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Turbina a vapore Ljungstrom
1928



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Note Storiche

La turbina Ljungström deve il suo nome agli ingegneri svedesi Birger e Fredrik Ljungström che la brevettarono nel 1908. Questo tipo di turbina fu prodotto dalla S.T.A.L. (Svenska Turbinfabriks Aktienbolaget Ljungström) da essi fondata nel 1913 e da altre aziende estere su licenza, come ad esempio l'Ansaldo in Italia. La sua particolarità è quella di essere una turbina a vapore multistadio radiale, centrifuga e bi-rotativa. Essa è costituita da molteplici schiere di palette concentriche e controrotanti, collegate (ciascuna in base al proprio verso di rotazione) a due alberi meccanicamente indipendenti. Il vapore, introdotto nel vano centrale, si espande in senso radiale attraversando le palettature disposte in ordinata successione. L’ultimo stadio è costituito da due schiere con palettature a sviluppo assiale. La configurazione delle palette è quella tipica di una turbina completamente a reazione: ciascuna corona di pale funziona da distributore per la corona successiva (quella più esterna), rispetto alla quale ruota con la stessa velocità angolare ma con verso opposto. Ai due alberi controrotanti della turbina sono collegati due alternatori uguali, connessi in parallelo alla rete elettrica per mantenere il sincronismo tra i due rotori. 
Rispetto alle coeve turbine a sviluppo assiale, il particolare schema costruttivo delle turbine Ljungström consentiva un rapporto potenza/massa (o dimensioni) più vantaggioso. Grazie a ciò, nella prima metà del XX secolo, questa tipologia di turbine ha avuto una discreta diffusione, trovando applicazione anche in ambito ferroviario e navale. Tuttavia, poiché non è possibile superare determinate velocità periferiche per motivi legati alla resistenza strutturale delle giranti, esiste un vincolo al numero degli stadi di espansione centrifuga applicabili in una turbina Ljungström. Di conseguenza la potenza massima ottenibile risulta limitata a meno di non ricorrere a schemi complessi con varie turbine Ljungstom in serie o con disposizione mista radiale ed assiale. Questo limite, la necessità di adottare due macchine elettriche e la crescente richiesta di turbine più potenti hanno determinato, a partire dalla fine degli anni ’50, il declino delle turbine bi-rotative in favore di quelle assiali.
Oltre che per la particolarità costruttiva, l’esemplare della collezione del Museo è particolarmente significativo anche dal punto di vista storico poiché proviene dalla antica centrale elettrica Alessandro Volta di Palermo. Costruita nel 1898, dopo vari ammodernamenti, la centrale fu dotata di due turbine a vapore: nel 1922 una Zoelly assiale, di costruzione Escher Wyss, da 5450 kW e la Ljungström bi-rotativa, da 9100 kW, nel 1928. Quasi illesa durante i bombardamenti aerei nella Seconda guerra mondiale, la centrale è rimasta in servizio fino al 1952, fornendo energia elettrica a buona parte della città.


Scheda tecnica

CostruttoreS.T.A.L. (Svenska Turbinfabriks Aktienbolaget Ljungström), Stoccolma e Finspång, Svezia, 1928
Tipo7500/8500 kW - Blading R 30 S 65 - 48/175 A. Numero di serie 448
Descrizioneturbina a vapore radiale centrifuga birotativa (tipo Ljungström) con l'ultimo stadio di espansione di tipo assiale, impiegata per la generazione di energia elettrica in un impianto fisso; diametro est. dei rotori 1700 mm
Sistema di alimentazionea vapore surriscaldato, con pressione massima di 14 bar
Temperature ciclotemperatura vapore: normale 350 °C, massima 380 °C; temperatura normale a valle del condensatore: normale 28 °C, massima 32 °C
Potenza massima9100 kW a 3000 giri/minuto (potenza massima continua con valvole di sovraccarico aperte)
Sistema di regolazioneuna valvola principale di alimentazione del vapore e una valvola di regolazione del vapore, con servomotore a olio comandato da un regolatore centrifugo, provvisto di congegno per la variazione della velocitā (sia a mano sia con comando elettrico a distanza); due valvole di sovraccarico con comando manuale; due regolatori di sicurezza capaci di chiudere la valvola di alimentazione principale indipendentemente dalla valvola di regolazione, quando la velocitā di rotazione supera del 10% il valore normale
Sistema di lubrificazionecon una pompa ad ingranaggi, azionata da uno dei rotori mediante vite senza fine, per la mandata dell'olio ai cuscinetti di banco della turbina e al regolatore di velocitā, con sistema di raffreddamento del lubrificante
Sistema di avviamentocon viratore idraulico (a olio), alimentato da una pompa azionata da una piccola turbina a vapore
Condensatorecon camera di condensazione orizzontale, posta al di sotto della turbina, avente una superficie di 800 m˛ con 2990 tubi di ottone (L=4650 mm, D=19 mm, d=17mm)
Raffreddamento del condensatorecon acqua di mare, sistema di ricircolo con pompa centrifuga, portata 450 litri/secondo, prevalenza 10 m, motore elettr. da 135 CV a 1470 giri/minuto
Sistema di estrazione del condensatocon una pompa centrifuga (prevalenza tot. 30 m) azionata da un motore elettr. da 23.9 CV a 1440 giri/minuto
Alternatoredue alternatori trifase accoppiati in parallelo, costruzione STAL, tipo G 65/128 D, 10700 kVA, 11000 V, freq. 50 Hz, fattore di potenza 0.7
Rendimento alternatore0.95 a 7500 kW con fattore di potenza pari a 0.7


Applicazioni

Produzione di energia elettrica per la rete di consumo urbana presso la centrale di via A.Volta, Palermo (fondata nel 1898, dismessa nel 1952), dotata di due turbine a vapore: la Ljungström-STAL (9900 kW) dal 1928 ed una di tipo Zoelly costruita dalla Escher Wyss (5450 kW ) installata nel 1922.

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