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UNITA' DI RICERCA

italiano - english
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Programma di ricerca

Modellazione dei sistemi meccanici per la diagnostica
Università di riferimento
Politecnico di MILANO - MECCANICA - MILANO(MI)
Responsabile dell'Unità di ricerca
Nicolo' BACHSCHMID
Descrizione
Il programma utilizza i risultati di una ricerca che ha goduto di finanziamenti della Comunità Europea e del Cofinanziamento MURST 99/01, MIUR 01/02 che riguarda l'identificazione e l'ottimizzazione dei modelli dei rotori, dei cuscinetti, delle stutture di supporto e di alcuni possibili malfunzionamenti (squilibri, disallineamenti e ingobbamenti, cricche, difetti nei cuscinetti). I modelli identificati o ottimizzati vengono usati in un processo di diagnostica basata sul modello per l'individuazione, a partire dalla misura delle vibrazioni nei cuscinetti della macchine, del malfunzionamento o difetto che ha generato l'aumento delle vibrazioni. Il compito dell'unità di ricerca è indagare i limiti d'impiego della tecnica di identificazione basata sul modello e dell'approccio dei minimi quadrati nel dominio delle frequenze, ed introdurre anche l'identificazione nel dominio del tempo per quei fenomeni che sono meglio classificabili nel dominio del tempo (instabilità e strisciamenti parziali con urti). Anche la possibilità di utilizzare misure di oscillazioni torsionali, ove siano disponibili, per l'identificazione di alcuni malfunzionamenti, verrà esplorata. Quest'ultimo aspetto appare rilevante sia nel caso di cricche in cui è possibile evidenziare l'accoppiamento tra vibrazioni flessionali e torsionali, sia nel caso di strisicamenti valutando le vibrazioni torsionali indotte. Riguardo i limiti di impiego delle tecniche basate sui minimi quadrati si vogliono anche valutare i risultati ottenibili mediante tecniche volte al miglioramento della robustezza dell'identificazione, in particolare nei riguardi della cosiddetta "regression diagnostics" e degli "M-estimators". Alcuni malfunzionamenti devono essere ancora modellati (effetti della cricca trasversale ed elicoidale sulle oscillazioni torsionali, lo strisciamento parziale e gli urti). In seguito è richiesta una campagna di prove sperimentali da effettuarsi sul test-rig già disponibile, composto da due rotori collegati da un giunto rigido, su quattro cuscinetti a film d'olio, ciascuno equipaggiato con captatori di spostamento relativo, accelerometri e sensori di forza in due direzioni radiali. Il test-rig verrà modificato nell'ambito del programma di ricerca per equipaggiarlo con un supporto mobile, per le prove con contatti di strisciamento ed urto, che dovrà essere appositamente realizzato. Per le prove relative alla presenza di cricche trasversali ed elicoidali, dovranno essere realizzati degli alberi criccati in maniera opportuna. Verrà utilizzato un sistema di rilievo a laser delle oscillazione torsionali, recentemente acquisito. Sull'albero, l'applicazione di carichi statici e dinamici avverrà tramite un eccitatore elettromagnetico appositamente progettato, realizzato ed acquistato. I risultati delle prove sperimentali, in presenza dei suddetti malfunzionamenti, serviranno sia per convalidarne il modello, sia per convalidare le tecniche di identificazione proposte e per valutarne l'efficacia, l'accuratezza e la robustezza. I risultati verranno inoltre confrontati con quelli ottenuti con altre tecniche note dalla letteratura e proposte da altre Unità di Ricerca. In particolare si prevedono scambi sia di risultati sperimentali ottenuti sui rotori di altre unità operative (Genova e Bologna) che dei metodi diagnostici e delle tecniche di identificazione implementate dalle altre unità operative. La ricerca è quindi articolata in due fasi: -la prima riguarda la modellazione di alcuni malfunzionamenti (come strisciamenti, urti e cricche elicoidali) e la loro validazione sperimentale; -la seconda riguarda l'identificazione dei malfunzionamenti con l'uso dei modelli ottimizzati con diverse tecniche di identificazione, dalle misure sperimentali. Tutte le procedure sono finalizzate all'uso per gruppi turbogeneratori nelle centrali termoelettriche e per gruppi di cogenerazione, ma possono facilmente essere adattate ad altre tipologie di macchine. Riassumendo gli obiettivi da raggiungere sono sostanzialmente due: - Individuare i modelli ottimali per rappresentare alcuni malfunzionamenti. - Sviluppare, implementare e individuare tramite validazione sperimentale i metodi diagnostici, basati sul modello, più efficaci.