Blade tip timing: misura e analisi delle vibrazioni di un disco palettato di turbina di bassa pressione in condizioni di risonanza = Tip timing: measurements and analysis of a LPT bladed disk at resonance

Il Blade Tip Timing è uno strumento innovativo, usato nello studio e nel monitoraggio delle turbomacchine, per quantificare la vibrazione delle pale in risonanza. Si basa sull'impiego di sonde non a contatto e fisse, che misurano i tempi di arrivo delle pale, quando queste vi passano sotto durante la rotazione. A velocità costante, se non c'è risonanza, viene registrato un tempo "atteso", necessario a percorrere uno spostamento angolare noto. Quando la risonanza c'è, la pala arriva in anticipo o in ritardo rispetto al tempo atteso e, dal \delta t che ne deriva, si ricava l'ampiezza della vibrazione. In questa tesi, viene mostrato un esempio di utilizzo su un disco palettato, al fine di dimostrare quanto la procedura sia semplice e veloce. Il disco è messo in rotazione con una rampa di velocità fino a 3500 RPM, in un banco spinning orizzontale e in presenza di aria; è al contempo eccitato da 8 magneti permanenti in corrispondenza del tip delle pale. Questi, sono montati su dei supporti filettati, per poterne cambiare la distanza dal disco e modificare, così, il modulo della forzante applicata. Il sistema di blade tip timing impiegato è fornito dalla Hood Technology ed usa 7 sonde per l'acquisizione. Lo scopo principale dello studio è ricostruire la risposta forzata, per poter indagare la risonanza a engine order 8 e diametro nodale 8 ed esaminare l’impatto della variazione del modulo della forza. In particolare, i dati di ampiezza acquisiti sono stati processati con l'algoritmo Circumferential Fourier Fit, ideale per questo tipo di prova; su di esso, è stata anche testata la sensibilità alle condizioni operative del test. Tutto ciò viene realizzato con l'ausilio dei risultati di un'analisi modale preliminare, svolta su un modello agli elementi finiti del disco. Il processo ha prodotto buoni esiti, ma è stato necessario apportare una modifica, sul metodo di selezione dei sensori da usare nel fitting, poiché quello classico non ha funzionato in tutti i casi.