Monitoraggio delle vibrazioni delle pale nei turbocompressori

Telemetria miniaturizzata sull’albero per vibrazioni delle pale, coppia e temperatura dei cuscinetti

Nello sviluppo dei turbocompressori per l'automotive la girante del compressore lavora a velocità che in ambito veicolistico arrivano a 200.000 min-1. A questi regimi le vibrazioni delle pale determinano la resistenza meccanica della girante e ne condizionano il disegno aerodinamico: per verificarle bisogna misurarle direttamente sul rotore, ad alta frequenza, nelle condizioni di funzionamento reali. Il monitoraggio delle vibrazioni delle pale nei turbocompressori fornisce questo dato, insieme alla coppia sull'albero e alla temperatura dei cuscinetti.

La misura si basa su un sistema di telemetria miniaturizzato, alloggiato in una cartuccia che si avvita sull'estremità filettata dell'albero, all'ingresso del turbocompressore. L'elettronica di rotore pesa 5 g e la cartuccia è lunga 35 mm; nello stesso punto avviene l'accoppiamento induttivo, che alimenta l'elettronica e trasmette i segnali senza contatto all'unità di valutazione o al computer di acquisizione. La telemetria per alberi rotanti elabora fino a quattro segnali in parallelo, con risoluzione digitale di 16 bit.

Con quattro canali disponibili, le vibrazioni delle pale si acquisiscono nella stessa prova insieme alla coppia sull'albero e alla temperatura dei cuscinetti, sia a strisciamento sia a sfere. In questo modo il comportamento dinamico della girante si legge accanto al carico trasmesso e allo stato termico dei supporti dell'albero, nelle stesse condizioni di prova.

I dati misurati sul rotore servono a validare i calcoli di resistenza della girante, a confrontare varianti aerodinamiche e a verificare i limiti termici dei cuscinetti prima della produzione, su un componente da cui dipendono rendimento e consumi del motore sovralimentato. Le misure sul turbocompressore si affiancano alle altre prove sul motore, come l'analisi sui motori a combustione al banco.

 

La qualità di una misura telemetrica non dipende soltanto dal sensore: si definisce già prima della trasmissione. L'amplificatore di misura riceve il valore grezzo del sensore, lo digitalizza e applica le correzioni necessarie direttamente sul rotore, garantendo che il segnale trasmesso senza contatto sia già preciso, stabile e privo delle principali fonti di errore sistematico.

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