Monitoraggio vibrazionale di trasformatori e reattori senza contatto

Vibrometria laser multipunto per la diagnostica preventiva di macchine elettriche di potenza

I trasformatori e i reattori a shunt sono sistemi elettromeccanici accoppiati, in cui nucleo, avvolgimenti, morsetti, isolamento e cassone determinano insieme come la vibrazione viene generata e trasmessa alla superficie esterna. La risposta vibrazionale del cassone non è uniforme: pannelli, spigoli, irrigidimenti e radiatori mostrano ampiezze, armoniche e risonanze locali diverse tra loro. Gli accelerometri a contatto, installati in uno o pochi punti, rischiano di non cogliere anomalie localizzate o asimmetrie tra un lato e l'altro della macchina - un limite rilevante quando l'obiettivo è la manutenzione predittiva su asset di grandi dimensioni e distribuiti su più sottostazioni.

Il vibrometro laser Q2 acquisisce simultaneamente la vibrazione su un numero elevato di punti sulla superficie visibile del cassone, senza installare alcun sensore sulla macchina. La misura è di tipo interferometrico: la fase della luce laser riflessa viene confrontata con un riferimento interno, e un algoritmo a phase-locked-loop estrae la velocità di vibrazione per ciascun canale e posizione di scansione. L'analisi spettrale successiva individua le componenti in frequenza dominanti e ricostruisce mappe di vibrazione alle frequenze di interesse, correlando in un unico flusso di lavoro il contenuto in frequenza e la sua esatta localizzazione fisica sulla macchina.

Il sistema acquisisce fino a 65 canali simultanei, con un campo di misura fino a 50 m che consente di operare a distanza di sicurezza dalla macchina in servizio. Una telecamera RGB integrata supporta l'allineamento e la documentazione della misura, mentre un microscanner in elevazione consente un campionamento verticale denso della superficie del cassone; la messa a fuoco automatica ottimizza il ritorno ottico su ciascun punto. Sulle reti a 50 Hz, le forze elettromagnetiche e la magnetostrizione - che scalano con il quadrato del flusso - producono tipicamente una componente dominante a 100 Hz insieme alle armoniche successive: un aumento della sua ampiezza, un rafforzamento anomalo delle armoniche superiori o un'asimmetria spaziale marcata sono indicatori utili per la valutazione dello stato meccanico.

L'approccio si presta a campagne ripetute nel tempo: una prima mappa di riferimento su una macchina nuova o in condizioni note permette di valutare in seguito deriva, asimmetrie o crescita delle armoniche, e di confrontare asset nominalmente simili all'interno della stessa flotta per individuare eventuali anomalie.

 

L'analisi modale di superfici estese o difficili richiede di acquisire molti punti di vibrazione mantenendo coerenza di fase tra le misure, condizione che gli approcci a scansione sequenziale faticano a garantire. Questo sistema risolve il problema acquisendo 65 punti simultanei con tecnologia FMCW, restituendo mappe di vibrazione dense e coerenti anche su superfici scure o porose che mettono in difficoltà i sistemi ottici convenzionali.

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