1. MODELLAZIONE E CRITERI DI VALUTAZIONE DEL C O M P O R T A M E N T O D I N A M I C O D I M A C C H I N E ROTANTI...11

(1)

I

Indice

INTRODUZIONE………...………….1

1. MODELLAZIONE E CRITERI DI VALUTAZIONE DEL C O M P O R T A M E N T O D I N A M I C O D I M A C C H I N E ROTANTI...11

1.1. Introduzione………..………11

1.2. Configurazione e caratteristiche dinamiche tipiche di un rotore……..11

1.3. Fenomeni dinamici tipici dei rotori………..………13

1.3.1 Moti precessionali forzati e velocità critiche……….14

1.3.2 Aspetti principali della instabilità rotordinamica………...22

1.4. Modellazione delle tenute interne per la previsione dei fenomeni di instabilità………...…28

1.5. Criteri per la scelta delle tenute interne e per la valutazione del comportamento dinamico del rotore……….…33

1.5.1 Tipi di Tenute………...33

1.5.2 Criteri di scelta………...33

1.5.3 Criteri di valutazione della risposta del rotore allo sbilanciamento e della sua stabilità……….…...34

1.5.3.1 Risposta allo sbilanciamento………..…………35

1.5.3.2 Analisi di stabilità………...…38

1.6. Conclusioni………...42

(2)

II

2. M E T O D I T E O R I C I E S P E R I M E N T A L I P E R L A DETERMINAZIONE DEI COEFFICIENTI DINAMICI

DELLE TENUTE………...43

2.1. Introduzione………..………43

2.2. Modelli analitico-numerici per la predizione dei coefficienti dinamici per le tenute………...……43

2.2.1 Tecniche CFD………...…..……43

2.2.1.1 Grid Perturbation Model (GPM)………44

2.2.2 Bulk Flow Codes………46

2.2.2.1 Modello a un volume di controllo………..…47

2.2.2.2 Modello a due volume di controllo………49

2.2.2.3 Il Bulk Flow Code XLLaby………50

2.3. Banchi prova e metodi di caratterizzazione sperimentale………54

2.3.1 Siemens – Demag test rig………..…….54

2.3.2 Texas A&M University-Turbomachinery laboratory test rig…….…56

2.4. Limiti dello stato dell’arte per la determinazione dei coefficienti dinamici delle tenute……….……60

3. BANCO TENUTE UHP (Ultra High Pressure) NUOVO PIGNONE………...…62

3.1. Introduzione………..…………62

3.2. Principio di funzionamento e caratteristiche operative…………..…..64

3.2.1 Parametri di test………..……64

3.2.2 Capacità operativa………..…65

3.3. Configurazione meccanica………..…...66

3.4. Descrizione del banco prova………..…...69

Test Cell……….…69

3.4.1 Test Loop………73

3.4.2 3.5. Test Hardware………...………..…...74

(3)

III

3.6. Sistema di generazione e acquisizione dei segnali………..….76

3.6.1 Generazione del segnale di eccitazione e suo settaggio…………...76

3.6.2 Sistema di Acquisizione Dati……….………78

3.7. Postprocessing del segnale acquisito………...….81

3.7.1 Online processing………..…….81

3.7.2 Identificazione dei Coefficienti Dinamici………..86

3.8. Sensori di misurazione………..………..…..86

3.9. Calibrazione del sistema di misura………..…….87

3.9.1 Calibrazione statica……….……...87

3.9.2 Calibrazione dinamica-Forze e spostamenti………...………88

3.10. Procedura del Test………89

3.11. Conclusioni………...91

4. M E T O D O D E L L E I M P E D E N Z E P E R L ’ I D E N T I F I C A Z I O N E D E I C O E F F I C I E N T I DINAMICI………..92

4.1. Introduzione………..…92

4.2. Procedure di identificazione nel dominio della frequenza………...…95

4.3. Metodologie di identificazione dei coefficienti dinamici per il banco tenute UHP………95

4.3.1 Assunzioni di base del modello dinamico………..…96

4.3.2 Procedura di identificazione per 4 coefficienti rotordinamici……...97

4.3.2.1 Metodologia Algebrica………...…98

4.3.2.2 Tipi di esperimento eseguiti……….…102

4.3.2.3 Test e correzione di Baseline per l’estrazione dei 4 coefficienti dinamici………107

4.3.3 Metodologia di identificazione per 8 coefficienti………108

4.3.3.1 Metodologia algebrica………..…109

4.3.3.2 Tipi di esperimento………...……110

(4)

IV

4.3.3.3 Test e correzione di baseline per l’estrazione degli 8 coefficienti...112

4.4. Conclusioni……….……113

5. I M P L E M E N T A Z I O N E D E L M E T O D O D E L L E IMPEDENZE NEL CODICE DI CALCOLO E MODALITA’ DI POST PROCESSING DEI DATI………..115

5.1 Introduzione………115

5.2 Struttura logica e algoritmi del codice di calcolo SealCoef_code…115 5.2.1 File di input……….…….117

5.2.1.1 File dati dinamici………..117

5.2.1.2 File dati statici………..117

5.2.2 File di setup……….…….124

5.2.3 File di output………..…..125

5.3 Modalità di selezione degli intervalli utili dei file dinamici……..….127

5.4 Criteri di gestione dei file dati dinamici di input e formati output….128 5.4.1 Caso di singolo esperimento……….………....129

5.4.2 Caso di doppio esperimento……….………..…..132

5.5 Determinazione delle incertezze dei va lori dei coefficienti dinamici………..135

5.5.1 Generalità sugli errori di misura………...………135

5.5.2 Propagazione dell’errore……….…….136

5.5.2.1 F o r m u l a g e n e r a l e d e l l a p r o p a g a z i o n e d e l l ’ e r r o r e e s u a specializzazione………..……..137

5.5.2.2 Diagramma del disturbo del SealCoef_code………139

5.5.2.3 Perturbatore……….….140

5.6 Validazione numerica del codice di calcolo SealCoef_code……..…141

5.7 Conclusioni……….…145

(5)

V

6. RISULTATI E ANALISI DELLA PRIMA CAMPAGNA DI

TEST PER LE TENUTE LABIRINTO………….…………147

6.1 Introduzione………147

6.2 Test Matrix della prima campagna di prove per le tenute labirinto....148

6.3 Risultati sperimentali e analisi dei coefficienti dinamici………150

6.3.1 Confronto dei coefficienti dinamici per i diversi modi di eccitazione del rotore………...…150

6.3.2 Confronto dei coefficienti dinamici per i diversi tipi livelli di pressione………...…153

6.3.3 Confronto tra i coefficienti dinamici sperimentali e i coefficienti teorici...156

6.3.4 Verifica di antisimmetria delle matrici dei coefficienti……....……161