Progettazione e realizzazione di un supporto per l'eccitazione magnetica in un test rig di turbina

Abstract

Il presente lavoro di tesi si inserisce nel contesto dell’analisi sperimentale delle vibrazioni di turbomacchine, con specifico riferimento alla tecnica di misurazione non intrusiva Blade Tip Timing (BTT). L'obiettivo principale dell'attività è la progettazione meccanica e la realizzazione fisica di un supporto modulare, destinato a sostenere il sistema di eccitazione magnetica delle pale per simulare l’effetto dello statore. Il componente sviluppato è costituito da una struttura a doppia piastra, connessa tramite tubi distanziatori e dotata di un sistema di tubi scorrevoli che permettono l'alloggiamento di nove elettromagneti. L'architettura è progettata per consentire la regolazione della posizione assiale degli attuatori, garantendo così il controllo del traferro e dell'intensità della forza eccitatrice durante le prove sperimentali. Contestualmente, il supporto integra l'alloggiamento centrale per uno slip ring, assicurando il passaggio dei segnali dalla strumentazione rotante. L’elaborato descrive l’intero ciclo di sviluppo: dall'acquisizione delle misure e dei vincoli geometrici del banco prova, alla modellazione CAD parametrica, fino alla validazione funzionale tramite prototipazione rapida in stampa 3D.

This thesis is framed within the experimental vibration analysis of turbomachinery, specifically focusing on the non-intrusive measurement technique known as Blade Tip Timing (BTT). The primary objective of this work is the mechanical design and physical realization of a modular support designed to house a magnetic excitation system for the blades, simulating the stator effect. The developed component consists of a double-plate structure connected by spacer tubes and equipped with a system of sliding tubes that allow the housing of nine electromagnets. The architecture allows for the adjustment of the actuators' axial position, ensuring precise control over the air gap and the excitation force intensity during experimental tests. Concurrently, the support integrates a central housing for a slip ring, enabling signal transmission from the rotating instrumentation. This work details the complete development cycle: from the acquisition of the test rig's measurements and geometric constraints to parametric CAD modelling and functional validation via 3D printing rapid prototyping.