Lo studio oggetto della presente nota è stato sviluppato nell’ambito della Ricerca di Sistema, come parte del progetto DIAMAROT, di cui ha coperto l’attività prevista dalla commessa TRANSIT. L’obiettivo della commessa consisteva nella messa a punto di indicatori diagnostici per i transitori di giri di gruppi turbina-alternatore a vapore e di gruppi turbogas basati sull’analisi delle vibrazioni. L’attività si è articolata nei seguenti punti: 1. messa a punto di tre diversi indicatori in un approccio integrato del riconoscimento dello stato di allarme per il monitoraggio della risposta vibratoria; 2. sviluppo di un indicatore di allarme basato sui tempi di rallentamento; 3. studio di tre tecniche di identificazione modale specializzate all’analisi del transitorio di macchine rotanti in presenza di forzanti incognite; 4. definizione del modello di dati di riferimento e delle procedure di aggiornamento del medesimo; 5. raccolta di dati di monitoraggio continuo su impianto; 6. validazione e messa a punto dei metodi proposti su dati reali; 7. documentazione degli algoritmi previsti e dei risultati ottenuti. I risultati ottenuti possono così riassumersi: Riguardo al punto 1, è stato dapprima fatto un breve cenno al quadro normativo, ai riferimenti in letteratura e alle pratiche correnti nella generazione degli allarmi di vibrazione, al fine di avere un quadro di riferimento. Sono stati quindi individuati e messi a punto, fra quelli riportati in letteratura, tre diversi indicatori, il primo basato sulla violazione delle regioni di accettabilità, il secondo sintetico basato sulla differenza vettoriale media normalizzata fra due transitori, il terzo riferito alla segnalazione di variazioni di deformata dinamica. L’integrazione fra i tre diversi indicatori ha permesso di raggiungere un buon compromesso tra le due opposte esigenze di non generare troppi falsi allarmi e di mantenere sufficiente sensibilità e tempestività. In particolare, grazie a tale integrazione, si è potuto ovviare in buona parte ai problemi di gestione degli allarmi prodotti dalla notevole variabilità intrinseca nel comportamento vibratorio di alcuni tipi di gruppi turbogas, in dotazione agli impianti a ciclo combinato. Riguardo al punto 2, per l’indicatore di allarme basato sui tempi di rallentamento messo a punto, che presenta caratteri di semplicità, è ancora richiesto un ulteriore approfondimento per la definizione di alcuni valori numerici che determinano l’effettiva applicazione di questo indicatore. Per quanto riguarda il punto 3, i tre diversi metodi di identificazione dei parametri modali della macchina, hanno evidenziato una marcata valenza diagnostica, soprattutto per l’elaborazione a posteriori dei dati. Riguardo al punto 4 si è particolarmente curata la definizione del modello di dati di riferimento, che risulta sostanzialmente diversa da quanto operato per i dati a carico, ed è stata proposta una metodologia per un continuo aggiornamento del modello stesso.

Sono state quindi definite e sperimentate le procedure volte alla riduzione dei falsi allarmi durante la fase di monitoraggio. Poiché il comportamento dinamico dei gruppi turboalternatori dipende dal grado di regimazione termica della macchina, che può produrre notevoli variazioni nella risposta vibratoria, anche nel caso di funzionamento normale dell’impianto, si è stabilito di effettuare l’analisi dei dati limitandosi ai transitori aventi maggiore ripetibilità, cioè i transitori d’arresto con macchina calda e quelli di avviamento con macchina fredda. Per ottenere tale obiettivo si è quindi sviluppato un metodo pratico che permettesse una individuazione non equivoca dei due tipi di transitori di interesse e l’eliminazione di tutti gli altri. Per quanto riguarda i punti 5,6,7 la validazione dei metodi che realizzano la messa a punto del modello di riferimento e di generazione degli allarmi è stata condotta mediante una vasta elaborazione di serie storiche di dati di vibrazione, ricavate su impianti reali sia da sistemi di monitoraggio fissi, sia con sistemi portatili, nel corso di campagne di misura di caratterizzazione. Tale elaborazione ha richiesto la messa a punto in ambiente di sviluppo MATLAB  di una serie di moduli software per la realizzazione delle funzioni previste. Tali moduli sono stati integrati in un unico pacchetto software, denominato EVA (Enhanced Vibratory Alarms), che raccoglie anche le funzioni di elaborazione dei dati a carico implementate nel passato e che è disponibile come strumento di elaborazione dati fuori linea a scopo diagnostico. Preoccupazione costante nello svolgimento di tutta l’attività è stato quello di progettare metodologie e procedure efficacemente gestibili in modo automatico dai sistemi di monitoraggio e sorveglianza delle vibrazioni, di definire i valori dei parametri necessari a renderle effettivamente operative e di produrre le informazioni teoriche sufficienti per la loro implementazione.