ITTO20110578A1 - Assieme rotore di turbina a gas e apparato di telemetria e metodo per il rilevamento di misure su un rotore di turbina a gas mediante telemetria - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“ASSIEME ROTORE DI TURBINA A GAS E APPARATO DI TELEMETRIA E METODO PER IL RILEVAMENTO DI MISURE SU UN ROTORE DI TURBINA A GAS MEDIANTE TELEMETRIAâ€

La presente invenzione à ̈ relativa a un assieme rotore di turbina a gas e apparato di telemetria e a un metodo per il rilevamento di misure su un rotore di turbina a gas mediante telemetria.

Come à ̈ noto, il monitoraggio e il controllo degli impianti a turbina a gas o a turbina a vapore impone l’impiego di sensori sui rotori. I sensori vengono utilizzati per rilevare valori di una pluralità di grandezze operative, che vengono poi trasmesse a una stazione di elaborazione a terra mediante un sistema di telemetria.

Si pone ovviamente il problema di come alimentare tanto i sensori, quanto il sistema di telemetria sul rotore.

Una soluzione prevede l’impiego di speciali batterie e/o accumulatori, adatti a sopportare condizioni operative critiche, soprattutto in relazione alle forti sollecitazioni meccaniche prodotte dal rotore. Tale soluzione non à ̈ tuttavia soddisfacente, perché le batterie e gli accumulatori hanno autonomia limitata. C’à ̈ quindi necessità di tempi di fermo per la sostituzione o la ricarica. Per quanto riguarda le campagne di prove preliminari all’installazione e alla messa in opera degli impianti, i tempi richiesti sono allungati in misura significativa rispetto ai tempi netti necessari per effettuare le misure. Inoltre, le prove vengono eseguite in apposite camere o celle di misura, dove i rotori da esaminare vengono temporaneamente installati. La sostituzione delle batterie, che per le loro speciali caratteristiche sono costose, deve essere spesso eseguita all’interno della camera di misura, per evitare operazioni aggiuntive di smontaggio del rotore. Lo spazio disponibile per accedere alle batterie all’interno delle camere di prova à ̈ però assai limitato. La sostituzione à ̈ quindi difficoltosa, richiede normalmente diverse ore di lavoro e le batterie possono essere danneggiate durante l’installazione. Anche le condizioni di lavoro per il personale addetto sono critiche. Per un periodo dopo la sospensione di una prova, infatti, la temperatura all’interno della camera rimane elevata (ben superiore ai 30°C) ed à ̈ presente olio nebulizzato in sospensione (olio lubrificante che trafila dai cuscinetti del rotore).

Le limitazioni dovute all’uso di batterie o accumulatori sono ancora più serie quando il sistema di telemetria sul rotore à ̈ utilizzato per campagne di prove sul campo. In questo caso, infatti, oltre all’aumento dei tempi di prova, bisogna anche considerare i costi derivanti dal fermo macchina, che possono essere ingenti. Inoltre, poiché la cassa esterna della turbina non può essere rimossa per la semplice sostituzione di una batteria, l’operazione deve essere eseguita attraverso finestre di accesso appositamente ricavate nella cassa stessa. La sostituzione rimane quindi difficoltosa e c’à ̈ rischio di danneggiare le batterie.

Scopo della presente invenzione à ̈ quindi fornire un assieme rotore di turbina a gas e apparato di telemetria e metodo per il rilevamento di misure su un rotore di turbina a gas mediante telemetria, che permettano di superare le limitazioni descritte e, in particolare, permetta di fornire tensioni di alimentazioni stabili e affidabili.

Secondo la presente invenzione, vengono forniti un assieme rotore di turbina a gas e apparato di telemetria e metodo per il rilevamento di misure su un rotore di turbina a gas mediante telemetria come definiti rispettivamente nelle rivendicazioni 1 e 16.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 Ã ̈ una vista frontale semplificata di una camera di prova alloggiante un assieme rotore di turbina a gas e apparato di telemetria in accordo a una forma di realizzazione della presente invenzione;

- la figura 2 à ̈ una vista laterale, sezionata lungo il piano di traccia II-II di figura 1, della camera di prova e dell’assieme rotore di turbina a gas e apparato di telemetria di figura 1;

- la figura 3 à ̈ uno schema a blocchi semplificato dell’apparato di telemetria di figura 1;

- le figure da 4 a 7 mostrano viste frontali semplificate della camera di prova e dell’assieme rotore di turbina a gas e apparato di telemetria di figura 1 in rispettive configurazioni operative;

- la figura 8 à ̈ uno schema circuitale semplificato di un componente dell’apparato di telemetria di figura 1;

- la figura 9 à ̈ una vista frontale, sezionata lungo il piano di traccia IX-IX di figura 2 e ingrandita, di un particolare dell’assieme rotore di turbina a gas e apparato di telemetria di figura 2;

- la figura 10 à ̈ una vista laterale semplificata, sezionata lungo un piano longitudinale, di un’unità a turbina a gas incorporante un assieme rotore di turbina a gas e apparato di telemetria in accordo a una diversa forma di realizzazione della presente invenzione;

- la figura 11 mostra un particolare ingrandito dell’unità a turbina a gas di figura 10.

Le figure 1 e 2 mostrano un rotore 1 di una turbina a gas installato all’interno di una camera di prova 2.

La camera di prova 2 à ̈ una camera di forma generalmente cilindrica con asse orizzontale e una porzione di superficie laterale spianata sul pavimento. Su un lato, la camera à ̈ aperta per consentire l’introduzione di rotori di turbine a gas da testare. Le pareti della camera di prova 2 sono in cemento e l’apertura à ̈ chiudibile ermeticamente mediante un portellone 3 8visibile solo in figura 2 in modo semplificato). Un sistema di pompe, non mostrate, permette di creare un livello di vuoto desiderato all’interno della camera di prova 2 una volta che il portellone 3 à ̈ stato chiuso.

Per consentire l’introduzione dei rotori, nella fattispecie del rotore 1, sul pavimento della camera di prova 2 sono realizzate guide 5 longitudinali, lungo le quali scorrono supporti 7. Il rotore 1 viene alloggiato sui supporti 7 mediante cuscinetti 6 al di fuori della camera di prova 2. Successivamente, i supporti 7 vengono fatti scorrere lungo le guide 5 e il rotore 1 viene introdotto nella camera di prova 2.

Un motore elettrico 8, che si trova all’esterno della camera di prova 2, può essere accoppiato al rotore 1 mediante un albero 9 disposto passante attraverso una parete della camera di prova 2 opposta al portellone 3.

Per la camera di prova 2 Ã ̈ allestito un apparato di telemetria 10 per effettuare misure sul rotore 1 durante la rotazione.

L’apparato di telemetria 10, che à ̈ mostrato schematicamente in figura 3, comprende una stazione di controllo ed elaborazione 11, sensori 12, disposti sul rotore 1 ed equipaggiati con i circuiti di pilotaggio 13 necessari, e un sistema di alimentazione a radiofrequenza o sistema di alimentazione RF 15. L’apparato di telemetria 10 comprende, inoltre, un trasmettitore di segnale 17 e un ricevitore di segnale 18 mutuamente accoppiati in radiofrequenza, mediante i quali segnali di misura SM1, …, SMN raccolti dai sensori 12 ed eventualmente pre-elaborati dai circuiti di pilotaggio 13 vengono trasmessi alla stazione di controllo ed elaborazione 11.

La stazione di controllo ed elaborazione 11 à ̈ collocata a terra al di fuori della camera di prova 2, in ambiente sicuro, e comprende un modulo di controllo 20 e un modulo di elaborazione 21. Il modulo di controllo 20 che à ̈ parte integrante del sistema di alimentazione RF 15, ne controlla i componenti in modo da assicurare il corretto funzionamento dei sensori 12, dei circuiti di pilotaggio 13 e del trasmettitore di segnale 17 durante la rotazione del rotore 1. A questo scopo, il modulo di controllo 20 riceve da un sensore di posizione angolare 19 (ad esempio un encoder assoluto) un segnale SWindicativo di una posizione angolare corrente del rotore 1. Il modulo di elaborazione 21 à ̈ invece configurato per raccogliere ed elaborare dati e misure rilevati mediante i sensori 12.

I sensori 12, di tipo di per sé noto, sono disposti sul rotore 1 con i rispettivi circuiti di pilotaggio 13 e sono collegati mediante cavi (non mostrati) al sistema di alimentazione 15 per fornire i rispettivi segnali di misura SM1, …, SMN. Ad esempio, i sensori 12 possono comprendere estensimetri e sensori di temperatura posti sulle pale, sui dischi e sul tirante centrale del rotore 1. I circuiti di pilotaggio 13 sono inoltre accoppiati al trasmettitore di segnale 17 per trasmettere i segnali di misura SM1, …, SMN rilevati dai sensori 12 al modulo di elaborazione 21 della stazione di controllo ed elaborazione 11.

Il sistema di alimentazione RF 15 comprende un dispositivo di trasmissione e un dispositivo di ricezione. Il dispositivo di trasmissione comprende una pluralità di trasmettitori di alimentazione 22, ciascuno dei quali à ̈ provvisto di una rispettiva antenna di trasmissione 23. Il dispositivo di ricezione comprende almeno un ricevitore di alimentazione 25, montato sul rotore 1 e provvisto di un’antenna di ricezione 24, e una rete di regolazione 26.

I trasmettitori di alimentazione 22, posti a terra, sono controllati dal modulo di controllo 21 in modo sincrono con la rotazione del rotore 1, come verrà spiegato in dettaglio più avanti.

In una forma di realizzazione, le antenne di trasmissione 23 sono disposte su una struttura a ponte 27 mobile assialmente nella camera di prova 2 lungo guide 28 (figure 1 e 2). La struttura a ponte 27 à ̈ conformata in modo da estendersi attorno alla porzione superiore del rotore 1, quando quest’ultimo si trova nella camera di prova 2. Nella forma di realizzazione illustrata nelle figure da 1 a 3, il sistema di alimentazione RF 15 comprende tre trasmettitori di alimentazione 22 e altrettante antenne di trasmissione 23. Una delle antenne di trasmissione 23 à ̈ posta sulla verticale dell’asse A del rotore 1, sostanzialmente in un piano verticale mediano della camera di prova 2. Le altre due antenne di trasmissione 23 sono collocate all’altezza dell’asse A del rotore 1, in posizioni opposte rispetto al rotore 1 stesso.

La struttura a ponte 27 à ̈ mobile lungo le guide 28 e può essere posizionata in modo da garantire la migliore copertura in funzione della posizione assiale del ricevitore di alimentazione 25 sul rotore 1.

In una diversa forma di realizzazione, non mostrata, le antenne di trasmissione 23 sono fissate alle pareti della camera di prova 2.

Le antenne di trasmissione 23 sono direttive con coefficiente di direttività pari a circa 10 (il coefficiente di direttività à ̈ definito come rapporto fra il campo elettromagnetico irradiato in una direzione e il campo irradiato in tutte le altre). In pratica, ciascuna delle antenne di trasmissione 23 ha un lobo di irradiazione massimizzato verso l’antenna di ricezione 24, con un’apertura di circa 40°-70°, preferibilmente 50°-60°, in modo che, nel complesso, viene coperto un angolo di circa 180° attorno al rotore 1.

Il ricevitore di alimentazione 25 e l’antenna di ricezione 24 sono posti sul rotore 1, in prossimità di uno dei cuscinetti 6. Nella forma di realizzazione descritta e illustrata nelle figure 1 e 2, in particolare, il ricevitore di alimentazione 25 e l’antenna di ricezione 24 si trovano in prossimità del cuscinetto 6 sul lato compressore del rotore 1. In altre forme di realizzazione, non illustrate, il ricevitore di alimentazione 25 e l’antenna di ricezione 24 possono essere disposti in prossimità del cuscinetto sul lato turbina del rotore 1, in prossimità dei distanziali fra compressore e turbina (in una regione corrispondente alla camera di combustione) o in più di una delle posizioni menzionate.

Il trasmettitore di segnale 17 à ̈ posto sul rotore 1, in prossimità del ricevitore di alimentazione 25. Nella forma di realizzazione qui illustrata, quindi, il trasmettitore di segnale 17 si trova nelle vicinanze del cuscinetto 6 sul lato compressore del rotore 1.

Il ricevitore di segnale 18 comprende una pluralità di antenne riceventi (non mostrate), che possono essere disposte sulla stessa struttura che alloggia le antenne di ricezione 24 del dispositivo di ricezione (struttura a ponte 27), sulle pareti della camera di prova 2 o sulle strutture portanti dei cuscinetti 6. Il ricevitore di segnale 18 à ̈ inoltre collegato via cavo al modulo di elaborazione 21 della stazione di controllo ed elaborazione 11 per fornire i segnali di misura SM1, …, SMN raccolti dai sensori 12. Il trasmettitore di segnale 17 e il ricevitore di segnale 18 operano a una frequenza molto diversa rispetto a quella del sistema di alimentazione RF 15, per evitare interferenze che potrebbero rendere difficoltosa o impossibile la ricezione dei dati.

L’apparato di telemetria 10 opera come di seguito descritto.

Quando il rotore 1 viene messo in moto per mezzo del motore elettrico 8, il modulo di controllo 20 della stazione di controllo ed elaborazione 11 inizia a pilotare i trasmettitori di alimentazione 22 in sequenza in modo sincrono con la rotazione del rotore 1, utilizzando a questo scopo il segnale di posizione angolare SW.

Più precisamente, il modulo di controllo 20 attiva in sequenza selettivamente uno dei trasmettitori di alimentazione 22, in modo da illuminare con la radiazione trasmessa la regione di volta in volta percorsa dall’antenna di ricezione 24, mentre gli altri trasmettitori di alimentazione 22 rimangono spenti.

In caso contrario, il campo generato dai trasmettitori di alimentazione 22 che non illuminano direttamente o principalmente l’antenna di ricezione 24 verrebbe riflesso dal rotore 1, che à ̈ metallico, ed eventualmente da altre strutture circostanti. Il campo riflesso interferirebbe, anche in modo distruttivo, con il campo principale generato dal trasmettitore di alimentazione 22 che si trova più vicino all’antenna di ricezione 24, riducendo l’efficienza del sistema di alimentazione RF 15. Il funzionamento dell’apparato di telemetria 10 potrebbe quindi risultare compromesso.

In dettaglio, in un primo intervallo A1 di posizioni angolari (figura 4), il ricevitore di alimentazione 25 à ̈ adiacente a un primo dei trasmettitori di alimentazione 22 (ad esempio quello sulla destra del rotore 1 nella vista di figura 4), che viene attivato, mentre gli altri trasmettitori di alimentazione 22 rimangono inattivi. Successivamente (figura 5), il ricevitore di alimentazione 25 proseguendo la rotazione si porta in un secondo intervallo A2 di posizioni angolari in cui à ̈ adiacente a un secondo dei trasmettitori di alimentazione 22 (nell’esempio descritto, il trasmettitore di alimentazione 22 posto sulla sommità della struttura a ponte 27). Il trasmettitore di alimentazione 22 più vicino al ricevitore di alimentazione 25 viene acceso, mentre il trasmettitore di alimentazione 22 precedentemente in funzione viene disattivato. Analogamente (figura 6), con il proseguire della rotazione del rotore 1, in un terzo intervallo di posizioni angolari A3 il ricevitore di alimentazione 25 entra nel campo di azione del terzo dei trasmettitori di alimentazione 22, che viene acceso, mentre il precedente viene disattivato. Nella forma di realizzazione descritta, gli intervalli di posizioni angolari A1, A2, A3 sono non consecutivi e coprono complessivamente un angolo di circa 180° (nel seguito indicato anche come regione illuminata, mentre l’angolo complementare a 360° sarà indicato come regione di buio). In diverse forme di realizzazione, non mostrate, la regione illuminata può comprendere intervalli di posizioni angolari consecutivi e avere complessivamente ampiezza diversa.

In una forma di realizzazione, quando il ricevitore di alimentazione 25 attraversa la regione di buio, tutti i trasmettitori di alimentazione 22 vengono spenti, come mostrato in figura 7.

La figura 8 illustra schematicamente la struttura circuitale di uno dei trasmettitori di alimentazione 22 (gli altri essendo identici) accoppiato in radiofrequenza con l’antenna di ricezione 24 e con il ricevitore di alimentazione 25.

Il trasmettitore di alimentazione 22 comprende un generatore di onda quadra 30 e un circuito di sintonia e trasmissione 31, di cui fa parte l’antenna di trasmissione 23. Il generatore di onda quadra 30 include a sua volta quattro transistori Q1-Q4, che sono pilotati dal modulo di controllo 20 attraverso rispettivi segnali di controllo SC1-SC4 e cooperano con il circuito di sintonia e trasmissione 31 per generare un campo elettromagnetico di alimentazione a onda quadra. In una forma di realizzazione, la frequenza del campo elettrico di alimentazione à ̈ compresa nella banda UHF. In una diversa forma di realizzazione, la frequenza del campo elettrico di alimentazione à ̈ nell’ordine delle decine di MHz. In questo caso, i trasmettitori telemetrici 22 sono provvisti di filtri selettivi per eliminare eventuali armoniche alle frequenze dei canali utilizzati per la trasmissione dei segnali.

Il circuito di sintonia e trasmissione 31 comprende un componente capacitivo C1 e un componente induttivo, che à ̈ definito dall’antenna di trasmissione 23 e da un induttore di sintonia L1.

Il ricevitore di alimentazione 25 comprende un circuito di sintonia e ricezione 32, un raddrizzatore 33 a ponte di diodi, un elemento di accumulo di energia elettrica 35 e un convertitore DC/DC 36.

Il circuito di sintonia e ricezione 32 à ̈ accoppiato almeno per una porzione di periodo del rotore 1 al circuito di sintonia e trasmissione 31 e comprende un componente capacitivo C2 e un componente induttivo, che à ̈ definito dall’antenna di ricezione 24 e da un induttore di sintonia L2.

Il raddrizzatore 33 comprende quattro diodi D1-D4 collegati a ponte e ha terminali di ingresso collegati al circuito di sintonia e ricezione 32 e terminali di uscita collegati a rispettivi terminali dell’elemento di accumulo di energia elettrica 35, che, nella forma di realizzazione qui descritta, à ̈ un condensatore. I terminali di uscita del raddrizzatore 33 sono inoltre collegati a rispettivi terminali di ingresso del convertitore DC/DC 36.

Il convertitore DC/DC 36 Ã ̈ un chopper e comprende un transistore Q5, pilotato dal modulo di controllo 20 mediante un segnale di controllo SC5, un diodo D5, un induttore L3 e un condensatore C3. Terminali di uscita del convertitore DC/DC 36 forniscono una tensione di alimentazione VDCregolata ai sensori 12, ai circuiti di pilotaggio 13 e al trasmettitore di segnale 17, i quali sono schematizzati in modo semplificato in figura 5 come un carico Z.

Quando il rotore 1 Ã ̈ in moto e il sistema di alimentazione RF 15 viene messo in funzione, i trasmettitori di alimentazione 22 sono attivati selettivamente in sequenza al passaggio del ricevitore di alimentazione 25 attraverso la regione illuminata, come descritto in precedenza.

Per una prima porzione di ogni periodo, che corrisponde al passaggio del ricevitore di alimentazione 25 attraverso la regione illuminata, l’accoppiamento in radiofrequenza fra il ricevitore di alimentazione 25 stesso e uno dei trasmettitori di alimentazione 22 à ̈ sufficiente ad alimentare il carico Z. In particolare, la tensione all’uscita del raddrizzatore 33 à ̈ abbastanza elevata per permettere al convertitore DC/DC 36 di pilotare correttamente il trasmettitore di segnale 17. Nella prima porzione di ogni periodo, inoltre, il campo elettromagnetico rilevato e convertito dal ricevitore di alimentazione 25 carica l’elemento di accumulo di energia elettrica 35.

Quando, durante una seconda porzione di periodo, il ricevitore di alimentazione 25 transita attraverso la regione di buio, in cui il campo generato dai trasmettitori di alimentazione 22 à ̈ insufficiente o assente, l’elemento di accumulo di energia elettrica 35 rilascia verso il carico Z l’energia immagazzinata (mentre il raddrizzatore 33 impedisce il ricircolo di corrente verso il circuito di ricezione e sintonia 2). L’elemento di accumulo di energia elettrica 35 à ̈ dimensionato in modo che, per velocità di rotazione del rotore 1 superiori a una soglia, l’energia accumulata durante il passaggio del ricevitore di alimentazione 25 attraverso la regione illuminata à ̈ sufficiente ad alimentare il carico Z (sensori 12, circuiti di pilotaggio 13 e trasmettitore di segnale 17) durante il passaggio attraverso la regione di buio, mantenendo una tensione di alimentazione adeguata. In questo modo, in tutto il periodo del rotore 1 à ̈ garantita una alimentazione sufficientemente elevata e stabile per i sensori 12, i circuiti di pilotaggio 13 e il trasmettitore di segnale 17.

Come mostrato in figura 9, in una forma di realizzazione, il ricevitore di alimentazione 25 e il trasmettitore di segnale 17 sono alloggiati mediante rispettivi supporti 40 (holder) in sedi 41 destinate ad accogliere pesi di bilanciamento del rotore 1. Nella forma di realizzazione descritta, le sedi 41 sono radiali e sono situate sul rotore 1 in prossimità del cuscinetto 6 sul lato compressore. In diverse forme di realizzazione, tuttavia, le sedi 41 possono trovarsi in prossimità del cuscinetto sul lato turbina o in prossimità dei distanziali (non mostrati) fra porzione di compressore e porzione di turbina.

I supporti 40 presentano un alloggiamento cilindrico 40a, in cui sono posti rispettivamente il ricevitore di alimentazione 25 e il trasmettitore di segnale 17, e uno stelo 40b avvitato nella rispettiva sede 41.

L’antenna di ricezione 24 del ricevitore di alimentazione 25 e un’antenna di trasmissione 42 del trasmettitore di segnale 17 sono stampate su rispettive schede PCB 43 fissate ai supporti 40.

In una forma di realizzazione, illustrata nelle figure 10 e 11, l’apparato di telemetria 10 à ̈ utilizzato per rilevare misure su un rotore 101 di un’unità a turbina a gas 100 in opera, che comprende un compressore 102, una camera di combustione 103 e una turbina 105, alloggiati all’interno di una cassa 106. In questo caso, il rotore 101 ruota nel normale funzionamento dell’unità a turbina a gas 100.

I sensori 12 dell’apparato di telemetria 10 in questo caso comprendono estensimetri e sensori di temperatura posti su parti interne di dischi rotorici e sul tirante del rotore 1.

Come mostrato più in dettaglio in figura 11, il ricevitore di alimentazione 25 del sistema di alimentazione RF 15 à ̈ posizionato sul rotore 1, in prossimità del cuscinetto 6 sul lato del compressore 102. I trasmettitori di alimentazione 22 sono alloggiati in sedi passanti 107 ricavate nella cassa 106 dell’unità a turbina a gas 100 e sono complanari fra loro e al ricevitore di alimentazione 25. Più in dettaglio, nella forma di realizzazione qui descritta, i trasmettitori di alimentazione 22 sono disposti lungo una circonferenza perpendicolare all’asse A del rotore 1 e sono uniformemente distanziate. Ad esempio, sono presenti quattro trasmettitori di alimentazione 22, ad angoli di 90°. Per semplicità, solo alcuni dei trasmettitori di alimentazione 22 sono illustrati nelle figure 10 e 11.

Il trasmettitore di segnale 17 à ̈ alloggiato sostanzialmente allo stesso modo del ricevitore di alimentazione 25, ad esempio in posizione diametralmente opposta rispetto all’asse A del rotore. Il ricevitore di segnale 18 à ̈ intervallato fra due trasmettitori di alimentazione 22 e si trova quindi a breve distanza dal rotore 101.

L’apparato di telemetria 10 comprende inoltre i componenti già descritti con riferimento alle figure da 1 a 3. In particolare, la stazione di controllo ed elaborazione 11 à ̈ collocata a distanza dell’unità a turbina a gas 100 e comprende il modulo di controllo 20 e il modulo di elaborazione 21. Il modulo di controllo 20 che à ̈ parte integrante del sistema di alimentazione RF 15, ne controlla i componenti in modo da assicurare il corretto funzionamento dei sensori 12, dei circuiti di pilotaggio 13 e del trasmettitore di segnale 17 durante la rotazione del rotore 1. Il modulo di elaborazione 21 à ̈ invece accoppiato in comunicazione al ricevitore di segnale 18 ed à ̈ configurato per raccogliere ed elaborare dati e misure rilevati mediante i sensori 12.

L’invenzione permette vantaggiosamente di utilizzare sistemi di telemetria per eseguire misure a bordo di rotori di turbine a gas senza necessità di interruzioni o tempi morti per la sostituzione delle sorgenti di alimentazione. I tempi per l’esecuzione delle prove sono quindi limitati alla durata effettiva delle campagne di raccolta dati. Nel caso di utilizzo in macchina funzionante, il vantaggio à ̈ particolarmente importante perché i tempi di fermo comportano un grave incremento di costi di gestione.

L’impiego di un elemento di accumulo di energia permette di mantenere un livello adeguato di alimentazione dei componenti a bordo del rotore durante tutta la rotazione. In questo modo, à ̈ possibile compensare efficacemente eventuali zone d’ombra dove il campo elettromagnetico à ̈ schermato. A causa della complessa conformazione del rotore, che à ̈ metallico, e dei ridotti spazi a disposizione, à ̈ spesso difficile o impossibile creare un campo elettromagnetico di intensità sufficientemente uniforme attorno all’intero rotore. L’energia elettrica accumulata nella regione illuminata può essere rilasciata nella regione di buio per evitare cadute nell’alimentazione.

L’impiego selettivo di diverse antenne di trasmissione, coordinato con la rotazione dell’antenna di ricezione, permette di evitare interferenze distruttive fra diverse sorgenti di campo elettromagnetico e di massimizzare l’estensione della regione illuminata.

Risulta infine evidente che al gruppo bruciatore e al metodo descritti possono essere apportate modifiche e varianti, senza uscire dall’ambito della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate.

Ad esempio, il sistema di alimentazione RF potrebbe comprendere un solo trasmettitore, collegabile selettivamente in sequenza a una di una pluralità di antenne di trasmissione disposte attorno al rotore in modo da realizzare un accoppiamento “wireless†a radiofrequenza con l’antenna di ricezione sul rotore.

Inoltre, il sistema di alimentazione RF potrebbe comprendere una pluralità di antenne di ricezione alloggiate sul rotore in rispettive posizioni angolari e collegate in parallelo al ricevitore di alimentazione.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Assieme rotore di turbina a gas e apparato di telemetria, in cui l’apparato di telemetria (10) comprende: una pluralità di sensori (12), provvisti di rispettivi circuiti di pilotaggio (13) e alloggiati sul rotore (1; 101); un trasmettitore di segnale (17), posto sul rotore (1; 101) e accoppiato con i sensori (12) per ricevere segnali di misura (SM1, …, SMN) dai sensori (12); un ricevitore di segnale (18), posto a distanza dal rotore (1; 101) e accoppiato in comunicazione senza filo con il trasmettitore di segnale (17); e una stazione di controllo ed elaborazione (11) a distanza dal rotore (1; 101); caratterizzato dal fatto di comprendere un sistema di alimentazione a radiofrequenza (15) senza fili, controllato dalla stazione di controllo ed elaborazione (11) e configurato per alimentare almeno il trasmettitore di segnale (17) durante la rotazione del rotore (1; 101).
2. 2. Assieme secondo la rivendicazione 1, in cui il sistema di alimentazione a radiofrequenza (15) comprende un dispositivo di trasmissione (22, 23), posto a distanza dal rotore (1; 101), e un dispositivo di ricezione (24, 25), posto sul rotore (1; 101) e accoppiato al dispositivo di trasmissione (22, 23) senza filo in radiofrequenza almeno in un intervallo di posizioni angolari (A1, A2, A3) del rotore (1; 101).
3. 3. Assieme secondo la rivendicazione 2, in cui il dispositivo di trasmissione (22, 23) comprende almeno un trasmettitore di alimentazione (22), controllato dalla stazione di controllo ed elaborazione (11); e una pluralità di antenne di trasmissione (23), disposte attorno al rotore (1; 101), accoppiate all’almeno un trasmettitore di alimentazione (22) e orientate in modo da irradiare un campo elettromagnetico verso il rotore (1; 101).
4. 4. Assieme secondo la rivendicazione 3, in cui il dispositivo di ricezione (24, 25) comprende: un ricevitore di alimentazione (25), accoppiato ad almeno una delle antenne di trasmissione (23) almeno in un intervallo di posizioni angolari (A1, A2, A3) del rotore (1; 101) per rilevare il campo elettromagnetico e configurato per alimentare almeno il trasmettitore di segnale (17) utilizzando il campo elettromagnetico rilevato.
5. 5. Assieme secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui la stazione di controllo ed elaborazione (11) Ã ̈ configurata per pilotare il dispositivo di trasmissione (22, 23) in funzione della posizione angolare del rotore (1; 101).
6. 6. Assieme secondo la rivendicazione 5, in cui la stazione di controllo ed elaborazione (11) Ã ̈ configurata per pilotare il dispositivo di trasmissione (22, 23) in modo che il campo elettromagnetico sia irradiato selettivamente attraverso una delle antenne di trasmissione (23), in funzione della posizione del dispositivo di ricezione (24, 25).
7. 7. Assieme secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 6, in cui campo elettromagnetico irradiato attraverso le antenne di trasmissione (23) ha frequenza compresa nella banda UHF.
8. 8. Assieme secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 7, in cui le antenne di trasmissione (23) hanno coefficiente di direzionalità pari a 10.
9. 9. Assieme secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 8, in cui il dispositivo di ricezione (24, 25) comprende un elemento di accumulo di energia elettrica (35) ed à ̈ configurato per caricare l’elemento di accumulo di energia elettrica (35) in una prima regione, in cui il dispositivo di ricezione (24, 25) à ̈ accoppiato senza filo in radiofrequenza al dispositivo di trasmissione (22, 23), e per trasferire energia dall’elemento di accumulo di energia elettrica (35) ad almeno il trasmettitore di segnale (17) in una seconda regione, complementare alla prima regione rispetto a una rotazione completa del rotore (1; 101).
10. 10. Assieme secondo la rivendicazione 9, in cui il dispositivo di ricezione (24, 25) comprende: un circuito di sintonia e ricezione (32), configurato per rilevare il campo elettromagnetico irradiato dal dispositivo di trasmissione (22, 23); un raddrizzatore (33), accoppiato al circuito di sintonia e ricezione (32); e un convertitore DC/DC (36), avente ingressi accoppiati a uscite del raddrizzatore (33) e uscite accoppiate almeno al trasmettitore di segnale (17); in cui l’elemento di accumulo di energia elettrica (35) à ̈ collegato fra le uscite del raddrizzatore (33).
11. 11. Assieme secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il rotore (1; 101) presenta una pluralità di sedi (41) per pesi di bilanciamento e il dispositivo di ricezione (24, 25) à ̈ alloggiato in una delle sedi (41) mediante un supporto (40).
12. 12. Assieme secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente un sensore di posizione angolare (19), configurato per fornire alla stazione di controllo ed elaborazione (11) un segnale di posizione angolare (SW) indicativo di una posizione angolare del rotore (1; 101).
13. 13. Camera di prova per rotori di turbine a gas, comprendente un assieme rotore di turbina a gas e apparato di telemetria secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
14. 14. Camera di prova secondo la rivendicazione 13 dipendente dalla rivendicazione 3, in cui le antenne di trasmissione (23) sono portate da una struttura a ponte (27) mobile assialmente rispetto al rotore (1).
15. 15. Unità a turbina a gas comprendente un assieme rotore di turbina a gas e apparato di telemetria secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 12.
16. 16. Metodo per il rilevamento di misure su un rotore di turbina a gas mediante telemetria, comprendente: disporre sensori (12) e un trasmettitore di segnale (17) su un rotore (1; 101); porre il rotore (1; 101) in rotazione; mediante il trasmettitore di segnale (17), trasmettere a un ricevitore di segnale (18), posto a distanza dal rotore (1; 101), segnali di misura (SM1, …, SMN) rilevati dai sensori (12); caratterizzato dal fatto di comprendere alimentare senza filo in radiofrequenza almeno il trasmettitore di segnale (17) durante la rotazione del rotore (1; 101).
17. 17. Metodo secondo la rivendicazione 16, in cui alimentare senza filo in radiofrequenza comprende: generare un campo elettromagnetico variabile in una prima regione attorno al rotore (1; 101) mediante un dispositivo trasmettitore (22, 23) a distanza dal rotore (1; 101); rilevare il campo elettromagnetico mediante un dispositivo ricevitore (24, 25) posto sul rotore (1; 101); convertire il campo elettromagnetico in una grandezza elettrica di alimentazione (VDC); fornire la grandezza elettrica di alimentazione (VDC) almeno al trasmettitore di segnale (17).
18. 18. Metodo secondo la rivendicazione 17, in cui alimentare senza filo in radiofrequenza comprende: accumulare energia elettrica dal campo elettromagnetico in una prima porzione di periodo del rotore (1; 101); e trasferire energia elettrica almeno al trasmettitore di segnale (17) in una seconda porzione di periodo del rotore (1; 101).