Workshop mech lav r2b 2011

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Workshop mech lav r2b 2011

  1. 1. Bologna 8/9 Giugno 2011 Applicazioni avanzate di diagnostica, monitoraggio e indagine per sistemi meccanici e fluidodinamici P. Bonfiglio, G. D’Elia, A. Carandina MechLav LABORATORIO PER LA MECCANICA AVANZATA
  2. 2. MechLav – Laboratorio per la meccanica avanzataMechLav è il Laboratorio per la Meccanica Avanzata delTecnopolo dell’Università di Ferrara, operante nell’ambito dellaRete Alta Tecnologia dell’Emilia Romagna - piattaformaMeccanica Materiali.Il MechLav ha una struttura appositamente dedicata allaricerca industriale, ai servizi tecnologici alle Imprese e altrasferimento tecnologicoGli ambiti di ricerca e trasferimento tecnologico del MechLavsono:• Acustica e Vibrazioni (Pompoli, Dalpiaz)• Termofluidodinamica e progettazione meccanica (Bettocchi)• Ingegneria Informatica (Stefanelli) Bologna 8/9 Giugno 2011
  3. 3. MechLav – Laboratorio per la meccanica avanzata Personale • Personale strutturato (coordinamento, supervisione, sviluppo metodologie) • 13 DOCENTI • 5 RICERCATORI UNIVERSITARI • Personale dedicato • 5 RICERCATORI T.D. • 14 ASSEGNISTI DI RICERCA Sedi Laboratori integrati di Acustica e Vibrazioni meccaniche c/o Dipartimento di Ingegneria Via Saragat, 1 - 44122 Ferrara Laboratori di Termofluidodinamica, Prototipazione rapida e Supercalcolo c/o CenTec Via Guercino, 47 - 44042 Cento (FE) Bologna 8/9 Giugno 2011
  4. 4. MechLav – Laboratorio per la meccanica avanzataAttività aree Macchine e Informazione• Sperimentazione industriale; – progettazione di apparati per misure termiche e meccanica; – reverse engineering (scanner e digitalizzazione tridimensionale, dispositivi di prototipazione rapida).• Progettazione termofluidodinamica e meccanica; – progettazione e ottimizzazione di macchine a fluido e sistemi di combustione, con approccio mono-bi e tridimensionale avanzato. – progettazione di macchine con materiali metallici e innovativi (polimerici, compositi, ecc.) Bologna 8/9 Giugno 2011
  5. 5. MechLav – Laboratorio per la meccanica avanzataAttività aree Macchine e Informazione• Calcolo avanzato e calcolo parallelo per la progettazione di sistemi meccanici; – disponibilità di strumenti di calcolo per l’impiego di codici avanzati di simulazione meccanica e fluidodinamica; – possibilità di utilizzo di Cluster per il calcolo parallelo.• Progettazione di sistemi informatici; – progettazione di Sistemi Web, DataBase, Client/Server.• Progettazione di sistemi di telecomunicazione. – progettazione di sistemi VoIP. Bologna 8/9 Giugno 2011
  6. 6. MechLav – Laboratorio per la meccanica avanzataAttività aree Acustica e Vibrazioni• Diagnostica vibro-acustica e controllo qualità; – implementazione e sviluppo di tecniche di analisi del segnale vibro-acustico.• Modellazione e sperimentazione finalizzate alla soluzione di problematiche vibro-acustiche; Bologna 8/9 Giugno 2011
  7. 7. MechLav – Laboratorio per la meccanica avanzataAttività aree Acustica e Vibrazioni• Caratterizzazione materiali per il controllo attivo e passivo del rumore; – definizione di procedure di caratterizzazione di materiali (poroelastici, elastici e viscoelastici) finalizzate alla corretta simulazione vibroacustica dei sistemi.• Caratterizzazione, sviluppo e ottimizzazione di prodotti e sistemi con elevate prestazioni di isolamento acustico. Bologna 8/9 Giugno 2011
  8. 8. Bologna 8/9 Giugno 2011 L’intensimetria acustica: applicazioni industriali Dott. Paolo Bonfiglio MechLav LABORATORIO PER LA MECCANICA AVANZATA
  9. 9. IndiceL’intensità acusticaMisura della potenza sonora mediante tecnica intensimetricaL’intensimetria acustica come strumento di identificazione disorgenti sonoreMisura della Transmission Loss mediante scansione intensimetrica Bologna 8/9 Giugno 2011
  10. 10. L’intensità acustica•L’intensità acustica è una grandezza di notevole importanza nel campodell’acustica applicata;•Grazie alla sua “natura vettoriale” permette anche di determinare la direzionedel flusso di energia proveniente dalla sorgente; di conseguenza fornisceindicazioni maggiori rispetto alla pressione sonora;•Per la misura dell’intensità acustica si utilizza un sensore costituito da duemicrofoni, chiamato intensimetro;• Facile implementazione di codici di calcolo; Bologna 8/9 Giugno 2011
  11. 11. L’intensità acustica Implementazione di un codice di calcolo dell’intensimetria acustica su piattaforma National Instruments / Labview ®Sistema di misura per analisiintensimetriche•Misure intensimetriche•Misure del potere fonoisolante secondo lanorma ISO 15186•Misura della potenza sonora secondo le norme9614 parte 1 e 2•Software di mappatura intensimetrica Bologna 8/9 Giugno 2011
  12. 12. Misura della potenza sonora mediante tecnicaintensimetrica•La potenza sonora è l’unico dato oggettivo che consente lo scambio diinformazioni fra le diverse parti coinvolte nell’uso e nella produzione di unasorgente sonora (costruttore, acquirente, installatore, consulente acustico,utente).•Essa è definita come l’energia emessa dalla sorgente nell’unità di tempo•Le norme ISO 9614-1 e 9614-2 descrivono la strumentazione e proceduraper determinare la potenza sonora mediante l’utilizzo dell’intensimetriaacustica. Bologna 8/9 Giugno 2011
  13. 13. Misura della potenza sonora mediante tecnicaintensimetricaEsempi Bologna 8/9 Giugno 2011
  14. 14. L’intensimetria acustica come strumento di identificazione di sorgenti sonore•Data la complessità delle sorgenti di rumore sono state sviluppate diverse tecnicheavanzate per l’identificazione degli “hot spot” di emissione di tali sorgenti. • Intensità Acustica •Olografia Acustica •BeamformingI vantaggi dell’intensimetria • Facile implementazione di codici di calcolo; •Utilizzo di un numero limitato di trasduttori, condizionatori di segnale, ecc…; •Calibrazione in ampiezza e fase dei trasduttori; •Esiste una normativa di riferimento. • Possibilità di integrare un sistema intensimetrico con un sistema di posizionamento e movimentazione automatico Bologna 8/9 Giugno 2011
  15. 15. L’intensimetria acustica come strumento diidentificazione di sorgenti sonoreEsempi Bologna 8/9 Giugno 2011
  16. 16. Misura della Transmission Loss mediante scansione intensimetrica•La valutazione delle performance di isolamento di componenti può essereeffettuata mediante la norma ISO 15186 Adler Group Components & Systems for Automotive Bologna 8/9 Giugno 2011
  17. 17. Misura della Transmission Loss mediante scansione intensimetrica•La valutazione delle performance di isolamento di componenti può essereeffettuata mediante la norma ISO 15186 Transmission Loss componenti automotive 100 Lamiera + Poroso + Strato viscoelstico 80 Lamiera Acciaio 5 mm 60 40 20 0 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000 6300 8000 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 Adler Group Components & Systems for Automotive Bologna 8/9 Giugno 2011
  18. 18. Bologna 8/9 Giugno 2011 Tecniche vibratorie per il monitoraggio e la diagnostica di macchine rotanti Ing. Gianluca D’Elia MechLav LABORATORIO PER LA MECCANICA AVANZATA
  19. 19. Monitoraggio o Diagnostica? La risposta vibratoria di un sistema meccanico è strettamente legata al suo stato di salute. La variazione dello stato di salute della macchina causa una variazione della sua risposta vibratoria Dalla Norma UNI ISO 13372: • Diagnostica: esame di sintomi e di sindromi per stabilire la natura dei difetti o dei guasti; • Monitoraggio: Ricerca e raccolta di informazioni e di dati che indichino lo stato di una macchina; Bologna 8/9 Giugno 2011
  20. 20. Metodologia d’analisi SISTEMA Ottenimento di parametri legati alla salute dell’organo meccanico in studio Monitoraggio e Diagnostica Bologna 8/9 Giugno 2011
  21. 21. Techniche di analisi del segnaleSTAZIONARIO NON-STAZIONARIOPS – FFT - MS – STFT - CWT – WVD MA - MF SEGNALE CICLO-STAZIONARIO MIP – CMS – SCD – CMC - CC Bologna 8/9 Giugno 2011
  22. 22. Monitoraggio esempi: motori c.i. Bologna 8/9 Giugno 2011
  23. 23. Monitoraggio esempi: motori c.i. Statistical pattern recognition Motore sano Mancanza di una semibronzina Bologna 8/9 Giugno 2011
  24. 24. Diagnostica esempi: motori c.i. Media sincrona 2 Acceleration [g] 1 0 -1 -2 0 180 360 540 720 angle [deg] 1.2 0.8 MIP MIP 0.4 0 0 180 360 540 720 angle [deg] Bologna 8/9 Giugno 2011
  25. 25. Diagnostica esempi: motori c.i. CONTINUOS WAVELET TRANSFORM Media sincrona Segnale residuo Bologna 8/9 Giugno 2011
  26. 26. Monitoraggio esempi: ruote dentate Low quality gear Tooth spall Bologna 8/9 Giugno 2011
  27. 27. Monitoraggio esempi: ruote dentate Sana Scarsa finitura superficiale RMS +5.4% Bologna 8/9 Giugno 2011
  28. 28. Monitoraggio esempi: ruote dentate Sano Difettoso RMS +65% Kurtosis +1076% Bologna 8/9 Giugno 2011
  29. 29. Diagnostica esempi: ruote dentate WIGNER-VILLE DISTRIBUTION Bologna 8/9 Giugno 2011
  30. 30. Diagnostica esempi: ruote dentate CONTINUOUS WAVELET TRANSFORM CWT Morlet CWT Impulse Bologna 8/9 Giugno 2011
  31. 31. Diagnostica esempi: ruote dentate SCD Bologna 8/9 Giugno 2011
  32. 32. Diagnostica esempi: cuscinetti Load Bologna 8/9 Giugno 2011
  33. 33. Diagnostica esempi: cuscinetti Bologna 8/9 Giugno 2011
  34. 34. Bologna 8/9 Giugno 2011 Sistemi di acquisizione dati e realizzazione banchi prova customizzati Ing. Alessandro Carandina MechLav LABORATORIO PER LA MECCANICA AVANZATA
  35. 35. PROBLEMATICHE AZIENDALINecessità di catene di misura particolari per analisi specificheNecessità di impiego di strumenti molto onerosi una tantumComportamento anomalo di sensori in esercizioIncertezza nelle misure dei datiNecessità di automazione di processi Bologna 8/9 Giugno 2011
  36. 36. SERVIZI PER LE AZIENDE Progettazione e realizzazione di banchi prova presso l’azienda richiedente Sviluppo di software user-friendly per il monitoraggio e il controllo di processi Realizzazione on-site di sistemi di acquisizione temporanei Caratterizzazione di elementi quali pompe, turbine, compressori mediante banchi prova Analisi dei segnali degli strumenti Bologna 8/9 Giugno 2011
  37. 37. SERVIZI PER LE AZIENDEProgettazione e realizzazione di banchi prova presso l’azienda richiedenteDeterminazione grandezze fisiche daacquisire e parametri da calcolareScelta dei sensoriScelta del sistema di condizionamento etrasduzione del segnaleImplementazione del software Bologna 8/9 Giugno 2011
  38. 38. SERVIZI PER LE AZIENDESviluppo di software per il monitoraggio e il controllo di processi Embedding di algoritmi di analisi nei programmi di monitoraggio Immediatezza nella visualizzazione dei dati Semplicità dei comandi Interfacce user-friendly Generazione automatica di report e aggiornamento dei database Bologna 8/9 Giugno 2011
  39. 39. SERVIZI PER LE AZIENDERealizzazione on-site di sistemi di acquisizione temporaneiStrumenti portatili ad elevate prestazioniSistemi imbarcabili per il data loggingSistemi rugged per il controllo remoto Bologna 8/9 Giugno 2011
  40. 40. SERVIZI PER LE AZIENDECaratterizzazione di componenti nei laboratori del dipartimento Banchi prova per: pompe turbocompressori micro turbine a gas ventilatori industriali motori (automotive) Bologna 8/9 Giugno 2011
  41. 41. CASE STUDYArchitettura in labVIEW per la gestione simultanea di banchi prova per caldaie a condensazione e bruciatori industrialiDITTA:THERMITAL (RIELLO Group)Via Jacopo Gasparini, 86 - 31040 Volpago DelMontello (TV) - ItalyLA SFIDA:sviluppare un sistema per l’acquisizione dati, il controllodell’intero laboratorio, la gestione delle sicurezze, lacreazione di report e la taratura dei sensori.LA SOLUZIONE:creazione di un software modulare, gestione dei banchiprova e delle sicurezze centralizzata e condivisione inrete dei dati acquisiti. Bologna 8/9 Giugno 2011
  42. 42. DESCRIZIONE IMPIANTO Bologna 8/9 Giugno 2011
  43. 43. DESCRIZIONE IMPIANTO Bologna 8/9 Giugno 2011
  44. 44. DESCRIZIONE IMPIANTO Bologna 8/9 Giugno 2011
  45. 45. SISTEMA DI ACQUISIZIONE/CONTROLLO SIEMENS NI Compact Field PointGas Analyzer G6M IMO PLC PC Bologna 8/9 Giugno 2011
  46. 46. SELEZIONE RAMPE Bologna 8/9 Giugno 2011
  47. 47. SCHERMATE Bologna 8/9 Giugno 2011
  48. 48. SCHERMATE Bologna 8/9 Giugno 2011
  49. 49. SCHERMATE Bologna 8/9 Giugno 2011
  50. 50. SCHERMATE Bologna 8/9 Giugno 2011
  51. 51. TARATURA Bologna 8/9 Giugno 2011
  52. 52. TARATURA Bologna 8/9 Giugno 2011
  53. 53. TARATURA Bologna 8/9 Giugno 2011
  54. 54. CARATTERISTICHESTANDARDIZZAZIONE • POSSIBILITA’ DI REPLICARE SPECIFICHE CONDIZIONI DI LAVORO PER I TEST • GENERAZIONE AUTOMATICA DI REPORT DI PROVA STANDARD PER I DIVERSI LABORATORIVISUALIZZAZIONE IMMEDIATA • INTERFACCIA GRAFICA USER FRIENDLY • VISUALIZZAZIONE NUMERICA E GRAFICA DI TUTTE LE GRANDEZZE TERMODINAMICHE DEL SISTEMA • SICUREZZE ATTIVE DEL PROGRAMMA PER EVITARE SITUAZIONI DI PERICOLOACCURATEZZA DELLE MISURE • CORREZIONE DEGLI ERRORI DEGLI STRUMENTI DI MISURA • COMPENSAZIONE DEI DISTURBI DEI SEGNALI • CONTROLLO SULL’INCERTEZZA DELL’INTERA CATENA DI MISURA • COEFFICIENTI DI TARATURA SEMPRE AGGIORNATI SU SERVER Bologna 8/9 Giugno 2011
  55. 55. Bologna 8/9 Giugno 2011 Grazie per l’attenzione www.unife.it/tecnopolo/mechlav MechLav LABORATORIO PER LA MECCANICA AVANZATA

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