Стенд за балансиране на високоскоростни ротори за вакуумни помпи

Въведение

Балансирането на високоскоростни ротори във вакуумни помпи изисква специализирано оборудване, способно да поддържа точност при екстремни експлоатационни условия. За да се отговорят на тези изисквания, през 2002 и 2009 г. бяха разработени специални балансиращи стендове. Тези системи са предназначени за динамично балансиране на сглобени турбинни ротори при реални работни скорости в диапазона от 42 000 до 60 000 об/мин, директно в собствените им лагерни опори. Целта на проектирането беше да се постигнат стойности на остатъчния дисбаланс в съответствие с клас на точност 1 по GOST ISO 22061-76.

Структурен дизайн и конфигурация

Фигура 1 показва схематично разположение на високоскоростния балансиращ стенд, използван за ротори на вакуумни помпи.

Фигура 1 – Структурно оформление на балансиращия стенд за високоскоростна вакуумна помпа:
1 – Твърда платформа
2 – Цилиндрични виброизолиращи пружини
3 – Цилиндрична монтажна основа
4 – Балансирана вакуумна помпа
5 – Защитен капак
6 – Сензор за фазов ъгъл
7 – Сензор за вибрации на капака
8 – Сензор за вибрации на основата
9 – Измервателно-изчислителен блок

Стойката е изградена върху правоъгълна платформа (1), поддържана от четири цилиндрични пружини (2), които осигуряват виброизолация. Платформата е подсилена с надлъжни и напречни усилватели, постигайки висока твърдост, като същевременно минимизира теглото. Това структурно решение осигурява висока чувствителност към сили на дисбаланс и предотвратява резонансни трептения в целия диапазон на скоростта на помпата по време на балансиране.

Монтажната основа (3) е здраво закрепена към платформата и служи за прецизно позициониране на помпата (4). Помпата е затворена със специален капак (5), в който е разположен и сензорът за фазов ъгъл (6). Два вибрационни сензора (7 и 8) са монтирани съответно на капака и основата. Всички сензори са свързани към измервателно-изчислителен блок (9), който извършва анализ в реално време и изчислява коригиращи тегла.

Процедура за балансиране

Балансирането се извършва на два последователни етапа, за да се осигури прецизност както при твърд, така и при гъвкав ротор.

Етап 1 – Балансиране на твърд ротор

В началния етап роторът на помпата се балансира при скорости на въртене до 8000 об/мин, където се държи като твърдо тяло. Целта тук е да се компенсират както статичните, така и диференциалните дисбаланси. Системата постига нива на остатъчни вибрации под 0,01 mm/s RMS в честотния диапазон от 3500 до 8000 об/мин.

Етап 2 – Балансиране на високоскоростен гъвкав ротор

Във втория етап балансирането се извършва при работната скорост на ротора – 42 000 или 60 000 об/мин, в зависимост от модела на помпата. При тази скорост роторът влиза в гъвкаво състояние и се деформира, което води до допълнителен динамичен дисбаланс. Изчислява се и се прилага окончателна корекция, за да се минимизират тези ефекти. Нивото на остатъчни вибрации след високоскоростно балансиране не надвишава 0,3 mm/s RMS, което осигурява дългосрочна стабилна работа на помпата.

Характеристики на производителността

• Остатъчни вибрации (твърда сцена): ≤ 0,01 мм/с (3500–8000 об/мин)

• Остатъчни вибрации (гъвкава степен): ≤ 0,3 мм/с (42 000–60 000 об/мин)

• Общо време на цикъла за балансиране: Обикновено под 30 минути

Заключение

Високоскоростният балансиращ стенд за ротори на вакуумни помпи съчетава структурна твърдост, прецизно измерване и усъвършенствани изчисления. Той позволява точно балансиране при реални работни условия, компенсирайки както статичните, така и динамичните дисбаланси. Решението отговаря на строгите стандарти за вибрации и значително подобрява надеждността и експлоатационния живот на високоскоростните вакуумни помпени системи.