Radni stol za balansaciju rotora na visokim brzinama za vakuumske pumpe

Uvod

Balansiranje visokobrzinskih rotora u vakuumskim pumpama zahtijeva specijalizovanu opremu sposobnu da održi preciznost u ekstremnim radnim uslovima. Da bi se ispunili ovi zahtjevi, razvijena su namjenska postolja za balansiranje u 2002. i 2009. godini. Ovi sistemi su namijenjeni za dinamičko balansiranje sastavljenih rotora turbina pri stvarnim radnim brzinama u rasponu od 42.000 do 60.000 o/min, direktno u vlastitim ležajnim osloncima. Cilj projektovanja bio je postizanje vrijednosti rezidualne neuravnoteženosti u skladu sa klasom tačnosti 1 prema GOST 22061-76, sovjetskom standardu kvaliteta balansiranja (njegov savremeni međunarodni ekvivalent je ISO 21940-11, ranije ISO 1940-1).

Strukturni dizajn i konfiguracija

Slika 1 prikazuje šematski raspored radnog stola za balansaciju na visokim brzinama koji se koristi za rotore vakuumskih pumpi.

Slika 1 – Strukturni raspored radnog stola za balansaciju vakuumske pumpe na visokim brzinama:
1 – Kruta platforma
2 – Cilindričnih opruge za izolaciju vibracija
3 – Cilindrična montažna baza
4 – Balansirana vakuumska pumpa
5 – Zaštitni poklopac
6 – Senzor faznog ugla
7 – Senzor vibracija na poklopcu
8 – Senzor vibracije na postolju
9 – Mjerna i računska jedinica

Postoljaž je izgrađen na pravokutnoj platformi (1), podržanoj sa četiri cilindričnih opruge (2), koje osiguravaju izolaciju od vibracija. Platforma je ojačana uzdužnim i poprečnim ukrepama, čime se postiže velika krutost uz minimalno opterećenje. Ovo strukturno rješenje osigurava visoku osjetljivost na sile neuravnoteženosti i sprječava rezonantne oscilacije u cijelom rasponu brzina pumpe tijekom balansiranja.

Baza montaže (3) je kruto pričvršćena na platformu i služi za precizno pozicioniranje pumpe (4). Pumpa je zatvorena sa namjenskim pokrovom (5), koji sadrži i senzor faznog kuta (6). Dva senzora vibracija (7 i 8) su montirana na pokrovu i bazi, respektivno. Svi senzori su spojeni na mjernu i računsku jedinicu (9), koja obavlja analizu u realnom vremenu i izračunava težine za ispravku.

Postupak balansiranja

Balansiranje se provodi u dva sekvencijalna stadija kako bi se osigurala preciznost za uvjete rigidnog i fleksibilnog rotora.

Stadij 1 – Balansiranje rigidnog rotora

U početnoj fazi, rotor pumpe se balansira pri obrtnim brzinama do 8.000 o/min, gdje se ponaša kao kruto tijelo. Cilj u ovoj fazi je kompenzacija i statičke i spregnute (couple) neuravnoteženosti. U testovima na ovom vibracijski izolovanom postolju, sistem postiže rezidualne nivoe vibracija ispod 0,01 mm/s RMS u frekvencijskom opsegu od 3.500 do 8.000 o/min. Ova izuzetno niska vrijednost je rezultat ispitivanja na postolju dobijen pod kontrolisanim uslovima, a ne tipična vrijednost izmjerena na terenu.

Stadij 2 – Balansiranje fleksibilnog rotora na visokim brzinama

U drugoj fazi, balansiranje se obavlja na radnoj brzini rotora — ili 42.000 ili 60.000 o/min, ovisno o modelu pumpe. Na ovoj brzini, rotor ulazi u fleksibilno stanje i trpi deformaciju, što vodi do dodatne dinamičke neuravnoteženosti. Konačna ispravka se izračunava i primjenjuje kako bi se minimizirali ti učinci. Rezidualna razina vibracije nakon brzoturnog balansiranja ne premašuje 0,3 mm/s RMS, čime se osigurava dugotrajno stabilno rukovanje pumpom.

Karakteristike Performansi

• Rezidualna vibracija (rigidna faza): ≤ 0,01 mm/s (3.500–8.000 o/min, rezultat ispitivanja na postolju)

• Rezidualna vibracija (fleksibilna faza): ≤ 0,3 mm/s (42.000–60.000 o/min)

• Ukupno vrijeme ciklusa balansiranja: Obično manje od 30 minuta

Zaključak

Postolje za brzo balansiranje rotora vakuumskih pumpi kombinuje strukturalnu krutost, precizno mjerenje i naprednu obradu podataka. Omogućava precizno balansiranje u stvarnim radnim uslovima, kompenzujući i statičku i dinamičku neuravnoteženost. Rješenje ispunjava stroge standarde vibracija i značajno poboljšava pouzdanost i radni vijek visokobrzinskih sistema vakuumskih pumpi.