Radni stol za balansaciju rotora na visokim brzinama za vakuumske pumpe

Introduction

Balancing of high-speed rotors in vacuum pumps requires specialized equipment capable of maintaining accuracy under extreme operational conditions. To meet these requirements, dedicated balancing stands were developed in 2002 and 2009. These systems are designed for dynamic balancing of assembled turbine rotors at actual operational speeds ranging from 42,000 to 60,000 rpm, directly in their own bearing supports. The design objective was to achieve residual imbalance values in accordance with Class 1 accuracy as per GOST 22061-76, the Soviet balance quality standard (its modern international counterpart is ISO 21940-11, formerly 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.

Balancing Procedure

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

Stadij 1 – Balansiranje rigidnog rotora

In the initial stage, the pump rotor is balanced at rotational speeds up to 8,000 rpm, where it behaves as a rigid body. The objective here is to compensate for both static and couple imbalances. In tests on this vibration-isolated stand, the system achieves residual vibration levels below 0.01 mm/s RMS in the 3,500–8,000 rpm frequency range. This ultra-low reading is a stand-test result obtained under controlled conditions, not a typical field-measurement figure.

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 rpm, stand-test result)

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

• Total cycle time for balancing: Typically under 30 minutes

Conclusion

The high-speed balancing stand for vacuum pump rotors combines structural rigidity, precision measurement, and advanced computation. It enables accurate balancing under real operational conditions, compensating for both static and dynamic imbalances. The solution meets stringent vibration standards and significantly improves the reliability and service life of high-speed vacuum pump systems.