Højhastighedsrotorbalanceringsstativ til vakuumpumper

Introduktion

Afbalancering af højhastighedsrotorer i vakuumpumper kræver specialudstyr, der er i stand til at opretholde nøjagtighed under ekstreme driftsforhold. For at opfylde disse krav blev der udviklet dedikerede afbalanceringsstandere i 2002 og 2009. Disse systemer er designet til dynamisk afbalancering af samlede turbinrotorer ved faktiske driftshastigheder fra 42.000 til 60.000 o/min, direkte i deres egne lejeunderstøtninger. Designmålet var at opnå restubalanceværdier i overensstemmelse med klasse 1-nøjagtighed i henhold til GOST ISO 22061-76.

Strukturelt design og konfiguration

Figur 1 viser den skematiske opbygning af højhastighedsbalanceringsstativet, der anvendes til vakuumpumperotorer.

Figur 1 – Strukturel layout af højhastighedsvakuumpumpens balanceringsstativ:
1 – Stiv platform
2 – Cylindriske vibrationsisolerende fjedre
3 – Cylindrisk monteringsbase
4 – Balanceret vakuumpumpe
5 – Beskyttelsesdæksel
6 – Fasevinkelsensor
7 – Vibrationssensor på dækslet
8 – Vibrationssensor på basen
9 – Måle- og beregningsenhed

Stativet er bygget på en rektangulær platform (1), der understøttes af fire cylindriske fjedre (2), som giver vibrationsisolering. Platformen er forstærket med langsgående og tværgående afstivere, hvilket opnår høj stivhed og minimerer vægten. Denne strukturelle løsning sikrer høj følsomhed over for ubalancekræfter og forhindrer resonante svingninger i hele pumpens hastighedsområde under afbalancering.

Monteringsbasen (3) er fastgjort til platformen og tjener til præcis positionering af pumpen (4). Pumpen er forsynet med et dedikeret dæksel (5), som også indeholder fasevinkelsensoren (6). To vibrationssensorer (7 og 8) er monteret på henholdsvis dækslet og basen. Alle sensorer er forbundet til en måle- og beregningsenhed (9), som udfører realtidsanalyse og beregner korrektionsvægte.

Afbalanceringsprocedure

Afbalancering udføres i to på hinanden følgende trin for at sikre præcision under både stive og fleksible rotorforhold.

Trin 1 – Afbalancering af stiv rotor

I den indledende fase afbalanceres pumperotoren ved rotationshastigheder på op til 8.000 o/min, hvor den opfører sig som et stift legeme. Formålet her er at kompensere for både statiske og parvise ubalancer. Systemet opnår restvibrationsniveauer under 0,01 mm/s RMS i frekvensområdet 3.500-8.000 o/min.

Trin 2 – Højhastigheds fleksibel rotorbalancering

I andet trin udføres afbalanceringen ved rotorens driftshastighed – enten 42.000 eller 60.000 o/min, afhængigt af pumpemodellen. Ved denne hastighed går rotoren ind i en fleksibel tilstand og deformeres, hvilket fører til yderligere dynamisk ubalance. En endelig korrektion beregnes og anvendes for at minimere disse effekter. Det resterende vibrationsniveau efter højhastighedsafbalancering overstiger ikke 0,3 mm/s RMS, hvilket sikrer langsigtet stabil drift af pumpen.

Ydeevneegenskaber

• Restvibration (stiv scene): ≤ 0,01 mm/s (3.500–8.000 o/min)

• Restvibrationer (fleksibelt trin): ≤ 0,3 mm/s (42.000–60.000 o/min)

• Samlet cyklustid for afbalancering: Typisk under 30 minutter

Konklusion

Højhastighedsbalanceringsstativet til vakuumpumperotorer kombinerer strukturel stivhed, præcisionsmåling og avanceret beregning. Det muliggør præcis afbalancering under reelle driftsforhold og kompenserer for både statiske og dynamiske ubalancer. Løsningen opfylder strenge vibrationsstandarder og forbedrer pålideligheden og levetiden for højhastighedsvakuumpumpesystemer betydeligt.