Βάση εξισορρόπησης ρότορα υψηλής ταχύτητας για αντλίες κενού

Εισαγωγή

Η εξισορρόπηση ρότορων υψηλής ταχύτητας σε αντλίες κενού απαιτεί εξειδικευμένο εξοπλισμό ικανό να διατηρεί την ακρίβεια υπό ακραίες συνθήκες λειτουργίας. Για την κάλυψη αυτών των απαιτήσεων, αναπτύχθηκαν ειδικές βάσεις εξισορρόπησης το 2002 και το 2009. Αυτά τα συστήματα έχουν σχεδιαστεί για δυναμική εξισορρόπηση συναρμολογημένων ρότορων στροβίλων σε πραγματικές ταχύτητες λειτουργίας που κυμαίνονται από 42.000 έως 60.000 σ.α.λ., απευθείας στις δικές τους βάσεις εδράνων. Ο στόχος σχεδιασμού ήταν η επίτευξη υπολειμματικών τιμών ανισορροπίας σύμφωνα με την ακρίβεια Κλάσης 1 σύμφωνα με το GOST ISO 22061-76.

Δομικός Σχεδιασμός και Διαμόρφωση

Το Σχήμα 1 δείχνει τη σχηματική διάταξη της βάσης εξισορρόπησης υψηλής ταχύτητας που χρησιμοποιείται για τους ρότορες αντλίας κενού.

Σχήμα 1 – Δομική διάταξη της βάσης εξισορρόπησης αντλίας κενού υψηλής ταχύτητας:
1 – Άκαμπτη πλατφόρμα
2 – Κυλινδρικά ελατήρια απομόνωσης κραδασμών
3 – Κυλινδρική βάση στήριξης
4 – Ισορροπημένη αντλία κενού
5 – Προστατευτικό κάλυμμα
6 – Αισθητήρας γωνίας φάσης
7 – Αισθητήρας κραδασμών στο κάλυμμα
8 – Αισθητήρας κραδασμών στη βάση
9 – Μονάδα μέτρησης και υπολογισμού

Η βάση είναι κατασκευασμένη σε ορθογώνια πλατφόρμα (1), η οποία υποστηρίζεται από τέσσερα κυλινδρικά ελατήρια (2), τα οποία παρέχουν απομόνωση από κραδασμούς. Η πλατφόρμα είναι ενισχυμένη με διαμήκεις και εγκάρσιες ενισχύσεις, επιτυγχάνοντας υψηλή ακαμψία ελαχιστοποιώντας παράλληλα το βάρος. Αυτή η δομική λύση εξασφαλίζει υψηλή ευαισθησία στις δυνάμεις ανισορροπίας και αποτρέπει τις συντονισμένες ταλαντώσεις σε όλο το εύρος στροφών της αντλίας κατά την εξισορρόπηση.

Η βάση στήριξης (3) είναι σταθερά στερεωμένη στην πλατφόρμα και χρησιμεύει για την ακριβή τοποθέτηση της αντλίας (4). Η αντλία περικλείεται από ένα ειδικό κάλυμμα (5), το οποίο στεγάζει επίσης τον αισθητήρα γωνίας φάσης (6). Δύο αισθητήρες κραδασμών (7 και 8) είναι τοποθετημένοι στο κάλυμμα και στη βάση, αντίστοιχα. Όλοι οι αισθητήρες είναι συνδεδεμένοι σε μια μονάδα μέτρησης και υπολογισμού (9), η οποία εκτελεί ανάλυση σε πραγματικό χρόνο και υπολογίζει διορθωτικά βάρη.

Διαδικασία εξισορρόπησης

Η ζυγοστάθμιση πραγματοποιείται σε δύο διαδοχικά στάδια για να εξασφαλιστεί η ακρίβεια τόσο σε άκαμπτες όσο και σε εύκαμπτες συνθήκες ρότορα.

Στάδιο 1 – Εξισορρόπηση Άκαμπτου Ρότορα

Στο αρχικό στάδιο, ο ρότορας της αντλίας ισορροπείται σε ταχύτητες περιστροφής έως και 8.000 σ.α.λ., όπου συμπεριφέρεται ως άκαμπτο σώμα. Ο στόχος εδώ είναι η αντιστάθμιση τόσο των στατικών ανισορροπιών όσο και των ανισορροπιών ζεύγους. Το σύστημα επιτυγχάνει υπολειμματικά επίπεδα κραδασμών κάτω από 0,01 mm/s RMS στην περιοχή συχνοτήτων 3.500–8.000 σ.α.λ.

Στάδιο 2 – Εξισορρόπηση εύκαμπτου ρότορα υψηλής ταχύτητας

Στο δεύτερο στάδιο, η εξισορρόπηση εκτελείται στην ταχύτητα λειτουργίας του ρότορα—είτε 42.000 είτε 60.000 σ.α.λ., ανάλογα με το μοντέλο της αντλίας. Σε αυτήν την ταχύτητα, ο ρότορας εισέρχεται σε κατάσταση ευκαμψίας και υφίσταται παραμόρφωση, η οποία οδηγεί σε πρόσθετη δυναμική ανισορροπία. Υπολογίζεται και εφαρμόζεται μια τελική διόρθωση για την ελαχιστοποίηση αυτών των επιπτώσεων. Το υπολειπόμενο επίπεδο κραδασμών μετά την εξισορρόπηση υψηλής ταχύτητας δεν υπερβαίνει τα 0,3 mm/s RMS, εξασφαλίζοντας μακροπρόθεσμη σταθερή λειτουργία της αντλίας.

Χαρακτηριστικά απόδοσης

• Υπολειμματική δόνηση (άκαμπτο στάδιο): ≤ 0,01 mm/s (3.500–8.000 σ.α.λ.)

• Υπολειμματική δόνηση (εύκαμπτο στάδιο): ≤ 0,3 mm/s (42.000–60.000 σ.α.λ.)

• Συνολικός χρόνος κύκλου για εξισορρόπηση: Συνήθως λιγότερο από 30 λεπτά

Συμπέρασμα

Η βάση ζυγοστάθμισης υψηλής ταχύτητας για ρότορες αντλιών κενού συνδυάζει δομική ακαμψία, ακριβείς μετρήσεις και προηγμένους υπολογισμούς. Επιτρέπει την ακριβή ζυγοστάθμιση υπό πραγματικές συνθήκες λειτουργίας, αντισταθμίζοντας τόσο τις στατικές όσο και τις δυναμικές ανισορροπίες. Η λύση πληροί αυστηρά πρότυπα κραδασμών και βελτιώνει σημαντικά την αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής των συστημάτων αντλιών κενού υψηλής ταχύτητας.