Vaakumpumpade kiire rootori tasakaalustusalus

Sissejuhatus

Kiirete vaakumpumpade rootorite tasakaalustamine nõuab spetsiaalset seadmestikku, mis suudab säilitada täpsust äärmuslikes töötingimustes. Nende nõuete täitmiseks töötati 2002. ja 2009. aastal välja spetsiaalsed tasakaalustusstendid. Need süsteemid on mõeldud kokkupandud turbiinrootorite dünaamiliseks tasakaalustamiseks nende tegelikel töökiirustel vahemikus 42,000 kuni 60,000 rpm, otse nende enda laagritugedes. Projekteerimise eesmärk oli saavutada jääktasakaalustamatuse väärtused vastavalt klassi 1 täpsusele standardi GOST 22061-76 järgi, mis on Nõukogude tasakaalukvaliteedi standard (selle tänapäevane rahvusvaheline vaste on ISO 21940-11, varem ISO 1940-1).

Konstruktsiooniline disain ja konfiguratsioon

Joonis 1 näitab vaakumpumba rootorite kiire tasakaalustusstendi skemaatilist paigutust.

Joonis 1 – Kiire vaakumpumba tasakaalustusstendi struktuuriline paigutus:
1 – Jäik platvorm
2 – Silindrilised vibratsiooni isoleerivad vedrud
3 – Silindriline kinnitusalus
4 – Tasakaalustatud vaakumpump
5 – Kaitsekate
6 – Faasinurga andur
7 – Vibratsiooniandur kaanel
8 – Vibratsiooniandur alusel
9 – Mõõte- ja arvutusüksus

Alus on ehitatud ristkülikukujulisele platvormile (1), mida toetavad neli silindrilist vedru (2), mis tagavad vibratsiooni isoleerimise. Platvorm on tugevdatud piki- ja põikjäigastusribadega, saavutades suure jäikuse ja minimeerides samal ajal kaalu. See konstruktsioonilahendus tagab suure tundlikkuse tasakaalustamatusjõudude suhtes ja hoiab ära resonantsed võnkumised kogu pumba kiirusvahemikus tasakaalustamise ajal.

Paigaldusalus (3) on platvormi külge jäigalt kinnitatud ja selle eesmärk on pumba (4) täpne positsioneerimine. Pump on ümbritsetud spetsiaalse kaanega (5), milles asub ka faasinurga andur (6). Kaanele ja alusele on paigaldatud vastavalt kaks vibratsiooniandurit (7 ja 8). Kõik andurid on ühendatud mõõte- ja arvutusseadmega (9), mis teostab reaalajas analüüsi ja arvutab paranduskaalusid.

Tasakaalustamismenetlus

Tasakaalustamine toimub kahes järjestikuses etapis, et tagada täpsus nii jäiga kui ka painduva rootori tingimustes.

1. etapp – jäiga rootori tasakaalustamine

Esialgses etapis tasakaalustatakse pumba rootorit pöörlemiskiirustel kuni 8,000 rpm, kus see käitub jäiga kehana. Eesmärk on siin kompenseerida nii staatiline kui ka paartasakaalustamatus. Sellel vibratsiooniliselt isoleeritud stendil tehtud katsetes saavutab süsteem sagedusvahemikus 3,500–8,000 rpm jääkvibratsiooni taseme alla 0.01 mm/s RMS. See ülimadal näit on kontrollitud tingimustes saadud stendikatse tulemus, mitte tüüpiline välimõõtmise näitaja.

2. etapp – kiire ja painduva rootori tasakaalustamine

Teises etapis teostatakse tasakaalustamine rootori töökiirusel – kas 42 000 või 60 000 p/min, olenevalt pumba mudelist. Sellel kiirusel läheb rootor painduvasse olekusse ja deformeerub, mis viib täiendava dünaamilise tasakaalustamatuseni. Nende mõjude minimeerimiseks arvutatakse ja rakendatakse lõplik korrektsioon. Jääkvibratsiooni tase pärast kiiret tasakaalustamist ei ületa 0,3 mm/s RMS, mis tagab pumba pikaajalise stabiilse töö.

Toimivusomadused

• Jääkvibratsioon (jäik platvorm): ≤ 0.01 mm/s (3,500–8,000 rpm, stendikatse tulemus)

• Jääkvibratsioon (painduv tööpind): ≤ 0,3 mm/s (42 000–60 000 p/min)

• Tasakaalustamise kogutsükli aeg: Tavaliselt alla 30 minuti

Kokkuvõte

Vaakumpumba rootorite kiire tasakaalustusalus ühendab endas konstruktsiooni jäikuse, täppismõõtmise ja täiustatud arvutused. See võimaldab täpset tasakaalustamist reaalsetes töötingimustes, kompenseerides nii staatilist kui ka dünaamilist tasakaalustamatust. Lahendus vastab rangetele vibratsioonistandarditele ning parandab oluliselt kiirete vaakumpumbasüsteemide töökindlust ja kasutusiga.