Nopea roottorin tasapainotusjalusta tyhjiöpumpuille

Johdanto

Tyhjiöpumppujen suurnopeuksisten roottoreiden tasapainottaminen vaatii erikoislaitteita, jotka pystyvät ylläpitämään tarkkuutta äärimmäisissä käyttöolosuhteissa. Näiden vaatimusten täyttämiseksi kehitettiin vuosina 2002 ja 2009 erityisiä tasapainotustelineitä. Nämä järjestelmät on suunniteltu koottujen turbiiniroottoreiden dynaamiseen tasapainottamiseen todellisilla käyttönopeuksilla 42 000–60 000 rpm, suoraan niiden omissa laakerituissa. Suunnittelun tavoitteena oli saavuttaa jäännösepätasapainon arvot GOST ISO 22061-76 -standardin mukaisen tarkkuusluokan 1 mukaisesti.

Rakennesuunnittelu ja kokoonpano

Kuva 1 esittää tyhjiöpumppujen roottoreiden tasapainotuksessa käytettävän suurnopeuksisen telineen kaaviokuvan.

Kuva 1 – Suurnopeuksisen tyhjiöpumpun tasapainotusjalustan rakenne:
1 – Jäykkä alusta
2 – Sylinterimäiset tärinää eristävät jouset
3 – Sylinterimäinen kiinnitysalusta
4 – Tasapainotettu tyhjiöpumppu
5 – Suojakansi
6 – Vaihekulma-anturi
7 – Tärinäanturi kannessa
8 – Tärinäanturi pohjassa
9 – Mittaus- ja laskentayksikkö

Jalusta on rakennettu suorakaiteen muotoiselle alustalle (1), jota tukevat neljä lieriömäistä jousta (2), jotka eristävät tärinää. Jalusta on vahvistettu pitkittäis- ja poikittaisilla jäykisteillä, mikä saavuttaa suuren jäykkyyden ja minimoi painon. Tämä rakenteellinen ratkaisu varmistaa suuren herkkyyden epätasapainovoimille ja estää resonanssivärähtelyt pumpun koko nopeusalueella tasapainotuksen aikana.

Asennusalusta (3) on kiinnitetty tukevasti alustaan ja sen avulla pumppu (4) voidaan asemoida tarkasti. Pumppu on koteloitu erillisellä kannella (5), jossa sijaitsee myös vaihekulma-anturi (6). Kannessa ja alustassa on kaksi värähtelyanturia (7 ja 8). Kaikki anturit on kytketty mittaus- ja laskentayksikköön (9), joka suorittaa reaaliaikaisen analyysin ja laskee korjauspainot.

Tasapainotusmenettely

Tasapainotus suoritetaan kahdessa peräkkäisessä vaiheessa tarkkuuden varmistamiseksi sekä jäykissä että joustavissa roottoreissa.

Vaihe 1 – Jäykän roottorin tasapainotus

Alkuvaiheessa pumpun roottori tasapainotetaan jopa 8 000 rpm:n pyörimisnopeuksilla, jolloin se käyttäytyy jäykänä kappaleena. Tavoitteena on kompensoida sekä staattista että kytkentäepätasapainoa. Järjestelmä saavuttaa alle 0,01 mm/s RMS:n jäännösvärähtelytasot taajuusalueella 3 500–8 000 rpm.

Vaihe 2 – Nopea joustava roottorin tasapainotus

Toisessa vaiheessa tasapainotus suoritetaan roottorin käyttönopeudella – joko 42 000 tai 60 000 rpm pumpun mallista riippuen. Tällä nopeudella roottori siirtyy joustavaan tilaan ja käy läpi muodonmuutoksia, mikä johtaa dynaamiseen epätasapainoon. Lopullinen korjaus lasketaan ja tehdään näiden vaikutusten minimoimiseksi. Jäännösvärähtelytaso suurnopeustasapainotuksen jälkeen ei ylitä 0,3 mm/s RMS, mikä varmistaa pumpun vakaan toiminnan pitkällä aikavälillä.

Suorituskykyominaisuudet

• Jäännösvärähtely (jäykkä vaihe): ≤ 0,01 mm/s (3 500–8 000 rpm)

• Jäännösvärähtely (joustava alusta): ≤ 0,3 mm/s (42 000–60 000 rpm)

• Kokonaissyklin aika tasapainotukselle: Yleensä alle 30 minuuttia

Päätelmä

Tyhjiöpumppujen roottoreiden nopea tasapainotusteline yhdistää rakenteellisen jäykkyyden, tarkat mittaukset ja edistyneen laskennan. Se mahdollistaa tarkan tasapainotuksen todellisissa käyttöolosuhteissa kompensoiden sekä staattista että dynaamista epätasapainoa. Ratkaisu täyttää tiukat tärinästandardit ja parantaa merkittävästi suurnopeuksisten tyhjiöpumppujärjestelmien luotettavuutta ja käyttöikää.