Support d'équilibrage de rotor à grande vitesse pour pompes à vide

Introduction

L'équilibrage des rotors à grande vitesse des pompes à vide nécessite un équipement spécialisé capable de maintenir une précision optimale dans des conditions de fonctionnement extrêmes. Pour répondre à ces exigences, des bancs d'équilibrage dédiés ont été développés en 2002 et 2009. Ces systèmes sont conçus pour l'équilibrage dynamique des rotors de turbine assemblés à des vitesses de fonctionnement réelles comprises entre 42 000 et 60 000 tr/min, directement sur leurs paliers. L'objectif de conception était d'obtenir des valeurs de balourd résiduel conformes à la précision de classe 1, conformément à la norme GOST ISO 22061-76.

Conception et configuration structurelles

La figure 1 montre la disposition schématique du support d’équilibrage à grande vitesse utilisé pour les rotors de pompe à vide.

Figure 1 – Schéma structurel du support d’équilibrage de la pompe à vide à grande vitesse :
1 – Plateforme rigide
2 – Ressorts cylindriques antivibratoires
3 – Base de montage cylindrique
4 – Pompe à vide équilibrée
5 – Housse de protection
6 – Capteur d'angle de phase
7 – Capteur de vibrations sur le couvercle
8 – Capteur de vibrations sur la base
9 – Unité de mesure et de calcul

Le support repose sur une plateforme rectangulaire (1), soutenue par quatre ressorts cylindriques (2), qui assurent l'isolation des vibrations. La plateforme est renforcée par des raidisseurs longitudinaux et transversaux, offrant une grande rigidité tout en minimisant le poids. Cette solution structurelle assure une grande sensibilité aux forces de déséquilibre et prévient les oscillations résonnantes sur toute la plage de vitesse de la pompe lors de l'équilibrage.

La base de montage (3) est fixée solidement à la plateforme et permet de positionner la pompe (4) avec précision. La pompe est protégée par un couvercle dédié (5), qui abrite également le capteur d'angle de phase (6). Deux capteurs de vibrations (7 et 8) sont montés respectivement sur le couvercle et la base. Tous les capteurs sont connectés à une unité de mesure et de calcul (9), qui effectue des analyses en temps réel et calcule les poids correctifs.

Procédure d'équilibrage

L'équilibrage est effectué en deux étapes séquentielles pour garantir la précision dans des conditions de rotor rigides et flexibles.

Étape 1 – Équilibrage du rotor rigide

Dans un premier temps, le rotor de la pompe est équilibré à des vitesses de rotation allant jusqu'à 8 000 tr/min, où il se comporte comme un corps rigide. L'objectif est de compenser les déséquilibres statiques et de couple. Le système atteint des niveaux de vibrations résiduelles inférieurs à 0,01 mm/s RMS dans la plage de fréquences de 3 500 à 8 000 tr/min.

Étape 2 – Équilibrage du rotor flexible à grande vitesse

Lors de la deuxième étape, l'équilibrage est réalisé à la vitesse de fonctionnement du rotor, soit 42 000 ou 60 000 tr/min selon le modèle de pompe. À cette vitesse, le rotor entre en flexion et subit une déformation, ce qui entraîne un déséquilibre dynamique supplémentaire. Une correction finale est calculée et appliquée pour minimiser ces effets. Le niveau de vibration résiduelle après l'équilibrage à grande vitesse ne dépasse pas 0,3 mm/s RMS, garantissant ainsi un fonctionnement stable et durable de la pompe.

Caractéristiques de performance

• Vibration résiduelle (étage rigide) : ≤ 0,01 mm/s (3 500–8 000 tr/min)

• Vibration résiduelle (étage flexible) : ≤ 0,3 mm/s (42 000–60 000 tr/min)

• Durée totale du cycle d'équilibrage : Généralement moins de 30 minutes

Conclusion

Le support d'équilibrage haute vitesse pour rotors de pompes à vide allie rigidité structurelle, mesure de précision et calcul avancé. Il permet un équilibrage précis en conditions opérationnelles réelles, compensant les déséquilibres statiques et dynamiques. Cette solution répond aux normes de vibration les plus strictes et améliore considérablement la fiabilité et la durée de vie des systèmes de pompes à vide haute vitesse.