מעמד איזון רוטור במהירות גבוהה למשאבות ואקום

מבוא

איזון של רוטורים במהירות גבוהה במשאבות ואקום דורש ציוד ייעודי המסוגל לשמור על דיוק בתנאי פעולה קיצוניים. כדי לעמוד בדרישות אלה פותחו סטנדים ייעודיים ב-2002 וב-2009. מערכות אלה מיועדות לאיזון דינמי של רוטורי טורבינה מורכבים במהירויות הפעולה האמיתיות שלהם, בטווח 42,000 עד 60,000 rpm, ישירות בתומכות המסב שלהם עצמם. מטרת התכנון הייתה להשיג ערכי חוסר איזון שיורי בהתאם לדיוק Class 1 לפי GOST 22061-76, תקן איכות האיזון הסובייטי (המקביל הבינלאומי המודרני שלו הוא ISO 21940-11, לשעבר ISO 1940-1).

תכנון מבני ותצורה

איור 1 מציג את הפריסה הסכמטית של מעמד איזון במהירות גבוהה המשמש עבור רוטורים של משאבות ואקום.

איור 1 – סידור מבני של מעמד איזון משאבת ואקום במהירות גבוהה:
1 – פלטפורמה קשיחה
2 – קפיצים גליליים מבודדי רעידות
3 – בסיס הרכבה גלילי
4 – משאבת ואקום מאוזנת
5 – כיסוי מגן
6 – חיישן זווית פאזה
7 – חיישן רטט על הכיסוי
8 – חיישן רטט בבסיס
9 – יחידת מדידה וחישוב

המעמד בנוי על פלטפורמה מלבנית (1), הנתמכת על ידי ארבעה קפיצים גליליים (2), המספקים בידוד רעידות. הפלטפורמה מחוזקת בקשיחים אורכיים ורוחביים, מה שמשיג קשיחות גבוהה תוך מזעור משקל. פתרון מבני זה מבטיח רגישות גבוהה לכוחות חוסר איזון ומונע תנודות תהודה לאורך כל טווח המהירות של המשאבה במהלך האיזון.

בסיס ההרכבה (3) מחובר בצורה קשיחה לפלטפורמה ומשמש למיקום מדויק של המשאבה (4). המשאבה סגורה בכיסוי ייעודי (5), אשר מכיל גם את חיישן זווית הפאזה (6). שני חיישני רטט (7 ו-8) מורכבים על הכיסוי והבסיס, בהתאמה. כל החיישנים מחוברים ליחידת מדידה וחישוב (9), אשר מבצעת ניתוח בזמן אמת ומחשבת משקלים מתקנים.

הליך איזון

האיזון מתבצע בשני שלבים עוקבים כדי להבטיח דיוק בתנאי רוטור קשיח וגמיש כאחד.

שלב 1 - איזון רוטור קשיח

בשלב הראשוני רוטור המשאבה מאוזן במהירויות סיבוב של עד 8,000 rpm, שבהן הוא מתנהג כגוף קשיח. המטרה כאן היא לפצות על חוסר איזון סטטי וגם זוגי. בבדיקות על סטנד מבודד-רעידות זה, המערכת משיגה רמות רעידה שיורית הנמוכות מ-0.01 mm/s RMS בתחום התדר 3,500–8,000 rpm. קריאה אולטרה-נמוכה זו היא תוצאת בדיקת סטנד שהתקבלה בתנאים מבוקרים, ולא נתון אופייני למדידה בשטח.

שלב 2 - איזון רוטור גמיש במהירות גבוהה

בשלב השני, האיזון מתבצע במהירות הסיבוב התפעולית של הרוטור - 42,000 או 60,000 סל"ד, בהתאם לדגם המשאבה. במהירות זו, הרוטור נכנס למצב גמיש ועובר עיוות, מה שמוביל לחוסר איזון דינמי נוסף. תיקון סופי מחושב ומיושם כדי למזער השפעות אלו. רמת הרטט השיורי לאחר איזון במהירות גבוהה אינה עולה על 0.3 מ"מ/שנייה RMS, מה שמבטיח פעולה יציבה לטווח ארוך של המשאבה.

מאפייני ביצועים

• רטט שיורי (שלב קשיח): ≤ 0.01 mm/s (3,500–8,000 rpm, תוצאת בדיקת סטנד)

• רטט שיורי (שלב גמיש): ≤ 0.3 מ"מ/שנייה (42,000–60,000 סל"ד)

• זמן מחזור כולל לאיזון: בדרך כלל פחות מ-30 דקות

סיכום

מעמד האיזון המהיר לרוטורי משאבות ואקום משלב קשיחות מבנית, מדידה מדויקת וחישוב מתקדם. הוא מאפשר איזון מדויק בתנאי הפעלה אמיתיים, ומפצה על חוסר איזון סטטי ודינמי כאחד. הפתרון עומד בתקני רטט מחמירים ומשפר משמעותית את האמינות ואת חיי השירות של מערכות משאבות ואקום במהירות גבוהה.