Nagysebességű rotor kiegyensúlyozó állvány vákuumszivattyúkhoz

Bevezetés

A nagy fordulatszámú vákuumszivattyúk rotorjainak kiegyensúlyozása speciális berendezést igényel, amely extrém üzemi körülmények között is képes a pontosság fenntartására. E követelmények teljesítésére 2002-ben és 2009-ben dedikált kiegyensúlyozó állványokat fejlesztettek ki. Ezeket a rendszereket az összeszerelt turbinarotorok dinamikus kiegyensúlyozására tervezték a tényleges üzemi fordulatszámon, 42,000 és 60,000 rpm között, közvetlenül a saját csapágytámaszaikban. A tervezési cél a maradó kiegyensúlyozatlansági értékek elérése volt a GOST 22061-76 szerinti 1. osztályú pontosságnak megfelelően, amely a szovjet kiegyensúlyozási minőségi szabvány (ennek modern nemzetközi megfelelője az ISO 21940-11, korábban ISO 1940-1).

Szerkezeti tervezés és konfiguráció

Az 1. ábra a vákuumszivattyú rotorjaihoz használt nagysebességű kiegyensúlyozó állvány vázlatos elrendezését mutatja.

1. ábra – A nagysebességű vákuumszivattyú kiegyensúlyozó állványának szerkezeti elrendezése:
1 – Merev platform
2 – Hengeres rezgéscsillapító rugók
3 – Hengeres szerelőalap
4 – Kiegyensúlyozott vákuumszivattyú
5 – Védőburkolat
6 – Fázisszög-érzékelő
7 – Rezgésérzékelő a fedélen
8 – Rezgésérzékelő az alapon
9 – Mérő- és számítási egység

Az állvány egy téglalap alakú platformon (1) épül, amelyet négy hengeres rugó (2) tart, amelyek rezgésszigetelést biztosítanak. A platform hosszanti és keresztirányú merevítőkkel van megerősítve, így nagy merevséget ér el, miközben minimalizálja a súlyt. Ez a szerkezeti megoldás nagy érzékenységet biztosít az egyensúlyhiányból eredő erőkkel szemben, és megakadályozza a rezonáns rezgéseket a szivattyú teljes fordulatszám-tartományában a kiegyensúlyozás során.

A szerelőalap (3) mereven rögzítve van a platformhoz, és a szivattyú (4) pontos pozicionálására szolgál. A szivattyút egy erre a célra szolgáló fedél (5) veszi körül, amely a fázisszög-érzékelőt (6) is tartalmazza. Két rezgésérzékelő (7 és 8) található a fedélen, illetve az alapon. Minden érzékelő egy mérő- és számítóegységhez (9) van csatlakoztatva, amely valós idejű elemzést végez és korrekciós súlyokat számít ki.

Kiegyensúlyozási eljárás

A kiegyensúlyozást két egymást követő szakaszban végzik, hogy biztosítsák a pontosságot mind merev, mind rugalmas rotor esetén.

1. szakasz – Merev rotor kiegyensúlyozása

A kezdeti szakaszban a szivattyú rotorját legfeljebb 8,000 rpm fordulatszámon egyensúlyozzák ki, amikor az merev testként viselkedik. A cél itt a statikus és a nyomatéki kiegyensúlyozatlanság kompenzálása. Az ezen a rezgésleválasztott állványon végzett vizsgálatok során a rendszer 0.01 mm/s RMS alatti maradó rezgésszinteket ér el a 3,500–8,000 rpm frekvenciatartományban. Ez az ultraalacsony érték ellenőrzött körülmények között kapott állványvizsgálati eredmény, nem tipikus helyszíni mérési adat.

2. szakasz – Nagy sebességű, rugalmas rotorkiegyensúlyozás

A második szakaszban a kiegyensúlyozást a rotor üzemi sebességén végzik – 42 000 vagy 60 000 fordulat/perc, a szivattyú modelljétől függően. Ezen a sebességen a rotor rugalmas állapotba kerül és deformálódik, ami további dinamikus kiegyensúlyozatlansághoz vezet. Egy végső korrekciót számítanak ki és alkalmaznak ezen hatások minimalizálása érdekében. A nagysebességű kiegyensúlyozás utáni maradék rezgési szint nem haladja meg a 0,3 mm/s RMS értéket, biztosítva a szivattyú hosszú távú stabil működését.

Teljesítményjellemzők

• Maradék rezgés (merev szakasz): ≤ 0.01 mm/s (3,500–8,000 rpm, állványvizsgálati eredmény)

• Maradék rezgés (rugalmas szakasz): ≤ 0,3 mm/s (42 000–60 000 fordulat/perc)

• A kiegyensúlyozás teljes ciklusideje: Általában 30 perc alatt

Következtetés

A vákuumszivattyú-rotorok nagysebességű kiegyensúlyozó állványa ötvözi a szerkezeti merevséget, a precíziós mérést és a fejlett számítási teljesítményt. Lehetővé teszi a pontos kiegyensúlyozást valós üzemi körülmények között, kompenzálva mind a statikus, mind a dinamikus egyensúlyhiányt. A megoldás megfelel a szigorú rezgési szabványoknak, és jelentősen javítja a nagysebességű vákuumszivattyú-rendszerek megbízhatóságát és élettartamát.