Стенд за балансирање на високоскоростни ротори за вакуумски пумпи

Вовед

Балансирањето на високоскоростни ротори во вакуумски пумпи бара специјализирана опрема способна да ја одржува точноста при екстремни работни услови. За да се исполнат овие барања, во 2002 и 2009 година беа развиени наменски стендови за балансирање. Овие системи се дизајнирани за динамичко балансирање на склопени турбински ротори при реални работни брзини во опсег од 42,000 до 60,000 rpm, директно во сопствените лежишни потпори. Целта на дизајнот беше да се постигнат вредности на резидуална неурамнотеженост во согласност со точност од Класа 1 според GOST 22061-76, советскиот стандард за квалитет на балансирање (неговиот современ меѓународен еквивалент е ISO 21940-11, поранешен ISO 1940-1).

Структурен дизајн и конфигурација

Слика 1 го прикажува шематскиот распоред на високоскоростниот стенд за балансирање што се користи за ротори на вакуумски пумпи.

Слика 1 – Структурен распоред на високоскоростниот стенд за балансирање на вакуумски пумпи:
1 – Крута платформа
2 – Цилиндрични пружини за изолација на вибрации
3 – Цилиндрична монтажна основа
4 – Балансирана вакуумска пумпа
5 – Заштитен капак
6 – Сензор за фазен агол
7 – Сензор за вибрации на капакот
8 – Сензор за вибрации на основата
9 – Мерно-пресметковен блок

Стендот е изграден на правоаголна платформа (1), потпрена со четири цилиндрични пружини (2), кои обезбедуваат изолација на вибрации. Платформата е зајакната со надолжни и напречни ребра за зајакнување, постигнувајќи висока крутост со минимизирање на тежината. Ова структурно решение обезбедува висока чувствителност на силите на неурамнотеженост и спречува резонантни осцилации во целиот опсег на брзини на пумпата за време на балансирањето.

Монтажната основа (3) е крута прицврстена за платформата и служи за прецизно позиционирање на пумпата (4). Пумпата е затворена со наменски капак (5), во кој е сместен и сензорот за фазен агол (6). Два сензори за вибрации (7 и 8) се монтирани на капакот и на основата, соодветно. Сите сензори се поврзани со мерно-пресметковен блок (9), кој врши анализа во реално време и пресметува корективни тегови.

Постапка за балансирање

Балансирањето се изведува во две последователни фази за да се обезбеди прецизност во услови на крут и на флексибилен ротор.

Фаза 1 – Балансирање на крут ротор

Во почетната фаза, роторот на пумпата се балансира при брзини на вртење до 8,000 rpm, каде што се однесува како круто тело. Целта овде е да се компензираат и статичката и спрежната неурамнотеженост. Во тестови на овој вибро-изолиран стенд, системот постигнува нивоа на резидуална вибрација под 0.01 mm/s RMS во фреквентниот опсег од 3,500–8,000 rpm. Ова ултра-ниско отчитување е резултат од тестирање на стенд добиен под контролирани услови, а не типична вредност од теренско мерење.

Фаза 2 – Високоскоростно балансирање на флексибилен ротор

Во втората фаза, балансирањето се изведува при работната брзина на роторот — 42,000 или 60,000 rpm, во зависност од моделот на пумпата. При оваа брзина, роторот преминува во флексибилна состојба и претрпува деформација, што доведува до дополнителна динамичка неурамнотеженост. Се пресметува и се применува финална корекција за да се минимизираат овие ефекти. Нивото на резидуална вибрација по високоскоростното балансирање не надминува 0.3 mm/s RMS, обезбедувајќи долготрајна стабилна работа на пумпата.

Работни карактеристики

• Резидуална вибрација (крута фаза): ≤ 0.01 mm/s (3,500–8,000 rpm, резултат од тестирање на стенд)

• Резидуална вибрација (флексибилна фаза): ≤ 0.3 mm/s (42,000–60,000 rpm)

• Вкупно време на циклус за балансирање: Вообичаено под 30 минути

Заклучок

Високоскоростниот стенд за балансирање на ротори на вакуумски пумпи комбинира структурна крутост, прецизно мерење и напредна пресметка. Тој овозможува точно балансирање под реални работни услови, компензирајќи ги и статичките и динамичките неурамнотежености. Решението ги исполнува строгите стандарди за вибрации и значително ја подобрува доверливоста и работниот век на високоскоростните системи на вакуумски пумпи.