Stojak do wyważania wirników szybkoobrotowych do pomp próżniowych

Wprowadzenie

Wyważanie wirników szybkoobrotowych w pompach próżniowych wymaga specjalistycznego sprzętu, który jest w stanie utrzymać dokładność w ekstremalnych warunkach pracy. Aby sprostać tym wymaganiom, w latach 2002 i 2009 opracowano dedykowane stanowiska wyważające. Systemy te są przeznaczone do dynamicznego wyważania zmontowanych wirników turbin przy rzeczywistych prędkościach roboczych od 42 000 do 60 000 obr./min, bezpośrednio w ich własnych łożyskach. Celem projektu było osiągnięcie wartości resztkowego niewyważenia zgodnie z dokładnością Klasy 1 zgodnie z GOST ISO 22061-76.

Projektowanie i konfiguracja konstrukcyjna

Rysunek 1 przedstawia schematyczny układ stanowiska do wyważania szybkoobrotowego stosowanego do wirników pomp próżniowych.

Rysunek 1 – Schemat konstrukcyjny stanowiska wyważania pompy próżniowej szybkoobrotowej:
1 – Platforma sztywna
2 – Sprężyny izolujące drgania cylindryczne
3 – Podstawa montażowa cylindryczna
4 – Zrównoważona pompa próżniowa
5 – Pokrowiec ochronny
6 – Czujnik kąta fazowego
7 – Czujnik wibracji na obudowie
8 – Czujnik wibracji na podstawie
9 – Jednostka pomiarowo-obliczeniowa

Stojak zbudowany jest na prostokątnej platformie (1), podpartej czterema cylindrycznymi sprężynami (2), które zapewniają izolację drgań. Platforma jest wzmocniona usztywnieniami wzdłużnymi i poprzecznymi, co zapewnia wysoką sztywność przy jednoczesnej minimalizacji masy. To rozwiązanie konstrukcyjne zapewnia wysoką wrażliwość na siły niewyważenia i zapobiega drganiom rezonansowym w całym zakresie prędkości pompy podczas wyważania.

Podstawa montażowa (3) jest sztywno przymocowana do platformy i służy do precyzyjnego pozycjonowania pompy (4). Pompa jest zamknięta specjalną pokrywą (5), w której znajduje się również czujnik kąta fazowego (6). Dwa czujniki drgań (7 i 8) są zamontowane odpowiednio na pokrywie i podstawie. Wszystkie czujniki są podłączone do jednostki pomiarowo-obliczeniowej (9), która wykonuje analizę w czasie rzeczywistym i oblicza wagi korekcyjne.

Procedura równoważenia

Wyważanie odbywa się w dwóch kolejnych etapach, aby zagwarantować precyzję zarówno w przypadku sztywnego, jak i elastycznego wirnika.

Etap 1 – Wyważanie sztywnego wirnika

Na początkowym etapie wirnik pompy jest wyważany przy prędkościach obrotowych do 8000 obr./min, gdzie zachowuje się jak ciało sztywne. Celem jest tutaj kompensacja zarówno statycznych, jak i parowych nierównowag. System osiąga poziomy drgań resztkowych poniżej 0,01 mm/s RMS w zakresie częstotliwości 3500–8000 obr./min.

Etap 2 – Wyważanie elastycznego wirnika o dużej prędkości

W drugim etapie wyważanie jest wykonywane przy prędkości roboczej wirnika — 42 000 lub 60 000 obr./min, w zależności od modelu pompy. Przy tej prędkości wirnik wchodzi w stan elastyczny i ulega odkształceniu, co prowadzi do dodatkowej nierównowagi dynamicznej. Obliczana jest końcowa korekta i stosowana w celu zminimalizowania tych efektów. Pozostały poziom drgań po wyważaniu przy dużej prędkości nie przekracza 0,3 mm/s RMS, co zapewnia długoterminową stabilną pracę pompy.

Charakterystyka wydajnościowa

• Drgania resztkowe (etap sztywny): ≤ 0,01 mm/s (3500–8000 obr./min)

• Drgania resztkowe (etap elastyczny): ≤ 0,3 mm/s (42 000–60 000 obr./min)

• Całkowity czas cyklu wyważania: Zwykle poniżej 30 minut

Wnioski

Stanowisko do wyważania wirników pomp próżniowych o dużej prędkości łączy sztywność strukturalną, precyzyjne pomiary i zaawansowane obliczenia. Umożliwia dokładne wyważanie w rzeczywistych warunkach pracy, kompensując zarówno statyczne, jak i dynamiczne nierównowagi. Rozwiązanie spełnia rygorystyczne normy wibracji i znacznie poprawia niezawodność i żywotność systemów pomp próżniowych o dużej prędkości.