Stand de echilibrare a rotorului de mare viteză pentru pompe de vid

Introducere

Echilibrarea rotoarelor de mare viteză din pompele de vid necesită echipamente specializate capabile să mențină precizia în condiții extreme de funcționare. Pentru a îndeplini aceste cerințe, au fost dezvoltate standuri dedicate de echilibrare în 2002 și 2009. Aceste sisteme sunt concepute pentru echilibrarea dinamică a rotoarelor de turbină asamblate la vitezele reale de funcționare, în intervalul 42,000 până la 60,000 rpm, direct în propriile lor suporturi de rulmenți. Obiectivul de proiectare a fost obținerea unor valori ale dezechilibrului rezidual conforme cu clasa 1 de precizie conform GOST 22061-76, standardul sovietic privind calitatea echilibrării (omologul său internațional modern este ISO 21940-11, fost ISO 1940-1).

Proiectare și configurare structurală

Figura 1 prezintă schematic structura standului de echilibrare de mare viteză utilizat pentru rotoarele pompelor de vid.

Figura 1 – Structura standului de echilibrare a pompei de vid de mare viteză:
1 – Platformă rigidă
2 – Arcuri cilindrice de izolare a vibrațiilor
3 – Bază de montare cilindrică
4 – Pompă de vid echilibrată
5 – Capac de protecție
6 – Senzor de unghi de fază
7 – Senzor de vibrații pe capac
8 – Senzor de vibrații pe bază
9 – Unitate de măsurare și de calcul

Standul este construit pe o platformă dreptunghiulară (1), susținută de patru arcuri cilindrice (2), care asigură izolarea vibrațiilor. Platforma este ranforsată cu rigidizări longitudinale și transversale, atingând o rigiditate ridicată și reducând în același timp greutatea. Această soluție structurală asigură o sensibilitate ridicată la forțele de dezechilibru și previne oscilațiile rezonante pe întregul interval de viteză al pompei în timpul echilibrării.

Baza de montare (3) este fixată rigid pe platformă și servește la poziționarea precisă a pompei (4). Pompa este închisă cu un capac dedicat (5), care adăpostește și senzorul de unghi de fază (6). Doi senzori de vibrații (7 și 8) sunt montați pe capac, respectiv pe bază. Toți senzorii sunt conectați la o unitate de măsurare și calcul (9), care efectuează analize în timp real și calculează greutăți de corecție.

Procedura de echilibrare

Echilibrarea se efectuează în două etape secvențiale pentru a asigura precizia atât în condiții de rotor rigid, cât și flexibil.

Etapa 1 – Echilibrarea rotorului rigid

În etapa inițială, rotorul pompei este echilibrat la viteze de rotație de până la 8,000 rpm, unde se comportă ca un corp rigid. Obiectivul aici este compensarea atât a dezechilibrelor statice, cât și a celor de cuplu. În testele pe acest stand izolat la vibrații, sistemul atinge niveluri reziduale de vibrații sub 0.01 mm/s RMS în intervalul de frecvență 3,500–8,000 rpm. Această valoare ultra-redusă este un rezultat de test pe stand obținut în condiții controlate, nu o valoare tipică de măsurare în teren.

Etapa 2 – Echilibrarea rotorului flexibil de mare viteză

În a doua etapă, echilibrarea se efectuează la viteza de funcționare a rotorului - fie 42.000, fie 60.000 rpm, în funcție de modelul pompei. La această viteză, rotorul intră într-o stare flexibilă și suferă o deformare, ceea ce duce la un dezechilibru dinamic suplimentar. Se calculează și se aplică o corecție finală pentru a minimiza aceste efecte. Nivelul de vibrații reziduale după echilibrarea la viteză mare nu depășește 0,3 mm/s RMS, asigurând funcționarea stabilă pe termen lung a pompei.

Caracteristici de performanță

• Vibrații reziduale (etapa rigidă): ≤ 0.01 mm/s (3,500–8,000 rpm, rezultat de test pe stand)

• Vibrații reziduale (treapta flexibilă): ≤ 0,3 mm/s (42.000–60.000 rpm)

• Timp total al ciclului de echilibrare: De obicei, sub 30 de minute

Concluzie

Standul de echilibrare de mare viteză pentru rotoarele pompelor de vid combină rigiditatea structurală, măsurarea precisă și calculul avansat. Acesta permite o echilibrare precisă în condiții reale de funcționare, compensând atât dezechilibrele statice, cât și cele dinamice. Soluția îndeplinește standarde stricte de vibrații și îmbunătățește semnificativ fiabilitatea și durata de viață a sistemelor de pompe de vid de mare viteză.