Vyvažovací stojan pre vysokorýchlostné rotory pre vákuové čerpadlá

Úvod

Vyvažovanie vysokorýchlostných rotorov vo vákuových vývevách si vyžaduje špecializované zariadenie schopné udržiavať presnosť aj v extrémnych prevádzkových podmienkach. Na splnenie týchto požiadaviek boli v rokoch 2002 a 2009 vyvinuté špecializované vyvažovacie stolice. Tieto systémy sú určené na dynamické vyvažovanie zmontovaných rotorov turbín pri skutočných prevádzkových otáčkach v rozsahu od 42 000 do 60 000 ot./min. priamo vo vlastných ložiskách. Cieľom návrhu bolo dosiahnuť hodnoty zostatkovej nevyváženosti v súlade s triedou presnosti 1 podľa normy GOST ISO 22061-76.

Štrukturálny návrh a konfigurácia

Obrázok 1 znázorňuje schematické usporiadanie vysokorýchlostného vyvažovacieho stojana používaného pre rotory vákuových vývev.

Obrázok 1 – Konštrukčné usporiadanie vyvažovacieho stojana pre vysokorýchlostné vákuové čerpadlo:
1 – Pevná platforma
2 – Valcové pružiny tlmiace vibrácie
3 – Valcová montážna základňa
4 – Vyvážená vákuová pumpa
5 – Ochranný kryt
6 – Snímač fázového uhla
7 – Snímač vibrácií na kryte
8 – Snímač vibrácií na základni
9 – Meracia a výpočtová jednotka

Stojan je postavený na obdĺžnikovej plošine (1), podopretej štyrmi valcovými pružinami (2), ktoré zabezpečujú izoláciu vibrácií. Plošina je vystužená pozdĺžnymi a priečnymi výstuhami, čím sa dosahuje vysoká tuhosť a zároveň minimalizuje hmotnosť. Toto konštrukčné riešenie zaisťuje vysokú citlivosť na sily nevyváženosti a zabraňuje rezonančným kmitom v celom rozsahu otáčok čerpadla počas vyvažovania.

Montážna základňa (3) je pevne pripevnená k plošine a slúži na presné umiestnenie čerpadla (4). Čerpadlo je uzavreté v kryte (5), v ktorom je tiež umiestnený snímač fázového uhla (6). Na kryte a základni sú namontované dva snímače vibrácií (7 a 8). Všetky snímače sú pripojené k meracej a výpočtovej jednotke (9), ktorá vykonáva analýzu v reálnom čase a vypočítava korekčné závažia.

Postup vyvažovania

Vyvažovanie sa vykonáva v dvoch postupných fázach, aby sa zabezpečila presnosť za podmienok tuhého aj pružného rotora.

Fáza 1 – Vyvažovanie tuhého rotora

V počiatočnej fáze je rotor čerpadla vyvážený pri otáčkach do 8 000 ot./min, kde sa správa ako tuhé teleso. Cieľom je kompenzovať statickú aj väzobnú nerovnováhu. Systém dosahuje zvyškové úrovne vibrácií pod 0,01 mm/s RMS vo frekvenčnom rozsahu 3 500 – 8 000 ot./min.

Fáza 2 – Vyvažovanie vysokorýchlostného flexibilného rotora

V druhej fáze sa vyvažovanie vykonáva pri prevádzkových otáčkach rotora – buď 42 000 alebo 60 000 ot./min. v závislosti od modelu čerpadla. Pri týchto otáčkach rotor prechádza do pružného stavu a deformuje sa, čo vedie k ďalšej dynamickej nerovnováhe. Na minimalizáciu týchto účinkov sa vypočíta a aplikuje konečná korekcia. Zvyšková úroveň vibrácií po vysokorýchlostnom vyvážení nepresahuje 0,3 mm/s RMS, čo zabezpečuje dlhodobú stabilnú prevádzku čerpadla.

Výkonnostné charakteristiky

• Zvyškové vibrácie (tuhý stupeň): ≤ 0,01 mm/s (3 500 – 8 000 ot./min.)

• Zvyškové vibrácie (flexibilný stupeň): ≤ 0,3 mm/s (42 000 – 60 000 ot./min.)

• Celkový čas cyklu pre vyvažovanie: Zvyčajne menej ako 30 minút

Záver

Vysokorýchlostný vyvažovací stojan pre rotory vákuových čerpadiel kombinuje štrukturálnu tuhosť, presné meranie a pokročilé výpočty. Umožňuje presné vyváženie v reálnych prevádzkových podmienkach a kompenzuje statickú aj dynamickú nerovnováhu. Riešenie spĺňa prísne normy pre vibrácie a výrazne zlepšuje spoľahlivosť a životnosť vysokorýchlostných systémov vákuových čerpadiel.