Stojalo za uravnoteženje visokohitrostnih rotorjev za vakuumske črpalke

Uvod

Uravnoteženje visokohitrostnih rotorjev v vakuumskih črpalkah zahteva specializirano opremo, ki lahko vzdržuje natančnost v ekstremnih obratovalnih pogojih. Za izpolnitev teh zahtev so bila v letih 2002 in 2009 razvita namenska balansirna stojala. Ti sistemi so zasnovani za dinamično uravnoteženje sestavljenih turbinskih rotorjev pri dejanskih obratovalnih hitrostih od 42.000 do 60.000 vrt/min, neposredno v njihovih lastnih ležajnih nosilcih. Cilj zasnove je bil doseči vrednosti preostale neravnovesnosti v skladu s točnostjo razreda 1 po GOST ISO 22061-76.

Strukturna zasnova in konfiguracija

Slika 1 prikazuje shematsko postavitev visokohitrostnega balansirnega stojala, ki se uporablja za rotorje vakuumske črpalke.

Slika 1 – Strukturna postavitev stojala za uravnoteženje visokohitrostne vakuumske črpalke:
1 – Toga platforma
2 – Valjaste vzmeti za izolacijo vibracij
3 – Valjasta montažna osnova
4 – Uravnotežena vakuumska črpalka
5 – Zaščitni pokrov
6 – Senzor faznega kota
7 – Senzor vibracij na pokrovu
8 – Senzor vibracij na podstavku
9 – Merilna in računska enota

Stojalo je zgrajeno na pravokotni ploščadi (1), ki jo podpirajo štiri valjaste vzmeti (2), ki zagotavljajo izolacijo vibracij. Ploščad je ojačana z vzdolžnimi in prečnimi ojačitvami, kar zagotavlja visoko togost ob hkratnem zmanjšanju teže. Ta strukturna rešitev zagotavlja visoko občutljivost na sile neravnovesja in preprečuje resonančna nihanja v celotnem območju hitrosti črpalke med uravnoteženjem.

Montažna osnova (3) je togo pritrjena na ploščad in služi za natančno pozicioniranje črpalke (4). Črpalka je zaprta z namenskim pokrovom (5), v katerem je nameščen tudi senzor faznega kota (6). Na pokrovu oziroma osnovi sta nameščena dva senzorja vibracij (7 in 8). Vsi senzorji so povezani z merilno-računalniško enoto (9), ki izvaja analizo v realnem času in izračunava korektivne uteži.

Postopek uravnoteženja

Uravnoteženje se izvaja v dveh zaporednih fazah, da se zagotovi natančnost tako pri togem kot pri fleksibilnem rotorju.

1. faza – uravnoteženje togega rotorja

V začetni fazi je rotor črpalke uravnotežen pri vrtilnih hitrostih do 8000 vrt/min, kjer se obnaša kot togo telo. Cilj je kompenzirati tako statična kot tudi parna neravnovesja. Sistem dosega preostale ravni vibracij pod 0,01 mm/s RMS v frekvenčnem območju od 3500 do 8000 vrt/min.

2. faza – uravnoteženje visokohitrostnega fleksibilnega rotorja

V drugi fazi se uravnoteženje izvede pri obratovalni hitrosti rotorja – 42.000 ali 60.000 vrt/min, odvisno od modela črpalke. Pri tej hitrosti rotor preide v fleksibilno stanje in se deformira, kar vodi do dodatnega dinamičnega neravnovesja. Za zmanjšanje teh učinkov se izračuna in uporabi končna korekcija. Preostala raven vibracij po uravnoteženju pri visoki hitrosti ne presega 0,3 mm/s RMS, kar zagotavlja dolgoročno stabilno delovanje črpalke.

Značilnosti delovanja

• Preostale vibracije (toga odra): ≤ 0,01 mm/s (3.500–8.000 vrt/min)

• Preostale vibracije (fleksibilna stopnja): ≤ 0,3 mm/s (42.000–60.000 vrt/min)

• Skupni čas cikla za uravnoteženje: Običajno manj kot 30 minut

Zaključek

Visokohitrostno balansirno stojalo za rotorje vakuumskih črpalk združuje strukturno togost, natančne meritve in napredne izračune. Omogoča natančno uravnoteženje v dejanskih obratovalnih pogojih, pri čemer kompenzira tako statična kot dinamična neravnovesja. Rešitev izpolnjuje stroge standarde glede vibracij in znatno izboljša zanesljivost in življenjsko dobo visokohitrostnih vakuumskih črpalk.