แท่นถ่วงสมดุลโรเตอร์ความเร็วสูงสำหรับปั๊มสุญญากาศ

บทนำ

การถ่วงสมดุลโรเตอร์ความเร็วสูงในปั๊มสุญญากาศต้องใช้อุปกรณ์เฉพาะทางที่รักษาความแม่นยำภายใต้สภาวะการทำงานสุดขั้ว เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดเหล่านี้ จึงได้พัฒนาแท่นถ่วงสมดุลเฉพาะในปี 2002 และ 2009 ระบบเหล่านี้ออกแบบมาสำหรับการถ่วงสมดุลแบบไดนามิกของโรเตอร์กังหันที่ประกอบแล้วที่ความเร็วใช้งานจริง 42,000 ถึง 60,000 rpm โดยตรงบนฐานรองตลับลูกปืนของตัวเอง เป้าหมายการออกแบบคือให้ได้ค่าความไม่สมดุลคงเหลือตามความแม่นยำ Class 1 ตาม GOST 22061-76 มาตรฐานคุณภาพการถ่วงสมดุลของสหภาพโซเวียต (คู่เทียบสากลสมัยใหม่คือ ISO 21940-11 เดิมคือ ISO 1940-1)

การออกแบบและการกำหนดค่าโครงสร้าง

รูปที่ 1 แสดงเค้าโครงแผนผังของขาตั้งปรับสมดุลความเร็วสูงที่ใช้สำหรับโรเตอร์ปั๊มสุญญากาศ

รูปที่ 1 – การจัดวางโครงสร้างของขาตั้งปรับสมดุลปั๊มสุญญากาศความเร็วสูง:
1 – แพลตฟอร์มที่แข็งแกร่ง
2 – สปริงแยกการสั่นสะเทือนทรงกระบอก
3 – ฐานยึดรูปทรงกระบอก
4 – ปั๊มสุญญากาศสมดุล
5 – ฝาครอบป้องกัน
6 – เซ็นเซอร์มุมเฟส
7 – เซ็นเซอร์การสั่นสะเทือนบนฝาครอบ
8 – เซ็นเซอร์ตรวจจับการสั่นสะเทือนบนฐาน
9 – หน่วยการวัดและการคำนวณ

ขาตั้งสร้างขึ้นบนแพลตฟอร์มสี่เหลี่ยมผืนผ้า (1) รองรับด้วยสปริงทรงกระบอกสี่ตัว (2) ซึ่งทำหน้าที่แยกการสั่นสะเทือน แพลตฟอร์มได้รับการเสริมด้วยตัวทำให้แข็งตามยาวและตามขวาง ทำให้มีความแข็งสูงในขณะที่ลดน้ำหนักให้น้อยที่สุด โซลูชันโครงสร้างนี้ช่วยให้มีความไวสูงต่อแรงที่ไม่สมดุลและป้องกันการสั่นพ้องตลอดช่วงความเร็วทั้งหมดของปั๊มในระหว่างการปรับสมดุล

ฐานยึด (3) ติดแน่นกับแพลตฟอร์มและทำหน้าที่ในการวางตำแหน่งปั๊ม (4) อย่างแม่นยำ ปั๊มปิดด้วยฝาครอบเฉพาะ (5) ซึ่งยังบรรจุเซ็นเซอร์วัดมุมเฟส (6) ไว้ด้วย เซ็นเซอร์วัดการสั่นสะเทือนสองตัว (7 และ 8) ติดตั้งบนฝาครอบและฐานตามลำดับ เซ็นเซอร์ทั้งหมดเชื่อมต่อกับหน่วยวัดและการคำนวณ (9) ซึ่งดำเนินการวิเคราะห์แบบเรียลไทม์และคำนวณน้ำหนักแก้ไข

ขั้นตอนการถ่วงสมดุล

การปรับสมดุลจะดำเนินการในสองขั้นตอนต่อเนื่องเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแม่นยำภายใต้สภาวะโรเตอร์แบบแข็งและแบบยืดหยุ่น

ขั้นตอนที่ 1 – การปรับสมดุลโรเตอร์แบบแข็ง

ในช่วงเริ่มต้น โรเตอร์ปั๊มจะถูกถ่วงสมดุลที่ความเร็วหมุนสูงถึง 8,000 rpm ซึ่งในช่วงนี้มันมีพฤติกรรมเป็นวัตถุแข็ง เป้าหมายคือชดเชยทั้งความไม่สมดุลแบบสถิตและแบบคู่แรงบิด ในการทดสอบบนแท่นแยกการสั่นสะเทือนนี้ ระบบทำได้ระดับการสั่นสะเทือนคงเหลือต่ำกว่า 0.01 mm/s RMS ในช่วงความถี่ 3,500–8,000 rpm ค่าที่ต่ำมากนี้เป็นผลการทดสอบบนแท่นภายใต้สภาวะควบคุม ไม่ใช่ค่าการวัดภาคสนามทั่วไป

ขั้นตอนที่ 2 – การปรับสมดุลโรเตอร์แบบยืดหยุ่นความเร็วสูง

ในขั้นตอนที่สอง การถ่วงสมดุลจะดำเนินการที่ความเร็วการทำงานของโรเตอร์ ซึ่งอาจเป็น 42,000 หรือ 60,000 รอบต่อนาที ขึ้นอยู่กับรุ่นของปั๊ม ที่ความเร็วนี้ โรเตอร์จะเข้าสู่สภาวะแบบยืดหยุ่นและเกิดการเสียรูป ซึ่งนำไปสู่ความไม่สมดุลแบบไดนามิกเพิ่มเติม จากนั้นจะมีการคำนวณและใส่การแก้ไขขั้นสุดท้ายเพื่อลดผลกระทบเหล่านี้ให้เหลือน้อยที่สุด ระดับการสั่นสะเทือนตกค้างหลังการถ่วงสมดุลความเร็วสูงจะไม่เกิน 0.3 มม./วินาที RMS ซึ่งช่วยให้ปั๊มทำงานได้อย่างเสถียรในระยะยาว

ลักษณะการทำงาน

• การสั่นสะเทือนตกค้าง (ขั้นโรเตอร์แข็ง): ≤ 0.01 mm/s (3,500–8,000 rpm, ผลการทดสอบบนแท่น)

• การสั่นสะเทือนตกค้าง (ขั้นโรเตอร์ยืดหยุ่น): ≤ 0.3 มม./วินาที (42,000–60,000 รอบต่อนาที)

• เวลารวมต่อรอบการถ่วงสมดุล: โดยทั่วไปใช้เวลาไม่เกิน 30 นาที

สรุป

แท่นถ่วงสมดุลความเร็วสูงสำหรับโรเตอร์ปั๊มสุญญากาศผสานความแข็งแกร่งของโครงสร้าง การวัดที่แม่นยำ และการคำนวณขั้นสูง ช่วยให้ถ่วงสมดุลได้อย่างแม่นยำภายใต้สภาวะการทำงานจริง โดยชดเชยความไม่สมดุลทั้งแบบสถิตและแบบไดนามิก โซลูชันนี้เป็นไปตามมาตรฐานการสั่นสะเทือนที่เข้มงวด และช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานของระบบปั๊มสุญญากาศความเร็วสูงได้อย่างมาก