真空泵高速转子平衡台

导言

真空泵高速转子的平衡需要专用设备，该设备能够在极端运行条件下保持精度。为了满足这些要求，2002年和2009年开发了专用平衡台。这些系统设计用于对实际运行转速为42,000至60,000 rpm的组装涡轮转子进行动平衡，直接在其自身的轴承支架上进行平衡。设计目标是使残余不平衡值达到GOST ISO 22061-76标准的1级精度。

结构设计和配置

图1为真空泵转子高速平衡台的示意图。

图1 高速真空泵平衡台结构布局：
1 – 刚性平台
2 – 圆柱形隔振弹簧
3 – 圆柱形安装底座
4 – 平衡真空泵
5 – 保护盖
6 – 相位角传感器
7 – 盖子上的振动传感器
8 – 底座上的振动传感器
9 – 测量和计算单元

支架安装在一个矩形平台 (1) 上，由四个圆柱形弹簧 (2) 支撑，起到隔振作用。平台采用纵向和横向加强筋加固，在实现高刚度的同时最大限度地减轻了重量。这种结构解决方案确保了对不平衡力的高灵敏度，并防止在平衡过程中泵的整个转速范围内发生共振。

安装底座 (3) 牢固地固定在平台上，用于精确定位泵 (4)。泵采用专用盖 (5) 封装，盖内还装有相位角传感器 (6)。两个振动传感器 (7 和 8) 分别安装在盖和底座上。所有传感器均连接到测量和计算单元 (9)，该单元进行实时分析并计算校正重量。

平衡程序

平衡分两个连续阶段进行，以确保刚性和柔性转子条件下的精度。

第一阶段——刚性转子平衡

在初始阶段，泵转子在高达 8,000 rpm 的转速下进行平衡，此时其行为如同刚体。其目标是补偿静态不平衡和耦合不平衡。该系统在 3,500 至 8,000 rpm 的频率范围内实现了低于 0.01 mm/s RMS 的残余振动水平。

第 2 阶段 – 高速柔性转子平衡

第二阶段，在转子运行转速（42,000 rpm 或 60,000 rpm，具体取决于泵型号）下进行平衡。在此转速下，转子进入柔性状态并发生变形，从而导致额外的动态不平衡。最终计算并应用校正值，以最大程度地降低这些影响。高速平衡后的残余振动水平不超过 0.3 mm/s RMS，确保泵的长期稳定运行。

性能特征

• 残余振动（刚性阶段）： ≤ 0.01 毫米/秒（3,500 至 8,000 转/分）

• 残余振动（柔性阶段）： ≤ 0.3 毫米/秒（42,000 至 60,000 转/分）

• 平衡总循环时间： 通常不到 30 分钟

结论

真空泵转子高速平衡台集结构刚度、精密测量和先进计算于一体。它能够在实际运行条件下进行精确平衡，补偿静态和动态不平衡。该解决方案符合严格的振动标准，并显著提高高速真空泵系统的可靠性和使用寿命。