激光對中儀在機組對中的應用

吳海利

【摘 要】激光對中儀用來調整兩個相聯設備的相對位置，是國內各個領域廣泛應用于設備安裝、檢修和維護的工具。文章介紹了激光對中技術的基本原理，將激光對中技術與傳統對中技術進行技術、成本等比較，并介紹激光對中儀在機組對中過程的應用。

【關鍵詞】激光；對中儀；機組對中

【中圖分類號】O432.1 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）09-0146-03

0 引言

激光對中儀是用來調整兩個相聯設備的相對位置，進而確保兩個相聯設備的相對位置符合設計和使用要求的一種測量儀器。目前，該儀器已廣泛應用于國內各個領域的設備安裝、檢修和維護過程。

1 設備不對中帶來的問題

1.1 對軸承和密封的影響

設備的相連部分互不對中將會造成軸承、密封等零部件頻繁發生損壞，進而縮短軸承、密封的使用壽命，頻繁地更換軸承和密封不僅增加機組的維護費用，并且一些大機組的停機還會導致裝置無法正常運轉，造成巨大的經濟損失。例如，煉油廠的煙機—主風機組、發電廠的汽輪發電機組等都是工廠的關鍵機組，它們的停工檢修必將給工廠造成巨大的經濟損失。

1.2 對聯軸器的影響

設備的相連部分互不對中會造成聯軸節的摩擦，損壞聯軸器，使機器的故障率升高，增加設備運營、維護成本。

1.3 對設備使用壽命的影響

設備不對中會縮短機器的使用壽命，同時會產生額外力，引起轉軸發生不規則的振動或移動，大大縮短機器的使用壽命。設備對中直接關系到設備的運行狀態和運營成本。

2 傳統的對中技術

在激光對中儀發明并應用之前，機組對中主要采用塞尺直接測量法、塞尺和專用工具配合測量法、百分表和專用工具測量法等進行對中。其中，百分表法是最常用且精確度較高的一種方法。

2.1 百分表法在設備對中時的應用

首先，將兩個半聯軸器暫時相互連接，如圖1所示，在聯軸器端面和外圓0°的位置各架1只百分表，再在180°端面位置架1只百分表，將兩軸一起轉動，并克服軸向竄動的影響，每轉動90°記錄一次數據，記錄5個位置的徑向測量值a和位于一直徑兩端的2個百分表bI和bII。當測量值a1=a5及b1I-b2II=b5I-b5II時，視為測量正確，測量值有效。

2.2 百分表法在設備對中時的基本計算原理

聯軸器兩軸心徑向位移應按以下公式計算：

ax=（a2-a4）/2（1）

ay=（a1-a3）/2（2）

a=■（3）

式中，a1、a2、a3、a4為徑向測量值（mm）；ax為測量處兩軸心在x-x方向徑向位移值（mm）；ay為測量處兩軸心在y-y方向徑向位移值（mm）；a為測量處兩軸心的實際位移值（mm）。

聯軸器兩軸線傾斜應按以下公式計算：

θx=[（b2II+b4I）-（b2I+b4II）]/2d（4）

θy=[（b1I+b3II）-（b1II+b3I）]/2d（5）

θ=■（6）

式中，b1I、b1II～b4I、b4II為軸向測量值（mm）；d為測點處的直徑（mm）；θx為兩軸線在x-x方向的傾斜；θy為兩軸線在y-y方向的傾斜；θ為兩軸線的實際傾斜。

2.3 百分表法在設備對中時存在的缺陷

從百分表對中的操作和對中計算可以發現，百分表對中較繁瑣，至少需要3個經驗豐富的鉗工師傅協作完成，操作環節較多，并且許多數據需要現場換算，人為因素較多，容易出錯。除此以外，百分表對中還存在其他明顯缺點：表架存在撓度，不利于計算數據，尤其在帶有較長中間節的聯軸器上測量時，需根據不同的聯軸器形式制作長度不一的特殊表架，費用較高，并且其長度越長，表架撓度影響越大，計數也越不準確；有時表架連接松動，會影響最終的測量數據；由于百分表采用機械構件，其內部存在摩擦，造成讀數滯后；百分表的精度較低，只能達到0.01 mm，無法進行更高精度的對中工作；百分表的表針在聯軸器表面摩擦，有可能造成表針磁化；周圍設備的振動會影響分表的測量數據；軸承浮動端的軸向松動也會影響百分表的測量數據等。

3 激光對中儀的實際應用

煉油廠催化裝置主風機組的風機和煙機的軸對中是典型的熱態運行機組冷態對中，并且機組聯軸器有較長中間節的情況。下面簡單介紹激光對中儀的對中過程，YL-10000H型煙機和AV56-13型風機對中曲線如圖2所示。

進行機組對中的目的是使機組在運行過程中達到良好的對中條件，所以在機組冷態時應嚴格按照對中曲線的要求進行對中。根據機組的工作方向選取風機端作為靜止端，煙機端作為調整端，選取圖2中的B點即聯軸器中間節與風機的聯軸器連接處為機組對中情況的精確測量點。根據對中曲線的要求計算出B點的機組對中要求，煙機聯軸器外圓應該高于風機0.146 mm，計算過程： （0.46-0.1）×（3 870+330）÷3 870-（0.72-0.6）×（1 080+520+603）÷1 080=0.146 mm；根據相似三角形成比例定理，可以計算出風機的聯軸器端面為下張口0.009/100 mm，計算過程： （0.46-0.1）×100÷3 870=0.009，煙機的聯軸器端面為下張口0.011/100 mm，計算過程：（0.72-0.60）×100÷1 080=0.011 mm，所以煙機相對于風機的絕對下張口為0.020/100 mm，還有一點要求是煙機的前支撐軸承處應高于后支撐軸承處0.12 mm，左右張口、外圓為0。

計算完對中要求后，首先使用對中儀調整風機軸軸瓦前后高度，做到前軸瓦比后軸瓦低0.36 mm，然后采用時鐘法測量機組的軸對中情況，如圖3所示，輸入基礎數據，A段距離為兩發射器間的距離，D段距離為選取的測量點到移動端發射器的距離。按照輸入要求，B段距離應是移動端發射器到煙機的前地腳螺栓的距離，C段距離應是前后地腳螺栓間的距離，但是為了能夠實時把測量數據與對中曲線的要求進行比較，將B段距離設置為移動端發射器到煙機的前支撐軸承的距離，C段距離設置為前后支撐軸承間的距離，D段距離設置為精確測量點B點到移動端發射器的距離。然后對兩端軸同步旋轉360°，采集90°、180°和360°三處的數據，此時激光對中儀就可以實時顯示對中結果，將此結果與計算好的B點機組對中的三點要求進行比較從而對其進行調整，使其接近要求數據，最終繪制出最接近的對中曲線。

采用此種方法大大提高了機組對中的工作效率和質量，較復雜的機組對中也僅需花幾小時，而且對中精度達到0.001/100 mm，既能保證施工質量和進度，又能節約施工成本。

4 使用激光對中儀的注意事項

在使用激光對中儀過程中應注意以下事項。

（1）測量時必須保證激光束全部打在測量器內，保證測量器能讀取到激光束完整的能量中心，確保測量數據的準確性。

（2）測量時應避免周圍存在明顯的熱源和冷風，因為激光在通過不同密度介質時會發生折射，從而影響測量數據的準確性。

（3）對中儀發射器可以在潮濕的環境工作，但不能在雨雪天氣使用。接收器不能被太陽光直射，必要時在接收器旁放置一塊遮光板。

（4）對中儀在使用過程應避免周圍存在強烈的振動源，因為振動會使對中儀讀數不穩，測量不準確。

（5）對中儀各個作業單元之間通過數據線連接，在連接時應確保接頭擰緊，以免燒毀儀器，造成不必要的經濟損失。

5 結語

激光對中技術突破了傳統對中方法的限制，使得對中精度大大提高，誤差減小，這樣一方面減小了設備振動，預防突發性故障，另一方面延長了設備使用壽命，降低運營成本。由于其操作簡易，還能大大降低工人的勞動強度，因此具有大面積推廣價值。但是作為設備工程師，我們必須明確一點，雖然激光對中儀為我們提供了一種快速準確的對中方法，但是它只是一個工具，而不是一個夢幻寶盒。一名優秀的工程師必須用他的智慧和創造力來解決各種不同的實際問題，在特殊情況下我們需要結合傳統的對中方法來解決問題。

參 考 文 獻

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[責任編輯：陳澤琦]