激光對中儀在機組對中的應(yīng)用

吳海利

【摘 要】激光對中儀用來調(diào)整兩個相聯(lián)設(shè)備的相對位置，是國內(nèi)各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于設(shè)備安裝、檢修和維護的工具。文章介紹了激光對中技術(shù)的基本原理，將激光對中技術(shù)與傳統(tǒng)對中技術(shù)進行技術(shù)、成本等比較，并介紹激光對中儀在機組對中過程的應(yīng)用。

【關(guān)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(diào)整兩個相聯(lián)設(shè)備的相對位置，進而確保兩個相聯(lián)設(shè)備的相對位置符合設(shè)計和使用要求的一種測量儀器。目前，該儀器已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)各個領(lǐng)域的設(shè)備安裝、檢修和維護過程。

1 設(shè)備不對中帶來的問題

1.1 對軸承和密封的影響

設(shè)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(fā)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(dǎo)致裝置無法正常運轉(zhuǎn)，造成巨大的經(jīng)濟損失。例如，煉油廠的煙機—主風(fēng)機組、發(fā)電廠的汽輪發(fā)電機組等都是工廠的關(guān)鍵機組，它們的停工檢修必將給工廠造成巨大的經(jīng)濟損失。

1.2 對聯(lián)軸器的影響

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

1.3 對設(shè)備使用壽命的影響

設(shè)備不對中會縮短機器的使用壽命，同時會產(chǎn)生額外力，引起轉(zhuǎn)軸發(fā)生不規(guī)則的振動或移動，大大縮短機器的使用壽命。設(shè)備對中直接關(guān)系到設(shè)備的運行狀態(tài)和運營成本。

2 傳統(tǒng)的對中技術(shù)

在激光對中儀發(fā)明并應(yīng)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(shè)備對中時的應(yīng)用

首先，將兩個半聯(lián)軸器暫時相互連接，如圖1所示，在聯(lián)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(zhuǎn)動，并克服軸向竄動的影響，每轉(zhuǎn)動90°記錄一次數(shù)據(jù)，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(dāng)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(shè)備對中時的基本計算原理

聯(lián)軸器兩軸心徑向位移應(yīng)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(lián)軸器兩軸線傾斜應(yīng)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(shè)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(fā)現(xiàn)，百分表對中較繁瑣，至少需要3個經(jīng)驗豐富的鉗工師傅協(xié)作完成，操作環(huán)節(jié)較多，并且許多數(shù)據(jù)需要現(xiàn)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(shù)據(jù)，尤其在帶有較長中間節(jié)的聯(lián)軸器上測量時，需根據(jù)不同的聯(lián)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(shù)也越不準確；有時表架連接松動，會影響最終的測量數(shù)據(jù)；由于百分表采用機械構(gòu)件，其內(nèi)部存在摩擦，造成讀數(shù)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(lián)軸器表面摩擦，有可能造成表針磁化；周圍設(shè)備的振動會影響分表的測量數(shù)據(jù)；軸承浮動端的軸向松動也會影響百分表的測量數(shù)據(jù)等。

3 激光對中儀的實際應(yīng)用

煉油廠催化裝置主風(fēng)機組的風(fēng)機和煙機的軸對中是典型的熱態(tài)運行機組冷態(tài)對中，并且機組聯(lián)軸器有較長中間節(jié)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(fēng)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(tài)時應(yīng)嚴格按照對中曲線的要求進行對中。根據(jù)機組的工作方向選取風(fēng)機端作為靜止端，煙機端作為調(diào)整端，選取圖2中的B點即聯(lián)軸器中間節(jié)與風(fēng)機的聯(lián)軸器連接處為機組對中情況的精確測量點。根據(jù)對中曲線的要求計算出B點的機組對中要求，煙機聯(lián)軸器外圓應(yīng)該高于風(fēng)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(jù)相似三角形成比例定理，可以計算出風(fēng)機的聯(lián)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(lián)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(fēng)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(yīng)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(diào)整風(fēng)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(chǔ)數(shù)據(jù)，A段距離為兩發(fā)射器間的距離，D段距離為選取的測量點到移動端發(fā)射器的距離。按照輸入要求，B段距離應(yīng)是移動端發(fā)射器到煙機的前地腳螺栓的距離，C段距離應(yīng)是前后地腳螺栓間的距離，但是為了能夠?qū)崟r把測量數(shù)據(jù)與對中曲線的要求進行比較，將B段距離設(shè)置為移動端發(fā)射器到煙機的前支撐軸承的距離，C段距離設(shè)置為前后支撐軸承間的距離，D段距離設(shè)置為精確測量點B點到移動端發(fā)射器的距離。然后對兩端軸同步旋轉(zhuǎn)360°，采集90°、180°和360°三處的數(shù)據(jù)，此時激光對中儀就可以實時顯示對中結(jié)果，將此結(jié)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(diào)整，使其接近要求數(shù)據(jù)，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(zhì)量，較復(fù)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(zhì)量和進度，又能節(jié)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(yīng)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(nèi)，保證測量器能讀取到激光束完整的能量中心，確保測量數(shù)據(jù)的準確性。

（2）測量時應(yīng)避免周圍存在明顯的熱源和冷風(fēng)，因為激光在通過不同密度介質(zhì)時會發(fā)生折射，從而影響測量數(shù)據(jù)的準確性。

（3）對中儀發(fā)射器可以在潮濕的環(huán)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(yīng)避免周圍存在強烈的振動源，因為振動會使對中儀讀數(shù)不穩(wěn)，測量不準確。

（5）對中儀各個作業(yè)單元之間通過數(shù)據(jù)線連接，在連接時應(yīng)確保接頭擰緊，以免燒毀儀器，造成不必要的經(jīng)濟損失。

5 結(jié)語

激光對中技術(shù)突破了傳統(tǒng)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(shè)備振動，預(yù)防突發(fā)性故障，另一方面延長了設(shè)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(shè)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(yōu)秀的工程師必須用他的智慧和創(chuàng)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(jié)合傳統(tǒng)的對中方法來解決問題。

參 考 文 獻

[1]HG20203—2000，中國工程建設(shè)標準協(xié)會.化工機器安裝工程施工及驗收通用規(guī)范[S].

[2]維普網(wǎng).催化裝置大型主風(fēng)機組的安裝方法[EB/OL]. http：//www.docin.com/p-552636930.html，2013-04-

13.

[3]wanglong165002.激光對中儀使用說明[EB/OL].https：//wenku.baidu.com/view/7f91f609fad6195f312ba6

78.html，2018-07-01.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]