激光對中儀的工作原理及其在供水行業(yè)的應(yīng)用實(shí)例

激光對中儀的工作原理及其在供水行業(yè)的應(yīng)用實(shí)例

       目前設(shè)備對中的必要性和傳統(tǒng)的千分表對中法，分析了激光對中儀的工作原理及其在供水行業(yè)的應(yīng)用實(shí)例。通過技術(shù)比較，證明激光對中儀用于設(shè)備的安裝調(diào)試具有傳統(tǒng)對中方法*的優(yōu)勢。

激光對中儀的工作原理

（1）設(shè)備對中的必要性及千分表對中法 

      設(shè)備的對中是指用儀器或其它檢測工具對兩個 相連設(shè)備安裝時的相對位置精度進(jìn)行檢測和調(diào)整， 以保證其轉(zhuǎn)軸位于同一條直線上。如果設(shè)備對中不 良，會造成軸承過早損壞、聯(lián)軸節(jié)摩擦增大、轉(zhuǎn)軸發(fā) 生往復(fù)移動等問題，從而降低設(shè)備的能源使用效率， 提高設(shè)備運(yùn)行成本，大大縮短設(shè)備的使用壽命。此 外，對中不良會對轉(zhuǎn)軸密封性產(chǎn)生嚴(yán)重影響，而更換 密封件的費(fèi)用有時可達(dá)到購買設(shè)備價格的 20%。 過去，國內(nèi)廠家主要使用千分表法來對中設(shè)備， 其對中原理如下：按圖 軸的軸心線與垂直于A軸軸心線的平面M 的交點(diǎn)。

千分表支架固定于 軸旋轉(zhuǎn)一周，千分表測頭觸點(diǎn)在 軸表面形成的軌跡是位于平面M 內(nèi)的閉合曲線，當(dāng)?shù)臋E圓，OO'即為 軸偏差值。如果軸偏差和角偏差均為零，表明 心線重合，千分表旋轉(zhuǎn)一周中的示值將始終為常數(shù)，千分表測頭觸點(diǎn)形成的軌跡應(yīng)是半徑為 。反之，如存在軸偏差，則千分表示值在旋 轉(zhuǎn)過程中會發(fā)生變化；如存在角偏差，則千分表測頭 觸點(diǎn)形成的軌跡將會是一個短軸為 由此可知，千分表對中法是根據(jù)千分表測頭在光滑圓柱軸表面形成的軌跡來確定其軸線位置。但 是，如果被測軸為非光滑圓柱表面或存在表面缺陷， 該方法就可能失效。此外，該方法的大缺點(diǎn)是觸 點(diǎn)受力變化會引起千分表支架位移，影響對中精度， 且安裝、觀測操作不便，工作效率低。

（2）激光對中儀的工作原理 

     激光對中儀是國外開發(fā)的一種先進(jìn)、高效的設(shè)備對中儀器，具有精度高、效率高、易于操作等優(yōu)點(diǎn)。 近年來國內(nèi)不少廠家（如煉油廠、自來水廠等）都已 采用激光對中儀對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行安裝和檢修。 激光具有的方向性和單色性。 方向性是指激光的光束發(fā)散角極小，基本沿直線傳 播，到達(dá)接收器時能量損失很??；單色性是指激光波長單一，易被接收器識別，不易受外界光干擾。激光 對中儀正是應(yīng)用了激光的這兩大特點(diǎn)。激光對中儀 通常采用波長 635 670nm的半導(dǎo)體紅色激光。 軸上分別安裝能同時發(fā)送和接收激光束的測量器，并通過信號線與儀器主機(jī)相聯(lián)。

      軸上的兩只測量器發(fā)出，并被對方所接收。當(dāng)光束落在接收器的光電點(diǎn) CCD采集面上時，便形成一個很小的照射區(qū)域； 儀器主機(jī)經(jīng)過計算，確定出該照射區(qū)域的能量中心 點(diǎn)。隨著軸的轉(zhuǎn)動，各自光束的能量中心點(diǎn)也分別 在對方接收器的 CCD 采集面上移動。儀器根據(jù)位 移量即可計算出被測設(shè)備的軸偏差和角偏差。 激光對中儀是通過分別測量兩個正交平面內(nèi)實(shí) 際偏差的分量、并分別糾正其分量偏差來調(diào)整對中 設(shè)備的?，F(xiàn)將激光對中儀的工作過程簡化，如圖 為兩軸聯(lián)接端面處的軸偏差（通常位于兩測量器間的中點(diǎn)）， 間的角偏差。兩軸經(jīng)過180的翻轉(zhuǎn)，軸上的測量器 便從兩軸的上半部分別移至下半部，此時，激光束分 別在對方接收器的 CCD 采集面上發(fā)生位移，設(shè)位移 的徑向分量分別為 ，可知角偏差與徑向位移分量的關(guān)系為 tan 。根據(jù)對稱原理，可知軸偏差與徑向位移分量的關(guān)系為 從以上分析可知，激光對中儀的測量值僅與對方接收器 CCD 采集面上光束能量中心位移的徑向 分量有關(guān)。由式（1）可知，角偏差的任何微小變化均 可從 的變化中檢測出來，而使用千分表是無法做到這一點(diǎn)的；式（2）則表明，當(dāng)角偏差很小時， cos 4，測量的精確性相當(dāng)高。值得一提的是，大多數(shù)激光對中儀除了能精確 地測出軸偏差和角偏差外，將設(shè)備地腳墊平點(diǎn)與測 量器的距離輸入儀器（見圖 4），還能計算出設(shè)備各 個地腳的墊平值及平移值，大大方便了設(shè)備的調(diào)整。 激光對中儀在供水行業(yè)的應(yīng)用以下為激光對中儀（瑞典Fixturlaser AT200供水行業(yè)設(shè)備調(diào)整中的部分應(yīng)用實(shí)例。

（1）應(yīng)用實(shí)例 1：某水廠二級泵房 備：05泵，ABBHXR500LP10 型電機(jī)（功率 590kW，最高轉(zhuǎn)速 590r min）。調(diào)整原因：因軸不對中引起振動，造成電機(jī)驅(qū)動 端軸承損壞。 

（2）應(yīng)用實(shí)例 2：某水廠 號機(jī)組電機(jī)水泵的調(diào)整 設(shè)備：EBARA 清水泵，韓國現(xiàn)代產(chǎn)電機(jī)（功率 1000kW，轉(zhuǎn)速 594r min）。調(diào)整原因：軸不對中引起強(qiáng)烈振動，造成電機(jī)與 水泵的聯(lián)軸器螺栓全部斷裂（該機(jī)組受地基下沉的 影響，地腳固定螺栓錯位嚴(yán)重，未能*消除偏差）。 

（3）應(yīng)用實(shí)例 3：某水廠3號機(jī)組電機(jī)水泵的調(diào)整 該機(jī)組工況與4號機(jī)組相同，但未出現(xiàn)損壞，僅做定期維護(hù)保養(yǎng)。 在上述 個應(yīng)用實(shí)例中，用激光對中儀對設(shè)備進(jìn)行平車調(diào)整前后的檢測數(shù)據(jù)見表 由以上應(yīng)用實(shí)例可以看出，采用激光對中儀AT200進(jìn)行平車調(diào)整，可將設(shè)備間的實(shí)際偏差值調(diào)整到零，從 而大大降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時的振動值，起到保護(hù)設(shè)備、延 39卷K12 ：逆時針為正平車調(diào)整前 平車調(diào)整后 水平面 垂直面 電機(jī)振動 水平面 垂直面 電機(jī)振動 應(yīng)用實(shí)例結(jié)語根據(jù)以上原理分析和實(shí)際應(yīng)用情況可知，與千 分表對中法相比，使用激光對中儀具有以下優(yōu)點(diǎn)：

 （1）激光對中基準(zhǔn)為“絕對直線”，消除了千分表 對中時千分表支架及測頭撓曲變形對測量精度的影 

（2）為保證測量數(shù)據(jù)的連續(xù)性，千分表對中時必須持續(xù)進(jìn)行讀數(shù)；而激光對中時只需測量三個數(shù)據(jù)， 大大減輕了對中工作強(qiáng)度。 

（3）千分表對中時設(shè)備每調(diào)整一次，就必須盤車 重測一次，需多次反復(fù)測量才能完成設(shè)備調(diào)整；而激光對中法只需測量一次，設(shè)備調(diào)整時可進(jìn)行實(shí)時數(shù) 據(jù)顯示，直至將設(shè)備調(diào)整到理想狀態(tài)。 

（4）千分表對中法在很大程度上依賴機(jī)修人員 的操作經(jīng)驗(yàn)和分析能力；而激光對中儀操作簡便，自動化程度高，不再需要“專業(yè)級”機(jī)修人員。 

（5）激光對中儀的檢測精度一般可達(dá)到 001mm，與千分表對中法相比，精度和可靠性均大幅度提高。根據(jù)大量用戶的使用經(jīng)驗(yàn)，激光對中儀的 工作效率可比傳統(tǒng)對中方法提高近十倍。

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