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(shí)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(shí)可達(dá)到購買設(shè)備價(jià)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(shí)能量損失很小；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(shí)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(shí)，便形成一個很小的照射區(qū)域； 儀器主機(jī)經(jīng)過計(jì)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(jì)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。現(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(shí)，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(shí)， 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(jì)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(shí)的振動值，起到保護(hù)設(shè)備、延 39卷K12 ：逆時(shí)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(shí)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(shí)必須持續(xù)進(jìn)行讀數(shù)；而激光對中時(shí)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(shí)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(shí)可進(jìn)行實(shí)時(shí)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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