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【摘 要】激光对中仪用来调整两个相联设备的相对位置，是国内各个领域广泛应用于设备安装、检修和维护的工具。文章介绍了激光对中技术的基本原理，将激光对中技术与传统对中技术进行技术、成本等比较，并介绍激光对中仪在机组对中过程的应用。
【关键词】激光；对中仪；机组对中
【中图分类号】O432.1 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）09-0146-03
0 引言
激光对中仪是用来调整两个相联设备的相对位置，进而确保两个相联设备的相对位置符合设计和使用要求的一种测量仪器。目前，该仪器已广泛应用于国内各个领域的设备安装、检修和维护过程。
1 设备不对中带来的问题
1.1 对轴承和密封的影响
设备的相连部分互不对中将会造成轴承、密封等零部件频繁发生损坏，进而缩短轴承、密封的使用寿命，频繁地更换轴承和密封不仅增加机组的维护费用，并且一些大机组的停机还会导致装置无法正常运转，造成巨大的经济损失。例如，炼油厂的烟机—主风机组、发电厂的汽轮发电机组等都是工厂的关键机组，它们的停工检修必将给工厂造成巨大的经济损失。
1.2 对联轴器的影响
设备的相连部分互不对中会造成联轴节的摩擦，损坏联轴器，使机器的故障率升高，增加设备运营、维护成本。
1.3 对设备使用寿命的影响
设备不对中会缩短机器的使用寿命，同时会产生额外力，引起转轴发生不规则的振动或移动，大大缩短机器的使用寿命。设备对中直接关系到设备的运行状态和运营成本。
2 传统的对中技术
在激光对中仪发明并应用之前，机组对中主要采用塞尺直接测量法、塞尺和专用工具配合测量法、百分表和专用工具测量法等进行对中。其中，百分表法是最常用且精确度较高的一种方法。
2.1 百分表法在设备对中时的应用
首先，将两个半联轴器暂时相互连接，如图1所示，在联轴器端面和外圆0°的位置各架1只百分表，再在180°端面位置架1只百分表，将两轴一起转动，并克服轴向窜动的影响，每转动90°记录一次数据，记录5个位置的径向测量值a和位于一直径两端的2个百分表bI和bII。当测量值a1=a5及b1I-b2II=b5I-b5II时，视为测量正确，测量值有效。
2.2 百分表法在设备对中时的基本计算原理
联轴器两轴心径向位移应按以下公式计算：
ax=（a2-a4）/2（1）
ay=（a1-a3）/2（2）
a=■（3）
式中，a1、a2、a3、a4为径向测量值（mm）；ax为测量处两轴心在x-x方向径向位移值（mm）；ay为测量处两轴心在y-y方向径向位移值（mm）；a为测量处两轴心的实际位移值（mm）。
联轴器两轴线倾斜应按以下公式计算：
θx=[（b2II+b4I）-（b2I+b4II）]/2d（4）
θy=[（b1I+b3II）-（b1II+b3I）]/2d（5）
θ=■（6）
式中，b1I、b1II～b4I、b4II为轴向测量值（mm）；d为测点处的直径（mm）；θx为两轴线在x-x方向的倾斜；θy为两轴线在y-y方向的倾斜；θ为两轴线的实际倾斜。
2.3 百分表法在设备对中时存在的缺陷
从百分表对中的操作和对中计算可以发现，百分表对中较繁琐，至少需要3个经验丰富的钳工师傅协作完成，操作环节较多，并且许多数据需要现场换算，人为因素较多，容易出错。除此以外，百分表对中还存在其他明显缺点：表架存在挠度，不利于计算数据，尤其在带有较长中间节的联轴器上测量时，需根据不同的联轴器形式制作长度不一的特殊表架，费用较高，并且其长度越长，表架挠度影响越大，计数也越不准确；有时表架连接松动，会影响最终的测量数据；由于百分表采用机械构件，其内部存在摩擦，造成读数滞后；百分表的精度较低，只能达到0.01 mm，无法进行更高精度的对中工作；百分表的表针在联轴器表面摩擦，有可能造成表针磁化；周围设备的振动会影响分表的测量数据；轴承浮动端的轴向松动也会影响百分表的测量数据等。
3 激光对中仪的实际应用
炼油厂催化装置主风机组的风机和烟机的轴对中是典型的热态运行机组冷态对中，并且机组联轴器有较长中间节的情况。下面简单介绍激光对中仪的对中过程，YL-10000H型烟机和AV56-13型风机对中曲线如图2所示。
进行机组对中的目的是使机组在运行过程中达到良好的对中条件，所以在机组冷态时应严格按照对中曲线的要求进行对中。根据机组的工作方向选取风机端作为静止端，烟机端作为调整端，选取图2中的B点即联轴器中间节与风机的联轴器连接处为机组对中情况的精确测量点。根据对中曲线的要求计算出B点的机组对中要求，烟机联轴器外圆应该高于风机0.146 mm，计算过程： （0.46-0.1）×（3 870+330）÷3 870-（0.72-0.6）×（1 080+520+603）÷1 080=0.146 mm；根据相似三角形成比例定理，可以计算出风机的联轴器端面为下张口0.009/100 mm，计算过程： （0.46-0.1）×100÷3 870=0.009，烟机的联轴器端面为下张口0.011/100 mm，计算过程：（0.72-0.60）×100÷1 080=0.011 mm，所以烟机相对于风机的绝对下张口为0.020/100 mm，还有一点要求是烟机的前支撑轴承处应高于后支撑轴承处0.12 mm，左右張口、外圆为0。
计算完对中要求后，首先使用对中仪调整风机轴轴瓦前后高度，做到前轴瓦比后轴瓦低0.36 mm，然后采用时钟法测量机组的轴对中情况，如图3所示，输入基础数据，A段距离为两发射器间的距离，D段距离为选取的测量点到移动端发射器的距离。按照输入要求，B段距离应是移动端发射器到烟机的前地脚螺栓的距离，C段距离应是前后地脚螺栓间的距离，但是为了能够实时把测量数据与对中曲线的要求进行比较，将B段距离设置为移动端发射器到烟机的前支撑轴承的距离，C段距离设置为前后支撑轴承间的距离，D段距离设置为精确测量点B点到移动端发射器的距离。然后对两端轴同步旋转360°，采集90°、180°和360°三处的数据，此时激光对中仪就可以实时显示对中结果，将此结果与计算好的B点机组对中的三点要求进行比较从而对其进行调整，使其接近要求数据，最终绘制出最接近的对中曲线。 采用此种方法大大提高了机组对中的工作效率和質量，较复杂的机组对中也仅需花几小时，而且对中精度达到0.001/100 mm，既能保证施工质量和进度，又能节约施工成本。
4 使用激光对中仪的注意事项
在使用激光对中仪过程中应注意以下事项。
（1）测量时必须保证激光束全部打在测量器内，保证测量器能读取到激光束完整的能量中心，确保测量数据的准确性。
（2）测量时应避免周围存在明显的热源和冷风，因为激光在通过不同密度介质时会发生折射，从而影响测量数据的准确性。
（3）对中仪发射器可以在潮湿的环境工作，但不能在雨雪天气使用。接收器不能被太阳光直射，必要时在接收器旁放置一块遮光板。
（4）对中仪在使用过程应避免周围存在强烈的振动源，因为振动会使对中仪读数不稳，测量不准确。
（5）对中仪各个作业单元之间通过数据线连接，在连接时应确保接头拧紧，以免烧毁仪器，造成不必要的经济损失。
5 结语
激光对中技术突破了传统对中方法的限制，使得对中精度大大提高，误差减小，这样一方面减小了设备振动，预防突发性故障，另一方面延长了设备使用寿命，降低运营成本。由于其操作简易，还能大大降低工人的劳动强度，因此具有大面积推广价值。但是作为设备工程师，我们必须明确一点，虽然激光对中仪为我们提供了一种快速准确的对中方法，但是它只是一个工具，而不是一个梦幻宝盒。一名优秀的工程师必须用他的智慧和创造力来解决各种不同的实际问题，在特殊情况下我们需要结合传统的对中方法来解决问题。
参 考 文 献
[1]HG20203—2000，中国工程建设标准协会.化工机器安装工程施工及验收通用规范[S].
[2]维普网.催化装置大型主风机组的安装方法[EB/OL]. http：//www.docin.com/p-552636930.html，2013-04-
13.
[3]wanglong165002.激光对中仪使用说明[EB/OL].https：//wenku.baidu.com/view/7f91f609fad6195f312ba6
78.html，2018-07-01.
[责任编辑：陈泽琦]
【关键词】激光；对中仪；机组对中
【中图分类号】O432.1 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）09-0146-03
0 引言
激光对中仪是用来调整两个相联设备的相对位置，进而确保两个相联设备的相对位置符合设计和使用要求的一种测量仪器。目前，该仪器已广泛应用于国内各个领域的设备安装、检修和维护过程。
1 设备不对中带来的问题
1.1 对轴承和密封的影响
设备的相连部分互不对中将会造成轴承、密封等零部件频繁发生损坏，进而缩短轴承、密封的使用寿命，频繁地更换轴承和密封不仅增加机组的维护费用，并且一些大机组的停机还会导致装置无法正常运转，造成巨大的经济损失。例如，炼油厂的烟机—主风机组、发电厂的汽轮发电机组等都是工厂的关键机组，它们的停工检修必将给工厂造成巨大的经济损失。
1.2 对联轴器的影响
设备的相连部分互不对中会造成联轴节的摩擦，损坏联轴器，使机器的故障率升高，增加设备运营、维护成本。
1.3 对设备使用寿命的影响
设备不对中会缩短机器的使用寿命，同时会产生额外力，引起转轴发生不规则的振动或移动，大大缩短机器的使用寿命。设备对中直接关系到设备的运行状态和运营成本。
2 传统的对中技术
在激光对中仪发明并应用之前，机组对中主要采用塞尺直接测量法、塞尺和专用工具配合测量法、百分表和专用工具测量法等进行对中。其中，百分表法是最常用且精确度较高的一种方法。
2.1 百分表法在设备对中时的应用
首先，将两个半联轴器暂时相互连接，如图1所示，在联轴器端面和外圆0°的位置各架1只百分表，再在180°端面位置架1只百分表，将两轴一起转动，并克服轴向窜动的影响，每转动90°记录一次数据，记录5个位置的径向测量值a和位于一直径两端的2个百分表bI和bII。当测量值a1=a5及b1I-b2II=b5I-b5II时，视为测量正确，测量值有效。
2.2 百分表法在设备对中时的基本计算原理
联轴器两轴心径向位移应按以下公式计算：
ax=（a2-a4）/2（1）
ay=（a1-a3）/2（2）
a=■（3）
式中，a1、a2、a3、a4为径向测量值（mm）；ax为测量处两轴心在x-x方向径向位移值（mm）；ay为测量处两轴心在y-y方向径向位移值（mm）；a为测量处两轴心的实际位移值（mm）。
联轴器两轴线倾斜应按以下公式计算：
θx=[（b2II+b4I）-（b2I+b4II）]/2d（4）
θy=[（b1I+b3II）-（b1II+b3I）]/2d（5）
θ=■（6）
式中，b1I、b1II～b4I、b4II为轴向测量值（mm）；d为测点处的直径（mm）；θx为两轴线在x-x方向的倾斜；θy为两轴线在y-y方向的倾斜；θ为两轴线的实际倾斜。
2.3 百分表法在设备对中时存在的缺陷
从百分表对中的操作和对中计算可以发现，百分表对中较繁琐，至少需要3个经验丰富的钳工师傅协作完成，操作环节较多，并且许多数据需要现场换算，人为因素较多，容易出错。除此以外，百分表对中还存在其他明显缺点：表架存在挠度，不利于计算数据，尤其在带有较长中间节的联轴器上测量时，需根据不同的联轴器形式制作长度不一的特殊表架，费用较高，并且其长度越长，表架挠度影响越大，计数也越不准确；有时表架连接松动，会影响最终的测量数据；由于百分表采用机械构件，其内部存在摩擦，造成读数滞后；百分表的精度较低，只能达到0.01 mm，无法进行更高精度的对中工作；百分表的表针在联轴器表面摩擦，有可能造成表针磁化；周围设备的振动会影响分表的测量数据；轴承浮动端的轴向松动也会影响百分表的测量数据等。
3 激光对中仪的实际应用
炼油厂催化装置主风机组的风机和烟机的轴对中是典型的热态运行机组冷态对中，并且机组联轴器有较长中间节的情况。下面简单介绍激光对中仪的对中过程，YL-10000H型烟机和AV56-13型风机对中曲线如图2所示。
进行机组对中的目的是使机组在运行过程中达到良好的对中条件，所以在机组冷态时应严格按照对中曲线的要求进行对中。根据机组的工作方向选取风机端作为静止端，烟机端作为调整端，选取图2中的B点即联轴器中间节与风机的联轴器连接处为机组对中情况的精确测量点。根据对中曲线的要求计算出B点的机组对中要求，烟机联轴器外圆应该高于风机0.146 mm，计算过程： （0.46-0.1）×（3 870+330）÷3 870-（0.72-0.6）×（1 080+520+603）÷1 080=0.146 mm；根据相似三角形成比例定理，可以计算出风机的联轴器端面为下张口0.009/100 mm，计算过程： （0.46-0.1）×100÷3 870=0.009，烟机的联轴器端面为下张口0.011/100 mm，计算过程：（0.72-0.60）×100÷1 080=0.011 mm，所以烟机相对于风机的绝对下张口为0.020/100 mm，还有一点要求是烟机的前支撑轴承处应高于后支撑轴承处0.12 mm，左右張口、外圆为0。
计算完对中要求后，首先使用对中仪调整风机轴轴瓦前后高度，做到前轴瓦比后轴瓦低0.36 mm，然后采用时钟法测量机组的轴对中情况，如图3所示，输入基础数据，A段距离为两发射器间的距离，D段距离为选取的测量点到移动端发射器的距离。按照输入要求，B段距离应是移动端发射器到烟机的前地脚螺栓的距离，C段距离应是前后地脚螺栓间的距离，但是为了能够实时把测量数据与对中曲线的要求进行比较，将B段距离设置为移动端发射器到烟机的前支撑轴承的距离，C段距离设置为前后支撑轴承间的距离，D段距离设置为精确测量点B点到移动端发射器的距离。然后对两端轴同步旋转360°，采集90°、180°和360°三处的数据，此时激光对中仪就可以实时显示对中结果，将此结果与计算好的B点机组对中的三点要求进行比较从而对其进行调整，使其接近要求数据，最终绘制出最接近的对中曲线。 采用此种方法大大提高了机组对中的工作效率和質量，较复杂的机组对中也仅需花几小时，而且对中精度达到0.001/100 mm，既能保证施工质量和进度，又能节约施工成本。
4 使用激光对中仪的注意事项
在使用激光对中仪过程中应注意以下事项。
（1）测量时必须保证激光束全部打在测量器内，保证测量器能读取到激光束完整的能量中心，确保测量数据的准确性。
（2）测量时应避免周围存在明显的热源和冷风，因为激光在通过不同密度介质时会发生折射，从而影响测量数据的准确性。
（3）对中仪发射器可以在潮湿的环境工作，但不能在雨雪天气使用。接收器不能被太阳光直射，必要时在接收器旁放置一块遮光板。
（4）对中仪在使用过程应避免周围存在强烈的振动源，因为振动会使对中仪读数不稳，测量不准确。
（5）对中仪各个作业单元之间通过数据线连接，在连接时应确保接头拧紧，以免烧毁仪器，造成不必要的经济损失。
5 结语
激光对中技术突破了传统对中方法的限制，使得对中精度大大提高，误差减小，这样一方面减小了设备振动，预防突发性故障，另一方面延长了设备使用寿命，降低运营成本。由于其操作简易，还能大大降低工人的劳动强度，因此具有大面积推广价值。但是作为设备工程师，我们必须明确一点，虽然激光对中仪为我们提供了一种快速准确的对中方法，但是它只是一个工具，而不是一个梦幻宝盒。一名优秀的工程师必须用他的智慧和创造力来解决各种不同的实际问题，在特殊情况下我们需要结合传统的对中方法来解决问题。
参 考 文 献
[1]HG20203—2000，中国工程建设标准协会.化工机器安装工程施工及验收通用规范[S].
[2]维普网.催化装置大型主风机组的安装方法[EB/OL]. http：//www.docin.com/p-552636930.html，2013-04-
13.
[3]wanglong165002.激光对中仪使用说明[EB/OL].https：//wenku.baidu.com/view/7f91f609fad6195f312ba6
78.html，2018-07-01.
[责任编辑：陈泽琦]