激光對中儀的工作原理及其在供水行業的應用實例

       目前設備對中的必要性和傳統的千分表對中法，分析了激光對中儀的工作原理及其在供水行業的應用實例。通過技術比較，證明激光對中儀用于設備的安裝調試具有傳統對中方法*的優勢。

激光對中儀的工作原理

（1）設備對中的必要性及千分表對中法 

      設備的對中是指用儀器或其它檢測工具對兩個 相連設備安裝時的相對位置精度進行檢測和調整， 以保證其轉軸位于同一條直線上。如果設備對中不 良，會造成軸承過早損壞、聯軸節摩擦增大、轉軸發 生往復移動等問題，從而降低設備的能源使用效率， 提高設備運行成本，大大縮短設備的使用壽命。此 外，對中不良會對轉軸密封性產生嚴重影響，而更換 密封件的費用有時可達到購買設備價格的 20%。 過去，國內廠家主要使用千分表法來對中設備， 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。

千分表支架固定于 軸旋轉一周，千分表測頭觸點在 軸表面形成的軌跡是位于平面M 內的閉合曲線，當的橢圓，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，千分表旋轉一周中的示值將始終為常數，千分表測頭觸點形成的軌跡應是半徑為 。反之，如存在軸偏差，則千分表示值在旋 轉過程中會發生變化；如存在角偏差，則千分表測頭 觸點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，該方法的大缺點是觸 點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的一種先進、高效的設備對中儀器，具有精度高、效率高、易于操作等優點。 近年來國內不少廠家（如煉油廠、自來水廠等）都已 采用激光對中儀對機械設備進行安裝和檢修。 激光具有的方向性和單色性。 方向性是指激光的光束發散角極小，基本沿直線傳 播，到達接收器時能量損失很小；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 對中儀正是應用了激光的這兩大特點。激光對中儀 通常采用波長 635 670nm的半導體紅色激光。 軸上分別安裝能同時發送和接收激光束的測量器，并通過信號線與儀器主機相聯。

      軸上的兩只測量器發出，并被對方所接收。當光束落在接收器的光電點 CCD采集面上時，便形成一個很小的照射區域； 儀器主機經過計算，確定出該照射區域的能量中心 點。隨著軸的轉動，各自光束的能量中心點也分別 在對方接收器的 CCD 采集面上移動。儀器根據位 移量即可計算出被測設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實 際偏差的分量、并分別糾正其分量偏差來調整對中 設備的。現將激光對中儀的工作過程簡化，如圖 為兩軸聯接端面處的軸偏差（通常位于兩測量器間的中點）， 間的角偏差。兩軸經過180的翻轉，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 采集面上發生位移，設位移 的徑向分量分別為 ，可知角偏差與徑向位移分量的關系為 tan 。根據對稱原理，可知軸偏差與徑向位移分量的關系為 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。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的；式（2）則表明，當角偏差很小時， cos 4，測量的精確性相當高。值得一提的是，大多數激光對中儀除了能精確 地測出軸偏差和角偏差外，將設備地腳墊平點與測 量器的距離輸入儀器（見圖 4），還能計算出設備各 個地腳的墊平值及平移值，大大方便了設備的調整。 激光對中儀在供水行業的應用以下為激光對中儀（瑞典Fixturlaser AT200供水行業設備調整中的部分應用實例。

（1）應用實例 1：某水廠二級泵房 備：05泵，ABBHXR500LP10 型電機（功率 590kW，最高轉速 590r min）。調整原因：因軸不對中引起振動，造成電機驅動 端軸承損壞。 

（2）應用實例 2：某水廠 號機組電機水泵的調整 設備：EBARA 清水泵，韓國現代產電機（功率 1000kW，轉速 594r min）。調整原因：軸不對中引起強烈振動，造成電機與 水泵的聯軸器螺栓全部斷裂（該機組受地基下沉的 影響，地腳固定螺栓錯位嚴重，未能*消除偏差）。 

（3）應用實例 3：某水廠3號機組電機水泵的調整 該機組工況與4號機組相同，但未出現損壞，僅做定期維護保養。 在上述 個應用實例中，用激光對中儀對設備進行平車調整前后的檢測數據見表 由以上應用實例可以看出，采用激光對中儀AT200進行平車調整，可將設備間的實際偏差值調整到零，從 而大大降低設備運轉時的振動值，起到保護設備、延 39卷K12 ：逆時針為正平車調整前 平車調整后 水平面 垂直面 電機振動 水平面 垂直面 電機振動 應用實例結語根據以上原理分析和實際應用情況可知，與千 分表對中法相比，使用激光對中儀具有以下優點：

 （1）激光對中基準為“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）為保證測量數據的連續性，千分表對中時必須持續進行讀數；而激光對中時只需測量三個數據， 大大減輕了對中工作強度。 

（3）千分表對中時設備每調整一次，就必須盤車 重測一次，需多次反復測量才能完成設備調整；而激光對中法只需測量一次，設備調整時可進行實時數 據顯示，直至將設備調整到理想狀態。 

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

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

寧波瑞德檢測儀器有限公司