激光对中仪在轧机长轴系对中工作中的应用

一、前言

　　轴不对中会造成设备振动加大，能量损耗过高，严重时会造成设备基础松动，甚至停机而影响生产的故障发生。在激光对中仪大量推广之前，一般的设备都是通过塞尺、百分表、千分表等进行对中，虽然精度不高，但对于低转速的设备也能满足要求。但如果对中精度要求很高，或者是原动机与执行机构距离较长的装置，那么使用百分表对中就只能算是将就了。张家港浦项不锈钢有限公司(以下简称ZPSS)的冷轧一工厂轧机的左右卷取装置就是属于这种，本文通过使用激光对中仪E710对该装置的快速、正确找正的介绍，更加说明了激光对中仪在长轴对中中的独有优势。

二、激光对中仪的基本原理

　　1. 设备不对中的种类

　　从立体空间来看，两根轴的垂直和水平方向不对中分为以下三种类型：

　　1)平行不对中，即两根轴的中心线存在位移偏差。

　　2)角度不对中，即两根轴的中心线相交，存在角度偏差。

　　3)综合不对中，平行不对中和角度不对中类型同时存在。

　　2. 设备对中的方法

　　设备对中的方法有：直刀口/试塞尺法、百分表法和激光对中法等，此4种方法的特点分别如下。

　　(1)直刀口/试塞尺法 操作方便，只需要一把塞尺和钢直尺就能操作，但很明显，这种对中方法误差较大，只适合用于对中精度要求不高的设备。

　　(2)百分表法之外圆—端面法 外圆百分表测量水平偏差，端面百分表测量角度偏差，有时会设置两个百分表一起测量端面。这种测量方法在工业中应用较普遍。但如果存在轴向窜动，则端面尺寸误差出现。

　　(3)百分表法之逆转(翻转)—外圆法 也称单表法，即两块百分表都测量外圆的偏差。角度偏差为两个偏差值间的斜度。这种对中方法被认为是轴对中的首选方法，因为它能消除轴向窜动对对中的影响。

　　(4)激光对中法 利用逆转(翻转)—外圆法的原理，但与百分表区别在于：百分表虽然本身精度能达到0.01mm，但由于触点受力变化会引起表盘支架移动，从而影响测量精度，并且不稳固、观察困难。而激光由于自身的性质，能轻易消除这种缺陷。

　　3. 激光对中仪对中的基本原理

　　众所周知， 激光与普通光最大的区别在于其具有方向性和单色性。方向性是指激光从发生器射出后其光束不易发散，基本呈直线进行传播，到达接收器后能量损失较少；单色性是指发出的光波波长单一，易被接收器辨别，不受外界其他光干扰。

　　Easy Laser E710激光对中仪采用635～670nm波长的半导体红色激光，其为双激光系统，即有两个既能发射激光又能接收激光的测量器，分别安装在联轴器的两个轴上，要求该两个测量器发出的激光能被另一个接收。当激光束落在接受器的采集面上时，便形成一个照射区域，主机经过计算，确定这个照射区域的能量中心点。当轴开始旋转后，各自的能量中心点也分别在对方接受器的采集面上发生位移。激光对中仪再通过对这种位移量计算出所测设备的轴偏差和角偏差。

　　最基本的操作方式是时钟法：对中时分别在9点、12点、3点三个位置测量取得3组数据，并向仪器内输入所对中设备的相关轴向数据，即可利用单表法原理计算出偏差及所需的调整量，而且激光束与轴可不平行。由于激光对中仪采用的是单表法的原理，又有很多辅助计算功能，故和单表法一样，适用于任何情况转动设备的对中，尤其对跨距大、有轴向窜动的大型机组更有优势。

三、激光对中仪在长轴中的应用

　　ZPSS冷轧一工厂3#、4#轧机左右卷取的电动机与传动齿轮箱的连接轴的距离达到3.2m(见图1)，在ZPSS推广使用激光对中仪之前，都是通过打百分表的方式进行对中，由于轴距较长，百分表杆长度不够，此时一般需要制作专用的表杆进行对中(见图2)，不仅前期工作繁琐，而且对中精度较差(反映在b1+b3≠b2+b4，且偏差大于0.03mm；另外，指针无法回零，即a1≠a5和b1' -b1'' =b5' -b5'' ，也是对中精度较差的一个体现)。为了解决这个长轴无法准确对中的难题，ZPSS购买了Easy—Lasyer E710激光对中仪，通过厂家的培训及自身的不断摸索，终于找到了一套针对长轴对中的方法。具体操作步骤及注意事项如下。

　　1. 准备工作

　　准备不锈钢垫片、剪刀、千分尺和液压千斤顶等调整时常用工具；对地脚螺栓孔螺纹检查；地脚安装面及电动机安装面进行清理，确保接触面无异物。

图1 传动齿轮箱连接轴

图2 百分表测量

1、5.轴 2.百分表 3.支架 4.联轴器

　　注意点：

　　1)清理安装面应在电动机安装前完成，切不可把手放在地面与地脚之间。

　　2)准备的液压千斤顶能力应符合现场条件(主要考虑电动机重量)。

　　2. 固定测量单元

　　1)如图3所示，S为测量单元，固定在基准端的设备上；M为测量单元，固定在调整端的设备上。

　　2)S、M测量单元面对面固定。确保S、M单元固定在相同的半径上等高、初始角度一致。

　　注意点：可用螺栓固定在联轴器的螺栓孔内，以保证S、M能同步转动。

图3 固定测量单元

　　3. 启动测量程序

　　进入水平轴对中测量程序。输入距离参数并分别按确认键确认。

　　注意点：涉及到激光发射装置的尺寸为便于测量，一般以其中线(黑线)为测量基准。

　　4. 设备进行粗调整

　　由于电动机与减速箱中间距离接近5m，少量的偏差都会造成激光束的脱靶，因此需要先粗调，如图4所示，具体方法如下。

　　1)将S、M测量单元转到9点钟位置。调整激光束到目标靶的中心。

　　2)转动轴到3点钟位置。确认激光束在探测器上的位置。

　　3)使用激光束调整钮，调整激光束到靶心距离的一半。

　　4)移动可调机器直到激光束到靶心。垂直方向的调整方法一样。最终确保盘车一周，激光束都能打到靶上。

　　注意点：在进行第二步时，如果激光束在探测器外部而无法发现时，可用一张白纸来找寻激光所在位置，再进行第三步操作。

图4 设备粗调

　　5. 进行虚脚测量

　　首先进入到软脚测量界面，依次把电动机的四个地脚螺栓松开再紧固，根据数值的变化，确定软脚是否存在及存在位置。因本应用中电动机软脚测量省略未做。

　　注意点：如果最大的变化和最小的变化相对(对角线)，那么不是虚脚问题，而是基础问题，需要检查基础。另外，对于大功率的电动机，一般可省略此步骤。

　　6. 设备进行精调测量

　　1)进入时钟法9-12-3程序，根据界面提示，依次把对中轴转动到9点、12点、3点位置，并记录下相对应的数据。直到最后显示结果。

　　2)根据显示结果，对其进行调整。首先进行高度方向调整，将测量单元转到12点钟方向。在电动机四个地脚依据显示值加减相应垫片。再将测量单元转到9点或3点钟方向，依据显示值调整电动机水平方向值(可通过顶丝调整)。

　　注意点：加减的垫片一般采用不锈钢材质，且每个电动机地脚下面所垫的垫片数量不超过5片(3片最佳)；当电动机高度、水平方向都调整好后，在紧固螺栓时应对角紧固，分三次拧紧。

　　7. 进行二次测量

　　当完成第6步后，发现联轴器在水平方向的轴向和角向偏差已经满足要求，但垂直方向还需再次调整，故再重复第6步测量工作。经再次测量调整并加减垫片后，第二次联轴器偏心量已能完全满足要求。

　　注意点：进行第二次调整时可采用任意三点法测量。

　　ZPSS轧机左卷取电动机对中的测量结果和调整后结果见表1。

表1 电动机对中结果

　　最终测量结果按照要求保证位移偏差控制在0.05mm，角度偏移量控制在0.05mm/100mm之内，测量结束。

　　整个测量调整过程在3h之内，工作效率明显提高。

四、结语

　　激光对中仪是先进的产品，其实用性已经受到国内众多用户的一致肯定，且其操作简便，对操作者的技术水平要求也不高。另外，实践证明激光对中技术在长轴对中的实际工作中具有快速、精确、易学易用的特点更是传统对中无法比拟的。而对中良好的设备不管是在自身寿命还是在降低能源损耗方面都比对中不良设备高很多，在提倡节能的今天，更有必要推广激光对中技术，来替代传统的百分表对中。