摘要：设备的对中是指使用某种方法和仪器使一固定转子轴中心线和另一非固定转子轴中心线在一定的误差范围内重合。传统的对中方式主要是通过塞尺、百分表，千分表进行的。但其对中精度低，对人员技术水平要求高，虽然对一些低转速，对中精度要求不高的设备也能满足，但有些情况下如精度要求较高的装置，用以上设备的对中就有点力有不逮。而激光对中仪使用激光的单色性和方向性带来的优势，利用传统对中检测的原理，就可以解决问题。
关键词：激光对中仪；单色性；方向性；大型旋转设备
一．激光对中仪的工作原理
1.传统设备对中的方法有：刀形尺/试塞尺法、百分表外圆—端面法、百分表法之逆转（翻转）—外圆法，此3种方法的特点分别如下：
（1）刀形尺/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：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。
2激光对中仪工作的基本原理。
激光具有极好的单色性和方向性。所谓单色性是指激光波长单一，以备接收器识别，不易受外界光干扰。方向性是指激光的光束发散角极小，基本沿直线传播，到达接收器时能量损失小。激光对中仪正是应用了激光的这两大特点。
图1
图1为设备在激光对中时的示意图。在水泵S端主轴，电机M端主轴分别安装能同时发送接收激光信号的S激光单元和M激光单元。
Easy-Laser E542型激光对中仪S、M激光单元采用PSD定位技术。
图2
PSD感应的是激光的能量中心，能量中心在PSD位置上的位移变化表示了设备旋转过程中的角度和位移的变化。最后通过设计好的计算程序将结果以数据和图形给出，并显示调整时位置结果的实时变化。
Easy-Laser E542型激光对中仪除了能用以上原理测出位移偏差和角度偏差外，根据图1输入的4个距离参数，还能实时计算并显示可移动端设备的各个地脚恢复到理论偏差为0值的位移和角度，方便了设备的调整。具体计算可参考图3及公式（1）（2）（3）。
图3
（1）
（2）
（3）
3.激光对对中精度的影响
上文对激光在对中的优点的描述是以激光在稳定的空气中传播为前提的，在实际的对中过程中由于温度的变化或者风的流动带来的空气的流动，会使激光在不均匀的空气中传播的过程中发生折射，导致光束能量中心在CCD表面不断变化，从而使对中结果不稳定，不正确。因此在使用时，要避免有明显热源或者空气流动明显的地方。
二．激光对中仪在给水设备水泵机组和风机的应用
1.以Easy-Laser E542型激光对中仪，卧式时钟法介绍对中过程如下：
1）仪器准备
（1）架设测量单元，S激光单元架设在固定端，M激光单元架设在调整端，并打开两单元的蓝牙开关。
（2）输入距离，分别为S激光单元、M激光单元的距离SM；S激光单元到联轴器中心的位置SC，系统会默认输入为SM/2；M激光单元与地脚F1的距离MF1；地脚F1与地脚F2的距离F1F2。输入后，设备将自动进入检测界面，在此界面调整两个激光单元的夹角在0.3°以内，同时分别调整两个激光单元发射的激光束在彼此的靶心位置。
图4 调节两激光单元发射激光到彼此靶心
（3）如果需要可以进行粗调整或软脚检测
2）测量及结果调整
（1）分别旋转轴到9点、12点、3点位置，并记录测量位置，得到调整结果。其中9点、12点、3点位置是以垂直于M测量单元指向S测量单元的轴线所形成的平面而确定的。
（2）根据仪器显示的水平及垂直两个方向的对中结果，进行调整。其中水平方向的调整是把两个激光单元调整到3点或者9点位置。垂直方向的调整是把两个激光单元调整到12点或者6点位置。仪器会显示地脚垫平或者平移的方向和参考值，根据经验先调整偏差值比较大的地脚，且以调整位移偏移优先使偏差在需要的容差范围内。在调整的过程中，结果可能会有反复，这是正常的，关键是调整一个地脚时，要使其它地脚在适当的锁紧状态。
图5 旋转S，M单元
（3）重复（1）（2），直到测量结果在需要的容差之内或者设备厂家指定的容差内。图6，图7是我们根据仪表厂商给定的容差和自己的实际经验初步确定的容差标准。
图6
图7
2.激光对中仪在给水行业中的应用实例
1）实例1：深圳光明某水厂水泵机组
（1）设备基本信息
调整原因：弹性套由于对中不良受力破裂，设备异响，振动大
（2）机组初次对中检测结果
设备大修后对中调整结果
（3）为了简化垂直方向位移偏移的对中过程，并根据设备提示进行调整，制作了专用的调整垫片厚度规格为：0.1mm，0.2mm，0.5mm，1mm，1.5mm，2mm；形状如图8：
图8
2）实例2：深圳水务某污水厂离心鼓风机
（1）设备基本信息
调整原因：轴承由于对中不良，有异响；鼓风机整体振动及噪声大
（2）3#离心鼓风机初次对中检测结果
更换电机轴承、鼓风机轴承后对中调整结果
3）小结：
（1）标准垫片的使用能较好的降低对中调整的时间。
（2）以上的两个实例中，除了做设备的对中外，同时检测了振动的数据。根据检测的21组数据，做两者的相关系数和相关的显著性检，结果两者的相关系数r=0.18（弱相关）且相关关的显著性检P值为0.22。以上统计数据表明使用弹性套柱销联轴器连接时，振动和对中无线性关系。
这种现象和实际经验相冲突，而导致这种现象有两种可能，一是标准判断过的数据有问题，二是弹性连接的方式补偿效果降低了两轴间的对中不良的危害。本文倾向于第二种即弹性连接对对中不良有较好的补偿作用，一定程度上降低了振动的危害。
三．结语：
本文对激光对中仪基本工作原理，对中过程和在给水行业中的应用实例给出了说明。与传统的对中方式相比激光对中仪对中速度快、易操作、精度高。使得工作效率与传统相比明显提高，操作人员劳动强度大大降低。同时对中精度的提高，使设备能耗得到了降低，延长了设备的使用寿命和设备的维修周期。但激光在不稳定的空气中传播会产生折射，造成对中结果的不准确。因此要避免有明显热原或者空气流动明显的地方。
在具体的对中调试过程中，除了用标准垫片来调整水平位移偏移外，还可在机座或适当位置焊接规格螺距相同的螺母（可以在设备安装同时焊接），用控制扭转圈数办法来调节偏移。
在用弹性套柱销联轴器作为连接部件的泵组中，弹性部件部分补偿了不对中对泵组的影响，从这个角度讲，在泵组速度不是特别快，精度要求不是特别高或者是由于底座不可调节等使用环境下，可以使用弹性联轴器来适当降低机组对对中精度的敏感性。
另外本文在判断具体的对中结果时，所参照的是仪表厂家确定的标准。此标准只是按照转速给出了判断数值，对旋转设备的中心高度不做要求，因此此标准显得有点机械单一，且对中精度要求较高。另外虽然国内各个行业有对中标准，但大多比较粗糙。基于以上原因建立适应激光对中特点的对中标准应该提上日程。
论文作者:李有森
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/14
标签：对中论文; 激光论文; 设备论文; 单元论文; 百分表论文; 地脚论文; 偏差论文; 《基层建设》2019年第21期论文;