吳海利
【摘 要】激光對中儀用來調(diào)整兩個相聯(lián)設(shè)備的相對位置,是國內(nèi)各個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用于設(shè)備安裝、檢修和維護(hù)的工具。文章介紹了激光對中技術(shù)的基本原理,將激光對中技術(shù)與傳統(tǒng)對中技術(shù)進(jìn)行技術(shù)、成本等比較,并介紹激光對中儀在機(jī)組對中過程的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】激光;對中儀;機(jī)組對中
【中圖分類號】O432.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688(2018)09-0146-03
0 引言
激光對中儀是用來調(diào)整兩個相聯(lián)設(shè)備的相對位置,進(jìn)而確保兩個相聯(lián)設(shè)備的相對位置符合設(shè)計(jì)和使用要求的一種測量儀器。目前,該儀器已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)各個領(lǐng)域的設(shè)備安裝、檢修和維護(hù)過程。
1 設(shè)備不對中帶來的問題
1.1 對軸承和密封的影響
設(shè)備的相連部分互不對中將會造成軸承、密封等零部件頻繁發(fā)生損壞,進(jìn)而縮短軸承、密封的使用壽命,頻繁地更換軸承和密封不僅增加機(jī)組的維護(hù)費(fèi)用,并且一些大機(jī)組的停機(jī)還會導(dǎo)致裝置無法正常運(yùn)轉(zhuǎn),造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。例如,煉油廠的煙機(jī)—主風(fēng)機(jī)組、發(fā)電廠的汽輪發(fā)電機(jī)組等都是工廠的關(guān)鍵機(jī)組,它們的停工檢修必將給工廠造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
1.2 對聯(lián)軸器的影響
設(shè)備的相連部分互不對中會造成聯(lián)軸節(jié)的摩擦,損壞聯(lián)軸器,使機(jī)器的故障率升高,增加設(shè)備運(yùn)營、維護(hù)成本。
1.3 對設(shè)備使用壽命的影響
設(shè)備不對中會縮短機(jī)器的使用壽命,同時會產(chǎn)生額外力,引起轉(zhuǎn)軸發(fā)生不規(guī)則的振動或移動,大大縮短機(jī)器的使用壽命。設(shè)備對中直接關(guān)系到設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)營成本。
2 傳統(tǒng)的對中技術(shù)
在激光對中儀發(fā)明并應(yīng)用之前,機(jī)組對中主要采用塞尺直接測量法、塞尺和專用工具配合測量法、百分表和專用工具測量法等進(jìn)行對中。其中,百分表法是最常用且精確度較高的一種方法。
2.1 百分表法在設(shè)備對中時的應(yīng)用
首先,將兩個半聯(lián)軸器暫時相互連接,如圖1所示,在聯(lián)軸器端面和外圓0°的位置各架1只百分表,再在180°端面位置架1只百分表,將兩軸一起轉(zhuǎn)動,并克服軸向竄動的影響,每轉(zhuǎn)動90°記錄一次數(shù)據(jù),記錄5個位置的徑向測量值a和位于一直徑兩端的2個百分表bI和bII。當(dāng)測量值a1=a5及b1I-b2II=b5I-b5II時,視為測量正確,測量值有效。
2.2 百分表法在設(shè)備對中時的基本計(jì)算原理
聯(lián)軸器兩軸心徑向位移應(yīng)按以下公式計(jì)算:
ax=(a2-a4)/2(1)
ay=(a1-a3)/2(2)
a=■(3)
式中,a1、a2、a3、a4為徑向測量值(mm);ax為測量處兩軸心在x-x方向徑向位移值(mm);ay為測量處兩軸心在y-y方向徑向位移值(mm);a為測量處兩軸心的實(shí)際位移值(mm)。
聯(lián)軸器兩軸線傾斜應(yīng)按以下公式計(jì)算:
θx=[(b2II+b4I)-(b2I+b4II)]/2d(4)
θy=[(b1I+b3II)-(b1II+b3I)]/2d(5)
θ=■(6)
式中,b1I、b1II~b4I、b4II為軸向測量值(mm);d為測點(diǎn)處的直徑(mm);θx為兩軸線在x-x方向的傾斜;θy為兩軸線在y-y方向的傾斜;θ為兩軸線的實(shí)際傾斜。
2.3 百分表法在設(shè)備對中時存在的缺陷
從百分表對中的操作和對中計(jì)算可以發(fā)現(xiàn),百分表對中較繁瑣,至少需要3個經(jīng)驗(yàn)豐富的鉗工師傅協(xié)作完成,操作環(huán)節(jié)較多,并且許多數(shù)據(jù)需要現(xiàn)場換算,人為因素較多,容易出錯。除此以外,百分表對中還存在其他明顯缺點(diǎn):表架存在撓度,不利于計(jì)算數(shù)據(jù),尤其在帶有較長中間節(jié)的聯(lián)軸器上測量時,需根據(jù)不同的聯(lián)軸器形式制作長度不一的特殊表架,費(fèi)用較高,并且其長度越長,表架撓度影響越大,計(jì)數(shù)也越不準(zhǔn)確;有時表架連接松動,會影響最終的測量數(shù)據(jù);由于百分表采用機(jī)械構(gòu)件,其內(nèi)部存在摩擦,造成讀數(shù)滯后;百分表的精度較低,只能達(dá)到0.01 mm,無法進(jìn)行更高精度的對中工作;百分表的表針在聯(lián)軸器表面摩擦,有可能造成表針磁化;周圍設(shè)備的振動會影響分表的測量數(shù)據(jù);軸承浮動端的軸向松動也會影響百分表的測量數(shù)據(jù)等。
3 激光對中儀的實(shí)際應(yīng)用
煉油廠催化裝置主風(fēng)機(jī)組的風(fēng)機(jī)和煙機(jī)的軸對中是典型的熱態(tài)運(yùn)行機(jī)組冷態(tài)對中,并且機(jī)組聯(lián)軸器有較長中間節(jié)的情況。下面簡單介紹激光對中儀的對中過程,YL-10000H型煙機(jī)和AV56-13型風(fēng)機(jī)對中曲線如圖2所示。
進(jìn)行機(jī)組對中的目的是使機(jī)組在運(yùn)行過程中達(dá)到良好的對中條件,所以在機(jī)組冷態(tài)時應(yīng)嚴(yán)格按照對中曲線的要求進(jìn)行對中。根據(jù)機(jī)組的工作方向選取風(fēng)機(jī)端作為靜止端,煙機(jī)端作為調(diào)整端,選取圖2中的B點(diǎn)即聯(lián)軸器中間節(jié)與風(fēng)機(jī)的聯(lián)軸器連接處為機(jī)組對中情況的精確測量點(diǎn)。根據(jù)對中曲線的要求計(jì)算出B點(diǎn)的機(jī)組對中要求,煙機(jī)聯(lián)軸器外圓應(yīng)該高于風(fēng)機(jī)0.146 mm,計(jì)算過程: (0.46-0.1)×(3 870+330)÷3 870-(0.72-0.6)×(1 080+520+603)÷1 080=0.146 mm;根據(jù)相似三角形成比例定理,可以計(jì)算出風(fēng)機(jī)的聯(lián)軸器端面為下張口0.009/100 mm,計(jì)算過程: (0.46-0.1)×100÷3 870=0.009,煙機(jī)的聯(lián)軸器端面為下張口0.011/100 mm,計(jì)算過程:(0.72-0.60)×100÷1 080=0.011 mm,所以煙機(jī)相對于風(fēng)機(jī)的絕對下張口為0.020/100 mm,還有一點(diǎn)要求是煙機(jī)的前支撐軸承處應(yīng)高于后支撐軸承處0.12 mm,左右張口、外圓為0。
計(jì)算完對中要求后,首先使用對中儀調(diào)整風(fēng)機(jī)軸軸瓦前后高度,做到前軸瓦比后軸瓦低0.36 mm,然后采用時鐘法測量機(jī)組的軸對中情況,如圖3所示,輸入基礎(chǔ)數(shù)據(jù),A段距離為兩發(fā)射器間的距離,D段距離為選取的測量點(diǎn)到移動端發(fā)射器的距離。按照輸入要求,B段距離應(yīng)是移動端發(fā)射器到煙機(jī)的前地腳螺栓的距離,C段距離應(yīng)是前后地腳螺栓間的距離,但是為了能夠?qū)崟r把測量數(shù)據(jù)與對中曲線的要求進(jìn)行比較,將B段距離設(shè)置為移動端發(fā)射器到煙機(jī)的前支撐軸承的距離,C段距離設(shè)置為前后支撐軸承間的距離,D段距離設(shè)置為精確測量點(diǎn)B點(diǎn)到移動端發(fā)射器的距離。然后對兩端軸同步旋轉(zhuǎn)360°,采集90°、180°和360°三處的數(shù)據(jù),此時激光對中儀就可以實(shí)時顯示對中結(jié)果,將此結(jié)果與計(jì)算好的B點(diǎn)機(jī)組對中的三點(diǎn)要求進(jìn)行比較從而對其進(jìn)行調(diào)整,使其接近要求數(shù)據(jù),最終繪制出最接近的對中曲線。
采用此種方法大大提高了機(jī)組對中的工作效率和質(zhì)量,較復(fù)雜的機(jī)組對中也僅需花幾小時,而且對中精度達(dá)到0.001/100 mm,既能保證施工質(zhì)量和進(jìn)度,又能節(jié)約施工成本。
4 使用激光對中儀的注意事項(xiàng)
在使用激光對中儀過程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)。
(1)測量時必須保證激光束全部打在測量器內(nèi),保證測量器能讀取到激光束完整的能量中心,確保測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
(2)測量時應(yīng)避免周圍存在明顯的熱源和冷風(fēng),因?yàn)榧す庠谕ㄟ^不同密度介質(zhì)時會發(fā)生折射,從而影響測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
(3)對中儀發(fā)射器可以在潮濕的環(huán)境工作,但不能在雨雪天氣使用。接收器不能被太陽光直射,必要時在接收器旁放置一塊遮光板。
(4)對中儀在使用過程應(yīng)避免周圍存在強(qiáng)烈的振動源,因?yàn)檎駝訒箤χ袃x讀數(shù)不穩(wěn),測量不準(zhǔn)確。
(5)對中儀各個作業(yè)單元之間通過數(shù)據(jù)線連接,在連接時應(yīng)確保接頭擰緊,以免燒毀儀器,造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。
5 結(jié)語
激光對中技術(shù)突破了傳統(tǒng)對中方法的限制,使得對中精度大大提高,誤差減小,這樣一方面減小了設(shè)備振動,預(yù)防突發(fā)性故障,另一方面延長了設(shè)備使用壽命,降低運(yùn)營成本。由于其操作簡易,還能大大降低工人的勞動強(qiáng)度,因此具有大面積推廣價值。但是作為設(shè)備工程師,我們必須明確一點(diǎn),雖然激光對中儀為我們提供了一種快速準(zhǔn)確的對中方法,但是它只是一個工具,而不是一個夢幻寶盒。一名優(yōu)秀的工程師必須用他的智慧和創(chuàng)造力來解決各種不同的實(shí)際問題,在特殊情況下我們需要結(jié)合傳統(tǒng)的對中方法來解決問題。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]HG20203—2000,中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會.化工機(jī)器安裝工程施工及驗(yàn)收通用規(guī)范[S].
[2]維普網(wǎng).催化裝置大型主風(fēng)機(jī)組的安裝方法[EB/OL]. http://www.docin.com/p-552636930.html,2013-04-
13.
[3]wanglong165002.激光對中儀使用說明[EB/OL].https://wenku.baidu.com/view/7f91f609fad6195f312ba6
78.html,2018-07-01.
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