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设备轴对中方法对比分析 吴德起 景建国 李峰（中国石化管道潍坊输油处）摘要摘要 大型设备电动机与从动机之间一般由联轴器联接传动，随着设备转速的提高，电动机与从动机两设备轴对中的好坏尤为重要。工作中常用的对中方法有百分表对中法和激光对中仪对中法。合理选择设备对中方法对设备对中的好坏起着决定性作用，影响到设备的运行状态。主题主题词词 对中 百分表对中法 激光对中仪 一、前言一、前言 目前在输油管道上运行的输油泵机组多数是由大功率高转速的电动机带动输油泵工作，电机和输油泵之间使用联轴器联接传递扭距，电机轴与泵轴对中（同轴度）的好坏直接影响到泵和电机的运行状态，如对中不良会发生振动增大、噪音增加、轴瓦和机械密封损坏、机泵效率下降、能耗增加等。良好的对中可以减少生产损失、延长设备的使用寿命、减缓轴承和密封的失效、降低设备的振动、减少联轴节的磨损、降低维修成本、减少耗电。目前普遍使用的机泵对中方法有钢制表架配百分表对中法和激光对中仪对中法。在进行设备对中过程中，表架本身的挠度和读数误差、计算的误差以及设备轴向窜量，这些因素都会影响到机泵的对中效果。二、百分表二、百分表对中对中法法 百分表对中法是设备轴对中工作中使用较多的传统轴对中方法，在保证设备正常运行、调整设备工作状态中起到了不可或缺的作用。百分表对中法经过长期的应用和实践，不断充实完善，经常使用的方法有以下几种。直尺塞尺目测对中法、单百分表对中法、单架双百分表对中法、逆向百分表对中法、多百分表对中法等多种对中方法。1、直尺塞尺目测对中法 对小型设备，传统简单的对中方法是用直尺和塞尺利用目测法来调整两个联轴器对中，是单架双表对中法的简单应用。直尺用来测量两轴径向偏差，塞尺用来测量两个联轴器端面偏差。该方法量具简单、操作方便，但测量误差较大，两轴对中效果较差。该对中方法只适用于小型设备和低转速设备的轴对中（如图1）。图 1、直尺塞尺对中示意图 2、单架双百分表对中法（如图 2）图 2、单架双百分表对中法示意图 单架双百分表对中法是在一个表架上安装两块百分表，一块百分表测量联轴联轴节表架轴向百分表径向百分表直尺联轴节塞尺器的径向偏差，另一块百分表测量联轴器端面的角度偏差。径向百分表的读数用来确定两轴的径向偏差值，轴向百分表的读数用来确定两轴的角度偏差值，将径向偏差和角度偏差两次计算数值相加的代数和作为电机应调整的垫片厚度值。单百分表对中法原理如单架双百分表对中法，只是没有轴向百分表，其它的测量计算方法与单架双百分表对中法相同。2.1、径向偏差的计算（如图 3）图 3、单架双百分表对中法测量示意图 A=（A2-A1）/2；式中 A 径向偏差值；A1径向表 6 点读数；A2径向表 12 点读数。2.2、角度偏差的计算 B=(B1-B2)/2 式中 B角度偏差值；B1轴向表 6 点读数；B2轴向表 12 点读数；2.3、电机地脚垫片厚度调整值的计算 角度偏差造成的地脚垫片厚度调整数值：Bf=B(Lf/Ld)式中 Bf电机前脚调整数值；B角度偏差值；泵电机前脚后脚Lf电机前脚到径向百分表测点的轴向距离；Ld轴向百分表测点到轴中心线径向距离。Bb=B(Lb/Ld)式中 Bb电机后脚调整数值；B角度偏差值；Lb电机后脚到径向百分表测点轴向距离；Ld轴向百分表测点到轴中心线径向距离。电机地脚垫片厚度调整数值的确定（正值为加垫片，负值为减垫片）：电机前脚垫片厚度=A+Bf；电机后脚垫片厚度=A+Bb；电机水平方向调整量的计算从略。2.4、单架双百分表对中法的特点 该对中方法要求两轴轴向位置要相对固定，如果两轴相对轴向位置出现变化量就会影响轴向百分表的读数，从而造成角度偏差值计算误差和垫片厚度误差。用人工定位轴向位置时，由于测量过程中每次的固定位置不一定准确，也会造成轴向表读数误差。该对中方法的表架在轴的径向上要有一定的长度，这样才能比较真实地反应两轴的角度偏差，而且表架也存在一定的轴向长度，这就降低了表架的刚度，表架会产生一定的挠度，造成径向表的读数误差。在实际的轴对中工作中使用的对中方法还有三百分表对中法和多百分表对中法，这两种对中方法只是在单架双百分表对中法的基础上增加了测量轴向位置偏移量的百分表，测量计算原理与单架双百分表法相同。3、逆向百分表对中法（双架双百分表对中法，如图 4）图 4、双架双百分表法对中示意图 逆向百分表对中法是采用两个独立的表架，每个表架上安装一块百分表。其中固定（泵）轴端百分表测量联轴器的径向偏差，移动（电机）轴端百分表测量联轴器的角度偏差，将径向偏差和角度偏差两次计算的数值相加的代数和作为电机应调整的垫片厚度。3.1、径向偏差的计算（如图 5）：图 5、逆向百分表对中法测量示意图 A=（A1-A2）/2；式中 A 径向偏差值；A1固定轴端表 6 点读数；A2固定轴端表 12 点读数。3.2、角度偏差的计算 联轴节表架固定轴端百分表移动轴端百分表泵电机前脚后脚表显角度偏差的计算 Bs=(B1-B2)/2 式中 Bs表显角度偏差值；B1移动轴端表 6 点读数；B2移动轴端表 12 点读数。实际角度偏差值：B=Bs-A 式中 B角度实际偏差；Bs表显角度偏差值；A径向实际偏差。3.3、电机地脚垫片厚度调整值的计算 由角度偏差造成的电机前后脚垫片厚度值：Bf=B（Lf/Ld)式中 Bf电机前脚调整数值；B角度偏差值；Lf电机前脚到固定轴端表测点距离；Ld移动轴端百分表测点到固定轴端表测点距离。Bb=B(Lb/Ld)式中 Bb电机后脚调整数值；B角度偏差值；Lb电机后脚到固定轴端表测点距离；Ld移动轴端百分表测点到固定轴端表测点距离。电机地脚垫片厚度调整数值的确定（正值为加垫片，负值为减垫片）：电机前脚垫片厚度=A+Bf；电机后脚垫片厚度=A+Bb；电机水平方向调整量的计算从略。3.4、逆向百分表对中法的特点 逆向百分表对中法（双架双百分表法）能够避免两轴存在轴向位移时造成的测量误差，测量精确度比单架双百分表对中法高。测量角度偏差时基本不受微量o轴向位移的影响，可以较精确地测量出两轴的角度偏差，这种方法测量角度偏差时是通过移动轴端百分表把两轴的角度偏差转换为测量径向位移量。因此，两轴的微量轴向位移对逆向百分表对中法测量时的影响可以忽略不计。这种对中方法可以广泛应用在轴向无固定轴的设备对中工作中。但由于逆向百分表对中法表架比较复杂，两个百分表相距较远，操作、读数和计算都比较繁琐。逆向百分表对中法的表架在径向上不需要很长，但在轴向上要有一定的长度才能比较真实地反应两轴的角度偏差，因为这种测量方法已经把两轴的角度偏差转换为测量径向位移量，不同于单架双百分表对中法要延长表架的径向长度才能精确测量两轴角度偏差造成的轴向位移。该测量方法存在两个轴向方向比较长的表架，两个表架都不同程度地存在一定的挠度，同时影响径向和角度测量精度。4、两轴径向偏差和角度偏差标准的确定 百分表对中法测量过程中确定的两轴径向偏差值和角度偏差值应是两轴对中偏差在 360范围内的最大值。在用百分表测量轴对中偏差时，一般取水平方向或垂直方向上的最大偏差值作为两轴对中的偏差值，而实际轴的对中偏差值大于测量值。两轴的最大对中偏差值是其水平方向偏差值 Ax 和垂直方向偏差值 Ay的弦值 A（如图 6）。图 6、对中偏差量最大值 A=Ax2+Ay2 式中 A径向偏差或角度偏差；Ax2水平方向偏差值；Ay2垂直方向偏差值。5、表架自身挠度影响的消除 为了减少表架自身挠度对测量精度的影响，必要时要对表架的自身挠度进行测量。无论是单架双百分表对中法还是逆向百分表对中法，表架本身的变形都对测量的准确性有一定的影响。在精确的测量工作中，用百分表显示的测量结果减去表架的挠度值作为两轴对中的实际偏差。表架挠度误差通过测量可以消除，但是表架的安装牢固程度、百分表的灵敏度等都会对测量结果产生影响（如图 7）。图 7、表架挠度示意图 三、激光对中仪对中三、激光对中仪对中法法 1、激光对中仪对中法介绍 激光对中仪由激光发射接收器以及支撑架和显示单元组成（如图 8）。激光对中仪用两个激光发射接收器代替两块百分表，分别固定在联轴节的两边，激光分别由联轴节一端的发射器射向另一端的接收器，两轴每相应地旋转一定的角度，激光接收器记录下激光能量中心位置的变化，自动计算出两轴的对中情况。显示单元根据计算出的对中结果显示出两轴的平行偏差值和角度偏差值，同时给出电机前脚和后脚的垫片调整值。激光对中仪能在调整过程中实时显示对中偏差变形后理想位置百分表表架联轴节数值的变化。激光对中仪可应用于水平机械对中、软脚测量、热膨胀值补偿。图 8、激光对中仪对中法示意图 激光对中仪对中法的测量原理与逆向百分表对中法的测量原理相同，它从原理上保证了轴向无固定的两轴对中过程中测量的准确性。激光对中仪没有了长的表架而采用了准直的激光，在技术上避免了表架挠度对测量精度的影响。在对中测量过程中只需测量和输入三个数据（ld、lf、lb），显示单元就可自动计算出电机地脚需调整的数值（如图 9）。图 9、激光对中仪对中法测量过程示意图 2、激光对中仪对中法与传统百分表对中法比较的特点 2.1、采用激光对中仪对中法可以避免百分表对中法在计算和绘图上产生的误差，提高测量精度，最高精度可达到 0.001mm。泵电机前脚后脚发射/接收器支撑架联轴节2.2、调整的同时，实时显示偏差的变化量，实现即时调整。2.3、一般激光的测量距离为 20m，适合于长中间轴联轴器的对中找正。2.4、可以对多个设备进行轴对中测量，并实时显示测量值的变化。2.5、精度高，无机械表传动、观测误差。2.6、不受轴向小量位移的影响。2.7、加减垫片自动计算，减少了调整的次数。四四、结论、结论 通过以上对比可以看出，用传统的百分表对中法找正不仅受百分表本身误差的影响，还受被测量设备结构的影响，如设备的轴向窜动。逆向百分表对中法可以从理论上消除这一误差，但百分表表架本身产生的挠度很难避免。在实际设备对中工作中，百分表对中法找正需要反复几次对垫片厚度值进行调整，不仅增加了劳动强度而且对中的精度不高。而激光对中仪对中法，由于其采用了逆向百分表原理，在设计上避免了设备轴向窜动的影响，而且其采用准直的激光代替一定长度的表架，没有表架挠度造成的误差。根据提示的垫片厚度调整值进行调整，一两次就可达到精度要求。因此，采用激光对中仪对中法准确、方便，能保证两轴的精确对中，能使设备工作在最佳状态。