国内外天然气储运技术的发展动态

1、国内外天然气储运技术的发展动态阐述了目前国内外天然气储运技术的发展的新动态，介绍了天然气储运的设计水平、管输、储存等几个方面的新技术，认为今后天然气储运技术的发展趋势将体现在管道内涂减阻、天然气净化与配套溶剂、天然气水合物储存和SCADA系统等方面。随着全球天然气需求量的不断增长，世界天然气长输管道的建设发展迅速，天然气的储运技术水平得到了很大提高。为了提高我国天然气储运技术的整体水平，实施低成本的可持续发展战略，了解国内外天然气储运技术的发展动态十分必要。一、天然气储运工程设计水平1线路勘察设计技术管道选线的原则是将线路最短、投资最低的线路作为最佳线路线。目前，国外选线一般都是利用卫星图片、

2、航行图纸及遥感测量所获得的资料作为研究线路的依据，并规定选定的线路长度不得超过航空距离的12。美国和苏联在线路勘察设计技术方面比较先进。美国阿拉斯加输气管道的线路勘测，采用先进的摄影技术，从U-2飞机和NASA的CV990飞机上拍摄地面情况，使用了一种高分辨率的脉冲聚雷达仪、美国空军卫星定位系统和T14100全球导航仪。苏联主要采用航空测绘技术，并开发了相应的软件程序，对航测数据进行计算机自动化处理，建立了勘测自动化系统，获得了显著的经济效果。我国西气东输管道选线和定线过程中采用了卫生遥感技术（RS），以地理信息系统（GIS）技术为平台，直接从最新的遥感影像图上进行线路选择，然后再将选定的坐标

3、用全球卫生定位系统（GPS）进行现场定位，线路度度由最初可研阶段的4167km缩短为3900km，节约投资约27108元。2 CAD制图技术CAD制图技术在输气管道设计中已得到普遍采用，所有设计计算均由计算机来完成，计算机出图率已达到或接近100，比传统方法大约快9倍。CAD的制图技术硬件设备和软件系统得到飞速的发展，设计质量和效率得到不断的提高。3 计算机模拟技术计算机模拟技术是现代输气管道设计的重要手段，设计人员通过CAD系统中配置的输气管道模拟软件，可以迅速而全面地模拟管道系统正常工况和事故工况下的运行情况，从而作出可行而合理的主设计方案。目前国外开发出多种商业化输气管道模拟软件，如Gr

4、egg、Stoner SIMONE和LIC等软件。这些模拟软件用于输气管道的设计和运营管理中既可以对现有管道系统进行模拟，又可以通过模拟找出现有系统的薄弱环节，从而为系统扩建或改造提供依据。4 优化设计技术输气管道的优化设计主要包括管径、壁厚、管材、输气压力、压气站布置与压缩机组的配置、储气库位置、类别和容量以及各种情况下的调峰方案等内容。世界上目前的储运技术的优化设计软件有很多种，但是尚未开发出输气管道优化设计专用软件，而主要依靠多方案对比和局部优化相结合的方法选取最优方案。5 模块化设计与模型技术目前的压气站和气田集输站场普遍采用模块化设计，大大减少了设计工作量。20世纪90年代初，苏联压

5、气站模块化设计程度大多已达到100。与模块化设计相配套的一项技术称为模型技术，它通过制作比例精确的缩尺模型来确定总图布置、模块组装及管道安装的具体方案。二、天然气管道输送技术1天然气长输管道的发展动态（1）加大管径和提高压力加大管径和提高压力既可以提高管道的输送能力，又可以节约投资和降低钢材消耗。输气管道的直径在1000mm及其以上的管道属于大口径管道。目前国际上长输管道最大直径为苏联至欧洲的1420mm输气干线，著名的阿意输气管道直径为1220mm，我人的西气东输管道直径为1016mm，也进入了近年来世界性的大口径输气管道行列。高压输送是当前输气管道技术发展趋势。管道采用的最高输气压力，在一

6、定程度上反映了一家输气管道的整体技术水平。目前欧洲和北美天然气管道的设计压力普遍在10MPa以上。加拿大至美国的ALLAINCE输气管道设计压力为12MPa，是目前压力最高的陆上长距离输气管道。我国的西气东输管道采用10MPa的输气压力，达到了当代世界先进水平。（2）增大输送距离采用超长管道输送天然气被认为是最为经济的方法。20多年来，欧美各国投入大量资金建设了一大批长距离、大口径的输气管道。美国为了开发阿拉斯加的天然气资源，于19801986年建成了美国横贯阿拉斯加输气管道系统，该系统贯穿阿拉斯加和加拿大境内，向美国本土的48个州输气，管道总长为7763 km。我国最长的西气东输天然气管道，

7、总长近4000km，是目前世界上最长的输气管道之一。（3）采用高钢级管道钢目前，世界上干线输气管道均采用高强度合金钢，以达到减少钢材耗量，降低工程造价的目的。加拿大的统计分析表明，每提高一个钢级可减少建设成本7。国外输气管道普遍采用X70管道钢，少数采用了X80管道钢。某些公司正在研制X100及更高等级的管道钢。国内X70级管道钢和钢管生产技术已趋成熟。西气东输管道完全采用国产X70级管道钢，不仅填补了我国高强度大口径螺旋埋弧焊钢管和大口径埋弧焊钢管制造技术的空白，而且也标志着西气东输管道工程的高强度大口径钢管国产化目标的实现。（4）内涂减阻技术的应用天然气管道的内涂减阻技术是一项经济效益显著

8、的高新技术，国外已经广泛应用。输气管道采用内涂技术后一般能提高输气量610，同时还可以有效地减少设备磨损和清管次数，延长管道的使用寿命。我国西气东输管道工程则是首次全线采用这项技术，降低了工程投资。西气东输管道工程采用内涂技术后，减少了3座压气站，增加输气量近20108m3/a，减少投资近10108元，而且每年可以节约大量的运行费用。2 压缩机增压技术近年来，国外在输气增压方面广泛采用了回热循环及联合徨系统工艺，提高了燃气透平的热效率。例如，阿意输气管道Messina压气站的燃气机组，采用回热联合循环系统后，每台燃气轮机的综合热效率由原来的36.5上升到47.5。此外，国外还广泛采用离心式压缩

9、机的机械干密封与磁性轴承技术和故障诊断技术，有效地延长了轴承的使用寿命，降低了压缩机的运行成本，提高了机组的可靠性和完整性。3 自动化控制技术现代输气管道自动化管理多采用SCADA系统（数据采集与监控系统）。这是一种技术先进的自动化系统，也是国外长距离油气管道普遍采用的自控技术。ALLANCE管道采用SCADA系统，通过设在总部的计算机系统，由主控室对约2988km的干线、698km的支线压气站及其它64座站场和90座干线截断阀室等进行实时监控和管理，全线只需很少的操作管理人员。西气东输管道采用先进的SCADA系统进行全线数据采集、实时监控和系统运行参数优化，实现管道泄漏检测与定位和全线运行调

10、度管理。沿线各站场可无人操作或无人值守，实现控制中心远控，站控自动和手动控制、设备和子系统就地控制等三级控制，并独立设置有各站场紧急停车系统、可燃气体检测及火灾报警系统。这套系统将使西气东输管道的运行管理达到当今世界先进水平。4 天然气管道的泄漏检测技术（1）分布式光纤传感器技术国内外很多油气管道的泄漏检测一般采用人工检测方法。一些先进的油气长输管道安装了在线泄漏检测系统（多数基于瞬变流模型法、压力点分析法而建立），但由于受多种因素的限制，不能同时满足检测泄漏灵敏度、定位准确度和即时报警等多项技术要求。分布式光纤传感器系统是基于Sagnac光纤干涉仪的原理研制的，具有测量准确度高、抗电磁干扰、

11、耐腐蚀、可实现远距离分布式传感的优点，而且体积小，易于安装，是目前国外新兴的一项技术，可用于城市中高压天然气管道的泄漏检测系统。（2）红外辐射探测器美国天然气研究所（GRI）正在进行以激光为基础的遥感检漏（系统）技术研究，旨在利用红外光谱（IR）吸收甲烷的特性来探测天然气的泄漏。该遥感系统由红外光谱接收器和车载式检测器组成，能在远距离对气体泄漏形成的热柱进行大面积快速扫描。现场试验表明，检漏效率较以前提高50以上，而且费用大幅度下降。加拿大、美国、俄罗斯等国家还在直升飞机上安装了红外或激光遥感探测器进行气体泄漏检测，大大缩短了巡检周期，扩大了检测范围。（3）管道泄漏检测系统壳牌公司研发的ATM

12、OS Pipe管道泄漏检测系统利用模式识别技术，根据管道进、出口的流量和压力，使用优化序列分析法（SPRT），连续计算泄漏的统计概率，当检测到泄漏时，该系统就自动计算出泄漏的位置和泄漏量。该系统已广泛用于世界各地的原油、成品油和天然气管道，是目前世界上公认的最优秀的自动泄漏检测系统。（4）管道内检测技术天然气管道的内检测技术是将各种无损检测（NDT）设备加载到清管器（PIG）上，将原来用于清扫的非智能PIG 改为有信息采集、处理、存储等功能的智能型管道缺陷检测器，通过清管器在管道内的运行，达到连续检测管道缺陷的目的。早在1965年，美国Tuboscopc 公司就已将漏磁（MFL）无损检测技术成

13、功地应用于油气长输管道的内检测。目前已有多种仪器和设备，有用于检测管道凹坑、椭圆度和内径等几何变形的测径仪，有用于检测管道微小泄漏的泄漏检测仪，也有用于对因腐蚀产生体积缺陷的漏磁检测器和用于裂纹类平面型缺陷的涡流检测仪、超声波检测仪以及弹性剪切波为基础的裂纹检测设备等。5 天然气的计量技术（1）气体超声波流量计气体超声波流量计具有精度高、量程范围宽、无压力损失，无运动部件又可双向测量等优点，适用于大口径管道。我国西气东输管道工程中已经应用了这种流量计，这在国内大口径输气管道计量系统中尚无先例。（2）科力式天然气质量流量与密度计该仪表由U形探头和传感器组成，通过探测振动管上承受的科式力来计算质量

14、流量，是继超声波流量计之后天然气计量仪表发展的一个新热点，适用于计量未净化气或湿气、乙烯和二氧化碳等特殊气体，特别适用于缺乏安装直管段空间、天然气组分或密度发生变化、贸易交接计量或工艺控制等场合。科氏质量流量计将成为汽车加气站的主要计量仪表，目前全世界已有2万多台用于气体计量。（3）天然气的热值计量近年来，热值计量技术已在西欧和北美普遍应用，是当今天然气计量技术的一个发方向。天然气热值的直接测量技术发展较快，特别是在自动化、连续性、精确度等方面有很大提高。日本生产的一种在线式热值自动测试仪，热工结构简单，实现了自动连续测量，响应速度快，测量精度高，低热值时精度为1.5，高热值时为1.0。（4）

15、其他正在研制的新型流量计美国天然气研究院西南研究所研制出了SWRI新型色谱仪，是将气压、温度、声速和流量以及CO2浓度、氮气浓度等数据输入计算机进行修正来实时计算能量。当与超声波流量计一起使用时，所测能量值与常规气体色谱仪仅差37.2106/Jm3。美国Ametek Inc.公司正在进行Ametek GEC天然气能量计的商业开发。该能量计的工作原理是通过使天然气采样与介质气反应后测量反应中散发的热量，可为大流量用户低成本实时地提供热值。，经过样机试验和多家公司严格地现场测试，显示计量结果的平均可重复性小于1.1106J。该能量计可以储存大量数据，通过通信系统连接到异地数据采集系统，无需现场收集

16、数据。6微生物脱硫技术微生物脱硫技术是近年来受到国外重视的天然气净化新技术。生物脱硫的概念产生于20世纪50年代，由Leathan等人首先将分离得到的氧化亚铁硫杆菌（简称T.F）应用于煤炭脱硫，近几年开始用于天然气脱硫。日本钢管公司京滨制作所于1984年研制出了第一套适用于酸性条件的BioSR 微生物腾硫工艺，应用于钡化学试剂厂的排放气脱硫。它利用T.F菌的间接氧化作用，用硫酸铁脱除硫化氢，再用T.F菌将亚铁氧化为三价铁。其脱硫原理如下：H2S+Fe2 (SO4)3S+2FeSO4+H2SO4荷兰 Paques公司和Shell 公司联合开发了Shell-Paques 工艺，它采用脱氮硫杆菌在碱

17、性条件下脱除硫化氢。三、天然气储存技术天然气的地下储存方式目前已得到国际上的普遍认同。国外管道公司非常重视大型储气库最少化技术的研究，目前正在研究应用一种低挥发性且廉价的气体作为“工作气体”来充当储存岩洞中的缓冲气垫。天然气的吸咐储存（ANG）是一种新的储气方式，将超级活性炭作为吸附剂，用特殊的方法装填在储罐中，在一定的储存压力（34MPa）下使吸附天然气达到与压缩天然气相接近的存储容量。此项技术对充分利用边远油气田的天然气和进行车用天然气的存储具有一定的意义。天然气水合物（NGH）储存技术也是近几年国外研究的热点之一。天然气水合物是一种高能量、高密度的能源，在26MPa，020的条件下制备，

18、在常压下和15以上稳定储存，加热或降压可以实现天然气水合物的分解。单位体积的天然气水合物可以储存164倍自身体积的天然气。NGH储存技术对于小型气田、零散气田、边远气田和海底天然气的储运具有很高的经济性，还可以作为一种调峰的手段。四、天然气储运技术的发展趋势随着科学技术的进步，天然气储运技术在各个方面都有很大发展，新技术、新工艺不断涌现，其发展趋势将在以下5个方面得到体现。（1）天然气管道将呈现出长距离、大口径、高压力、大压比、全自动、长寿命、输气干线网络化的发展趋势。天然气管道的减阻内涂技术也将在大型的长输管道上得到大规模应用。（2）天然气计量必然从体积式计量转向能量计量，计量仪表选型从单一

19、仪表向多元化仪表方向发展，并逐步向在线、实时、智能、实流检定发展，同时依靠网络技术实现远程化通讯，控制和管理。（3）天然气净化新工艺及其配套溶剂和催化剂开发的理论和模型化研究将得到加强，同时还将加强高含H2S的天然气、高含CO2的天然气、高含N2的天然气净化工艺技术及微生物净化的研究。（4）天然气水合物（NGH）储存技术有可能成为常用的气体储存的一种手段，还有可能取代地下储气库，用来平衡中等民用、工业中心气体需求量的昼夜和季节波动，还有可能应用水合物储气技术来解决温室效应问题。（5）SCADA系统将采用大容量、高速率的外存储器，更逼真的三维彩色图形显示器，开发功能更强大的SCADA系统软件和应

20、用软件，采用人工智能和专家系统技术使SCADA系统智能化。密切跟踪与研究国外天然气技术发展的最新动态，尽快水化吸收先进技术，并在我国的油气管道上推广应用，对提高我国油气管道的整体技术水平和经济效益具有十分重要的意义。同时，我国的油气储运科技工作者还应加大科研力度，努力缩短与国际先进水平的差距，使我国的天然气储运技术跨入国际先进水平的行列。永磁交流伺服电机位置反馈传感器检测相位与电机磁极相位的对齐方式2008-11-07来源：internet浏览：504 主流的伺服电机位置反馈元件包括增量式编码器，绝对式编码器，正余弦编码器，旋转变压器等。为支持永磁交流伺服驱动的矢量控制，这些位置反馈元件就必须

21、能够为伺服驱动器提供永磁交流伺服电机的永磁体磁极相位，或曰电机电角度信息，为此当位置反馈元件与电机完成定位安装时，就有必要调整好位置反馈元件的角度检测相位与电机电角度相位之间的相互关系，这种调整可以称作电角度相位初始化，也可以称作编码器零位调整或对齐。下面列出了采用增量式编码器，绝对式编码器，正余弦编码器，旋转变压器等位置反馈元件的永磁交流伺服电机的传感器检测相位与电机电角度相位的对齐方式。增量式编码器的相位对齐方式 在此讨论中，增量式编码器的输出信号为方波信号，又可以分为带换相信号的增量式编码器和普通的增量式编码器，普通的增量式编码器具备两相正交方波脉冲输出信号A和B，以及零位信号Z；带换相

22、信号的增量式编码器除具备ABZ输出信号外，还具备互差120度的电子换相信号UVW，UVW各自的每转周期数与电机转子的磁极对数一致。带换相信号的增量式编码器的UVW电子换相信号的相位与转子磁极相位，或曰电角度相位之间的对齐方法如下： 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 2.用示波器观察编码器的U相信号和Z信号； 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置； 4.一边调整，一边观察编码器U相信号跳变沿，和Z信号，直到Z信号稳定在高电平上（在此默认Z信号的常态为低电平），锁定编码器与电机的相对位置关系； 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴

23、每次自由回复到平衡位置时，Z信号都能稳定在高电平上，则对齐有效。 撤掉直流电源后，验证如下： 1.用示波器观察编码器的U相信号和电机的UV线反电势波形； 2.转动电机轴，编码器的U相信号上升沿与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合，编码器的Z信号也出现在这个过零点上。 上述验证方法，也可以用作对齐方法。 需要注意的是，此时增量式编码器的U相信号的相位零点即与电机UV线反电势的相位零点对齐，由于电机的U相反电势，与UV线反电势之间相差30度，因而这样对齐后，增量式编码器的U相信号的相位零点与电机U相反电势的-30度相位点对齐，而电机电角度相位与U相反电势波形的相位一致，所以此时增量式编码器

24、的U相信号的相位零点与电机电角度相位的-30度点对齐。 有些伺服企业习惯于将编码器的U相信号零点与电机电角度的零点直接对齐，为达到此目的，可以： 1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线； 2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形； 3.依据操作的方便程度，调整编码器转轴与电机轴的相对位置，或者编码器外壳与电机外壳的相对位置； 4.一边调整，一边观察编码器的U相信号上升沿和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使上升沿和过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。 由于普通增量式编码器不具备U

25、VW相位信息，而Z信号也只能反映一圈内的一个点位，不具备直接的相位对齐潜力，因而不作为本讨论的话题。 绝对式编码器的相位对齐方式 绝对式编码器的相位对齐对于单圈和多圈而言，差别不大，其实都是在一圈内对齐编码器的检测相位与电机电角度的相位。早期的绝对式编码器会以单独的引脚给出单圈相位的最高位的电平，利用此电平的0和1的翻转，也可以实现编码器和电机的相位对齐，方法如下： 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 2.用示波器观察绝对编码器的最高计数位电平信号； 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置； 4.一边调整，一边观察最高计数位信号的

26、跳变沿，直到跳变沿准确出现在电机轴的定向平衡位置处，锁定编码器与电机的相对位置关系； 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，跳变沿都能准确复现，则对齐有效。 这类绝对式编码器目前已经被采用EnDAT，BiSS，Hyperface等串行协议，以及日系专用串行协议的新型绝对式编码器广泛取代，因而最高位信号就不符存在了，此时对齐编码器和电机相位的方法也有所变化，其中一种非常实用的方法是利用编码器内部的EEPROM，存储编码器随机安装在电机轴上后实测的相位，具体方法如下： 1.将编码器随机安装在电机上，即固结编码器转轴与电机轴，以及编码器外壳与电机外壳； 2.用一个直流电源给电

27、机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 3.用伺服驱动器读取绝对编码器的单圈位置值，并存入编码器内部记录电机电角度初始相位的EEPROM中； 4.对齐过程结束。 由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向，因此存入的编码器内部EEPROM中的位置检测值就对应电机电角度的-30度相位。此后，驱动器将任意时刻的单圈位置检测数据与这个存储值做差，并根据电机极对数进行必要的换算，再加上-30度，就可以得到该时刻的电机电角度相位。这种对齐方式需要编码器和伺服驱动器的支持和配合方能实现，日系伺服的编码器相位之所以不便于最终用户直接调整的根本原因就在于不肯向用户提

28、供这种对齐方式的功能界面和操作方法。这种对齐方法的一大好处是，只需向电机绕组提供确定相序和方向的转子定向电流，无需调整编码器和电机轴之间的角度关系，因而编码器可以以任意初始角度直接安装在电机上，且无需精细，甚至简单的调整过程，操作简单，工艺性好。 如果绝对式编码器既没有可供使用的EEPROM，又没有可供检测的最高计数位引脚，则对齐方法会相对复杂。如果驱动器支持单圈绝对位置信息的读出和显示，则可以考虑： 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 2.利用伺服驱动器读取并显示绝对编码器的单圈位置值； 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置；

29、 4.经过上述调整，使显示的单圈绝对位置值充分接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应的单圈绝对位置点，锁定编码器与电机的相对位置关系； 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，上述折算位置点都能准确复现，则对齐有效。 如果用户连绝对值信息都无法获得，那么就只能借助原厂的专用工装，一边检测绝对位置检测值，一边检测电机电角度相位，利用工装，调整编码器和电机的相对角位置关系，将编码器相位与电机电角度相位相互对齐，然后再锁定。这样一来，用户就更加无从自行解决编码器的相位对齐问题了。 个人推荐采用在EEPROM中存储初始安装位置的方法，简单，实用，适应性好，便于向

30、用户开放，以便用户自行安装编码器，并完成电机电角度的相位整定。 正余弦编码器的相位对齐方式 普通的正余弦编码器具备一对正交的sin，cos 1Vp-p信号，相当于方波信号的增量式编码器的AB正交信号，每圈会重复许许多多个信号周期，比如2048等；以及一个窄幅的对称三角波Index信号，相当于增量式编码器的Z信号，一圈一般出现一个；这种正余弦编码器实质上也是一种增量式编码器。另一种正余弦编码器除了具备上述正交的sin、cos信号外，还具备一对一圈只出现一个信号周期的相互正交的1Vp-p的正弦型C、D信号，如果以C信号为sin，则D信号为cos，通过sin、cos信号的高倍率细分技术，不仅可以使正

31、余弦编码器获得比原始信号周期更为细密的名义检测分辨率，比如2048线的正余弦编码器经2048细分后，就可以达到每转400多万线的名义检测分辨率，当前很多欧美伺服厂家都提供这类高分辨率的伺服系统，而国内厂家尚不多见；此外带C、D信号的正余弦编码器的C、D信号经过细分后，还可以提供较高的每转绝对位置信息，比如每转2048个绝对位置，因此带C、D信号的正余弦编码器可以视作一种模拟式的单圈绝对编码器。 采用这种编码器的伺服电机的初始电角度相位对齐方式如下： 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 2.用示波器观察正余弦编码器的C信号波形；

32、3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置； 4.一边调整，一边观察C信号波形，直到由低到高的过零点准确出现在电机轴的定向平衡位置处，锁定编码器与电机的相对位置关系； 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，过零点都能准确复现，则对齐有效。 撤掉直流电源后，验证如下： 1.用示波器观察编码器的C相信号和电机的UV线反电势波形； 2.转动电机轴，编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。 这种验证方法，也可以用作对齐方法。 此时C信号的过零点与电机电角度相位的-30度点对齐。如果想直接和电机电角度的0度点对齐，可以考虑： 1.用3个阻值相等的电

33、阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线； 2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形； 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置； 4.一边调整，一边观察编码器的C相信号由低到高的过零点和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使2个过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。 由于普通正余弦编码器不具备一圈之内的相位信息，而Index信号也只能反映一圈内的一个点位，不具备直接的相位对齐潜力，因而在此也不作为讨论的话题。 如果可接入正余弦编码器的伺服驱动器能够为用户提供从C、D中获取的单圈绝对位置信息，则可以考虑： 1.

34、用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 2.利用伺服驱动器读取并显示从C、D信号中获取的单圈绝对位置信息； 3.调整旋变轴与电机轴的相对位置； 4.经过上述调整，使显示的绝对位置值充分接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应的绝对位置点，锁定编码器与电机的相对位置关系； 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，上述折算绝对位置点都能准确复现，则对齐有效。 此后可以在撤掉直流电源后，得到与前面基本相同的对齐验证效果： 1.用示波器观察正余弦编码器的C相信号和电机的UV线反电势波形； 2.转动电机轴，验

35、证编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。 如果利用驱动器内部的EEPROM等非易失性存储器，也可以存储正余弦编码器随机安装在电机轴上后实测的相位，具体方法如下： 1.将正余弦随机安装在电机上，即固结编码器转轴与电机轴，以及编码器外壳与电机外壳； 2.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 3.用伺服驱动器读取由C、D信号解析出来的单圈绝对位置值，并存入驱动器内部记录电机电角度初始安装相位的EEPROM等非易失性存储器中； 4.对齐过程结束。 由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向，因此存入

36、的驱动器内部EEPROM等非易失性存储器中的位置检测值就对应电机电角度的-30度相位。此后，驱动器将任意时刻由编码器解析出来的与电角度相关的单圈绝对位置值与这个存储值做差，并根据电机极对数进行必要的换算，再加上-30度，就可以得到该时刻的电机电角度相位。 这种对齐方式需要伺服驱动器的在国内和操作上予以支持和配合方能实现，而且由于记录电机电角度初始相位的EEPROM等非易失性存储器位于伺服驱动器中，因此一旦对齐后，电机就和驱动器事实上绑定了，如果需要更换电机、正余弦编码器、或者驱动器，都需要重新进行初始安装相位的对齐操作，并重新绑定电机和驱动器的配套关系。 旋转变压器的相位对齐方式 旋转变压器简

37、称旋变，是由经过特殊电磁设计的高性能硅钢叠片和漆包线构成的，相比于采用光电技术的编码器而言，具有耐热，耐振。耐冲击，耐油污，甚至耐腐蚀等恶劣工作环境的适应能力，因而为武器系统等工况恶劣的应用广泛采用，一对极（单速）的旋变可以视作一种单圈绝对式反馈系统，应用也最为广泛，因而在此仅以单速旋变为讨论对象，多速旋变与伺服电机配套，个人认为其极对数最好采用电机极对数的约数，一便于电机度的对应和极对数分解。 旋变的信号引线一般为6根，分为3组，分别对应一个激励线圈，和2个正交的感应线圈，激励线圈接受输入的正弦型激励信号，感应线圈依据旋变转定子的相互角位置关系，感应出来具有SIN和COS包络的检测信号。旋变

38、SIN和COS输出信号是根据转定子之间的角度对激励正弦信号的调制结果，如果激励信号是sint，转定子之间的角度为，则SIN信号为sintsin，则COS信号为sintcos，根据SIN，COS信号和原始的激励信号，通过必要的检测电路，就可以获得较高分辨率的位置检测结果，目前商用旋变系统的检测分辨率可以达到每圈2的12次方，即4096，而科学研究和航空航天系统甚至可以达到2的20次方以上，不过体积和成本也都非常可观。 商用旋变与伺服电机电角度相位的对齐方法如下： 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出； 2.然后用示波器观察旋变的SIN线圈的信号引线输出； 3.依

39、据操作的方便程度，调整电机轴上的旋变转子与电机轴的相对位置，或者旋变定子与电机外壳的相对位置； 4.一边调整，一边观察旋变SIN信号的包络，一直调整到信号包络的幅值完全归零，锁定旋变； 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，信号包络的幅值过零点都能准确复现，则对齐有效 。 撤掉直流电源，进行对齐验证： 1.用示波器观察旋变的SIN信号和电机的UV线反电势波形； 2.转动电机轴，验证旋变的SIN信号包络过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。 这个验证方法，也可以用作对齐方法。 此时SIN信号包络的过零点与电机电角度相位的-30度点对齐。如果想直接和电机电角度

40、的0度点对齐，可以考虑： 1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线； 2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形； 3.依据操作的方便程度，调整编码器转轴与电机轴的相对位置，或者编码器外壳与电机外壳的相对位置； 4.一边调整，一边观察旋变的SIN信号包络的过零点和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使这2个过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。 需要指出的是，在上述操作中需有效区分旋变的SIN包络信号中的正半周和负半周。由于SIN信号是以转定子之间的角度为的sin值对激励信号的调制结果，

41、因而与sin的正半周对应的SIN信号包络中，被调制的激励信号与原始激励信号同相，而与sin的负半周对应的SIN信号包络中，被调制的激励信号与原始激励信号反相，据此可以区别和判断旋变输出的SIN包络信号波形中的正半周和负半周。对齐时，需要取sin由负半周向正半周过渡点对应的SIN包络信号的过零点，如果取反了，或者未加准确判断的话，对齐后的电角度有可能错位180度，从而造成速度外环进入正反馈。如果可接入旋变的伺服驱动器能够为用户提供从旋变信号中获取的与电机电角度相关的绝对位置信息，则可以考虑： 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置； 2.利用伺服驱动器读取并显示从旋变信号中获取的与电机电角