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文档简介
1、目录编制说明1工程根况及主要实物工程量-12施工程序及质量控制点-13执行技术规范、标准、规程和主要质量标准-34主要操作技术规程-65衬里养护、试样制作及热处理-86质量保证措施-87冬雨季施工措施-98安全防火技术措施-99劳动力需求计划-1010主要工、机具及试验器具计划-1011主要施工手段用料及消耗材料计划-1112衬里施工进度网络计划图-1113施工平面布置图-11本方案编制说明编制说明及编制依据1编制说明本方案适用于催化裂化炼油装置筑炉衬里施工工作。为一般原则性指导方案,具体施工时,应根据现场实际情况及时修改补充。本方案仅对筑炉专业施工起指导作用,不包括安装和电气、仪表专业。2编
2、制依据1)工业炉砌筑工程施工及验收规范GBJ211-872)隔热耐磨混凝土衬里技术规范SH3531-943)化工用炉砌筑工程施工及验收规范HGJ227-844)化学工业工程建设交工技术文件规定 HG20237945)炼油、化工施工安全规程HGJ233-87/SHJ505-871. 工程概况及主要实物工程量1.1 工程概况 工程名称: 工程地点: 工程类别: 建设单位: 设计单位:主要实物工程量本装置筑炉衬里专业主要工程量有 详细情况见下表:表1.2 主要实物工程量汇总表隔热衬里耐磨衬里耐火砖砌体耐火纤维衬里其 他衬里材料名称(设计)工程量 单位部位 沉降反应器第一再生器第二再生器旋风分离器提升
3、管反应器外取热器汽提段一再主风环管二再空气环管一再烟气管道二再烟气管管单动滑阀双动滑阀待生斜管油气管道余热锅炉及辅助燃烧室注:“衬料名称”空白栏填写设计选定的衬里材料。2.施工程序及质量控制点手工捣制法施工程序及质量控制点衬里材料配合比试验CR耐火纤维衬里B耐火材料检(复)验CR锚固钉、内件焊接及设备除锈质量检查A分辨翻转隔热层衬里A隔热衬料搅拌衬里养护CR质量检查BR交接验收AR衬面找平压实试块制作设备组对接口补衬A试块试验CR端板、龟甲网焊接检查A耐磨衬料捣制A衬里及试块养护CR设备组对接口补衬A质量检查BR交接验收AR耐磨衬里试块试验CR试块制作耐磨衬里捣制单层衬里双层衬里 注:1.单层
4、衬里或双层衬里的选择根据设计确定。、B、C 及AR、BR、CR 为质量控制点。A:为建设单位、工程监理单位和施工单位三方共同检查项目。 B:为工程监理单位和施工单位二方共同检查项目。 C:为施工单位检查项目。 R:为检查项目有记录。施工工序到达控制点时,应提前通知参检单位,检查合格后, 参检单位应在检查记录上共同签字认可。喷涂法施工程序及质量控制点锚固钉及内件焊接除锈、检查 A衬里材料材质检(复)验BR配合比试验CR启动空压机风压>风量>10m3/min启动水泵水压>施工前准备喷涂机械试车隔热材料高压水管衬料喷涂B测定含水率CR制作试块双层衬里高压水管加耐磨衬料加钢纤衬料喷涂
5、B表面找平、检测衬里厚度C衬里养护CR设备组对接口补衬A衬里质量检查BR交工验收AR试块试验CR试块养护CR试块制作测定含水率CR表面找平衬里养护CR质量检查BR端板.龟甲网焊接检查A半湿法衬料搅拌衬料喷涂测定含水率CR衬里养护CR设备组对接口补衬A质量检查BR交工验收AR试块制作养护试块试验CR单层衬里 注解同3. 执行技术规范、标准、规程和主要质量标准 3.1 执行技术规范、标准及技术规程序号规范、标准、名称标准代号1工业炉砌筑工程施工及验收规范GBJ211-872工业炉砌筑工程质量检验评定标准GB50309-923隔热耐磨混凝土衬里技术规范SH3531-944钢纤维增强单层衬里施工技术条
6、件70B101-925高热阻隔热耐磨双层衬里施工及验收规范YB81606炼油厂管式加热炉高铝水泥陶粒蛭石轻质耐热衬里工程技术条件SHJ1045-847炼油厂管式加热炉砌筑工程技术条件SHJ1044-848化工用炉砌筑工程施工及验收规范HGJ227-849炼油化工施工安全规程HGJ233-87SHJ505-87主要质量标准钢纤维增强单层衬里质量标准物理性能指标性能指标材料牌号最高使用温度()体积密度Kg/m3烧后抗压强度(Mpa)烧后抗折强度(Mpa)残余线变 形815´4h导热系数w/m´k110815110815110815WHL-11000£1300£
7、;1200³³£WHL-31000£1400£1300³³³³£WHL-41000£1400£1300³³³³£WHL-51000£1250£1150³³³³0£WHL-101000£1000£950³³³³0£3.2.1.2 外观质量要求 项 目允许偏差衬 里 表 面 蜂窝、麻面、疏松、
8、掉渣不准有 裂纹 贯穿裂纹(任何宽度)不准有 非贯穿裂纹(烘炉后)不大于5mm衬里密实度用手锤,每隔20cm敲击检查无空洞声衬里厚度不大于5mm衬里平整度环向用弦长=1/4R样板(样板弦长不大于,且不小于0.5m )间隙不大于5mm轴向用1m长直尺检查,其间隙不大于3mm 隔热耐磨双层衬里质量标准物理性能指标衬里类别体积密度(kg/m3)烧后抗压强度 (Mpa)烧后抗折强度 (Mpa)残余线变形 ()导热系数(W/m´k)11081511081511081581520隔热衬里<1300<1200>>>><£耐磨衬里>2100&
9、gt;2000>>>>0£WHL-8隔热£900 £850³³³³0£外观质量要求衬里类别 项 目 允许偏差隔热衬里 衬里厚度+4 -0 mm耐磨衬里 衬 里 表 面高出龟甲网的高度 不大于0.5 mm高出龟甲网的面积不超过衬里总面积 5%低于龟甲网不准有麻面、扒缝不准有密实度用手锤每隔200mm敲击检查无空洞声 高耐磨衬里质量标准用于旋风分离器系统及类似工况的高耐磨衬里质量应符合下列标准。物理性能指标热处理温度()体积密度(kg/m3)抗压强度(MPa)抗折强度(Mpa)残余线变形(%)(
10、815)导热系数11029003100>80>10<54028002950>80>1081528002950>80>100外观质量要求 项 目允许偏差 衬里表面高出龟甲网的高度 不大于0.5 mm高出龟甲网的面积不超过衬里的总面积5%低于龟甲网不准有麻面、扒缝、表面鼓胀不准有密实度用小锤每隔200 mm 敲击检查无空洞声衬里硬度用焊条在衬里表面划痕检查,表面仅留有焊条磨损痕迹。高热阻双层衬里质量标准物理性能指标热处理温度()体积密度(kg/m3)抗压强度(MPa)抗折强度(MPa)导热系数(W/m´K)110<500>>
11、163;540<500>>815<500>>3.2.4.2 外观质量要求 衬里类别 项 目 允许偏差 隔热衬里 衬里厚度+4 -0 mm耐磨衬里 衬 里 表 面高出龟甲网的高度 不大于0.5 mm高出龟甲网的面积不超过衬里总面积 5%低于龟甲网不准有麻面、扒缝不准有密实度用手锤每隔200mm敲击检查无空洞声4.主要操作技术规程涂抹法施工单层或双层衬里施工程序参见。隔热层衬里1)衬料拌合A配合比由试验室确定并签发通知单,施工队据此进行施工。B衬里原料先按配合比干拌均匀,再加入高铝水泥干拌均匀后加入规定量的水,湿拌均匀即可使用。C衬料拌合优先选用机械搅拌,搅拌时
12、间不少于5 min;拌合好的衬料应在3040 min内用完,超过初凝的衬料不得使用。2)衬料捣制A. 用木棰或橡皮棰捣打衬料,使其均匀密实、厚度一致,并使衬面抹平至保温钉台肩平齐,且不得压光。B. 将衬里设备卧置分瓣施工,每瓣施工完后停放不少于12h,再轻轻翻转进行下一瓣衬里,每瓣接口应留成阶梯形,在下一瓣施工前,将接口处凿毛,清除杂物,充分浇水润湿后方可施工。龟甲网耐磨衬里施工1)衬料拌合A. 耐磨衬料应采用机械搅拌。骨料、粉料及水泥胶结剂应干拌均匀后,再按由试验确定的水灰比加入规定量的水搅拌均匀。拌合好的衬料应在初凝前(视环境温度而定,一般控制在30 min左右)用完,已初凝干硬的衬料不得
13、再加水拌合使用。 B. 衬里设备卧置分瓣施工,每瓣施工弧度不宜大于2/3p。填入龟甲网的衬料面积不宜过大,并一次填满,逐孔捣实,整平压光,表面与龟甲网平齐,不得低于龟甲网,不得有扒缝等缺陷。 C. 施工间断或每瓣接口处龟甲网孔内的残余衬料均应清除干净。 D. 采用磷酸盐胶结剂的耐磨衬里应使用瓷质或其他与磷酸盐无腐蚀作用的工具捣制、压光。衬里如有鼓胀、流淌、麻面或扒缝等缺陷,应在其硬化前及时处理。衬料捣制同上。无龟甲网单层衬里施工1)无龟甲网单层衬里施工方法分手工捣制和振捣浇注两种方法.2)无龟甲网单层衬里采用手工捣制施工时,应一次捣制完成设计厚度,衬料捣制密实后,用样板整形、压平.衬里厚度可用
14、“探针”在施工过程中随时测定.3)无龟甲网单层衬里采用浇注法施工时,应按下列要求进行: A. 模板工程应符合GB50204-92混凝土结构工程施工及验收规范的规定。 B. 衬里浇注应分层进行,每层下料高度不超过300 mm,且应连续、均匀、对称。每层模板衬里浇注高度应在该层模板顶面以下50100mm,待上一层模板安装好后再浇注,其接口部位应留成台阶形并保持清洁。 C. 衬料振捣应采用插入式振捣器。移动间距:对耐磨衬料不大于振动器作用半径的1倍;对隔热衬料不大于振捣器作用半径的倍。 D. 当衬里强度对隔壁热衬料不大于振捣器作用半径的1。5倍达到设计强度的40%即可拆模,并继续进行雾湿养护24h。
15、喷涂法施工1)单层或双层衬里采用喷涂法施工,其施工程序按条编制。2)喷涂法施工适用于直径大于2 m的容器。3)喷涂施工用水和压缩空气的压力应保持稳定,空气压力不得小于0.4 Mpa,风量不小于10m3/min;水压不得小于0.6Mpa,输料管的承压力不得小于0.8 Mpa,并具有良好的耐磨性能。4)喷涂施工前应进行练兵实习,对操作人员进行考核,确定岗位操作人员并对施工质量负责。5)喷涂施工中,喷涂距离应保持在1.5 m为宜,并随时用“探针”、“弧形样板”和直尺等工具检测衬里厚度和平整度。衬里表面严禁刷水、水泥浆或撒水泥干粉,反复多次压光。6)钢丝纤维衬里中钢丝纤维的加入量应按设计或说明书要求执
16、行,并用筛网均匀地筛入搅拌料内,搅拌料应先加入总用水量的20%,拌合均匀后即出料送入喷涂机内进行喷涂。7)喷涂施工过程中应按规定进行含水率测定,每台班不少于2次.含水率测定方法见隔热耐磨混凝土衬里技术规范(SH3531-94)附录B衬里接口的留设及补衬1)衬里接口的留设分段组对的衬里接口的留设按下列要求:A. 龟甲网单层衬里,每测预留宽度不少于3个龟甲网孔;B. 无龟甲网单层衬里,每侧预留宽度不小于100mm;C. 龟甲网隔热耐磨双层衬里接口,分别按上述A、B宽度留设。2)缺陷部位及接口补衬 A. 当衬里出现质量缺陷影响使用时,应进行修补,龟甲网结构衬里,每个修补部位应凿掉三个相邻龟甲网孔内的
17、衬料,无龟甲网衬里结构,每个修补部位至少露出一个锚固钉。补口断面应做成里大外小形; B. 修补部位或接口部位应清理干净,充分浇水湿润,然后用与原衬里相同的材料、配合比、施工方法填制衬料,并按规定进行养护。5.衬里养护、试样制作及热处理衬里养护1)以高铝水泥为胶结剂的衬里施工后,停放至用手指轻按衬里表面不沾泥浆时,即应进行雾湿养护,衬里表面应保持湿润状态,且应持续24h,然后再自然养护不少于48h。2)以纯铝酸钙水泥为胶结剂的衬里施工后,应立即用塑料薄膜覆盖养护48h。3)以磷酸盐为胶结剂的衬里施工后,应在相对湿度低于75%的干燥环境下养护37d,避免风吹、日晒,严禁与水接触。4)衬里养护环境温
18、度不得低于5。当衬里养护后不能立即烘炉投产或热处理时,应采取设备封闭、正温保护措施。试样制作1)每台(段)设备或管道衬里,应制作不少于四组40 mm×40mm×160mm的试样.试样应与设备衬里同条件养护。2)为检验设备中间组对、吊装而需提供衬里强度及含水率数据时,应增加不少于一组衬里试样,该试样应置于设备衬里部位同条件养护。衬里的热处理 采用各种胶结剂的衬里的烘干及热处理制度应按隔热耐磨混凝土衬里技术规范(SH3531-94)的规定执行。6.质量保证措施1)建立“质量保证工程师负责制”的质保运行体系,确保质量体系运行过程中各重要工序的质量控制。2)所有衬里材料必须具有材质
19、合格证及使用说明书,在正式施工前须经复验合格后方可使用。3)现场配制衬料,必须进行配合比试验。各项指标达到设计要求后,方可配料施工。4)对水硬性衬里按规定进行雾湿养护;对气硬性衬里应在温度1530、相对湿度3075%的干燥条件下养护,且衬里在未经热处理之前,不得受潮或与水接触。当不能满足上述要求时,应采取加温或封闭措施。所有衬里部位均应按要求填写养护记录。5)衬里接口是整体衬里的关键部位,应指定技术高、责任心强的操作人员施工,并实行定岗、定员负责制。从衬料捣制到养护完毕,负责到底。6)重要衬里部位,须经建设单位,施工单位双方专检人员确认后,方可交下一道工序,必要时提供试验报告和养护记录。7)衬
20、里施工必须遵守“三检一评”和“工序交接”制度,实行质量检查“一票否决权”。8)质检人员应跟班检查,发现问题立即纠正,避免衬料硬化后再返工的现象发生,确保衬里质量一次合格。9)衬里施工人员须经考核合格后,持证上岗施工。7.冬雨季施工措施1)筑炉衬里所用各种耐火材料,均应采取防雨、防潮措施,在施工地点搭设防雨库房(棚),材料堆放应离开地面100200mm。2)耐火水泥胶结剂衬里的施工环境温度不得低于5,磷酸盐胶结剂衬里的施工环境温度不低于10,相对湿度不大于75%,当其温度低于10,相对湿度大于75%时,应采取升温除湿措施及设备封闭保温措施。3)冬期施工时,调制硅酸盐耐火衬里的水加热温度不超过60
21、,高铝水泥耐火衬里的水加热温度不超过30,且高铝水泥不得直接加热。水玻璃耐火衬里的水玻璃加热温度不超过604)冬期施工应对衬里作专门的施工记录,其中包括室外气温、施工地点周围的温度、材料温度、水温及衬料搅拌、浇注和养护温度等,上述各项应每隔4h记录一次。8.安全防火技术措施1)衬里施工必须遵守国家及生产单位安全、防火法律、法规和规章制度。在施工区内应建立醒目的安全、防火标牌、设置必备的消防器材。2)衬里施工前,必须按有关防火规定办理动火证,方可动火作业。3)在施工区内,所有施工人员必须戴安全帽,高空作业人员必须佩带安全带,严禁用绳子捆在腰部代替安全带。4)施工用操作平台和脚手架,必须搭设牢固,
22、使用前须经安全员检查合格后,方可使用。5)衬里施工机具、电器设备,应有专人操作和保护,其他人员不得随意开启使用。施工照明用电应使用36伏安全灯照明;在金属设备内部或潮湿环境下施工时,应使用12伏低压安全灯照明。6)进入厂区和装置区内,所有施工人员严禁吸烟和携带其他火种。劳动力需用计划 见下表:序 号 工 种 需用人数 备 注1筑炉工2木工3电工4起重(架子)工5普工610.主要工、机具及试验器具计划主要工、机具需用计划序号名称规格型号单位数量1强制式搅拌机台2喷涂机台3空压机风压0.8Mpa,风量10m3/min台4清水泵台5轴流引风机台6振动器插入式F35mm台7卷扬机电动式台8手推车辆注:
23、根据需要填表。试验器具需用计划序号名称规格型号单位数量1高温炉1100台2烘干箱300台3千分表(带磁座)精度套4游标卡尺精度把5台称台6天平精度1g台7标准筛套8钢试模4×4×16cm组主要施工手段用料计划及消耗材料计划见下表:序 号 材料名称 材质、规格 单 位数 量备 注1234567891012.衬里施工进度网络计划图根据工程实际情况编排。13.施工平面布置图 应根据现场实际情况绘制。编制说明公司为实现施工方案标准化、通用化、特编制“催化裂化炼油装置筑炉衬里施工方案”(范本),请有关专业技术人员对本稿提出修改、补充意见。其他炼油化工装置的筑炉衬里施工方案的编制,可参
24、考本方案基本模式和内容进行编写。 现将本方案的有关条文内容作如下说明:编制说明及编制依据: 本条应根据设计提供的有关资料和合同文件编写。 1. 工程概况及主要实物工程量汇总 1.1 工程概况本条应根据设计、合同文件及厂区位置情况进行调整或增补。 1.2 主要实物工程量汇总 a 表中衬里结构及衬料名称,应根据设计确定的衬里材料填写。 b 表中,衬里设备及部位名称,表内所列内容供参考,炼油装置或其他项目,应根据设计及实际情况填写。 2. 施工程序及质量控制点 a 本方案仅列出炼油装置中“手工捣制法”和“机械喷涂法”衬里施工程序及质量控制点。浇注法施工程序根据具体情况,由专业技术人员自行编制。 b
25、其他装置工程筑炉衬里的施工程序根据设计情况,参考本条自行编制。 3. 执行技术规范、标准、规程和主要质量标准 3.1 执行技术规范、标准、规程本条只列出常用筑炉衬里有关技术标准,供参考。实际编制施工方案时,应以设计选定为准。 3.2 主要质量标准 本条仅提供4种衬里结构的质量标准,供参考,如设计另有规定,自行删除或增补。 4. 主要操作技术规程 本条是编制施工方案的重点。除本条所提出的操作技术规程外,其他不同的生产装置或不同的衬里结构,应根据具体情况,另行编制。 5. 衬里养护、试样制作及热处理 本条除执行技术规范的规定外,增加了条内容。 6. 质量保证措施 本条是根据炼油装置筑炉衬里的质量要
26、求而编制的,其他类型装置的筑炉衬里的质量保证措施,.应根据其性质及特点另行编写或增、减内容。 7. 冬雨季施工措施同7. 8. 安全、防火技术措施同7.9. 劳动力需用计划 根据工程性质或规模,确定需用人数和工种配置。 10. 主要工、机具及试验器具计划 应根据筑炉衬里结构和施工方法选用工、机具和试验用器具。样表中所列机具和试验器具,仅供参考。 11. 主要施工手段用料计划及消耗材料计划根据工程规模和施工方案情况,按样表自行编制。 12. 衬里施工进度网络计划图根据施工组织设计与设备安装程序,自行编制。 13. 施工平面布置图根据施工组织设计总体布暑,另行绘制。永磁交流伺服电机位置反馈传感器检
27、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
28、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; &
29、#160;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
30、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
31、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UVW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
32、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;
33、 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机的UV绕组通以小于额定电流的直流电
34、,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
35、不肯向用户提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
36、位置值; 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置; 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
37、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
38、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: &
39、#160;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; 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
40、,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
41、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.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
42、.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
43、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
44、。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 旋转变压器简称旋变,是由经过特殊电磁设计的高性能硅钢叠片和漆
45、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SIN和COS输出信号是根据转定子之
46、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sint×sin,则COS信号为sint×cos,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
47、的信号引线输出; 3.依据操作的方便程度,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
48、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,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
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