复合陶瓷钢管资料

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南京芬奇工业设备有限公司 复合陶瓷钢管 一、概述复合陶瓷钢管是国家"八六三"高科技技术计划中研制成功并率先产业化的具有国际先进水平的新型复合材料。产品采用自蔓延高温合成法（SHS）制造，利用铝热反应自身放热熔融反应物，在离心力作用下使Al2O3和Fe的分离原理，复合管从内而外分别是刚玉陶瓷（AL2O3）层、过渡层和钢管层。刚玉陶瓷层是在2000℃以上高温形成的致密的钢玉陶瓷通过过渡层同钢管形成牢固的冶金结合，具有良好的耐蚀、耐磨及高强度、韧性，较强抗机械冲击和抗热冲击的综合性能。且能进行车削，磨削和焊接等加工。到目前为止，没有任何一种复合材料具有这种优异综合性能。　　该产品于九四年分别通过了冶金部和电力部的成果和产品鉴定（冶金部93冶科成鉴字372号、电力部94电产鉴字30号）。是国家"863"高技术新材料专家委员会重点支持和推广项目，并被国家科委列入九五年国家级火炬计划。　陶瓷钢铁复合管已广泛用于电力、钢铁、冶金、矿山、煤炭、水泥和铸铝业，经电厂煤粉、灰渣和矿山尾矿、铁矿粉输送、矿井回填等使用表明，其寿命比普通钢管高10倍以上。二.生产工艺陶瓷钢铁复合管是采用自蔓延高温合成―离心法制造的。即将无缝钢管放在离心机的管模内，在钢管内加入氧化铁粉和铝粉混合物，这种混合物在化学中称为铝热剂。离心机管模旋转达到一定速度后，经一火星点燃铝热剂，铝热剂立即自己燃烧，燃烧波迅速蔓延，在蔓延时发生如下剧烈的化学反应：　　2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe+836KJ　　3Fe3O4+8Al=4Al2O3+9Fe+3265KJ　　铝热剂反应后生成物为稳定型α-Al2O3（即刚玉）和铁，同时放出大量热量。这些热量如在绝热条件下，绝热温度可达到3753K和3509K，它使钢管内原来物料以及反应后的生成物，即是熔点为2045℃的刚玉也都变成熔液。由于反应非常迅速，只有数秒钟，熔融反应物在离心力作用下。迅速按比重大小进行分离。铁的比重（7.85g/㎝3）为Al2O3比重（3.95g/㎝3）两倍，较重的铁被离心力甩到钢管内壁，较轻的Al2O3则分布在铁层的内层。由于钢管迅速吸热和传热，Al2O3和Fe很快达到凝固点，分层凝固。最后形成的陶瓷钢管从内到外分别为刚玉瓷层，以铁为主的过渡层，以及外部的钢管层。高温熔融的铁液和Al2O3液，与钢管内壁接触，使钢管内壁处于半熔融状态，使铁层与钢管形成冶金结合，铁层与刚玉瓷层间也形成牢固的机械结合，其结合压剪强度（即在轴向把陶瓷层压出时强度）≥15MPa；陶瓷钢管压溃强度（即从管外把管内陶瓷压碎时的强度）≥50MPa。17 南京芬奇工业设备有限公司三、特点1、耐磨性好。　　2、运行阻力小。　　3、工程造价低；陶瓷内衬复合钢管因重量轻，使用寿命提高，从而使支吊架费用，搬运费用减少，平均投资下降。陶瓷复合管的工程总造价与铸石管相当，与耐磨钢管相比工程造价下降20—30％。　　4、耐腐蚀、防结垢。　　5、耐温性能好：陶瓷内衬复合钢管能在－50～900℃温度范围内长期正常运行，材料线膨胀系数6～8×10－6℃。　　6、安装施工方便：产品重量轻，与同内径的其他管材相比，可节约钢材20～30％，且具有耐热与耐机械冲击等良好的综合性能，可采用焊接、法兰快速等联接方式，施工安装方便，可减少安装费用。三、性能  与传统生产工艺截然不同，采用自蔓延离心法技术生产的陶瓷钢管具有独特的组织结构。独特的组织机构又决定了它的优良的综合性能。它不但抗磨损，有高的硬度和强度，而且具有良好的抗机械冲击和热冲击的综合性能。陶瓷钢管与传统的钢管、耐磨合金铸钢管、铸石管以及钢塑、钢橡管等有着本质性区别。陶瓷钢管外层是钢管，内层是刚玉。刚玉层硬度高达HV1100-1400,相当于钨钴硬质合金，耐磨性比碳钢管高20倍以上，它比通常粘接而成的刚玉砂轮性能优越得多。现在刚玉砂轮仍是各种磨床磨削淬火钢主要砂轮。陶瓷钢管中刚玉层可把刚玉砂轮磨损掉。陶瓷钢管抗磨损主要是靠内层几毫米厚的刚玉层，刚玉莫氏硬度为9，仅次于金刚石和碳化硅，在所有氧化物中，它的硬度是最高的。而铸石管成份中只有15%左右为刚玉，大部分为Sio2,Sio2莫氏硬度为7。高铬或稀土耐磨合金管，维氏硬度400左右，不足刚玉硬度的三分之一。所以耐磨合金铸钢管、铸石管抗磨既靠成份和组织，又靠厚度、陶瓷钢管抗磨能力与它们相比，有了质的飞跃。陶瓷钢管中刚玉熔点为2045℃，刚玉层与钢层由于工艺原因结构特殊，应力场也特殊。在常温下陶瓷层受到压应力，钢层受到拉应力，二者对立统一成一个平衡的整体。只有温度升高到400℃以上，由于二者热膨胀系数不一样，热膨胀产生的新应力场才使陶瓷钢管中原来存在的应力场相互抵消，使陶瓷层与钢铁层两者处于自由平衡状态。当温度升高到800℃17 南京芬奇工业设备有限公司，它是复合时母管达到的最高温度，把陶瓷钢管放入冷水内，反复多次，陶瓷层也不裂缝或崩裂，表现出普通陶瓷无可比拟的抗热冲击性能。这一性能在工程施工中大有用处。由于外层是钢铁，加之内层升温也不崩裂，在施工中，对法兰、仪表口、吹扫口、防爆门等能进行焊接，也可用直接焊接方法进行管道连接。还能用等离子切割机进行现场切割，这比耐磨合金铸钢管、铸石管和钢塑、钢橡管在施工中不易、不能焊接和切割更胜一筹。通常硬度高的物质都比较脆，它在磨损中破坏通常不是被磨耗掉，而是脆性破裂，直至失效。刚玉本身也是硬而脆的，但它和钢形成复合管后，具有内硬外韧，硬而不脆，具有良好的抗机械冲击性能。在运输、安装、敲打以及两支架间自重弯曲变形时，刚玉层均不破裂脱落。流体管道输送已遍及电力、冶金、煤炭、石油、化工、建材、机械等行业，并高速地发展着。当管道内输送磨削性大的物料时（如灰渣、炉渣、煤粉、矿精粉、尾矿、水泥等），都存在一个管道磨损快的问题。特别是弯管磨损更快。当管道内输送磨削和腐蚀性物料，都存在管道被磨蚀而很快破坏的问题。当管道内输送具有较高温度的物料时，存在着使用耐热钢管价格十分昂贵的问题。自陶瓷钢管上市后，这些问题均迎刃而解。陶瓷钢管广泛用于磨损严重的矿山充填料、矿精粉和尾矿运送，钢铁企业的水淬炉渣、高炉喷煤、炼钢赤泥、烧结白灰、除尘管道，燃煤火电厂送粉、除渣、除硫、除尘等管道，水泥行业的生料、熟料、水泥、煤粉、收尘等输送管道最合适。陶瓷钢管也是输送磨蚀兼需物料的理想管道。四、具体性能参数  陶瓷层含AL2O390%以上，耐酸度96-98%，同高刚玉瓷耐酸度相同。耐蚀性比不锈钢高十倍，耐磨性相当于钨钴硬质合金，比钢高十几倍，可在900℃以下长期工作。性能参数可见表1-7。表1、陶瓷钢管的物理机械性能硬度HVKgf/mm2压溃强度①MPa比重g/cm3抗抗剪切强度②MPa绝对粗造度mm线膨胀系数③×10-6K-1陶瓷钢管1100-1400350-4004.6-4.7含过渡层15Dn≤150为0.35Dn>150为0.128.5-917 南京芬奇工业设备有限公司20#碳钢管1494117.85Hfgh新的0.05-0.1旧的0.4-0.614-15注：①无缝钢管厚8㎜，陶瓷层和过渡层总厚度2.5～3.5㎜,从管外把管内MPa陶瓷压碎时的强度。②在陶瓷钢管轴向把陶瓷层从无缝钢管内压出时的强度。③温度范围-30～500℃。表2、输送铁矿精粉耐磨对比试验材料时间表面磨损程度㎜平均年磨损率㎜/a平均年磨损率比值陶瓷钢管2002年4月～2005年4月0.120.0420#碳钢管÷陶瓷钢管=17520#钢管2002年4月～2005年4月翻身一次换管一次7注：①该矿重选车间管道，矿石粒度<2㎜，重量浓度30%　　②陶瓷钢管外径φ245，厚8㎜，陶瓷层厚4㎜，20#碳钢管厚9㎜　③此对比试验目前仍在继续进行，比值175只是根据三年年实践的推算数据表3、火电厂送粉管路不同材质弯管对比试验材料规格工况使用情况20#碳钢管DN350×1010万KW机组，使用煤碳灰份达45%，每管每小送粉42吨。1个月磨穿高铬合金铸钢管DN350×2511个月磨穿夹套式铸石管DN350×5523个月磨穿陶瓷钢管DN350×15已用24个月只磨掉0.2㎜17 南京芬奇工业设备有限公司表4、火电厂气力除灰管路不同材质弯管对比试验材料规格工况使用情况20#碳钢管DN150×10气力输送干灰，74吨/时，流速20m/s,浓度28%，位置在进灰库拐弯处。3个月磨穿高铬合金铸钢管DN150×205个月磨穿夹套式铸石管DN150×50使用12个月磨穿陶瓷钢管DN150×11.5使用12个月磨损掉0.15㎜表5：陶瓷内衬复合钢管耐腐蚀性能（按不锈钢测试标准）材料10%HCL(g/m2·h)10%H2SO4(g/m2/h)30%醋酸(g/m2/h)30%NaOH(g/m2/h)不锈钢1Cr18Ni9Ti0.1-13-40.10.1陶瓷内衬复合钢管0.08-0.10.1470.0280表6：陶瓷内衬复合钢管耐酸度（按耐酸陶瓷标准）材料10%HCL(g/m2·h)10%H2SO4(g/m2/h)30%醋酸(g/m2/h)30%NaOH(g/m2/h)不锈钢1Cr18Ni9Ti0.1-13-40.10.1陶瓷内衬复合钢管0.08-0.10.1470.0280陶瓷内衬复合钢管耐酸度（按耐酸陶瓷标准）材　　料10%HCL+10%H2+10%HNO3在90℃加热5小时耐酸陶瓷80%陶瓷内衬复合钢管96-98%表7：陶瓷内衬复合钢管的耐磨性喷砂对比试验（siC砂）30%siO2泥浆冲刷对比试验材料体积减少材料体积减少97%氧化铝管0.002545号铜2517 南京芬奇工业设备有限公司陶瓷内衬复合钢管0.0022陶瓷内衬复合钢管3五、常规管件：(1)常规直管(2)弯头：22．5°、45°、60°、90°、180°以及其它角度。(3)三通：等径正Y型、斜Y型、异型等三通。(4)四通：等径、异径等四通。(5异径管：大小头，各种管径。    17 南京芬奇工业设备有限公司具体规格可以根据客户需求定制。本厂生产的陶瓷钢直管和陶瓷钢弯管、变径管、三通、四通、多通管等，已在二百多家燃煤电厂，五十多家矿山，以及煤炭、建材、机械、石油等行业得到了应用。例如在强烈磨损场合下，陶瓷钢直管使用数年，直到现在为止，还没有一支陶瓷钢直管被磨穿过。磨损最快的陶瓷钢弯管，其寿命比铸石弯管，耐磨合金钢弯管高十倍，比钢塑、钢橡弯管高十五倍。17 南京芬奇工业设备有限公司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： 17 南京芬奇工业设备有限公司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： 17 南京芬奇工业设备有限公司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； 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，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。 17 南京芬奇工业设备有限公司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； 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，cos1Vp-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、cos17 南京芬奇工业设备有限公司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： 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，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； 17 南京芬奇工业设备有限公司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.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； 17 南京芬奇工业设备有限公司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。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间的角度对激励正弦信号的调制结果，如果激励信号是sinωt，转定子之间的角度为θ，则SIN信号为sinωt×sinθ，则COS信号为sinωt×cosθ，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： 17 南京芬奇工业设备有限公司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θ的sinθ值对激励信号的调制结果，因而与sinθ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sinθ的负半周对应的SIN17 南京芬奇工业设备有限公司信号包络中，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sinθ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度相关的绝对位置信息； 3.依据操作的方便程度，调整旋变轴与电机轴的相对位置，或者旋变外壳与电机外壳的相对位置； 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。 如果利用驱动器内部的EEPROM等非易失性存储器，也可以存储旋变随机安装在电机轴上后实测的相位，具体方法如下： 1.将旋变随机安装在电机上，即固结旋变转轴与电机轴，以及旋变外壳与电机外壳； 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旋变解析出来的与电角度相关的绝对位置值，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。 17 南京芬奇工业设备有限公司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。此后，驱动器将任意时刻由旋变解析出来的与电角度相关的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、旋变、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。 注意 1.以上讨论中，所谓对齐到电机电角度的-30度相位的提法，是以UV反电势波形滞后于U相30度的前提为条件。 2.以上讨论中，都以UV相通电，并参考UV线反电势波形为例，有些伺服系统的对齐方式可能会采用UW相通电并参考UW线反电势波形。 3.如果想直接对齐到电机电角度0度相位点，也可以将U相接入低压直流源的正极，将V相和W相并联后接入直流源的负端，此时电机轴的定向角相对于UV相串联通电的方式会偏移30度，以文中给出的相应对齐方法对齐后，原则上将对齐于电机电角度的0度相位，而不再有-30度的偏移量。这样做看似有好处，但是考虑电机绕组的参数不一致性，V相和W相并联后，分别流经V相和W相绕组的电流很可能并不一致，从而会影响电机轴定向角度的准确性。而在UV相通电时，U相和V相绕组为单纯的串联关系，因此流经U相和V相绕组的电流必然是一致的，电机轴定向角度的准确性不会受到绕组定向电流的影响。 4.不排除伺服厂商有意将初始相位错位对齐的可能性，尤其是在可以提供绝对位置数据的反馈系统中，初始相位的错位对齐将很容易被数据的偏置量补偿回来，以此种方式也许可以起到某种保护自己产品线的作用。只是这样一来，用户就更加无从知道伺服电机反馈元件的初始相位到底该对齐到哪儿了。用户自然也不愿意遇到这样的供应商。17