《滲流力學(xué)》復(fù)習(xí)題及答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上中國石油大學(xué)（北京）遠(yuǎn)程教育學(xué)院滲流力學(xué) 期末復(fù)習(xí)題一、概念題（可由文字或公式表示，本類型題目也可以以填空題的形式出現(xiàn)）1、壓力梯度曲線2、非線性滲流的二項(xiàng)式 3、采油指數(shù)4、不完善井折算半徑5、勢的疊加 6、平面徑向穩(wěn)定流的滲流阻力 7、穩(wěn)定試井 8、折算壓力 9、活塞式水驅(qū)油 10、滲流速度 11、達(dá)西定律 12、匯點(diǎn)反映 13、綜合彈性壓縮系數(shù) 14、導(dǎo)壓系數(shù) 15、等飽和度面移動方程二、簡答及概念題（本類型題目有的可以以填空題的形式出現(xiàn)）16、按照儲集層的空間形態(tài)，油藏可以分成為哪兩種類型？17、簡述油藏開發(fā)中的幾種天然能量對應(yīng)驅(qū)油方式。18、簡述油藏流體滲流

2、時(shí)流體質(zhì)點(diǎn)真實(shí)平均速度的概念，及其與滲流速度的關(guān)系。19、簡述多口生產(chǎn)井同時(shí)生產(chǎn)時(shí)存在死油區(qū)的原因，并給出2種以上動用死油區(qū)的方法。20、寫出不穩(wěn)定試井的概念。21、寫出單相不可壓縮流體單向滲流時(shí)的產(chǎn)量表達(dá)式。22、根據(jù)鏡像原理，作出圖中兩條斷層相夾油井的“鏡像”：備注：此題可以擴(kuò)展為兩條平行斷層、兩條斷層呈直角、兩條斷層呈120°等等類型，復(fù)習(xí)的時(shí)候應(yīng)該要注意。23、什么是壓力的疊加原理？（可由公式或文字表達(dá)）24、簡述油水兩相滲流區(qū)形成的原因是什么，其中哪一個(gè)更重要？25、作出單相液體封閉邊界，油井定產(chǎn)時(shí)地層的壓力波傳播示意圖，并說明壓力傳播的階段及其特點(diǎn)。（此題還需要注意和它相

3、似的另外三種情況：封邊外邊界、油井定壓；定壓外邊界、油井定產(chǎn)；定壓外邊界、油井定壓）26、什么是匯源反映法？匯點(diǎn)反映？PePw,Rw斷層ba題三圖三、在由一條斷層和一條直線供給邊界構(gòu)成的水平、均質(zhì)、等厚油藏中有一口生產(chǎn)井，如圖所示，供給邊界的壓力為pe，井到水平邊界距離為a，到垂直邊界的距離為b，地層滲透率K，原油粘度，孔隙度，油層厚度h，油井半徑Rw，在穩(wěn)定滲流的情況下，試寫出該井井底流壓的表達(dá)式。（本題15分）考慮：如果是不穩(wěn)定滲流時(shí)井底流壓的表達(dá)式又是什么四、推導(dǎo)考慮重力與毛管力作用下的含水率公式。 （本題共10分）另外請考慮其它三種情況：（1）毛管力和重力都不考慮、（2）不考慮重力，只

4、考慮毛管力、（3）考慮重力，不考慮毛管力。a五、已知地層被直線供給邊界（邊界壓力為pe）分割成為半無限大地層，邊界附近一口生產(chǎn)井以定壓pw生產(chǎn)（如右圖），井距邊界距離為a，地層厚度為h，滲透率為K，孔隙度為，流體粘度為，生產(chǎn)井井底半徑為rw，綜合彈性壓縮系數(shù)為Ct，請建立此情況下地層不穩(wěn)定滲流的數(shù)學(xué)模型（或者穩(wěn)定滲流時(shí)的數(shù)學(xué)模型），并求地層壓力分布、或者生產(chǎn)井的產(chǎn)量表達(dá)式。 (備注：這一類型的題目一般要注意告訴的是什么條件，穩(wěn)定滲流或者不穩(wěn)定滲流，生產(chǎn)井定壓還是定產(chǎn))題六圖六、直線供給邊緣附近有兩口井A、B，其中供給邊緣上的壓力為pe，A井產(chǎn)量Q1，B井產(chǎn)量Q2，A井距斷層為d，B井距斷層為2

5、d（見圖），地層厚度h，原油粘度，滲透率K,導(dǎo)壓系數(shù)為，井半徑均為Rw，求A、B兩井同時(shí)生產(chǎn)T1時(shí)間后的A井及B井井底壓力（6分）？假如T1時(shí)刻之后A關(guān)井，再繼續(xù)生產(chǎn)T2時(shí)間后A井井底壓力變化又如何（4分）？（本題10分）考慮：（1）如果把直線供給邊界換做斷層呢？（2）如果此時(shí)的滲流是穩(wěn)定滲流，A井的井底壓力如何表示？八、推導(dǎo)一維水驅(qū)油等飽和度面移動方程。 （本題15分）中國石油大學(xué)（北京）遠(yuǎn)程教育學(xué)院 滲流力學(xué) 期末復(fù)習(xí)題答案一、概念題（可由文字或公式表示）（ 每小題2分，共計(jì)30分）1、壓力梯度曲線答案：pi=a+bH；b為壓力系數(shù)、pi為原始地層壓力、H為油層中部深度；壓力系數(shù)b>

6、1.2屬于異常高壓油藏、壓力系數(shù)b<0.7為異常低壓油藏，b在0.71.2之間的是常規(guī)油藏。2、非線性滲流的二項(xiàng)式答案：；其中Q為流體流量、p/L為壓力梯度、a和b為與巖石是流體性質(zhì)有關(guān)的系數(shù)；注：這里要主要和非線性滲流的指數(shù)式區(qū)分，其中Q為流體流量、p/L為壓力梯度、C為滲流系數(shù)、n為滲流指數(shù)3、采油指數(shù)答案：，單位生產(chǎn)壓差時(shí)油井的日產(chǎn)油量。標(biāo)志油井生產(chǎn)能力的大小，它的物理意義是壓差為1個(gè)單位壓力時(shí)油井的產(chǎn)量4、不完善井折算半徑答案：由于井底不完善,導(dǎo)致流線集中而引起的附加壓力降落,把實(shí)際不完善井用一個(gè)產(chǎn)量與之相當(dāng)?shù)募傧胪晟凭畞泶妫@個(gè)假想完善井的井半徑稱為實(shí)際不完善井折算半徑rwr

7、。備注：一般井的不完善性可以分為三類：打開性質(zhì)不完善，打開程度不完善和雙重不完善；除了用井的折算半徑表示之外，還可以用表皮系數(shù)來表示由于井的不完善性而出現(xiàn)的井底附加阻力。5、勢的疊加答案：主要是指勢函數(shù)的疊加，無限大地層中有N口井穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)，地層中任意一點(diǎn)的勢函數(shù)等于這些井單獨(dú)生產(chǎn)時(shí)在該點(diǎn)的勢函數(shù)的和。6、平面徑向穩(wěn)定流的滲流阻力答案：7、穩(wěn)定試井答案：穩(wěn)定試井是通過人為的改變油井工作制度，待生產(chǎn)穩(wěn)定之后，測量出各不同工作制度下油井的產(chǎn)量、生產(chǎn)壓差、產(chǎn)氣量、含沙量和含水量等資料，以便弄清油井的生產(chǎn)特征和產(chǎn)能大小，從而確定油井合理的工作制度。8、折算壓力答案：，表示油層中各點(diǎn)流體所具有的總能量9

8、、活塞式水驅(qū)油答案：假設(shè)水驅(qū)油時(shí)，油水接觸面將垂直于流線均勻地向井排流動，含水區(qū)和含油區(qū)截然分開，這稱為活塞式水驅(qū)油。10、滲流速度答案：，即流體通過多孔介質(zhì)時(shí)，假設(shè)單位時(shí)間內(nèi)流體通過整個(gè)巖石截面對應(yīng)的流體速度。 11、達(dá)西定律答案： 或者 流體通過多孔介質(zhì)時(shí)，流量和多孔介質(zhì)兩邊的壓差呈線性關(guān)系；12、匯點(diǎn)反映答案：以斷層面為界面，一口生產(chǎn)井鏡像反映得到同樣的性質(zhì)的井，稱為匯點(diǎn)反映。注意：匯點(diǎn)反映的特點(diǎn)是映像井和原井以斷層對稱，性質(zhì)相同且強(qiáng)度相同。 13、綜合彈性壓縮系數(shù)答案： ，單位體積的地層巖石，在壓力下降一個(gè)單位的時(shí)候，由于巖石體積壓縮和流體體積膨脹而從巖石中排擠出來的流體總體積； 14

9、、導(dǎo)壓系數(shù)答案：，表示壓力波在地層中傳播速度的快慢量，物理意義為單位時(shí)間內(nèi)壓力波在地層內(nèi)傳過的面積。 15、等飽和度面移動方程答案：16、按照儲集層的空間形態(tài)，油藏可以分成為哪兩種類型？答案：層狀油藏和塊狀油藏17、簡述油藏開發(fā)中的幾種天然能量對應(yīng)的驅(qū)油方式。答案：水驅(qū)、氣頂氣驅(qū)、溶解氣驅(qū)、彈性驅(qū)、重力驅(qū)18、簡述油藏流體滲流時(shí)流體質(zhì)點(diǎn)真實(shí)平均速度的概念，及其與滲流速度的關(guān)系。答案：流體在砂層中只是在其中的孔隙通道內(nèi)流動，因此流體通過砂層截面上孔隙面積的速度平均值u反映了該砂層截面上流體流動真實(shí)速度的平均值。19、簡述多口生產(chǎn)井同時(shí)生產(chǎn)時(shí)存在死油區(qū)的原因，并給出2種以上動用死油區(qū)的方法。答案：

10、幾口生產(chǎn)井同時(shí)生產(chǎn)時(shí)，由于滲流速度疊加，會出現(xiàn)滲流速度為零的區(qū)域，該區(qū)域即形成死油區(qū)。處理方法包括：（1）其中某幾口油井轉(zhuǎn)注；（2）交替變化油井產(chǎn)量；（3）補(bǔ)充新井20、寫出不穩(wěn)定試井的概念。答案：當(dāng)油井的工作制度發(fā)生改變，在其改變的同時(shí)測量井的井底流壓變化，從而獲得地層參數(shù)的地層測試方法稱為不穩(wěn)定試井。包括壓力恢復(fù)試井、壓力降落試井等。壓力恢復(fù)試井是指在油氣井關(guān)井停產(chǎn)后，引起油氣層壓力重新分布的這個(gè)不穩(wěn)定過程中，測得井底壓力隨時(shí)間變化的資料，根據(jù)曲線形狀來分析油氣層性質(zhì)求得油氣層各種資料。壓力降落試井是指生產(chǎn)井在定產(chǎn)量生產(chǎn)的條件下，測量并繪制出井底壓力隨時(shí)間的恢復(fù)曲線，利用它的直線段斜率可以

11、推算出生產(chǎn)層的水動力學(xué)參數(shù)（如滲透率）、地層壓力和井的完善系數(shù)。21、寫出單相不可壓縮流體單向滲流時(shí)的產(chǎn)量表達(dá)式。答案：（備注：這個(gè)地方應(yīng)該聯(lián)想一下平面徑向滲流的產(chǎn)量表達(dá)式，即裘比公式）22、根據(jù)鏡像原理，作出圖中兩條斷層相夾油井的“鏡像”。答案：如果是平行斷層，則平行斷層中一口生產(chǎn)井映射之后出現(xiàn)一個(gè)直線無限井排，示意圖如下： 23、什么是壓力的疊加原理？（可由公式或文字表達(dá)）答案：壓力疊加主要是指壓力函數(shù)的疊加，即。24、簡述油水兩相滲流區(qū)形成的原因是什么，其中哪一個(gè)更重要？答案：粘度差（粘滯力）、重度差和毛管力。其中粘度差更重要。25、作出單相液體封閉邊界，油井定產(chǎn)時(shí)地層的壓力波傳播示意圖

12、，并說明壓力傳播的階段及其特點(diǎn)。答案：該壓力波傳播應(yīng)分為二個(gè)階段（本應(yīng)為三個(gè)階段，但其中的過渡流階段可以忽略），這二個(gè)階段分別是：第一個(gè)階段，壓力沒有傳到邊界之前，壓力在地層內(nèi)的傳導(dǎo)類似于無限大地層壓力傳導(dǎo)過程；第二個(gè)階段是壓力傳到邊界，且經(jīng)過一段時(shí)間之后，地層中每一個(gè)地方的壓力下降的速度都一致，即出現(xiàn)了擬穩(wěn)定滲流階段。（備注：此題還需要注意和它相似的另外三種情況：封邊外邊界、油井定壓；定壓外邊界、油井定產(chǎn)；定壓外邊界、油井定壓，此處略，一定要相關(guān)內(nèi)容）26、什么是匯源反映法？匯點(diǎn)反映？答案：在求解直線供給邊界附近存在一口生產(chǎn)井的滲流問題時(shí)，以直線供給邊界為對稱軸，在其另一側(cè)與生產(chǎn)井對稱的位置

13、上，虛設(shè)一口等產(chǎn)量的注入井，把問題轉(zhuǎn)變成無限大地層存在等產(chǎn)量一源一匯的求解。在求解斷層邊界附近存在一口生產(chǎn)井的滲流問題時(shí)，以斷層為對稱軸，在其另一側(cè)與生產(chǎn)井對稱的位置上，虛設(shè)一口等產(chǎn)量的生產(chǎn)井，把問題轉(zhuǎn)變成無限大地層存在等產(chǎn)量兩匯的求解。PePw,Rw斷層ba題三圖三、在由一條斷層和一條直線供給邊界構(gòu)成的水平、均質(zhì)、等厚油藏中有一口生產(chǎn)井，如圖所示，供給邊界的壓力為pe，井到水平邊界距離為a，到垂直邊界的距離為b，地層滲透率K，原油粘度，孔隙度，油層厚度h，油井半徑Rw，在穩(wěn)定滲流的情況下，試寫出該井井底流壓的表達(dá)式。（本題15分）考慮：如果是不穩(wěn)定滲流時(shí)井底流壓的表達(dá)式又是什么（答案略）？答

14、案：（1）根據(jù)鏡像反映原理，作出映像井及其位置：（2）寫出任意一口井在地層中勢的分布：（3）四口井形成的勢進(jìn)行疊加：（4）找特殊點(diǎn)把積分常數(shù)消去，可知（5）因此可知（6）因此可知井底流壓公式為：備注：請思考此題如果是不穩(wěn)定滲流的時(shí)候，是什么樣的情況？四、推導(dǎo)考慮重力與毛管力作用下的含水率公式。 （本題共10分）另外請考慮其它三種情況：（1）毛管力和重力都不考慮、（2）不考慮重力，只考慮毛管力、（3）考慮重力，不考慮毛管力。（這三種情況的答案這里不寫，但同學(xué)們應(yīng)該要會）答：任意一個(gè)滲流界面上，含水率為： 運(yùn)動方程為：，由運(yùn)動方程可得：，（3分）兩式相減得：又由Pc=Po-Pw，其中：Pc為毛管力

15、，則：令，則：同除以整理得：則： a五、已知地層被直線供給邊界（邊界壓力為pe）分割成為半無限大地層，邊界附近一口生產(chǎn)井以定壓pw生產(chǎn)（如右圖），井距邊界距離為a，地層厚度為h，滲透率為K，孔隙度為，流體粘度為，生產(chǎn)井井底半徑為rw，綜合彈性壓縮系數(shù)為Ct，請建立此情況下地層不穩(wěn)定滲流的數(shù)學(xué)模型（或者穩(wěn)定滲流時(shí)的數(shù)學(xué)模型），并求地層壓力分布、或者生產(chǎn)井的產(chǎn)量表達(dá)式。 (具體每題的問法可能不一樣，因此做題時(shí)需要認(rèn)真讀題)答：（1）穩(wěn)定滲流的數(shù)學(xué)模型先進(jìn)行映射，并找到坐標(biāo)系-QQOx坐標(biāo)原點(diǎn)選擇在供給邊界上，則控制方程為：內(nèi)邊界條件：（定壓），外邊界條件：如果（定產(chǎn)），其中外邊界條件：（2）不穩(wěn)定

16、滲流的數(shù)學(xué)模型坐標(biāo)原點(diǎn)選擇在供給邊界上，則：控制方程為：內(nèi)邊界條件：（定壓），如果（定產(chǎn)），其中外邊界條件：初始條件： （3）穩(wěn)定滲流的產(chǎn)量與壓力分布表達(dá)式：首先將該半無限大地層一口生產(chǎn)井的問題，通過鏡像反映轉(zhuǎn)換為無限大地層兩口井的問題，由于是直線供給邊界，因此轉(zhuǎn)換后變?yōu)闊o限大地層一源一匯的問題，然后再通過疊加原理推導(dǎo)的得到穩(wěn)定滲流的產(chǎn)量表達(dá)式。產(chǎn)量公式：壓力分布：（其中，r1和r2分別是地層中任意一點(diǎn)到生產(chǎn)井和虛擬注入井的距離）（4）不穩(wěn)定滲流的壓力分布表達(dá)式：首先將該半無限大地層一口生產(chǎn)井的問題，通過鏡像反映轉(zhuǎn)換為無限大地層兩口井的問題，由于是直線供給邊界，因此轉(zhuǎn)換后變?yōu)闊o限大地層一源一匯

17、的問題，然后再通過疊加原理推導(dǎo)的得到穩(wěn)定滲流的壓力表達(dá)式。壓力分布公式：題六圖六、直線供給邊緣附近有兩口井A、B，其中供給邊緣上的壓力為pe，A井產(chǎn)量Q1，B井產(chǎn)量Q2，A井距斷層為d，B井距斷層為2d（見圖），地層厚度h，原油粘度，滲透率K,導(dǎo)壓系數(shù)為，井半徑均為Rw，求A、B兩井同時(shí)生產(chǎn)T1時(shí)間后的A井及B井井底壓力（6分）？假如T1時(shí)刻之后A關(guān)井，再繼續(xù)生產(chǎn)T2時(shí)間后A井井底壓力變化又如何（4分）？（本題10分）考慮：（1）如果把直線供給邊界換做斷層呢？（2）如果此時(shí)的滲流是穩(wěn)定滲流，A井的井底壓力如何表示？（答案略） 答：(1)映射（2分）（2）T1時(shí)刻時(shí)A、B兩井的壓力 （4分） （

18、4分）（3）T1+T2時(shí)刻A井的壓力(5分)八、推導(dǎo)一維水驅(qū)油等飽和度面移動方程。 （本題15分）解答：對于平面單向流，其滲流微分方程為：把代入上式，可得：整理得：因?yàn)榍熬壓柡投萐wf為一常數(shù)，所以有：即：所以：令：，則：對上式積分得：專心-專注-專業(yè)永磁交流伺服電機(jī)位置反饋傳感器檢測相位與電機(jī)磁極相位的對齊方式2008-11-07來源：internet瀏覽：504 主流的伺服電機(jī)位置反饋元件包括增量式編碼器，絕對式編碼器，正余弦編碼器，旋轉(zhuǎn)變壓器等。為支持永磁交流伺服驅(qū)動的矢量控制，這些位置反饋元件就必須能夠?yàn)樗欧?qū)動器提供永磁交流伺服電機(jī)的永磁體磁極相位，或曰電機(jī)電角度信息，為此當(dāng)位置

19、反饋元件與電機(jī)完成定位安裝時(shí)，就有必要調(diào)整好位置反饋元件的角度檢測相位與電機(jī)電角度相位之間的相互關(guān)系，這種調(diào)整可以稱作電角度相位初始化，也可以稱作編碼器零位調(diào)整或?qū)R。下面列出了采用增量式編碼器，絕對式編碼器，正余弦編碼器，旋轉(zhuǎn)變壓器等位置反饋元件的永磁交流伺服電機(jī)的傳感器檢測相位與電機(jī)電角度相位的對齊方式。 增量式編碼器的相位對齊方式  在此討論中，增量式編碼器的輸出信號為方波信號，又可以分為帶換相信號的增量式編碼器和普通的增量式編碼器，普通的增量式編碼器具備兩相正交方波脈沖輸出信號A和B，以及零位信號Z；帶換相信號的增量式編碼器除具備ABZ輸出信號外，還具備互差120度

20、的電子換相信號UVW，UVW各自的每轉(zhuǎn)周期數(shù)與電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極對數(shù)一致。帶換相信號的增量式編碼器的UVW電子換相信號的相位與轉(zhuǎn)子磁極相位，或曰電角度相位之間的對齊方法如下：  1.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置；  2.用示波器觀察編碼器的U相信號和Z信號；  3.調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對位置；  4.一邊調(diào)整，一邊觀察編碼器U相信號跳變沿，和Z信號，直到Z信號穩(wěn)定在高電平上（在此默認(rèn)Z信號的常態(tài)為低電平），鎖定編碼器與電機(jī)的相對位置關(guān)系；  5.來回扭轉(zhuǎn)電機(jī)軸，撒手后，若電機(jī)軸

21、每次自由回復(fù)到平衡位置時(shí)，Z信號都能穩(wěn)定在高電平上，則對齊有效。  撤掉直流電源后，驗(yàn)證如下：  1.用示波器觀察編碼器的U相信號和電機(jī)的UV線反電勢波形；  2.轉(zhuǎn)動電機(jī)軸，編碼器的U相信號上升沿與電機(jī)的UV線反電勢波形由低到高的過零點(diǎn)重合，編碼器的Z信號也出現(xiàn)在這個(gè)過零點(diǎn)上。  上述驗(yàn)證方法，也可以用作對齊方法。  需要注意的是，此時(shí)增量式編碼器的U相信號的相位零點(diǎn)即與電機(jī)UV線反電勢的相位零點(diǎn)對齊，由于電機(jī)的U相反電勢，與UV線反電勢之間相差30度，因而這樣對齊后，增量式編碼器的U相信號的相位零點(diǎn)與電機(jī)U相反電勢的-30度相位點(diǎn)對齊，而電

22、機(jī)電角度相位與U相反電勢波形的相位一致，所以此時(shí)增量式編碼器的U相信號的相位零點(diǎn)與電機(jī)電角度相位的-30度點(diǎn)對齊。  有些伺服企業(yè)習(xí)慣于將編碼器的U相信號零點(diǎn)與電機(jī)電角度的零點(diǎn)直接對齊，為達(dá)到此目的，可以：  1.用3個(gè)阻值相等的電阻接成星型，然后將星型連接的3個(gè)電阻分別接入電機(jī)的UVW三相繞組引線；  2.以示波器觀察電機(jī)U相輸入與星型電阻的中點(diǎn)，就可以近似得到電機(jī)的U相反電勢波形；  3.依據(jù)操作的方便程度，調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對位置，或者編碼器外殼與電機(jī)外殼的相對位置；  4.一邊調(diào)整，一邊觀察編碼器的U相信號上升沿和電機(jī)U相反電勢

23、波形由低到高的過零點(diǎn)，最終使上升沿和過零點(diǎn)重合，鎖定編碼器與電機(jī)的相對位置關(guān)系，完成對齊。  由于普通增量式編碼器不具備UVW相位信息，而Z信號也只能反映一圈內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)位，不具備直接的相位對齊潛力，因而不作為本討論的話題。  絕對式編碼器的相位對齊方式  絕對式編碼器的相位對齊對于單圈和多圈而言，差別不大，其實(shí)都是在一圈內(nèi)對齊編碼器的檢測相位與電機(jī)電角度的相位。早期的絕對式編碼器會以單獨(dú)的引腳給出單圈相位的最高位的電平，利用此電平的0和1的翻轉(zhuǎn)，也可以實(shí)現(xiàn)編碼器和電機(jī)的相位對齊，方法如下：  1.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U

24、入，V出，將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置；  2.用示波器觀察絕對編碼器的最高計(jì)數(shù)位電平信號；  3.調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對位置；  4.一邊調(diào)整，一邊觀察最高計(jì)數(shù)位信號的跳變沿，直到跳變沿準(zhǔn)確出現(xiàn)在電機(jī)軸的定向平衡位置處，鎖定編碼器與電機(jī)的相對位置關(guān)系；  5.來回扭轉(zhuǎn)電機(jī)軸，撒手后，若電機(jī)軸每次自由回復(fù)到平衡位置時(shí)，跳變沿都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對齊有效。  這類絕對式編碼器目前已經(jīng)被采用EnDAT，BiSS，Hyperface等串行協(xié)議，以及日系專用串行協(xié)議的新型絕對式編碼器廣泛取代，因而最高位信號就不符存在了，此時(shí)對齊編碼器和電機(jī)相位的方法也

25、有所變化，其中一種非常實(shí)用的方法是利用編碼器內(nèi)部的EEPROM，存儲編碼器隨機(jī)安裝在電機(jī)軸上后實(shí)測的相位，具體方法如下：  1.將編碼器隨機(jī)安裝在電機(jī)上，即固結(jié)編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸，以及編碼器外殼與電機(jī)外殼；  2.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置；  3.用伺服驅(qū)動器讀取絕對編碼器的單圈位置值，并存入編碼器內(nèi)部記錄電機(jī)電角度初始相位的EEPROM中；  4.對齊過程結(jié)束。  由于此時(shí)電機(jī)軸已定向于電角度相位的-30度方向，因此存入的編碼器內(nèi)部EEPROM中的位置檢測值就對應(yīng)電機(jī)電角度

26、的-30度相位。此后，驅(qū)動器將任意時(shí)刻的單圈位置檢測數(shù)據(jù)與這個(gè)存儲值做差，并根據(jù)電機(jī)極對數(shù)進(jìn)行必要的換算，再加上-30度，就可以得到該時(shí)刻的電機(jī)電角度相位。 這種對齊方式需要編碼器和伺服驅(qū)動器的支持和配合方能實(shí)現(xiàn)，日系伺服的編碼器相位之所以不便于最終用戶直接調(diào)整的根本原因就在于不肯向用戶提供這種對齊方式的功能界面和操作方法。這種對齊方法的一大好處是，只需向電機(jī)繞組提供確定相序和方向的轉(zhuǎn)子定向電流，無需調(diào)整編碼器和電機(jī)軸之間的角度關(guān)系，因而編碼器可以以任意初始角度直接安裝在電機(jī)上，且無需精細(xì)，甚至簡單的調(diào)整過程，操作簡單，工藝性好。  如果絕對式編碼器既沒有可供使用的EEPR

27、OM，又沒有可供檢測的最高計(jì)數(shù)位引腳，則對齊方法會相對復(fù)雜。如果驅(qū)動器支持單圈絕對位置信息的讀出和顯示，則可以考慮：  1.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置；  2.利用伺服驅(qū)動器讀取并顯示絕對編碼器的單圈位置值；  3.調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對位置；  4.經(jīng)過上述調(diào)整，使顯示的單圈絕對位置值充分接近根據(jù)電機(jī)的極對數(shù)折算出來的電機(jī)-30度電角度所應(yīng)對應(yīng)的單圈絕對位置點(diǎn)，鎖定編碼器與電機(jī)的相對位置關(guān)系；  5.來回扭轉(zhuǎn)電機(jī)軸，撒手后，若電機(jī)軸每次自由回復(fù)到平衡位置時(shí)，上述折算位置

28、點(diǎn)都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對齊有效。  如果用戶連絕對值信息都無法獲得，那么就只能借助原廠的專用工裝，一邊檢測絕對位置檢測值，一邊檢測電機(jī)電角度相位，利用工裝，調(diào)整編碼器和電機(jī)的相對角位置關(guān)系，將編碼器相位與電機(jī)電角度相位相互對齊，然后再鎖定。這樣一來，用戶就更加無從自行解決編碼器的相位對齊問題了。  個(gè)人推薦采用在EEPROM中存儲初始安裝位置的方法，簡單，實(shí)用，適應(yīng)性好，便于向用戶開放，以便用戶自行安裝編碼器，并完成電機(jī)電角度的相位整定。  正余弦編碼器的相位對齊方式  普通的正余弦編碼器具備一對正交的sin，cos 1Vp-p信號，相當(dāng)于方波信號的增量式編

29、碼器的AB正交信號，每圈會重復(fù)許許多多個(gè)信號周期，比如2048等；以及一個(gè)窄幅的對稱三角波Index信號，相當(dāng)于增量式編碼器的Z信號，一圈一般出現(xiàn)一個(gè)；這種正余弦編碼器實(shí)質(zhì)上也是一種增量式編碼器。另一種正余弦編碼器除了具備上述正交的sin、cos信號外，還具備一對一圈只出現(xiàn)一個(gè)信號周期的相互正交的1Vp-p的正弦型C、D信號，如果以C信號為sin，則D信號為cos，通過sin、cos信號的高倍率細(xì)分技術(shù)，不僅可以使正余弦編碼器獲得比原始信號周期更為細(xì)密的名義檢測分辨率，比如2048線的正余弦編碼器經(jīng)2048細(xì)分后，就可以達(dá)到每轉(zhuǎn)400多萬線的名義檢測分辨率，當(dāng)前很多歐美伺服廠家都提供這類高分辨

30、率的伺服系統(tǒng)，而國內(nèi)廠家尚不多見；此外帶C、D信號的正余弦編碼器的C、D信號經(jīng)過細(xì)分后，還可以提供較高的每轉(zhuǎn)絕對位置信息，比如每轉(zhuǎn)2048個(gè)絕對位置，因此帶C、D信號的正余弦編碼器可以視作一種模擬式的單圈絕對編碼器。  采用這種編碼器的伺服電機(jī)的初始電角度相位對齊方式如下：  1.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置；  2.用示波器觀察正余弦編碼器的C信號波形；  3.調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對位置；  4.一邊調(diào)整，一邊觀察C信號波形，直到由低到高的過零點(diǎn)準(zhǔn)確出現(xiàn)在電機(jī)軸的定向平衡

31、位置處，鎖定編碼器與電機(jī)的相對位置關(guān)系；  5.來回扭轉(zhuǎn)電機(jī)軸，撒手后，若電機(jī)軸每次自由回復(fù)到平衡位置時(shí)，過零點(diǎn)都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對齊有效。  撤掉直流電源后，驗(yàn)證如下：  1.用示波器觀察編碼器的C相信號和電機(jī)的UV線反電勢波形；  2.轉(zhuǎn)動電機(jī)軸，編碼器的C相信號由低到高的過零點(diǎn)與電機(jī)的UV線反電勢波形由低到高的過零點(diǎn)重合。  這種驗(yàn)證方法，也可以用作對齊方法。  此時(shí)C信號的過零點(diǎn)與電機(jī)電角度相位的-30度點(diǎn)對齊。 如果想直接和電機(jī)電角度的0度點(diǎn)對齊，可以考慮：  1.用3個(gè)阻值相等的電阻接成星型，然后將星型連

32、接的3個(gè)電阻分別接入電機(jī)的UVW三相繞組引線；  2.以示波器觀察電機(jī)U相輸入與星型電阻的中點(diǎn)，就可以近似得到電機(jī)的U相反電勢波形；  3.調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對位置；  4.一邊調(diào)整，一邊觀察編碼器的C相信號由低到高的過零點(diǎn)和電機(jī)U相反電勢波形由低到高的過零點(diǎn)，最終使2個(gè)過零點(diǎn)重合，鎖定編碼器與電機(jī)的相對位置關(guān)系，完成對齊。  由于普通正余弦編碼器不具備一圈之內(nèi)的相位信息，而Index信號也只能反映一圈內(nèi)的一個(gè)點(diǎn)位，不具備直接的相位對齊潛力，因而在此也不作為討論的話題。  如果可接入正余弦編碼器的伺服驅(qū)動器能夠?yàn)橛脩籼峁腃、D中獲取的

33、單圈絕對位置信息，則可以考慮：  1.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置；  2.利用伺服驅(qū)動器讀取并顯示從C、D信號中獲取的單圈絕對位置信息；  3.調(diào)整旋變軸與電機(jī)軸的相對位置；  4.經(jīng)過上述調(diào)整，使顯示的絕對位置值充分接近根據(jù)電機(jī)的極對數(shù)折算出來的電機(jī)-30度電角度所應(yīng)對應(yīng)的絕對位置點(diǎn)，鎖定編碼器與電機(jī)的相對位置關(guān)系；  5.來回扭轉(zhuǎn)電機(jī)軸，撒手后，若電機(jī)軸每次自由回復(fù)到平衡位置時(shí)，上述折算絕對位置點(diǎn)都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對齊有效。  此后可以在撤掉直流電源后，得到與前面基

34、本相同的對齊驗(yàn)證效果：  1.用示波器觀察正余弦編碼器的C相信號和電機(jī)的UV線反電勢波形；  2.轉(zhuǎn)動電機(jī)軸，驗(yàn)證編碼器的C相信號由低到高的過零點(diǎn)與電機(jī)的UV線反電勢波形由低到高的過零點(diǎn)重合。  如果利用驅(qū)動器內(nèi)部的EEPROM等非易失性存儲器，也可以存儲正余弦編碼器隨機(jī)安裝在電機(jī)軸上后實(shí)測的相位，具體方法如下：  1.將正余弦隨機(jī)安裝在電機(jī)上，即固結(jié)編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸，以及編碼器外殼與電機(jī)外殼；  2.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置；  3.用伺服驅(qū)動器讀取由C、D信號

35、解析出來的單圈絕對位置值，并存入驅(qū)動器內(nèi)部記錄電機(jī)電角度初始安裝相位的EEPROM等非易失性存儲器中；  4.對齊過程結(jié)束。  由于此時(shí)電機(jī)軸已定向于電角度相位的-30度方向，因此存入的驅(qū)動器內(nèi)部EEPROM等非易失性存儲器中的位置檢測值就對應(yīng)電機(jī)電角度的-30度相位。此后，驅(qū)動器將任意時(shí)刻由編碼器解析出來的與電角度相關(guān)的單圈絕對位置值與這個(gè)存儲值做差，并根據(jù)電機(jī)極對數(shù)進(jìn)行必要的換算，再加上-30度，就可以得到該時(shí)刻的電機(jī)電角度相位。  這種對齊方式需要伺服驅(qū)動器的在國內(nèi)和操作上予以支持和配合方能實(shí)現(xiàn)，而且由于記錄電機(jī)電角度初始相位的EEPROM等非易失性存儲器位

36、于伺服驅(qū)動器中，因此一旦對齊后，電機(jī)就和驅(qū)動器事實(shí)上綁定了，如果需要更換電機(jī)、正余弦編碼器、或者驅(qū)動器，都需要重新進(jìn)行初始安裝相位的對齊操作，并重新綁定電機(jī)和驅(qū)動器的配套關(guān)系。  旋轉(zhuǎn)變壓器的相位對齊方式  旋轉(zhuǎn)變壓器簡稱旋變，是由經(jīng)過特殊電磁設(shè)計(jì)的高性能硅鋼疊片和漆包線構(gòu)成的，相比于采用光電技術(shù)的編碼器而言，具有耐熱，耐振。耐沖擊，耐油污，甚至耐腐蝕等惡劣工作環(huán)境的適應(yīng)能力，因而為武器系統(tǒng)等工況惡劣的應(yīng)用廣泛采用，一對極（單速）的旋變可以視作一種單圈絕對式反饋系統(tǒng)，應(yīng)用也最為廣泛，因而在此僅以單速旋變?yōu)橛懻搶ο?，多速旋變與伺服電機(jī)配套，個(gè)人認(rèn)為其極對數(shù)最好采用電機(jī)極對數(shù)的

37、約數(shù)，一便于電機(jī)度的對應(yīng)和極對數(shù)分解。  旋變的信號引線一般為6根，分為3組，分別對應(yīng)一個(gè)激勵(lì)線圈，和2個(gè)正交的感應(yīng)線圈，激勵(lì)線圈接受輸入的正弦型激勵(lì)信號，感應(yīng)線圈依據(jù)旋變轉(zhuǎn)定子的相互角位置關(guān)系，感應(yīng)出來具有SIN和COS包絡(luò)的檢測信號。旋變SIN和COS輸出信號是根據(jù)轉(zhuǎn)定子之間的角度對激勵(lì)正弦信號的調(diào)制結(jié)果，如果激勵(lì)信號是sint，轉(zhuǎn)定子之間的角度為，則SIN信號為sint×sin，則COS信號為sint×cos，根據(jù)SIN，COS信號和原始的激勵(lì)信號，通過必要的檢測電路，就可以獲得較高分辨率的位置檢測結(jié)果，目前商用旋變系統(tǒng)的檢測分辨率可以達(dá)到每圈2的12次方，

38、即4096，而科學(xué)研究和航空航天系統(tǒng)甚至可以達(dá)到2的20次方以上，不過體積和成本也都非常可觀。  商用旋變與伺服電機(jī)電角度相位的對齊方法如下：  1.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出；  2.然后用示波器觀察旋變的SIN線圈的信號引線輸出；  3.依據(jù)操作的方便程度，調(diào)整電機(jī)軸上的旋變轉(zhuǎn)子與電機(jī)軸的相對位置，或者旋變定子與電機(jī)外殼的相對位置；  4.一邊調(diào)整，一邊觀察旋變SIN信號的包絡(luò)，一直調(diào)整到信號包絡(luò)的幅值完全歸零，鎖定旋變；  5.來回扭轉(zhuǎn)電機(jī)軸，撒手后，若電機(jī)軸每次自由回復(fù)到平衡位置時(shí)，信號

39、包絡(luò)的幅值過零點(diǎn)都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對齊有效 。  撤掉直流電源，進(jìn)行對齊驗(yàn)證：  1.用示波器觀察旋變的SIN信號和電機(jī)的UV線反電勢波形；  2.轉(zhuǎn)動電機(jī)軸，驗(yàn)證旋變的SIN信號包絡(luò)過零點(diǎn)與電機(jī)的UV線反電勢波形由低到高的過零點(diǎn)重合。  這個(gè)驗(yàn)證方法，也可以用作對齊方法。  此時(shí)SIN信號包絡(luò)的過零點(diǎn)與電機(jī)電角度相位的-30度點(diǎn)對齊。 如果想直接和電機(jī)電角度的0度點(diǎn)對齊，可以考慮：  1.用3個(gè)阻值相等的電阻接成星型，然后將星型連接的3個(gè)電阻分別接入電機(jī)的UVW三相繞組引線；  2.以示波器觀察電機(jī)U相輸入與星型電

40、阻的中點(diǎn)，就可以近似得到電機(jī)的U相反電勢波形；  3.依據(jù)操作的方便程度，調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對位置，或者編碼器外殼與電機(jī)外殼的相對位置；  4.一邊調(diào)整，一邊觀察旋變的SIN信號包絡(luò)的過零點(diǎn)和電機(jī)U相反電勢波形由低到高的過零點(diǎn)，最終使這2個(gè)過零點(diǎn)重合，鎖定編碼器與電機(jī)的相對位置關(guān)系，完成對齊。  需要指出的是，在上述操作中需有效區(qū)分旋變的SIN包絡(luò)信號中的正半周和負(fù)半周。由于SIN信號是以轉(zhuǎn)定子之間的角度為的sin值對激勵(lì)信號的調(diào)制結(jié)果，因而與sin的正半周對應(yīng)的SIN信號包絡(luò)中，被調(diào)制的激勵(lì)信號與原始激勵(lì)信號同相，而與sin的負(fù)半周對應(yīng)的SIN信號包絡(luò)中

41、，被調(diào)制的激勵(lì)信號與原始激勵(lì)信號反相，據(jù)此可以區(qū)別和判斷旋變輸出的SIN包絡(luò)信號波形中的正半周和負(fù)半周。對齊時(shí)，需要取sin由負(fù)半周向正半周過渡點(diǎn)對應(yīng)的SIN包絡(luò)信號的過零點(diǎn)，如果取反了，或者未加準(zhǔn)確判斷的話，對齊后的電角度有可能錯(cuò)位180度，從而造成速度外環(huán)進(jìn)入正反饋。 如果可接入旋變的伺服驅(qū)動器能夠?yàn)橛脩籼峁男冃盘栔蝎@取的與電機(jī)電角度相關(guān)的絕對位置信息，則可以考慮：  1.用一個(gè)直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機(jī)軸定向至一個(gè)平衡位置；  2.利用伺服驅(qū)動器讀取并顯示從旋變信號中獲取的與電機(jī)電角度相關(guān)的絕對位置信息；  3.依據(jù)操作的方便程度，調(diào)整旋變軸與電機(jī)軸的相對位置，或者旋變外殼與電機(jī)外殼的相對位置；  4.經(jīng)過上述調(diào)整，使顯示的絕對位置值充分接近根據(jù)電機(jī)的極對數(shù)折