《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(guó)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(shì)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(dòng)方程二、簡(jiǎn)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(chǔ)集層的空間形態(tài)，油藏可以分成為哪兩種類型？17、簡(jiǎn)述油藏開(kāi)發(fā)中的幾種天然能量對(duì)應(yīng)驅(qū)油方式。18、簡(jiǎn)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(jiǎn)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(dòng)用死油區(qū)的方法。20、寫(xiě)出不穩(wěn)定試井的概念。21、寫(xiě)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(jiǎn)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(shuō)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(xiě)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(qǐng)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(wú)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(qǐng)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(jiàn)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(dòng)方程。 （本題15分）中國(guó)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?lái)代替，這個(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(kāi)性質(zhì)不完善，打開(kāi)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(lái)表示由于井的不完善性而出現(xiàn)的井底附加阻力。5、勢(shì)的疊加答案：主要是指勢(shì)函數(shù)的疊加，無(wú)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(shì)函數(shù)等于這些井單獨(dú)生產(chǎn)時(shí)在該點(diǎn)的勢(shì)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(guò)人為的改變油井工作制度，待生產(chǎn)穩(wěn)定之后，測(cè)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(dòng)，含水區(qū)和含油區(qū)截然分開(kāi)，這稱為活塞式水驅(qū)油。10、滲流速度答案：，即流體通過(guò)多孔介質(zhì)時(shí)，假設(shè)單位時(shí)間內(nèi)流體通過(guò)整個(gè)巖石截面對(duì)應(yīng)的流體速度。 11、達(dá)西定律答案： 或者 流體通過(guò)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(duì)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(lái)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(guò)的面積。 15、等飽和度面移動(dòng)方程答案：16、按照儲(chǔ)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(jiǎn)述油藏開(kāi)發(fā)中的幾種天然能量對(duì)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(jiǎn)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(dòng)，因此流體通過(guò)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(dòng)真實(shí)速度的平均值。19、簡(jiǎn)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(dòng)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(huì)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(xiě)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(cè)量井的井底流壓變化，從而獲得地層參數(shù)的地層測(cè)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(guò)程中，測(cè)得井底壓力隨時(shí)間變化的資料，根據(jù)曲線形狀來(lái)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(cè)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(dòng)力學(xué)參數(shù)（如滲透率）、地層壓力和井的完善系數(shù)。21、寫(xiě)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(wú)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(jiǎn)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(shuō)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(guò)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(méi)有傳到邊界之前，壓力在地層內(nèi)的傳導(dǎo)類似于無(wú)限大地層壓力傳導(dǎo)過(guò)程；第二個(gè)階段是壓力傳到邊界，且經(jīng)過(guò)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(wèn)題時(shí)，以直線供給邊界為對(duì)稱軸，在其另一側(cè)與生產(chǎn)井對(duì)稱的位置

13、上，虛設(shè)一口等產(chǎn)量的注入井，把問(wèn)題轉(zhuǎn)變成無(wú)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(wèn)題時(shí)，以斷層為對(duì)稱軸，在其另一側(cè)與生產(chǎn)井對(duì)稱的位置上，虛設(shè)一口等產(chǎn)量的生產(chǎn)井，把問(wèn)題轉(zhuǎn)變成無(wú)限大地層存在等產(chǎn)量?jī)蓞R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(xiě)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(xiě)出任意一口井在地層中勢(shì)的分布：（3）四口井形成的勢(shì)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(qǐng)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(qǐng)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(xiě)，但同學(xué)們應(yīng)該要會(huì)）答：任意一個(gè)滲流界面上，含水率為： 運(yùn)動(dòng)方程為：，由運(yùn)動(dòng)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(wú)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(qǐng)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(wèn)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(wú)限大地層一口生產(chǎn)井的問(wèn)題，通過(guò)鏡像反映轉(zhuǎn)換為無(wú)限大地層兩口井的問(wèn)題，由于是直線供給邊界，因此轉(zhuǎn)換后變?yōu)闊o(wú)限大地層一源一匯的問(wèn)題，然后再通過(guò)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(wú)限大地層一口生產(chǎn)井的問(wèn)題，通過(guò)鏡像反映轉(zhuǎn)換為無(wú)限大地層兩口井的問(wèn)題，由于是直線供給邊界，因此轉(zhuǎn)換后變?yōu)闊o(wú)限大地層一源一匯

17、的問(wèn)題，然后再通過(guò)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(jiàn)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(dòng)方程。 （本題15分）解答：對(duì)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(duì)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(cè)相位與電機(jī)磁極相位的對(duì)齊方式2008-11-07來(lái)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(duì)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(dòng)的矢量控制，這些位置反饋元件就必須能夠?yàn)樗欧?qū)動(dòng)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(cè)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(duì)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(cè)相位與電機(jī)電角度相位的對(duì)齊方式。 增量式編碼器的相位對(duì)齊方式  在此討論中，增量式編碼器的輸出信號(hào)為方波信號(hào)，又可以分為帶換相信號(hào)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(hào)A和B，以及零位信號(hào)Z；帶換相信號(hào)的增量式編碼器除具備ABZ輸出信號(hào)外，還具備互差120度

20、的電子換相信號(hào)UVW，UVW各自的每轉(zhuǎn)周期數(shù)與電機(jī)轉(zhuǎn)子的磁極對(duì)數(shù)一致。帶換相信號(hào)的增量式編碼器的UVW電子換相信號(hào)的相位與轉(zhuǎn)子磁極相位，或曰電角度相位之間的對(duì)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(hào)和Z信號(hào)；  3.調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對(duì)位置；  4.一邊調(diào)整，一邊觀察編碼器U相信號(hào)跳變沿，和Z信號(hào)，直到Z信號(hào)穩(wěn)定在高電平上（在此默認(rèn)Z信號(hào)的常態(tài)為低電平），鎖定編碼器與電機(jī)的相對(duì)位置關(guān)系；  5.來(lái)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(hào)都能穩(wěn)定在高電平上，則對(duì)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(hào)和電機(jī)的UV線反電勢(shì)波形；  2.轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸，編碼器的U相信號(hào)上升沿與電機(jī)的UV線反電勢(shì)波形由低到高的過(guò)零點(diǎn)重合，編碼器的Z信號(hào)也出現(xiàn)在這個(gè)過(guò)零點(diǎn)上。  上述驗(yàn)證方法，也可以用作對(duì)齊方法。  需要注意的是，此時(shí)增量式編碼器的U相信號(hào)的相位零點(diǎn)即與電機(jī)UV線反電勢(shì)的相位零點(diǎn)對(duì)齊，由于電機(jī)的U相反電勢(shì)，與UV線反電勢(shì)之間相差30度，因而這樣對(duì)齊后，增量式編碼器的U相信號(hào)的相位零點(diǎn)與電機(jī)U相反電勢(shì)的-30度相位點(diǎn)對(duì)齊，而電

22、機(jī)電角度相位與U相反電勢(shì)波形的相位一致，所以此時(shí)增量式編碼器的U相信號(hào)的相位零點(diǎn)與電機(jī)電角度相位的-30度點(diǎn)對(duì)齊。  有些伺服企業(yè)習(xí)慣于將編碼器的U相信號(hào)零點(diǎn)與電機(jī)電角度的零點(diǎn)直接對(duì)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(shì)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(duì)位置，或者編碼器外殼與電機(jī)外殼的相對(duì)位置；  4.一邊調(diào)整，一邊觀察編碼器的U相信號(hào)上升沿和電機(jī)U相反電勢(shì)

23、波形由低到高的過(guò)零點(diǎn)，最終使上升沿和過(guò)零點(diǎn)重合，鎖定編碼器與電機(jī)的相對(duì)位置關(guān)系，完成對(duì)齊。  由于普通增量式編碼器不具備UVW相位信息，而Z信號(hào)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(duì)齊潛力，因而不作為本討論的話題。  絕對(duì)式編碼器的相位對(duì)齊方式  絕對(duì)式編碼器的相位對(duì)齊對(duì)于單圈和多圈而言，差別不大，其實(shí)都是在一圈內(nèi)對(duì)齊編碼器的檢測(cè)相位與電機(jī)電角度的相位。早期的絕對(duì)式編碼器會(huì)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(duì)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(duì)編碼器的最高計(jì)數(shù)位電平信號(hào)；  3.調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對(duì)位置；  4.一邊調(diào)整，一邊觀察最高計(jì)數(shù)位信號(hào)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(duì)位置關(guān)系；  5.來(lái)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(duì)齊有效。  這類絕對(duì)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(duì)式編碼器廣泛取代，因而最高位信號(hào)就不符存在了，此時(shí)對(duì)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(chǔ)編碼器隨機(jī)安裝在電機(jī)軸上后實(shí)測(cè)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(dòng)器讀取絕對(duì)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(duì)齊過(guò)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(cè)值就對(duì)應(yīng)電機(jī)電角度

26、的-30度相位。此后，驅(qū)動(dòng)器將任意時(shí)刻的單圈位置檢測(cè)數(shù)據(jù)與這個(gè)存儲(chǔ)值做差，并根據(jù)電機(jī)極對(duì)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(duì)齊方式需要編碼器和伺服驅(qū)動(dòng)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(duì)齊方式的功能界面和操作方法。這種對(duì)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(wú)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(wú)需精細(xì)，甚至簡(jiǎn)單的調(diào)整過(guò)程，操作簡(jiǎn)單，工藝性好。  如果絕對(duì)式編碼器既沒(méi)有可供使用的EEPR

27、OM，又沒(méi)有可供檢測(cè)的最高計(jì)數(shù)位引腳，則對(duì)齊方法會(huì)相對(duì)復(fù)雜。如果驅(qū)動(dòng)器支持單圈絕對(duì)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(dòng)器讀取并顯示絕對(duì)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(duì)位置；  4.經(jīng)過(guò)上述調(diào)整，使顯示的單圈絕對(duì)位置值充分接近根據(jù)電機(jī)的極對(duì)數(shù)折算出來(lái)的電機(jī)-30度電角度所應(yīng)對(duì)應(yīng)的單圈絕對(duì)位置點(diǎn)，鎖定編碼器與電機(jī)的相對(duì)位置關(guān)系；  5.來(lái)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(duì)齊有效。  如果用戶連絕對(duì)值信息都無(wú)法獲得，那么就只能借助原廠的專用工裝，一邊檢測(cè)絕對(duì)位置檢測(cè)值，一邊檢測(cè)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(duì)角位置關(guān)系，將編碼器相位與電機(jī)電角度相位相互對(duì)齊，然后再鎖定。這樣一來(lái)，用戶就更加無(wú)從自行解決編碼器的相位對(duì)齊問(wèn)題了。  個(gè)人推薦采用在EEPROM中存儲(chǔ)初始安裝位置的方法，簡(jiǎn)單，實(shí)用，適應(yīng)性好，便于向用戶開(kāi)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(duì)齊方式  普通的正余弦編碼器具備一對(duì)正交的sin，cos 1Vp-p信號(hào)，相當(dāng)于方波信號(hào)的增量式編

29、碼器的AB正交信號(hào)，每圈會(huì)重復(fù)許許多多個(gè)信號(hào)周期，比如2048等；以及一個(gè)窄幅的對(duì)稱三角波Index信號(hào)，相當(dāng)于增量式編碼器的Z信號(hào)，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(hào)外，還具備一對(duì)一圈只出現(xiàn)一個(gè)信號(hào)周期的相互正交的1Vp-p的正弦型C、D信號(hào)，如果以C信號(hào)為sin，則D信號(hào)為cos，通過(guò)sin、cos信號(hào)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(hào)周期更為細(xì)密的名義檢測(cè)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(wàn)線的名義檢測(cè)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(guó)內(nèi)廠家尚不多見(jiàn)；此外帶C、D信號(hào)的正余弦編碼器的C、D信號(hào)經(jīng)過(guò)細(xì)分后，還可以提供較高的每轉(zhuǎn)絕對(duì)位置信息，比如每轉(zhuǎn)2048個(gè)絕對(duì)位置，因此帶C、D信號(hào)的正余弦編碼器可以視作一種模擬式的單圈絕對(duì)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(duì)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(hào)波形；  3.調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對(duì)位置；  4.一邊調(diào)整，一邊觀察C信號(hào)波形，直到由低到高的過(guò)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(duì)位置關(guān)系；  5.來(lái)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(guò)零點(diǎn)都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對(duì)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(hào)和電機(jī)的UV線反電勢(shì)波形；  2.轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸，編碼器的C相信號(hào)由低到高的過(guò)零點(diǎn)與電機(jī)的UV線反電勢(shì)波形由低到高的過(guò)零點(diǎn)重合。  這種驗(yàn)證方法，也可以用作對(duì)齊方法。  此時(shí)C信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)與電機(jī)電角度相位的-30度點(diǎn)對(duì)齊。 如果想直接和電機(jī)電角度的0度點(diǎn)對(duì)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(shì)波形；  3.調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對(duì)位置；  4.一邊調(diào)整，一邊觀察編碼器的C相信號(hào)由低到高的過(guò)零點(diǎn)和電機(jī)U相反電勢(shì)波形由低到高的過(guò)零點(diǎn)，最終使2個(gè)過(guò)零點(diǎn)重合，鎖定編碼器與電機(jī)的相對(duì)位置關(guān)系，完成對(duì)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(hào)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(duì)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(dòng)器能夠?yàn)橛脩籼峁腃、D中獲取的

33、單圈絕對(duì)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(dòng)器讀取并顯示從C、D信號(hào)中獲取的單圈絕對(duì)位置信息；  3.調(diào)整旋變軸與電機(jī)軸的相對(duì)位置；  4.經(jīng)過(guò)上述調(diào)整，使顯示的絕對(duì)位置值充分接近根據(jù)電機(jī)的極對(duì)數(shù)折算出來(lái)的電機(jī)-30度電角度所應(yīng)對(duì)應(yīng)的絕對(duì)位置點(diǎn)，鎖定編碼器與電機(jī)的相對(duì)位置關(guān)系；  5.來(lái)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(duì)位置點(diǎn)都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對(duì)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(duì)齊驗(yàn)證效果：  1.用示波器觀察正余弦編碼器的C相信號(hào)和電機(jī)的UV線反電勢(shì)波形；  2.轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸，驗(yàn)證編碼器的C相信號(hào)由低到高的過(guò)零點(diǎn)與電機(jī)的UV線反電勢(shì)波形由低到高的過(guò)零點(diǎn)重合。  如果利用驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的EEPROM等非易失性存儲(chǔ)器，也可以存儲(chǔ)正余弦編碼器隨機(jī)安裝在電機(jī)軸上后實(shí)測(cè)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(dòng)器讀取由C、D信號(hào)

35、解析出來(lái)的單圈絕對(duì)位置值，并存入驅(qū)動(dòng)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(chǔ)器中；  4.對(duì)齊過(guò)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(dòng)器內(nèi)部EEPROM等非易失性存儲(chǔ)器中的位置檢測(cè)值就對(duì)應(yīng)電機(jī)電角度的-30度相位。此后，驅(qū)動(dòng)器將任意時(shí)刻由編碼器解析出來(lái)的與電角度相關(guān)的單圈絕對(duì)位置值與這個(gè)存儲(chǔ)值做差，并根據(jù)電機(jī)極對(duì)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(duì)齊方式需要伺服驅(qū)動(dòng)器的在國(guó)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(chǔ)器位

36、于伺服驅(qū)動(dòng)器中，因此一旦對(duì)齊后，電機(jī)就和驅(qū)動(dòng)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(dòng)器，都需要重新進(jìn)行初始安裝相位的對(duì)齊操作，并重新綁定電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的配套關(guān)系。  旋轉(zhuǎn)變壓器的相位對(duì)齊方式  旋轉(zhuǎn)變壓器簡(jiǎn)稱旋變，是由經(jīng)過(guò)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(duì)極（單速）的旋變可以視作一種單圈絕對(duì)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?duì)象，多速旋變與伺服電機(jī)配套，個(gè)人認(rèn)為其極對(duì)數(shù)最好采用電機(jī)極對(duì)數(shù)的

37、約數(shù)，一便于電機(jī)度的對(duì)應(yīng)和極對(duì)數(shù)分解。  旋變的信號(hào)引線一般為6根，分為3組，分別對(duì)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(hào)，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(lái)具有SIN和COS包絡(luò)的檢測(cè)信號(hào)。旋變SIN和COS輸出信號(hào)是根據(jù)轉(zhuǎn)定子之間的角度對(duì)激勵(lì)正弦信號(hào)的調(diào)制結(jié)果，如果激勵(lì)信號(hào)是sint，轉(zhuǎn)定子之間的角度為，則SIN信號(hào)為sint×sin，則COS信號(hào)為sint×cos，根據(jù)SIN，COS信號(hào)和原始的激勵(lì)信號(hào)，通過(guò)必要的檢測(cè)電路，就可以獲得較高分辨率的位置檢測(cè)結(jié)果，目前商用旋變系統(tǒng)的檢測(cè)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(guò)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(duì)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(hào)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(duì)位置，或者旋變定子與電機(jī)外殼的相對(duì)位置；  4.一邊調(diào)整，一邊觀察旋變SIN信號(hào)的包絡(luò)，一直調(diào)整到信號(hào)包絡(luò)的幅值完全歸零，鎖定旋變；  5.來(lái)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(hào)

39、包絡(luò)的幅值過(guò)零點(diǎn)都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對(duì)齊有效 。  撤掉直流電源，進(jìn)行對(duì)齊驗(yàn)證：  1.用示波器觀察旋變的SIN信號(hào)和電機(jī)的UV線反電勢(shì)波形；  2.轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)軸，驗(yàn)證旋變的SIN信號(hào)包絡(luò)過(guò)零點(diǎn)與電機(jī)的UV線反電勢(shì)波形由低到高的過(guò)零點(diǎn)重合。  這個(gè)驗(yàn)證方法，也可以用作對(duì)齊方法。  此時(shí)SIN信號(hào)包絡(luò)的過(guò)零點(diǎn)與電機(jī)電角度相位的-30度點(diǎn)對(duì)齊。 如果想直接和電機(jī)電角度的0度點(diǎn)對(duì)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(shì)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(duì)位置，或者編碼器外殼與電機(jī)外殼的相對(duì)位置；  4.一邊調(diào)整，一邊觀察旋變的SIN信號(hào)包絡(luò)的過(guò)零點(diǎn)和電機(jī)U相反電勢(shì)波形由低到高的過(guò)零點(diǎn)，最終使這2個(gè)過(guò)零點(diǎn)重合，鎖定編碼器與電機(jī)的相對(duì)位置關(guān)系，完成對(duì)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(hào)中的正半周和負(fù)半周。由于SIN信號(hào)是以轉(zhuǎn)定子之間的角度為的sin值對(duì)激勵(lì)信號(hào)的調(diào)制結(jié)果，因而與sin的正半周對(duì)應(yīng)的SIN信號(hào)包絡(luò)中，被調(diào)制的激勵(lì)信號(hào)與原始激勵(lì)信號(hào)同相，而與sin的負(fù)半周對(duì)應(yīng)的SIN信號(hào)包絡(luò)中

41、，被調(diào)制的激勵(lì)信號(hào)與原始激勵(lì)信號(hào)反相，據(jù)此可以區(qū)別和判斷旋變輸出的SIN包絡(luò)信號(hào)波形中的正半周和負(fù)半周。對(duì)齊時(shí)，需要取sin由負(fù)半周向正半周過(guò)渡點(diǎn)對(duì)應(yīng)的SIN包絡(luò)信號(hào)的過(guò)零點(diǎn)，如果取反了，或者未加準(zhǔn)確判斷的話，對(duì)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(dòng)器能夠?yàn)橛脩籼峁男冃盘?hào)中獲取的與電機(jī)電角度相關(guān)的絕對(duì)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(dòng)器讀取并顯示從旋變信號(hào)中獲取的與電機(jī)電角度相關(guān)的絕對(duì)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(duì)位置，或者旋變外殼與電機(jī)外殼的相對(duì)位置；  4.經(jīng)過(guò)上述調(diào)整，使顯示的絕對(duì)位置值充分接近根據(jù)電機(jī)的極對(duì)數(shù)折