广州地铁5号线西村站盾构机出井吊装作业指导书(1)

广州地铁5号线西村站盾构机出井吊装作业指导书(1) 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 目 录 1. 施工概况 ------------------------------------------------------------- 3 2. 依据的图纸、文件及标准------------------------------------------------- 3 3. 作业准备和条件要求 ---------------------------------------------------- 4 4. 施工工序关键的质量控制点 ----------------------------------------------- 5 5. 作业流程图 ----------------------------------------------------------- 6 6. 作业程序内容---------------------------------------------------------- 6 7. 作业检查验收应达到的技术质量标准 --------------------------------------- 11 8. 安全措施 ------------------------------------------------------------ 11 环保要求 ------------------------------------------------------------ 13 9. 10. 附表、附图及附录 --------------------------------------- 错误～未定义书签。 作业指导书 Page2 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 1. 施工概况 1.1 中铁十四局集团承建的广州地铁工程5号线【西-草】区间右线盾构机自2006年4月从草暖 公园站入井掘进后，原计划在西场站出井，由于西场站井口场地问题，现只掘进至西村站出 井，本次施工由于场地限制的原因，施工周期比较长。 1.2 根据业主提供的资料及现场勘察得到吊装井口平面图，盾构机最重件前体重120t(φ6260× 2470)，根据力特公司以往盾构机的吊装经验，拟采用SCX2800/280t履带吊24m主臂工况作 为盾构机出井的主力吊机单机吊装，TG-1500E/150t汽车吊作为辅助吊机配合SCX2800/280t 履带吊机进行翻身作业，设备出井后因井口周围无空旷场地，所以出井的设备需马上装车运 走，主体卸车采用1m高铁支墩加枕木支垫(由业主提供)，其他设备采用80t汽车吊和50t 汽车吊卸车。 2. 依据的图纸、文件及标准 2.1 盾构机设备清单 序号 名称 外形尺寸(mm) 重量(t) 1 刀盘 φ6240×1730 52 2 前体 φ6260×2470 120 3 中体 φ6260×3615 90 4 盾尾上部 φ6260×2773 19 5 盾尾下部 φ6260×2773 29 6 管片安装器 5000×2750×3115 20 7 管片输送器 10520×3230 12 8 螺旋输送器 φ800×长8000 12 9 前连接桥 长11200mm 30 10 后连接桥 长9100 30 11 后配台车 7700×4700×3500 最重30t 2.2 SCX2800/280t履带式起重机使用说明书、起重性能表 2.3 TG-1500E/150t汽车吊使用说明书、起重性能表 2.4 50t、80t汽车吊使用说明书、起重性能表 2.5 《履带起重机安全操作规程》、《汽车起重机安全操作规程》 作业指导书 Page3 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 2.6 广州二号线、三号线、五号线、六号线、二八延长线、四号北延线，深圳一号延长线、二 号线、佛山一标等盾构机的运输吊装经验。 3. 作业准备和条件要求 3.1 作业场地 3.1.1 履带吊和汽车吊作业区域要求场地平整结实 。 23.1.2 履带吊组装区域要求地面耐压不小于20t/m，(现场实际场地为10,8,m×36m，拆除围 墙后和大门后免强可以进行吊机组装)见图1:吊装平面示意图。 3.1.3 整个施工区域要求平整结实，纵横向场地坡度?1?。 3.1.4 拆除施工区域内影响吊机行走、转向的障碍物。 3.1.5 夜间施工照明充足 3.2 吊装工机具准备: 序号 名 称 规格 单位 数备注 1 履带式起重机27m主臂 SCX2800/280t 台 1 主力吊机 量 2 150t汽车吊 TG-1500E/150t 台 1 辅助吊机 3 80t、50t汽车吊 QAY80/80t、QAY 50/50t 台 各1 辅助吊机 4 钢丝绳 6×37+1-φ65mm×20m 条 2 吊前、中体 前、中体翻身抬尾5 钢丝绳 6×37+1-φ39mm×20m 条 2 及吊装刀盘、盾尾 吊拖车、螺旋机、拼6 钢丝绳 6×37+1-φ28mm×10m 条 4 装机等 7 钢丝绳 6×37+1-φ21.5mm×16m 条 2 吊装其他附件 8 钢丝绳 6×37+1-φ21.5mm×2m 条 2 拼装机调整重心用 9 卡环 55t马蹄型 个 2 吊前、中体 10 卡环 35t马蹄型 个 6 吊前、中体 11 卡环 12t、8.5t马蹄型、2tU型 个 各4 吊拖车等 12 手拉葫芦 1t、2t、5t 个 各2 吊机组装 13 对讲机 台 4 通信指挥 大锤、撬杠、手锤、吊带、14 吊机组装工具 螺丝刀、活动扳手 3.3 其他条件要求 3.3.1 主力吊机主钩绳穿绕10个头，单头出力为14t，小钩单头出力15t，主钩、小钩、变幅等 刹车调整试验，电子称调整到允许误差内。 作业指导书 Page4 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 3.3.2 起重机司机、起重工等特种工必须持证上岗，起重机司机除了持证上岗，还应具备该起重 机的独立熟练操作经验。 3.3.3 六级以上大风、大雨天气不应进行吊装作业 R9500 钢板 客 7520 SCX2800/280t履带吊 家 斜线区域需要整平压实 建 王 停 物 筑 车 R6000 大门 9045 此处围墙需要打至1.2m以下 说明: 1.SCX2800/280t履带吊吊装盾构机主体时采用24m主臂工况。 2.刀盘重52t,按上图所示起吊跨距为9.5m，吊机在半径9.5m时的额定载荷为130t,负荷率为%。 41 3.盾尾，刀盘出井后盾体全部推出洞口,先解除盾体与后配套的连接,再拆除螺旋机放到管片小车上存放进洞内,盾尾重量为48t，吊装半径m。 9.5 4.中体，中体重量为90t，吊装半径9.5m时的额定起重量为130t，吊机负荷率为%。71.2 5.前体，如按图示吊装跨距9.5m，前体重量为120t，吊装半径9.5m时的额定起重量为130t，吊机负荷率为%。94.2 备注:场地需要全部平整，压实(建议用石粉+碎石铺垫整平、压实)。 附图1:吊装平面示意图: 4. 施工工序关键的质量控制点 4.1 刀盘出井翻身 H点 4.2 前连接桥支承加固 H点 4.3 盾尾上部出井 H点 4.4 螺旋输送器出井 H点 4.5 盾尾下部出井 H点 4.6 管片安装器出井 H点 4.7 前体出井翻身 H点 作业指导书 Page5 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 4.9 中体出井翻身 H点 4.9 后配套设备出井 H点 5. 作业流程图 刀盘出井翻身 管片安装器出井 前连接桥支承加固 前体出井翻身 盾尾上部出井 中体出井翻身 螺旋输送器出井 后配套设备出井 盾尾下部出井 6. 作业程序内容 6.1刀盘出井翻身: , 刀盘重量 52t;用一对φ65×8m的钢丝绳挂在SCX2800/280t履带式起重机的大钩上，将2 个35t卡环分别连接到钢丝绳的2个头上，再将2个35t卡环连接到已焊接好的2个吊装吊 耳上。见图2:吊装立面图 , 吊机慢慢起钩使吊机受力到刀盘的重量，检查钢丝绳、卡环受力和吊耳情况正常后，安装人 员拆除刀盘与前体的连接螺栓，确认已全部解开吊机缓慢起钩，完全脱离后吊机起钩将刀盘 吊出井面，吊机通过松回转、变幅、松钩等动作将刀盘放置到空旷场地，在刀盘下方垫上枕 木，一边松钩一边回转吊臂，直至刀盘放平。 , 在刀盘的正下方均匀垫200×200mm的方木8至10条，吊机慢慢松钩使刀盘置于枕木上，检 查受力情况正常后吊机松钩，刀盘翻身完成。 , 以下是以往刀盘吊装的图片。 作业指导书 Page6 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 围 墙 9500 作业指导书 Page7 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 附图2 吊装立面图: 6.2 前连接桥支承加固:将盾构机整体推出到足够吊出盾尾和螺旋输送器的位置后，吊机配合提 起前连接桥的一端，拆除前连接桥与主体之间的连接销轴，使后配套设备完全与主体脱离， 再将后配套设备全部拉回隧洞内，由安装人员对前连接桥前端进行支承加固。 6.3 盾尾上部出井: , 盾尾上部重量19t;用一对φ21.5×20m的钢丝绳挂在SCX2800/280t履带式起重机的大钩上， 将4个35t卡环分别连接到钢丝绳的4个头上，再将4个35t卡环分别连接到已焊接好的4 个吊装吊耳上。 , 吊机慢慢起钩使吊机受力到盾尾上部的重量，检查钢丝绳、卡环受力和吊耳情况正常后，安 装人员拆除盾尾上部与下部之间的连接螺栓及割开焊缝，确认已全部割开，吊机缓慢起钩， 完全脱离后吊机起钩将盾尾上部吊出井面，吊机再通过回转、变幅、松钩等动作将盾尾上部 放置到空旷场地。 6.4螺旋输送器出井: , 螺旋输送器重量12t;用一对φ21.5×20m的钢丝绳和一条φ21.5×6m的钢丝绳短头及一个 5t手拉葫芦挂在SCX2800/280t履带式起重机的大钩上，将1个12t卡环连接到钢丝绳的2 组头上，再将12t卡环连接到吊装吊耳上，利用5t手拉葫芦调整倾斜角度。 , 吊机慢慢起钩使吊机受力到螺旋输送器的重量，检查钢丝绳、卡环、手拉葫芦的受力和吊耳 情况正常后，安装人员拆除螺旋输送器与前体的连接螺栓，确认全部螺栓已解除，吊机缓慢 起钩，完全脱离后吊机起钩将螺旋输送器吊出井面，吊机再通过回转、变幅、松钩等动作将 螺旋输送器放置到业主指定的地点。 以下是以往螺旋输送器吊装的图片: 6.5 管片安装器出井: , 管片安装器重量20t;用四条φ28×10m的钢丝绳挂头在SCX2800/280t履带式起重机的大钩 上，将4个8.5t卡环连接到钢丝绳的4个头上，再将8.5t卡环连接到吊装吊耳上。 作业指导书 Page8 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 , 吊机慢慢起钩使吊机受力到管片安装器的重量，检查钢丝绳、卡环、手拉葫芦的受力和吊耳 情况正常后，安装人员拆除管片安装器与中体的连接螺栓，确认全部螺栓已解除，吊机缓慢 起钩，完全脱离后吊机起钩将管片安装器吊出井面，吊机再通过回转、变幅、松钩等动作将 管片安装器放置到业主指定的地点。 以下是以往管片安装器吊装的图片: 6.6 盾尾下部出井: , 盾尾下部重量29t;用一对φ39×20m的钢丝绳挂在SCX2800/280t履带式起重机的大钩上， 将4个35t卡环分别连接到钢丝绳的4个头上，再将4个35t卡环分别连接到已焊接好的4 个吊装吊耳上。 , 吊机慢慢起钩使吊机受力到盾尾下部的重量，检查钢丝绳、卡环受力和吊耳情况正常后，安 装人员割开盾尾下部与中体之间的焊缝，确认已全部割开，吊机缓慢起钩，完全脱离后吊机 起钩将盾尾下部吊出井面，吊机再通过回转、变幅、松钩等动作将盾尾上部放置到业主指定 的地点。 以下是以往盾尾下部吊装的图片: 6.7 前体出井翻身 , 前体重量 120t;用2条φ65×20m的钢丝绳挂腰在SCX2800/280t履带式起重机的大钩上， 将4个35t卡环分别连接到钢丝绳的4个头上，再将4个35t卡环连接到已焊接好的4个吊 装吊耳上。 , 吊机慢慢起钩使吊机受力到前体的重量，检查钢丝绳、卡环受力和吊耳情况正常后，安装人作业指导书 Page9 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 员用千斤项将其顶出，使前体和中体分开，确认已全部离开吊机缓慢起钩，待前体吊出井面 后，吊机通过回转、变幅、松钩等动作将前体放置到空旷场地。 , TG1500E/150t汽车吊按要求站好位，用一对φ39×20m钢丝绳挂腰在150t汽车吊的主钩上并 分别卡入支撑横梁的两端(为保护盾构设备中心组件不受到钢丝绳的挤压采用扁担横梁)， 将2个35t卡环分别连接到钢丝绳的2组头上，再将2个35t卡环连接到已焊接好的2个翻身抬吊 用的吊耳上。 , 两台吊机相互配合，150t汽车吊保持前体离地面200mm左右，SCX2800/280t履带式起重机 缓慢松钩并变幅，直至将整个前体放平。垫好支承墩解除150t汽车吊的钢丝绳卡环，前体 翻身完毕。以下是以往前体吊装的图片: 6.8中体出井翻身: , 中体重量90t;选用的吊装钢丝绳和卡环与前体吊装一样，由于吊机是侧方位站位，盾构机 的纵向中心线与吊机的中心线平行，则所有出井设备的跨距一致，中体吊装与翻身的方法与 前体完全一样，这里不再阐述。以下是以往吊装中体的图片 6.9后配套设备出井:依次将前连接桥、后连接桥、#1,#10台车选用φ28×10m钢丝绳四条， 利用SCX2800/280t履带吊吊装。以下是以往拖车吊装的图片: 作业指导书 Page10 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 6.7相关计算 , 出井吊装前体时吊机负荷率 η=(120，2.5)?130×100%=94.2% 1 , 出井吊装中体时吊机负荷率 η=(90，2.5)?130×100%=71.2% 2 , 出井吊装前体时钢丝绳安全系数 K=(0.82×4×266.5×cos20º)?120=6.84(安全) 1 , 出井吊装中体时钢丝绳安全系数 K=(0.82×4×266.5×cos20º)?90=9.1(安全) 1 , TG-1500E/150t汽车吊抬吊前体翻身时， 吊臂长度12.5m， 幅度5.5m，容许吊重:87t， 抬吊重量:(120/2)t+1.5(吊钩及钢丝绳)=61.5t， 负荷率:η3=61.5/87×100%=70.69% 7. 作业检查验收应达到的技术质量标准 盾构机出井作业的安全性应符合设备厂商和业主的质量规定性要求，施工过程的质量由现场 质量计划进行控制。 8. 安全措施 8.1 危险点 8.1.1 施工前未做技术交底工作，施工人员不了解施工过程的内容，组织机构不明确，存在隐患; 作业指导书 Page11 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 8.1.2 施工前未对施工区域进行检查，场地承压能力达不到要求，导致机械损坏、人员伤亡; 8.1.3 施工前对参加施工的机械、工机具进行检查不到位，出现机械故障; 8.1.4 高空作业不正确使用安全用品，危险警示标识不明确，存在隐患; 8.1.5 高空作业人员不正确使用安全带，存在隐患; 8.1.6 重物起吊前没有检查钢丝绳及吊点受力情况，平移通道不顺畅，存在隐患; 8.1.7 双机抬吊过程中没有专人监护盾构机和起重机，存在隐患; 8.1.8 吊运过程的每个环节，没有人员监护;出现异常没有及时 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 ，存在隐患。 8.1.9 起重多人指挥，信号不明确、不清晰，存在隐患; 8.1.10夜间作业光源不足，存在隐患; 8.1.11六级及以上大风或其他恶劣天气作业，存在隐患; 8.2 控制措施 8.2.1 施工前做好技术交底工作，使施工人员了解施工过程的内容、注意事项和准备工作，同时 明确组织机构，成立吊装指挥小组，负责整个过程的指挥工作; 8.2.2 施工前对施工区域进行检查，保证场地承压能力达到要求; 8.2.3 施工应对参加施工的机械、工机具进行认真检查，确认其性能及状况，防止施工意外; 8.2.4 高空作业的工作范围应搭设脚手架、爬梯及设置围拦，对应的地面区域设明确的警示标识， 如安全护拦、彩色绳索及警示牌等; 8.2.5 高空作业人员必须系好安全带且挂在腰部以上牢固可靠的地方; 8.2.6 在重物起吊前应对组件认真检查，吊点是否正确可靠、检查吊运过程有无障碍物等; 8.2.7 双机抬吊过程中设专人监护盾构机和起重机，操作应同步平稳; 8.2.8 吊运过程的每个环节，都应有人监护，发现异常及时汇报并停止吊运，处理好后方可继续; 8.2.9 起重指挥由专人负责，信号应明确、清晰; 8.2.10夜间施工前提前布置光源，保证施工照明; 8.2.11六级及以上大风或其他恶劣天气应停止吊装作业，雨天作业应做好防滑措施; 8.3应急措施 8.3.1发生意外后现场负责人做好现场警戒，紧急拨打120急救电话、119火警电话。 8.3.2做好机械、零配件的储备，当机械设备出现故障时，应立即停止作业并及时抢修。 8.3.3由力特公司成立应急救援小组，事业部经理为组长，现场施工总负责人为小组副组长，组作业指导书 Page12 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 员由安全员、班长及现场人员组成。 8.3.4发生意外后立即报告班长、主管及事业部经理，应急响应小组人员接到报告后立即赶赴现 场，由应急响应小组组织有关工作人员进行应急处理。 8.3.5与监理、业主、其它施工单位做好相关安全、施工管理的沟通与协调工作，如遇安全事故、 天气、不可抗力等因素时立即启动应急措施，以保障人员、设备的安全。 9. 环保要求 9.1 遵循施工现场的环境方针，树立环保意识 9.2 产生的边、角、余料及时清理，并堆放到指定地点 9.3 施工过程中有可靠的预防漏油措施，液压系统漏油时应及时用碎布擦净或用容器接住，以防 污染环境 9.4 施工区应保持工完场清，规划有序，做到文明施工 作业指导书 Page13 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 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; 作业指导书 Page14 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 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作业指导书 Page15 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 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; 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 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 ，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。 作业指导书 Page16 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 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，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作业指导书 Page17 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 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: 作业指导书 Page18 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 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: 作业指导书 Page19 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 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。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作业指导书 Page20 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 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: 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; 作业指导书 Page21 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 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; 作业指导书 Page22 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 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。 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作业指导书 Page23 of13 广州地铁工程5号线草暖公园至西村站盾构机出井 版次:A版 广东力特 日期:2009年4月 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。 作业指导书 Page24 of13