1、改造背景
磷铁环压脱机做为电解铝厂组装车间的关键设备，其主要作用电解生产线下线的残极经残极压脱后，将导杆组钢爪上的磷铁环压脱下来，完成钢爪和磷铁环的分离，重新进入生产线循环使用。双油缸磷铁环压脱机采用两个顶升油缸同步顶升，从理论解决了大尺寸阳极钢爪在压脱过程出现偏载时对油缸的损伤等问题。两个顶升油缸的同步性是由安装在两个顶升油缸两侧的电位器式位移传感器检测油缸行程，通过两个独立的比例电磁阀分别控制两个油缸实现，两个位移传感器检测的数据，通过PLC计算出同步误差，并根据PID输出控制比例电磁阀流量，最终确保两个油缸同步误差小于5%的报警值。该设备对顶升油缸同步性要求非常高。若油缸不同步会导致机械部件卡死或变形撕裂等严重故障。
该设备自2020年投产运行以来，因现场粉尘大、电位器式位移传感器自身无法完全密封、压脱时产生的剧烈震动、电位器动杆与电阻丝磨擦等原因，电位器式位移传感器在使用一周左右便会出现数据跳动等现象，导致PLC无法根据数据准确计算同步误差，系统频繁同步超差报警，造成生产中断，甚至引起其它机械部件损坏，造成更大损失。为保证生产线运行，不得不频繁更换位移传感器。
为解决此问题，设备生产厂家技术人员和连城分公司技术人员分别进行了多次尝试性改造，包括位移传感器密封试验、重新设计安装位置、用进口位移传感器代替国产位移传感器等都未取得较好的效果。2022年9月，设备厂家技术人员在顶升油缸液压管路上安装一台同步马达，在运行中仍不能解决同步性差的问题，相反又带来了新的问题。2023年4月，连城分公司检修人员用进口电磁接近感应式位移传感器代替了原装的传感器，由于油缸动作时所带动的传感器的感应杆不与传感器直接接触。但仍然存在很多问题：
①安装位置只能选择在远离油缸的顶砧外侧，放大了两油缸同步位移误差的数值，压脱时极易出现同步超差报警而油缸活塞杆实际并未超差现象；
②安装在顶砧上的感应杆经常因为震动产生变形、开焊，导致感应失效产生测量误差；等等，这些问题导致的同步超差报警仍然十分频繁，与其它设备相比，故障率依然很高。
2、技术原理
连城分公司技术人员经过对设备现状的分析，认为：
①双油缸磷铁环压脱机在设计理念上有其先进性，可以很好地解决单油缸压脱机存在的一些问题，可以有效地降低设备制造成本。只需要解决性能可靠位移传感器，即可解决同步超差问题。
②位移传感器需要同时满足动、静两部分为非接触式结构、且具在很好的抗震能力。
3、实施方案
经过多方查找，吸收应用设备先进技术，最终决定将位移传感器改造为油缸内置式磁致伸缩位移传感器进行试验，具体实施方案如下：
（1）与国内知名厂家协商定制内置式磁致伸缩位移传感器的顶升油缸。位移传感器选用博尔森磁致伸缩位移传感器。该传感器检测元件(波导管)套在耐高压的不锈钢管中安装在油缸尾部，感应磁环安装在活塞杆内腔，与感应器本体无直接磨擦，具有无限机械寿命、测量误差<0.1mm、可重复性极高、稳定性好等特点；测量数据能实时反应出活塞杆的真实位移，不受压脱时油缸剧烈冲击震动的影响，使比例伺服控制系统具有更好的动态响应特性，最大程度减少双油缸同步超差的发生。
（2）PLC程序进行调整，将原先使用梯形图计算指令直接计算控制油缸比例阀输出的控制方式，改造为PID指令进行计算，增加积分、微分、死区等控制方式。使控制系统具有更好的动态响应能力，进一步减小同步误差。
4、实施效果
以上改造于2024年5月完成，使用至今已达2年，油缸内置式磁致伸缩位移传感器效果良好，数据稳定可靠，丝毫不受压脱剧烈震动的影响，从未发生过故障，油缸同步精度可以达到0.1%，因传感器导致的同步超差故障消失，极大地提高了磷铁环压脱机的运行可靠性和连续性，同时大大降低了设备的维修费用。
5、结语
该技术在连城分公司使用以来，已稳定运行2年，成功解决了同步超差故障的瓶颈问题，设备运行可靠性大幅提高。此项改造，为连城分公司技术人员根据自身设备检修经验进行设计实行。油缸内置位移传感器为当时国内同类磷铁环压脱机（双大直径压脱油缸）的首创，完美地解决了原设备厂家将近3年未解决的问题。
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