摘 要:介绍武钢某厂热连轧机机架换辊时，因现场环境复杂无法用外置检测传感器对长行程油缸的位移进行检测，为了能达到对油缸活塞杆实施精准定位，而采用在油缸有杆腔侧油路中串接流量计，利用流量来精确计算油缸活塞行程达到精确定位的方法。
现代化热轧厂对精轧机架工作辊更换的自动化程度要求很高，通常全机架换辊要求 15 分钟内完成，单机架换辊要求 10 分钟内完成，而在整个换辊过程中，工作辊的抽出、推入定位动作占用了一半的时间;这些动作由工作辊推拉装置完成，这一装置在不同工厂采用不同设计，但大体分为两类：一类是电动装置，主要是拉辊车或带齿条的电动推杆;另一类是液压装置，主要是前面安装有挂钩的工作辊换辊缸。 由于液压驱动具有：①惯性小、响应快、调整精度高;②过载保护简单、安全可靠、体积小;③采用标准液压元件，简化了机械结构;④较机械传动效率高等特点，因此对于快速换辊，提高轧机作业率有显著效果，所以应用较广。
工作辊换辊缸是一个长行程油缸，由于在抽出、推入工作辊过程中有多次定位动作， 因此需要对工作装置的液压油缸中活塞杆的位置进行检测与控制。换言之，也就是要对油缸活塞杆工作行程的检测，常用的活塞杆的位移检测系统的形式多样，其中大部分情况下信号传感器部分都是外置式，其特点是结构简单，安装方便，控制程序易于编制;但对于工作辊换辊，因环境所限，不能外置信号传感器，只能采用内置或其他检测方法;对于长行程油缸而言，若使用在油缸内安装位移传感器的方法，则成本太高，不够经济，所以选择利用流量计来进行精确检测不失为一种很好的办法。
1 工作原理介绍
液压缸活塞杆长度 7.5m， 它的位置监测和运行速度的调整通过体积流量传感器来控制。 位置脉冲的数量必须在调试阶段进行调整。 液压缸活塞杆的静止位置(E1)由一个限位开关来监控。最终位置(静止位置)的信号用来校正流量传感器的位置测量。 液压缸有杆腔的接近抽出位置(E7)和完全抽出位置(E8)没有安装限位开关。 如果液压缸有杆腔到达其中一个位置就会机械停止。
这个将会由流量传感器显示出来，因为这个时候流量传感器的脉冲会降低到零点。 因此，必须关闭液压缸运行的比例阀来停止液压缸的运行(否则工作辊换辊液压缸活塞杆会发生弯曲)。 在分别到达 E7 和 E8 前，通过打开一个“窗口”来接近到达 E7 和 E8。 在这个“窗口”中，总流量脉冲的减少量测量设备将会用来测定 E7和 E8 的位置。 在 E8 位置必须做校正。 在维护阶段也必须对位置传感器进行校正。 在计算移动方向时，将一个可调的、恒定的线性因子加入到公式中，必须考虑到流量传感器的错误。
在工作辊换辊次序中，工作辊换辊液压缸有 8 个位置。液压缸的个别位置在下面有定义：位置 E1：油缸钩头在完全收回的位置(静止位置);位置 E2： 工作辊移动 / 切换到油缸钩头在完全收回减速时的停止位置;
位置 E3：对照 E2 位置油缸前移 20mm(自动打开钩子);
位置 E4：切换到反向减速：工作辊移出轧机;
位置 E5：切换到向前减速：工作辊推入到轧机;
位置 E6：轧机中上工作辊的降低位置;
位置 E7：轧机中上工作辊的提升位置 / 等待位置;
位置 E8： 油缸钩头在完全推出位置-轧机中下工作辊完全推入到位的位置。
我厂工作辊换辊缸位置检测传感器采用的是德国威仕公司的容积式齿轮流量计，其工作原理是：流量计根据齿轮啮合原理设计，两个精密配合的齿轮封闭在坚固的腔体内，工作时，被测液体推动齿轮旋转，由非接触式的检测器检测齿轮的转动。 齿轮间的间隙形成测量腔室。 每齿经过检测器时，检测器产生一个脉冲。 输出的脉冲信号经仪表容积 / 脉冲(Vm)换算和处理，显示为满足用户要求的读数。流量计输出的信号，经过一个计数器接口板，处理后再送入轧机主控制器的计数器解码板进行解码分析和程序处理， 其最终为一个 250 脉冲 /L 的信号，用来做油缸的实际位置信号。
2 程序实现
控制程序中，先计算有杆腔油缸与活塞杆之间空隙面积，再对流量计传入信号进行处理，计算出油缸活塞的实际伸出量(单位：mm)。 主要控制程序包含以下几部分：
2.1 工作辊换辊缸容积计算
输入量：“CylDiam”(油缸直径)和“CylRodDiam”(活塞杆直径)
3 结束语
使用流量计通过检测油缸有杆腔侧液压油流量来间接计算油缸活塞伸出位置的方法，简化了工作辊推拉装置的结构，避免了外置检测传感器因损坏而影响换辊工作的情况。 同时也可以保证定位精度，调试及维护也比其他方式要简单方便。
参考文献
[1]曾焕浪，陈伟强.油缸同步位移误差的计算机辅助测试研究[J].工程设计学报，2000
[2]刘公信.3R 机构的速度和油缸流量解析[J].煤矿机械，2008(4)
