CN104797399A - 监测方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监测挤出设备(10)的能量需求的监测方法，具有以下的步骤：-设定平衡界限(20)，挤出设备(10)位于该平衡界限的平衡空间(22)中，-监测进入平衡空间(22)中的至少一个能量流(30)，-监测进入挤出设备(10)中的颗粒的供应流(40)，-确定所述至少一个能量流(30)与所述供应流(40)之间的关系。

Description

监测方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于监测挤出设备的能量需求的监测方法以及一种具有至少一个挤出机和至少一个用于执行监测方法的控制设备的挤出设备。
背景技术
已知为了制造塑料构件、特别是塑料薄膜使用挤出设备。这种挤出设备具有一个或者也具有多个单个的挤出机，所述挤出机可以借助挤出螺杆熔化颗粒并将其引导到挤出喷嘴。为了每个单个的挤出机的运行和与此对应地也为了整个挤出设备的运行需要能量。该能量通过不同的介质供应给挤出设备。这除了连接电流的电源线外还是供应特别是作为压缩空气的冷却空气(规格为m3)和供应冷却水。当然还可以是供应挤出设备的其他的能量流。
在已知的挤出设备中不利的是，只能以高的花费、特别是参考在挤出设备中所使用的配方来进行当前能量需求方面的反馈。该反馈例如通过单独的监测系统来提供，这些监测系统必须经由按需要提供的接口与挤出设备耦联。与此对应地，这些监测系统配备附加的传感器，这些传感器可以按照已知的方式经由接口监测这种设备的能量效率。但是这导致大的结构花费，因为首先必须提供这些接口。用于这种监测系统的成本花费也是比较高的，因为特别是需要许多附加的传感器用来监测能量需求。
发明内容
本发明的目的在于，至少部分地消除上面描述的缺点。特别是，本发明的目的是，提供一种监测方法以及一种挤出设备，它们以成本低和简单的方法监测挤出设备的能量需求。
上述的目的通过具有权利要求1的特征的监测方法和具有权利要求10的特征的挤出设备来达到。本发明的其他的特征和细节由诸从属权利要求、说明书和附图中得到。在此，与按本发明的监测方法相关联地描述的特征和细节当然与按本发明的挤出设备相关联地也是适用的并且相应地反之亦然，从而关于针对各个发明方面的公开内容始终可以交互参考。
在本发明的范围内的挤出设备特别是塑料挤出设备。优选地，按本发明的挤出设备构成为塑料薄膜挤出设备。本发明的一种可能的实施形式是吹膜挤出设备。特别是在热塑性的或其他的塑料熔化时的比较高的温度产生高的能量需求。正是在这种情况中特别明显地出现按本发明的方法的所阐述的优点。例如，这种塑料挤出设备可以具有用于排出液态塑料的喷嘴。也可以设想在喷嘴后面设置的冷却装置。
按本发明的监测方法用来监测挤出设备的能量需求。这种监测方法具有以下的步骤：
-设定平衡界限，挤出设备位于该平衡界限的平衡空间中，
-监测进入平衡空间中的至少一个能量流，
-监测进入挤出设备中的颗粒的供应流，
-确定所述至少一个能量流与所述供应流之间的关系。
在此，按本发明的监测方法特别是利用已经在挤出设备中存在的传感装置。这样，为了调节挤出设备、特别是为了调节各个挤出机，需要监测颗粒的供应量和与此对应地测量或确定颗粒的供应流。因此该参数已经被监测并且可以无需附加的测量花费地有利于按本发明的方法。
此外，监测至少一个能量流。这可以按照直接的方式或者也可以按照间接的方式进行。在本发明意义上的能量流例如是冷却水和/或特别是压缩空气形式的冷却空气(规格为m3)的供应流。电力连接也是本发明意义上的一种对应的能量流。此外，优选地直接以千瓦小时或千瓦为单位进行直接的测量，以便作为用于按本发明方法的输入参量直接有所期望的单位。但是当然也可以设想间接的测量，从而确定冷却空气和/或冷却水的通过流量(Stromfluss)、或者说以升/小时或者以标准立方米/小时为单位的体积流量。按照计算技术可以从该间接的测量中推断出对应的能量流的能量含量(Energiegehalt)。特别是，为此还使用相应的能量流、亦即冷却水和/或冷却空气的温度。为了监测至少一个能量流，优选还使用挤出设备的已经现有的测量传感器。在监测电流作为能量流时可以例如使用电流表，该电流表已经在挤出设备中存在。为了调节冷却空气或冷却水，流量计可能已经设置在挤出设备中，并且其测量数据被用于按本发明的方法、作为对所述至少一个能量流的监测。
通过按本发明的方法的执行步骤能够实现的是，能够基本上在没有附加的测量传感装置和特别是没有附加的接口地监测挤出设备的能量需求。已有挤出设备的结构不需要改变或者说只需要在很小程度上的改变。与已知的监测系统相比，与之对应地可以按照成本低和简单的方式监测挤出设备的能量需求。
根据按本发明的监测方法的监测当然可以提供给其他的使用目的。这样，来自监测的结果可以作为输入参量用于挤出设备或者还有其他的设备的后续的调节。该调节例如是挤出设备内部的温度的调节、从挤出设备排出的产品的冷却的调节或者甚至是在其中设置有挤出设备的大厅的空调设备的调节。
另外，上面描述的调节可能性只有通过按本发明的平衡界限的定义才能变得可能。与已知的耗费的监测系统相比，通过这种方式可以产生平衡空间，该平衡空间完全包围挤出设备。由此也可以观察到没有被已知的监测系统探查到的能量份额。在此，特别是涉及到挤出设备的废热该废热可以被使用于例如挤出设备所处的大厅的空调设备的调节。
确定所述至少一个能量流与所述供应流之间的关系也可以被理解为产生特性参数或基准参数。由此，相对于供应流参考地设置能量流，使得形成这种关系，该关系允许关于挤出设备运行的当前能效状态的结论。此外还能够，也针对相应使用的配方对该关系做出匹配。相应的特性参数允许快速和简单地得出关于挤出设备当前能量状态的结论。这样，借助该信息可以手工地、半自动化地或者甚至全自动化地干预挤出设备的控制或调节。可能存在的与标准值的偏差，如这在后面还要阐述的那样，由此可以成本低地、快速地和简单地被消除或最小化。
如果监测多个能量流，这样可以通过添加来监测整个能量输入以及按照本发明的方式产生在所监测的各能量流的该总和与所述供应流之间的关系。除了按本发明的监测方法的监测到的结果对挤出设备的控制和/或调节的影响可能性外，当然也可以设有显示装置，该显示装置例如以速度计的形式或者以红绿灯设备的形式呈现挤出设备的当前能量状况。
按本发明的监测方法可以如下地扩展，即监测以下的能量流中的至少一个：
-冷却水
-冷却空气、特别是压缩空气的形式(规格为m3)
-电流
当然上面的列举并不是封闭的列表。与之对应地也可以有其他的冷却介质、特别是冷却流体，作为本发明意义上的能量载体是能量流。冷却水再次可以被分为应用于实施的挤出过程的冷却水和使用于机器冷却的冷却水。在此，不仅可以直接地而且可以间接地确定所有的值。直接的确定涉及直接测量能量值、以瓦或千瓦小时作为单位。间接的测量可以例如经由相应的冷却介质的体积流量、参考所输入的温度产生所期望的监测结论。
一个其他的优点可以是，在按本发明的监测方法中，监测进入到平衡空间中的至少两个能量流。在此，为了确定与供应流的关系，使用被监测的各能量流的总和。这允许还更宽地监测按本发明的监测方法的能量状况。特别是监测所有的、尤其是所有主要的进入到平衡空间中的能量流。由所有的被监测的能量流得到总和，这允许简单地和尤其是快速地实施按本发明的监测方法。与被监测的能量流的数量无关，只确定唯一的关系，使得唯一的特征值作为该关系的结果是用于挤出设备的当前能量状况的特征参量。在此，该总和特别是可以由控制设备自动化地或半自动化地产生。该控制设备优选地也半自动化地或全自动化地实施该关系的确定。
此外有利的是，在按本发明的监测方法中，附加地监测挤出设备的挤出机的至少一个能量流，对于该能量流确定与到该挤出机的供应流的关系。换句话说，除了观察整个挤出设备的能量状况之外，可以更精细地分辨该监测。这样，现在也可以通过按本发明的方法确定各个挤出机的能量状况。与之对应地定义用于按本发明的方法的该子步骤的、较小的平衡界限。该较小的平衡界限在其平衡空间中包围相应的挤出机。通过本方法的该实施形式，可以更精细地分辨该监测，使得用于挤出设备的控制或调节的、更准确的干预可能性变得可能。特别是，可以推断出挤出设备内部的各个挤出机的效率。
同样有利的可以是，在按本发明的监测方法中，监测至少两个能量流，其中，对于每个能量流单独地确定与供应流的关系。也就是能量状况针对(spezifizieren)相应的能量流。这同样提高了通过按本发明监测方法提供的值的数量。由此许多值可以作为用于干预的输入参量、应用于挤出设备的控制或调节中。该干预现在可以更详细准确地进行，使得更简单的和尤其是目标准确的反向控制以克服挤出设备的所不期望的能量状况变得可能。
同样有利的是，在按本发明的监测方法中，通过确定在挤出设备中所实施的机械加工和所述至少一个被监测的能量流的关系来监测挤出设备的废热。换句话说，可以通过例如在控制设备中分析而在没有详细的废热测量情况下确定该废热。与之对应地，可以放弃挤出设备中的测量传感装置和所属的安装件。在此，废热特别是通过按本发明监测方法的该实施形式用作挤出设备运行时效率的附加程度。也可以使用关于废热的信息，用于更准确和尤其是更有效地调节用于挤出设备的安装地点的和/或用于挤出产品的冷却装置的空调设备。
按本发明的方法可以如下地得以扩展，即，参考在挤出设备中使用的配方(Rezeptur)，将所述至少一个能量流与所述供应流之间的所确定的关系存储在数据库中。该数据库与之对应地经由挤出设备的运行、通过按本发明的监测方法建立用于各个配方的数据记录。对于每个配方，也就是在挤出设备的使用的持续时间上，来自按本发明的关系的确定中的一个或更多个特征参量位于数据库中。该数据库可以应用于针对各个配方分析能量效率。特别是，可以进行当前状况与存储于数据库中的基准值的比较，以便监测挤出设备的能量效率。能量效率的变化、也就是挤出设备的总效率变好或变差的趋势，也可以通过这种方式在挤出设备的运行的长的持续时间上得以识别。这样，可以进行挤出设备的符合需要的维修，以避免所不需要的提前的维修步骤。同时保证了及时的维修，以避免所不必要差的挤出设备能效运行方式。因此该数据库可以理解为用来直接地但是也用来长期地控制或调节挤出设备。作为配方在本发明的意义上理解为材料的混合物，该混合物作为供应流被供应给挤出设备。
按照上述段落的监测方法可以如下地得以改进，实施在所述至少一个能量流与所述供应流之间的所确定的关系与用于在挤出设备中当前使用的配方的所存储的关系的比较。通过该比较，趋势掌握可以变得可能。根据与额定值的偏差的多少，通过干预挤出设备的控制或调节，可以将实际值重新引回。这可以通过手工地、半自动化地或甚至全自动化地调整挤出设备或其运行参数来进行。在强烈的偏差情况下，这甚至可能导致挤出设备的停止。特别是，通过这种方式实现挤出设备的运行或运行方式的最优化。
还有利的是，在根据上述两个段落之一的按本发明的监测方法中，将许多在所述至少一个能量流与所述供应流之间的所确定的关系存储在数据库中。对于每个配方，与之对应优选地存储有两个或更多个不同的特征参量。这也可以称为所谓的自学习的系统。对于每个配方由多个所存储的特征参量可以形成平均值。通过这种方式也可以定义标准偏差，这些标准偏差可以用作为公差阈值。还可以按照这种方式识别长期的趋势，以便可以针对需求地实现已经描述的维护状况。
本发明的对象同样是挤出设备，具有至少一个挤出机和至少一个控制设备。按本发明的挤出设备的特征在于，所述控制设备设计为用于执行按本发明的监测方法。与之对应地，按本发明的挤出设备带来如其参考按本发明的监测方法已经详细阐述相同的优点。
附图说明
本发明的其他的优点、特征和细节由下面的描述中得到，在该描述中参考附图详细地描述了本发明的实施例。在此，在权利要求书中和说明书中提及的特征分别自身或者按任意的组合对于本发明是重要的。示意地示出：
图1为用于实施按本发明的方法的、按本发明的挤出设备的实施形式，和
图2按本发明的挤出设备的、具有三个挤出机的实施形式。
具体实施方式
在图1中示意地示出按本发明的挤出设备10，特别是按照塑料挤出设备的形式。它完全位于平衡界限20之内，也就是设置在该平衡界限的平衡空间22中。超出该平衡界限22、向平衡空间22中用三个箭头表示三个能量流30。这三个能量流30分为冷却水流30a、特别是压缩空气形式的冷却空气流30b(规格为m3)和输入电流30c。此外，通过粗箭头表示用于挤出设备10的颗粒的供应流40。
此外，该挤出设备10具有控制设备60，该控制设备具有配备的数据库50。该控制设备60在能量流进入平衡空间22时监测这三个能量流30。此外，经由控制设备60监测供应流40。在控制设备中进行能量流30与供应流40之间的关系的确定。现在借助一个或更多个特征参量可以进行调节或者进行对挤出设备10控制的干预。
图2表示在按本发明的监测时还进一步提高分辨率的可能性。该挤出设备10基本上与图1的实施形式是相同的。但是在这里可以很好地看出，设有三个单个的挤出机12。整个的供应流40与之对应地分为到各单个的挤出机12的各单个的供应流42。整个的能量流30供应分为到相应挤出机12的能量流32。由此可以确定到挤出机12的冷却水流32a、到挤出机12的冷却空气流32b和到挤出机12的电流32c供应。在这里监测因此是挤出机准确地进行的，使得能够实现更精细的分辨率和对挤出设备控制或调节的最优化的干预可能性。
对实施形式的上述的描述仅仅在实例的范围内阐述了本发明。当然，这些实施形式的各个特征—只要在技术上有意义—可以自由地彼此组合，而没有离开本发明的范围。
附图标记列表
10     挤出设备
12     挤出机
20     平衡界限
22     平衡空间
30     能量流
30a    冷却水
30b    冷却空气
30c    电流
32     到挤出机的能量流
32a    到挤出机的冷却水
32b    到挤出机的冷却空气
32c    到挤出机的电流
40     供应流
42     到挤出机的供应流
50     数据库
60     控制设备

Claims (10)

1.一种用于监测挤出设备(10)的能量需求的监测方法，具有以下的步骤：
-设定平衡界限(20)，挤出设备(10)位于该平衡界限的平衡空间(22)中，
-监测进入平衡空间(22)中的至少一个能量流(30)，
-监测进入挤出设备(10)中的颗粒的供应流(40)，
-确定所述至少一个能量流(30)与所述供应流(40)之间的关系。
2.按权利要求1所述的监测方法，其特征在于，监测以下的能量流(30)中的至少一个：
-冷却水(30a)
-冷却空气(30b)、特别是压缩空气的形式(规格为m3)
-电流(30c)。
3.按上述权利要求中任一项所述的监测方法，其特征在于，监测进入到平衡空间(22)中的至少两个能量流(30)，其中，为了确定与供应流(40)的关系，使用被监测的各能量流(30)的总和。
4.按上述权利要求中任一项所述的监测方法，其特征在于，附加地监测挤出设备(10)的挤出机(12)的至少一个能量流(32)，对于该能量流确定与到该挤出机(12)的供应流(42)的关系。
5.按上述权利要求中任一项所述的监测方法，其特征在于，监测至少两个能量流(30)，其中，对于每个能量流(30)单独地确定与供应流(40)的关系。
6.按上述权利要求中任一项所述的监测方法，其特征在于，通过确定在挤出设备(10)中所实施的机械加工和所述至少一个被监测的能量流(30)的关系来监测挤出设备(10)的废热。
7.按上述权利要求中任一项所述的监测方法，其特征在于，参考在挤出设备(10)中使用的配方，将所述至少一个能量流(30)与所述供应流(40)之间的确定的关系存储在数据库(50)中。
8.按权利要求7所述的监测方法，其特征在于，实施在所述至少一个能量流(30)与所述供应流(40)之间的所确定的关系与用于在挤出设备(10)中当前使用的配方的所存储的关系的比较。
9.按权利要求7或8所述的监测方法，其特征在于，将许多在所述至少一个能量流(30)与所述供应流(40)之间的所确定的关系存储在数据库(50)中。
10.挤出设备(10)，具有至少一个挤出机(12)和至少一个控制设备(60)，其特征在于，所述控制设备(60)设计为用于执行具有权利要求1至9中任一项的特征的监测方法。
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