DE102005022874A1 - Vibration reduction in machines such as presses or calenders having nip-forming rollers uses measures involving repeatedly varying the rotational speed of the rollers - Google Patents
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Abstract
Description
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von Schwingungen, insbesondere Resonanzschwingungen, sich drehender Walzen in Maschinen zur Herstellung und/oder Verarbeitung von Materialbahnen, insbesondere Faserstoffbahnen wie bspw. Papier-, Karton- oder Tissuebahnen. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.These Invention relates to a method for reducing vibrations, in particular resonance vibrations, rotating rolls in machines for producing and / or processing webs of material, in particular Fibrous webs such as, for example, paper, board or tissue webs. Of Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the inventive method.
Aufgrund von immer größer werdenden Maschinengeschwindigkeiten und immer größer werdenden Maschinenbreiten nimmt die Anzahl von Eigenschwingungsfrequenzen bei sich drehenden Walzen in diesen Maschinen immer mehr zu. Bei Kalandersystemen werden bspw. immer mehr Walzenstacks verwendet, wodurch bei diesen die Anzahl von Eigenschwingungsfrequenzen noch mehr vergrößert wird. Wird ein System mit einer seiner Eigenschwingungsfrequenzen angeregt, so schwingt sich dieses auf und es kommt zu Resonanzen, die zum Versagen des Systems führen können.by virtue of from ever-increasing Machine speeds and ever-increasing machine widths takes the number of natural frequencies at rotating Rolling in these machines more and more. At calender systems will be For example, more and more roll stacks used, whereby in these the Number of natural vibration frequencies is increased even more. If a system is excited with one of its natural frequencies, So this vibrates up and it comes to resonances, the Failure of the system lead can.
Aufgrund der Vielzahl der Eigenschwingungsfrequenzen bei modernen bahnverarbeitenden bzw. -herstellenden Maschinen wird es immer schwieriger Drehzahlbereiche für den Betrieb der Maschinen festzulegen, die im Bereich optimaler Produktivität liegen und in denen sich darüber hinaus keine Eigenschwingungsfrequenzen befinden.by virtue of the variety of natural vibration frequencies in modern web processing or -machining machines will make it more difficult speed ranges for the Determine the operation of machines that are in the range of optimum productivity and where about it There are no natural vibration frequencies.
Aus dem Stand der Technik sind mehrere Verfahren zur Vermeidung von Resonanzen sich drehender Walzen bekannt.Out The prior art discloses several methods for avoiding Resonances of rotating rollers known.
Die
Die
Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren sind für die Anwendung bei schnell laufenden Papiermaschinen ineffizient und des weiteren aufwändig und somit kostspielig in deren mechanischen Ausführung.The Prior art methods are for use in inefficient paper machines inefficient and further consuming and thus expensive in their mechanical design.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes und einfacheres Verfahren und eine verbesserte und vereinfachte Vorrichtung zur Reduktion von Resonanzen vorzuschlagen.It the object of the present invention is an improved and simpler method and an improved and simplified device for To propose reduction of resonances.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Reduzierung von Resonanzen von Schwingungen in einer Maschine zur Herstellung und/oder Verarbeitung einer Materialbahn, insbesondere mit Nip bildenden Walzenpaaren, dadurch gelöst, indem bei zumindest einer sich drehenden Walze geeignete Maßnahmen zur Reduzierung von zu Resonanz führenden Schwingungen durchgeführt werden, wobei die geeigneten Maßnahmen umfassen, dass die Drehzahl der zumindest einen Walze wiederholt mit der Zeit oder anders ausgedrückt in zeitlicher Abfolge immer wieder verändert wird.The Task is by a method for reducing resonances of vibrations in a machine for manufacturing and / or processing a material web, in particular nip-forming roller pairs, solved by by taking appropriate measures in at least one rotating roller be carried out to reduce vibrations leading to resonance, taking the appropriate measures include that the speed of the at least one roller is repeated with time or in other words is changed over and over again in chronological order.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es aufgrund der Vielzahl von Eigenfrequenzen bei den heutigen bahnverarbeitenden bzw. -herstellenden Maschinen nahezu unmöglich ist, einen für eine ausreichende Produktivität sinnvollen Drehzahlbereich von Walzen zu finden, indem keine Eigenschwingungsfrequenz auftritt. Daher schlägt die Erfindung vor, die Drehzahl zumindest einer Walze immer wieder während der Betriebsdauer zu verändern, wobei die hierbei eingestellten Drehzahlen sowohl Eigenfrequenzen als auch keine Eigenfrequenzen in der Maschine anregen können. Durch die sich immer wiederholende Änderung der Drehzahl wird aber erreicht, dass in das die Walze umfassende System nicht genügend Energie eingekoppelt wird, um für die Produktion störende Resonanzen zu erzeugen.Of the Invention is based on the finding that it is due to the large number of natural frequencies in today's railway processing or manufacturing Machines almost impossible is one for one sufficient productivity reasonable speed range of rollers to find by no natural frequency occurs. Therefore, beats the invention above, the speed of at least one roller over again while to change the operating time, where the speeds set here are both natural frequencies as well as no natural frequencies in the machine can stimulate. By the repetitive change The speed is achieved, however, that in the system comprising the roller not enough Energy is injected in order for the production disturbing To generate resonances.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden demzufolge im Wesentlichen folgende Schritte ausgeführt:
- -a) Betreiben der zumindest einen Walze bei einer Ausgangsdrehzahl,
- -b) Verändern der Drehzahl der Walze von der Ausgangsdrehzahl auf eine Korrekturdrehzahl vor oder bei Auftreten von Resonanz im Schwingungszustand der Maschine, insbesondere der Walze,
- -c) Betreiben der Walze bei der Korrekturdrehzahl,
- -d) Wiederholen der Schritte a) bis c), wobei bei der Wiederholung die Korrekturdrehzahl der Schritte b) und c) der Ausgangsdrehzahl des Schritts a) entspricht.
- -a) operating the at least one roller at an output speed,
- b) changing the speed of the roller from the output speed to a correction speed before or when resonance occurs in the vibration state of the machine, in particular the roller,
- c) operating the roller at the correction speed,
- -d) repeating steps a) to c), wherein in the repetition the correction speed of steps b) and c) corresponds to the output speed of step a).
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Embodiments and developments of the invention are specified in the subclaims.
Insbesondere für eine sichere Prozessführung ist es unerlässlich, dass der Schwingungszustand der Maschine, insbesondere der zumindest einen Walze ermittelt wird. Möglichkeiten der Ermittlung des Schwingungszustandes bestehen bspw. in der Ermittlung der Leistungsaufnahme des Antriebs der zumindest einen Walze und/oder Messung des Schwingungszustandes mittels Weg- und/oder Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungssensoren.In particular, for a safe process management, it is essential that the vibration state of the machine, in particular the at least one roller is determined. Possibilities of determining the vibration state exist, for example, in the determination of the power consumption of the drive of the at least one roller and / or measurement of the vibration state by means of path and / or Ge speed and / or acceleration sensors.
Mit Wegsensoren kann bspw. die relative Schwingung zwischen Maschine bspw. Maschinenstuhlung und Walze oder die relative Schwingung zwischen mehreren Walzen oder die relative Schwingung zwischen verschiedenen Teilen der Maschinenstuhlung gemessen werden.With Displacement sensors can, for example, the relative vibration between the machine For example, machine chair and roller or the relative vibration between multiple rolls or the relative vibration between different ones Parts of the machine chair are measured.
Geschwindigkeits- und Beschleunigungssensoren werden mit der Maschinenstuhlung fest verbunden und messen deren Schwingung. Beide Sensoren müssen dort platziert werden, wo eine Energieeinkopplung zu einer messbaren Schwingung führt. Die Sensoren erfassen in diesem Fall eine aufkommende Energieeinkopplung (z.B. Zeitpunkt und Stärke der Energieeinkopplung) und können damit als Messsystem für die Drehzahländerung genutzt werden.speed and acceleration sensors are firmly connected to the machine chair and measure their vibration. Both sensors have to be placed there, where an energy input leads to a measurable vibration. The Sensors detect in this case an emerging energy coupling (e.g., time and strength the energy input) and can thus as measuring system for the speed change be used.
So ist es bspw. sinnvoll, bei einem Offline- Kalander mit bspw. 10 Nips die Leistungsaufnahme des Antriebs der zumindest einen Walze oder aller Walzen zu messen. Stellt sich beim Antrieb einer Walze oder bei mehreren Walzen eine signifikante Änderung, bspw. periodische Änderung, der Leistungsaufnahme heraus, kann daraus auf den Beginn einer Resonanz geschlossen werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der sich anbahnenden Resonanz dadurch begegnet, indem die Drehzahl der Walzen des Kalanders geändert wird.So is it useful, for example, in an offline calender with, for example, 10th Nips the power consumption of the drive of at least one roller or to measure all rolls. Represents when driving a roller or in the case of several rolls a significant change, for example periodic change, the power consumption, it can be the beginning of a resonance getting closed. With the inventive method is the approaching resonance thereby counteracted by the speed of the rollers changed the calender becomes.
Es sind unterschiedliche Möglichkeiten denkbar, die das erfindungsgemäße Verfahren arbeiten kann.It are different possibilities conceivable the method of the invention can work.
Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Drehzahl bei Ermittlung von aufkommender und/oder auftretender Resonanz im Schwingungszustand verändert wird. Dies bedingt, dass der Schwingungszustand der Maschine, insbesondere der Walze periodisch ermittelt wird. Bei Aufkommen von Resonanzschwingung setzt die Regelung derart ein, indem aktiv die Drehzahl der zumindest einen Walze auf eine andere Drehzahl eingestellt wird. Wird bei der so eingestellten Drehzahl nach einer Zeit wieder eine Resonanz ermittelt, so wird die Drehzahl wieder auf einen anderen Wert eingestellt und so weiter.To a first preferred embodiment is provided that the speed when determining emerging and / or occurring resonance in the vibrational state is changed. This requires that the vibration state of the machine, in particular the roller is determined periodically. At the advent of resonant vibration sets the scheme such that actively the speed of at least a roller is set to a different speed. Is at The set speed after a time again a resonance determined, the speed is set to another value again and so on.
Nach einer zweiten zur ersten Ausführungsform alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Drehzahl der Walze ohne Ermittlung des Schwingungszustandes zeitlich derart verändert wird, dass nicht genügend Energie in die Walze zur Erzeugung von Resonanz eingekoppelt wird. als auslösendes Moment für die Änderung der Drehzahl dient in diesem Fall nicht die Ermittlung einer sich anbahnenden Resonanz. Vielmehr wird in diesem Fall von vorne herein vermieden, dass sich eine Resonanz auch nur ansatzweise einstellen kann, indem der Zeitraum in dem die Walze mit einer festen Drehzahl betrieben wird so kurz ist, so dass im Fall, dass diese Drehzahl eine Eigenschwingungsfrequenz des Systems ist, nicht genügend Energie in das System eingekoppelt werden kann, um eine Resonanz zu erzeugen.To a second to the first embodiment alternative embodiment is provided that the speed of the roller without determining the vibration state changed in time, that not enough Energy is coupled into the roller for generating resonance. as triggering Moment for the change The speed is not in this case the determination of a impending resonance. Rather, in this case, from the beginning avoided that even a rudimentary set a resonance can by adding the period in which the roller is at a fixed speed is operated so short, so in the event that this speed a natural vibration frequency of the system is not enough energy can be coupled into the system to produce a resonance.
In beiden Fällen kann aber die Größe der Veränderung der Drehzahl und/oder die Zeitdauer der Veränderung der Drehzahl unter Berücksichtigung des ermittelten Schwingungszustandes eingestellt. Die Ermittlung des Schwingungszustandes löst also, im Gegensatz zur oben genannten Ausführungsform nicht eine Drehzahländerung aus, sondern dient zur Ermittlung der Änderungswerte. So ist es bspw. möglich, dass die Größe der Veränderung der Drehzahl adaptiv an den ermittelten Schwingungszustand angepasst wird, indem bspw. auf Basis des ermittelten Schwingungszustandes abgeschätzt wird, welche Größe der Veränderung der Drehzahl notwendig ist, um eine Resonanzaufschwingung zu verhindern.In both cases but may be the size of the change the speed and / or the duration of the change in the speed below consideration set the determined vibration condition. The investigation the vibrational state thus triggers, in contrast to the above embodiment, not a speed change but serves to determine the change values. So it is, for example. possible, that the size of the change of Speed adaptively adapted to the determined vibration condition is, for example, on the basis of the determined vibration condition estimated will, what size of change The speed is necessary to prevent a resonant vibration.
Versuche haben gezeigt, dass eine Resonanz wirkungsvoll unterbunden werden kann, auch wenn die Schwingungsfrequenz nicht weit von der Eigenschwingungsfrequenz entfernt ist. Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht deshalb vor, dass die Drehzahl bezüglich einer Ausgangsdrehzahl wiederholend erhöht und/oder reduziert wird. Hierdurch wird erreicht, dass die Drehzahl der zumindest einen Walze zur effektiven Verhinderung von Resonanz allzu weit von der für die Produktivität optimalen Arbeitsdrehzahl entfernt werden muss.tries have shown that a resonance can be effectively prevented can, even if the oscillation frequency is not far from the natural oscillation frequency is removed. A possible design The invention therefore provides that the rotational speed with respect to a Output speed is repeatedly increased and / or reduced. This ensures that the speed of the at least one roller To effectively prevent resonance too far from optimal for productivity Working speed must be removed.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Größe der Veränderung der Drehzahl und/oder die Zeitdauer der Veränderung der Drehzahl stochastisch und/oder chaotisch. D.h. es wird stochastisch oder chaotisch ermittelt, um welchen Betrag sich die Drehzahl in Bezug zu einer Ausgangsdrehzahl oder zu einer mittleren Drehzahl ändert und/oder wie lange die so geänderte Drehzahl bis zur erneuten Änderung aufrechterhalten wird.To a preferred embodiment of the invention, the size of the change takes place the speed and / or the duration of the change in the speed stochastic and / or messy. That it is determined to be stochastic or chaotic, by what amount is the speed in relation to an output speed or to a medium speed changes and / or how long the so changed Speed until changed again is maintained.
Vorzugsweise wird jede Drehzahl möglichst lange konstant gehalten. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht demzufolge vor, dass sich die Drehzahl zeitlich plateauförmig ändert.Preferably every speed is as long as possible kept constant. A preferred embodiment of the invention sees Accordingly, before that the speed changes in time plateau.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass sich die Drehzahl zeitlich periodisch, wie bspw. sinusförmig oder sägezahnförmig verändert.To A further embodiment of the invention provides that the speed is periodically periodic, such as sinusoidal or changed sawtooth.
Selbstverständlich sind auch Kombinationen von zeitlich plateauförmigen und periodischen Änderungen möglich.Of course they are also combinations of temporally plateau-shaped and periodic changes possible.
In diesem Fall ist es möglich, dass die Amplitude und/oder die Frequenz der sinusförmigen oder sägezahnförmigen Drehzahländerung zeitlich verändert wird.In In this case it is possible that the amplitude and / or the frequency of the sinusoidal or sawtooth speed change changed over time becomes.
Insbesondere bei Walzenanordnungen, die miteinander Nips bilden, treten die beschriebenen Resonanzschwingungen auf. Ein bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht deshalb vor dass die Drehzahl von zumindest zwei zumindest einen Nip bildenden Walzen verändert wird. Especially in roller assemblies that form nips with each other, the described resonant vibrations occur on. A preferred embodiment The invention therefore provides that the speed of at least two rolls forming at least one nip are changed.
Das erfindungsgemäße Verfahren findet vorzugsweise Verwendung beim Betreiben von Nip bildenden Walzenanordnungen, insbesondere zumindest einer Presse und/oder einer Leimpresse und/oder einer Offsetpresse und/oder einem Glättwerk und/oder einem Kalander und/oder einem Superkalander.The inventive method preferably finds use in operating nip-forming Roll arrangements, in particular at least one press and / or a size press and / or an offset press and / or a calender and / or a calender and / or a supercalender.
Selbstverständlich ist es auch möglich, unterschiedliche Walzen an verschiedenen Stellen der Maschine in das erfindungsgemäße Verfahren mit einzubeziehen und abhängig von den ermittelten Schwingungen der Maschine, bspw. an einer von den Walzen unterschiedlichen Stelle, die Drehzahl der jeweiligen Walzen jeweils unterschiedlich zu verändern.Of course it is it also possible different rollers at different points of the machine in the inventive method to be involved and dependent from the determined vibrations of the machine, for example. At one of the rollers different place, the speed of each To change rolls differently.
Die Vorrichtung zur Reduzierung von Schwingungen in einer Maschine zur Herstellung und/oder Verarbeitung einer Materialbahn, insbesondere mit Nip bildenden Walzenpaaren, umfasst eine Regeleinheit zur Einflussnahme auf zumindest eine sich drehende Walze, das ausgelegt ist, um die Drehzahl der Walze wiederholt mit der Zeit zu verändern und eine Messeinrichtung zur Ermittlung des Schwingungszustandes der Maschine, insbesondere der Walze, die mit der Regeleinheit gekoppelt ist.The Device for reducing vibrations in a machine for Production and / or processing of a material web, in particular with nip-forming roller pairs, includes a control unit for influencing on at least one rotating roller, which is designed to the Speed of the roller repeatedly with time to change and a measuring device for determining the vibration state of the Machine, especially the roller, which is coupled to the control unit is.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Regeleinheit mit der Messeinrichtung derart gekoppelt ist, dass die Drehzahl bei Ermittlung von aufkommenden und/oder auftretenden Resonanzen im Schwingungszustand verändert wird.To a preferred embodiment of the device according to the invention it is provided that the control unit coupled to the measuring device such is that the speed when determining emerging and / or occurring resonances in the vibrational state is changed.
Nach einer anderen bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Regeleinheit mit der Messeinrichtung derart gekoppelt ist, dass die Größe der Veränderung der Drehzahl und/oder die Zeitdauer der Veränderung der Drehzahl unter Berücksichtigung des ermittelten Schwingungszustandes erfolgt.To another preferred embodiment of the device according to the invention it is provided that the control unit with the measuring device such coupled is that the size of the change the speed and / or the duration of the change in the speed below consideration the determined vibration condition takes place.
Die Erfindung wird anhand der folgenden schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained in more detail with reference to the following schematic drawings. It demonstrate:
Die
Die
Vorrichtung
Bei
den beiden Walzen
Erfindungsgemäß wird zur
Reduzierung der Schwingungen die Drehzahl der beiden Walzen
Die
Messeinrichtung
Alternativ
dazu könnte
die Drehzahl der Walzen
Zusätzlich sind
die Regeleinheit
Alternativ dazu könnte auch die Größe der Veränderung der Drehzahl und/oder die Zeitdauer der Veränderung der Drehzahl stochastisch und/oder chaotisch erfolgen.alternative could do this also the size of the change the speed and / or the duration of the change in the speed stochastic and / or done chaotically.
Bei
dem in der
Handelt es sich bspw. um Kalander, so ist das erfindungsgemäße Verfahren selbstverständlich auf die Regelung von 10 oder mehr Walzen, wie bspw. bei einem 10 Nip Kalander ausdehnbar ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.These For example, it is calender, so is the inventive method of course the control of 10 or more rolls, such as in a 10 nip Calender expansible without departing from the subject invention.
In
Der
in der
Bei
dem in der
Die
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |