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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Detektierung
eines Betriebszustandes einer Strangführung einer Stranggießanlage,
insbesondere unter Berücksichtigung
einer Lagerkraftüberwachung
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und nach dem Oberbegriff von
Anspruch 4.
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Stand der Technik
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Gemäß dem Stand
der Technik werden auftretende Lagerkräfte in Stranggießanlagen über einen
definierten, sich bei Krafteinwirkung veränderten Spalt, welcher in die
Lagerkonsole der Rollen der Stranggießanlage eingebracht wird, gemessen
und zur Feststellung der Sumpfspitzenlage herangezogen, siehe die ältere Anmeldung
mit dem internen Zeichen 45157.
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Dabei
ist die Strangführung
einer Stranggießanlage
mit einer Vielzahl von Segmenten bzw. mit einer Vielzahl von Rollen
im Hinblick auf die jeweiligen Lagerkräfte und deren jeweilige Verteilung
sehr komplex aufgebaut, was dazu führt, dass eine den Anforderungen
entsprechende Messung der Lagerkräfte nicht durchgeführt wird
und somit auch eine den Anforderungen entsprechende Verstellung
bzw. Einstellung der Lagerkräfte
nicht durchgeführt
werden kann. Dies führt
zu einer zum Teil vorliegenden Überlastung
von Lagern bzw. zu erhöhtem
Verschleiß,
so dass ein außerplanmäßiger Ausfall
der Anlage zu erhöhten
Kosten aufgrund reduzierter Produktivität führt.
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Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren
zur Detektierung eines Betriebszustandes zu schaffen, mittels welcher
bzw. mittels welchem eine Überwachung
und Einstellung der Lagerkräfte
insbesondere einer Strangführung durchführbar ist,
um die Betriebsparameter optimal einstellen zu können, um die Produktivität der Anlage zu
erhöhen
und um die Produktqualität
der Produkte der Stranggießanlage
zu steigern.
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Dies
wird erreicht mit den Merkmalen von Anspruch 1, wonach eine Anordnung
zur Detektierung eines Betriebszustandes von einer Strangführung aus
Strangführungssegmenten
geschaffen wird, insbesondere für
eine Brammen- oder Dünnbrammenanlage,
mit zumindest einem Segment mit Rollen und/oder Teilrollen, die
mittels Lagern gelagert sind, wobei zur Überwachung von Lagerkräften und/oder
der zeitlichen Änderung
von Lagerkräften an
zumindest einzelnen Lagern Messwertaufnehmer angeordnet sind, wobei
die von den Messwertaufnehmern ermittelten Daten zu den Lagerkräften an eine
Auswerteeinheit weitergeleitet werden zur Auswertung und/oder Signalisierung
des Betriebzustandes der Anlage, zumindest eines Segments und/oder zumindest
einer Rolle, und/oder zumindest einer Teilrol le und/oder zumindest
eines Lagers. Dadurch wird erreicht, dass eine automatisierte Überwachung
und Diagnose von Lagerkräften
durchführbar
ist und so der Betriebszustand automatisierbar diagnostizierbar ist.
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Besonders
zweckmäßig ist
es, wenn zwischen den Messwertaufnehmern an den jeweiligen Lagern
und der Auswerteeinheit eine Daten- oder Signalverbindung besteht,
welche als Datenbus oder mittels Direktverkabelung ausgebildet ist.
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Weiterhin
ist es zweckmäßig, wenn
die gemessenen und/oder ausgewerteten Daten mittels zumindest einer
Anzeigeeinheit angezeigt werden und/oder zu Steuerungs- oder Regelungszwecken verwendet
werden.
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Die
Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird erreicht mit den Merkmalen
von Anspruch 4, wonach ein Verfahren geschaffen wird zur Detektierung
und Überwachung
eines Betriebszustandes einer Strangführung aus Strangführungssegmenten,
insbesondere einer Brammen- oder Dünnbrammenanlage, mit zumindest
einem Segment mit Rollen und/oder Teilrollen, die mittels Lagern
gelagert sind, wobei zur Überwachung
von Lagerkräften
und/oder der zeitlichen Änderung
von Lagerkräften
an zumindest einzelnen Lagern Messwertaufnehmer angeordnet sind, wobei
die von den Messwertaufnehmern ermittelten Daten hinsichtlich der
Lagerkräfte
an eine Auswerteeinheit weitergeleitet werden zur Auswertung und/oder
Signalisierung des Betriebzustandes der Anlage, zumindest eines
Segments und/oder zumindest einer Rolle, und/oder zumindest einer
Teilrolle und/oder zumindest eines Lagers.
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Dabei
ist es insbesondere zweckmäßig, wenn
zwischen den Messwertaufnehmern und der Auswerteeinheit eine Daten-
oder Signalverbindung besteht, welche als Datenbus oder mittels
Direktverkabelung ausgebildet ist.
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Auch
ist es vorteilhaft, wenn die gemessenen und/oder ausgewerteten Daten
mittels zumindest einer Anzeigeeinheit angezeigt werden und/oder
zu Steuerungs- oder
Regelungszwecken verwendet werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die gemessenen und/oder ausgewerteten Daten
zur Lagerüberwachung
und/oder zur Überwachung
der Rollendrehung und/oder zur Überwachung
des Rollenstillstands und/oder zur Überwachung des Rollenbruchs und/oder
zur Überwachung
des Lagerbruchs und/oder zur Überwachung
des Rollenschlupfs und/oder zur Überwachung
einer Überlast
herangezogen werden.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn die gemessenen und/oder ausgewerteten Daten
statistisch auswertbar sind zur Erzeugung einer Lagerstatistik, einer
Symmetriestatistik zur Erkennung von ungleichmäßigen Belastungen, einer Verschleißstatistik zur
Detektion eines Verschleißes
und/oder einer Überwachungsstatistik
zur Ermittlung einer vorbeugenden Wartung, zur Maschinenwartung,
Maschinenoptimierung und/oder einer Anpassung einer Belastungsverteilung.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden
Figurenbeschreibung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachstehend
wird die Erfindung auf der Grundlage eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer hierarchischen Strukturierung ausgehend
von einer Maschine bis zu einem Lager,
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2 eine
schematische Anordnung eines Segments,
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3 eine
schematische Darstellung der Verbindung von Messwertaufnehmem,
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4 eine
schematische Darstellung einer Anschlussbox zur Verbindung von Messwertaufnehmern,
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5 eine
schematische Anordnung eines Segments mit Verbindung zu einer Auswerteeinheit,
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6 eine
Rollenanordnung mit Anzeigeelementen zur Anzeige eines Betriebszustandes,
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7 eine
Rollenanordnung mit Anzeigeelementen zur Anzeige eines Betriebszustandes,
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8 eine
Maschine mit Segmenten und mit Anzeigeelementen zur Anzeige eines
Betriebszustandes, und
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9 mit
den 9a bis 9f jeweils
eine Anzeige zur Darstellung eines Betriebszustands.
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Bevorzugte Ausführung der
Erfindung
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Die 1 zeigt
eine hierarchische Struktur 1 einer Maschine insbesondere
einer Stranggießanlage
oder insbesondere einer Brammen- oder Dünnbrammenanlage.
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Dabei
kann die Anlage aus einer oder einer Mehrzahl von Maschinen 2 bestehen,
wobei sich die jeweilige Maschine 2 in eine Mehrzahl von
Segmenten 3 unterteilt, die sich jeweils wiederum in Teilsegmente 4 unterteilt.
Dabei kann ein Teilsegment 4 eine Segmentseite einer Los-
oder Festseite des Segments umfassen. Die Segmente oder die Teilsegmente 4 umfassen
wiederum Rollen 5, die sich beispielsweise auch in mehrere
Teilrollen 6 unterteilen können, wobei diese mittels der
Lager 7 gelagert sind.
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Zur
Messung der Lagerkräfte
werden Messwertaufnehmer 8 vorzugsweise direkt an den Lagern 7 angebracht
oder eingesetzt, die vorzugsweise in die Lagerböcke der Lager 7 integriert
sein können und
die auf die Lager übertragenen
Kräfte
detektieren.
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Über die
von den Messwertaufnehmern 8 erfassten Messwerte bzw. Daten
kann auf die einwirkenden Kräfte
auf die Teilrolle 6 der geteilten Rolle 5, auf
die Rolle 5 ggf. auch mit mehreren Teilrollen 6, auf
die Teilsegmente 6 beispielsweise zumindest einer Segmentseite,
wie einer Los- oder Festseite, auf die Segmente beispielsweise auf
einer Los- und/oder Festseite und auf die Maschine mit den Segmenten der
Anlage beispielsweise einer Brammen- oder Dünnbrammenanlagen geschlossen
werden. Die Daten repräsentieren
somit die jeweiligen Lagerkräfte zum
Zeitpunkt der Messung. Vorteilhaft wird weiterhin zeitaufgelöst die Lagerkraft
gemessen, so dass aus einer Auswertung auch der zeitliche Verlauf
der Lagerkräfte
und deren zeitliche Ableitung ermittelbar ist.
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Dabei
können
als verwendbare Messverfahren bzw. -systeme zur Erfassung einer
Lagerkraft über
einen sich bei Krafteinwirkung veränderten Lagerspalt vorzugsweise
wegerfassenden Messverfahren bzw. -systeme eingesetzt werden. Zur
Kraftmessung können
alternativ aber auch Druckmessverfahren und solche – systeme
eingesetzt werden, die beispielsweise über Dehnungsmessstreifen oder nach dem
Lastzellenprinzip arbeiten. Es können
grundsätzlich
jedoch auch solche Messsysteme bzw. solche -verfahren gewählt werden,
die den spezifischen Umwelt-/Einsatzbedingungen insofern gewachsen sind
und dabei die benötigte
bzw. vorgegebene Messgenauigkeit besitzen und vorzugsweise über eine
genügend
hohe Reproduzierbarkeit der ermittelten Messergebnisse verfügen.
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Üblicher
Weise besteht die Strangführung
einer Brammen- oder Dünnbrammenstranggießanlage aus
einer Anzahl von Segmenten 3, deren Anzahl von den jeweiligen
Produktanforderungen bestimmt wird. Die Anzahl kann vorzugsweise
aus einer Vielzahl von beispielsweise bis zu 20 Segmenten mit jeweiliger
entsprechender Rollenbahn bestehen. In einem Segment einer Brammenanlage
sind beispielsweise zwischen 20 bis 80 Lager vorhanden, 2 bis 10 Rollen,
bzw. Teilrollen, also Rollen mit einer entsprechenden Teilung und
dies gegebenenfalls sogar je Segmentrahmen auf der Ober- und/oder
Unterseite.
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Um
einen Kompletteindruck mit einem möglichst umfassenden Überblick über die
auftretenden Lagerkraftverhältnisse,
und/oder die Lagerkraftverteilung in einem Segment zu erhalten,
ist es vorzugsweise zweckmäßig, wenn
alle oder eine repräsentative
Anzahl von Lager in einem Segment hinsichtlich der Lagerkraft überwacht
werden.
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In
der Prozessbildhierarchie kann eine Erfassung und Signalisierung
des Betriebszustandes oder eine diesen repräsentierende Anzeige zur Detaillierung
des Informationsgehaltes für
den Bediener durchgeführt
werden. Je tiefer die Hierarchie des Prozessbildes bzw. der Prozessinformationen
betrachtet wird, desto detaillierter kann der Informationsgehalt
gewählt
sein, so dass in Abhängigkeit
der Hierarchie eine gewünschte
Detaillierungstiefe der Informationen gewählt werden kann.
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Die 2 zeigt
zur Verdeutlichung ein Segment 10, bei welchem eine Bramme 11 zwischen zwei
Rollen 12, 13 mit jeweils zwei Teilrollen 14, 15, 16, 17 angeordnet
ist. Die Rollen 12, 13 bzw. die diesbezüglichen
Teilrollen 14, 15, 16, 17 sind
jeweils einer Segmentoberseite 18 als Losseite oder einer Segmentunterseite 19 als
Festseite zugeordnet. Die Rollen 12, 13 bzw. die
Teilrollen 14, 15, 16, 17 sind
jeweils mittels Außenlagern 20 und/oder
mittels Mittenlagern 21 gelagert. Zumindest einzelne oder
alle dieser Lager 20, 21 dienen der Aufnahme der
Messelemente oder Messsysteme zur Durchführung der Lagerkraftmessung
und können
entsprechend damit versehen werden.
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Erfindungsgemäß werden
die durchgeführten
Wegmessungen zentral und/oder dezentral ausgewertet. Die jeweiligen
Messelemente oder Messsysteme werden direkt auf den Segmenten respektive
deren Lagern platziert und mittels Daten- und/oder Energieverbindung, wie Kabel,
verbunden, so dass die Anbindung an periphere Einheiten und Auswertungen
durch eine oder der Anzahl der einzusetzenden Systeme entsprechende
Verbindungen, wie Kabel, gebündelt
vorgenommen werden kann. Durch die möglichen Erweiterungen der Messsysteme
kann auf einfache Weise die Anzahl der Auswertungsstellen angepasst
werden, um auf diese Weise die Ergebnisse genauer oder repräsentativer
zu gestalten. Alternativ kann die Kabelverbindung auch durch eine kabellose
Verbindung ersetzt werden.
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Die
messtechnische Auswertung der erfassten Daten erfolgt über Messcomputer
oder Messauswertesysteme, die zentral oder dezentral aufgestellt und
verbunden sein können.
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Die 3 zeigt
schematisch eine Anordnung einer Mehrzahl von Kraftmesselementen 31 als
Messelemente bei einem Segment 30. Die Elemente 31 sind
mittels elektrischer Verbindungen 32, 33 sowohl zur
Datenverbindung 33 als auch zur Energie- bzw. Stromverbindung 32 angeschlossen
an eine Anschlusseinheit 34, die in 3 als Anschlussbox
bezeichnet ist. Die Datenverbindung erfolgt dabei vorzugsweise über eine
Datenbusverbindung 33, wobei die Elemente 31 jeweils
eine Subeinheit aufweisen zum Senden und/oder Empfangen von Daten über den
Datenbus 33.
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Die
Energie- bzw. Stromverbindung und die Datenverbindung wird weiterhin über eine
weitere Verbindung 36 auf einen bzw. von einem Umsetzer 35 übertragen,
welcher die Strom-/Spannungsversorgung und die Datenübertragung
mittels Datenbus gewährleistet.
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Die 4 zeigt
eine Anschlusseinheit 34 noch einmal schematisch mit Kabeldurchführungen 37 durch
die Wandung 38 des Gehäuses 39 der
Einheit 34. Es ist eine Kabelverbindung 36 zum
Umsetzer zu erkennen, welche mit der elektrischen Versorgung 40 als
auch mit dem Datenbus 41 ausgeführt ist. Darüber hinaus
sind Kabelverbindungen 42 zu erkennen, welche die Verbindungen 32, 33 der 3 realisieren
und sowohl elektrische Versorgung als auch Datenverbindung per Datenbus
gewährleisten.
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Durch
die Messung der Lagerkraft jeweils an einer Mehrzahl von Lagern
von Rollen und/oder Teilrollen zumindest eines Segments, vorteilhaft
jedoch auch an Lagern von einer Mehrzahl von Segmenten kann vorteilhaft
eine Darstellung des Zustandes der Brammenanlage, Dünnbrammenanlage
oder der Stranggießanlage
durchgeführt
werden, damit beispielsweise ein Bediener einen schnellen Überblick über den
Zustand der Anlage erhält.
Diese Darstellung kann grafisch aufbereitet die wesentlichen Informationen
liefern, damit der Bediener schnell einen Überblick über den Betriebszustand der
Anlage erhält.
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Dadurch
kann vorteilhaft eine schnelle Lokalisierung von aufgetretenen oder
erwarteten Fehlern, eine Identifizierung von Störquellen und eine Erkennung
einer beispielsweise auch nur lokalen Überlastungen durchgeführt werden.
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Darüber hinaus
kann eine unkomplizierte und schnelle Aufzeichnung der Messwerte
der Messelemente der Lagerkraftmessungen und deren Auswertung, beispielsweise
auch deren statistische Auswertung durchgeführt werden. Auch kann eine
Zuordnung der Messergebnisse zu dem überwachten bzw. gemessenen
Segment oder zu dem Strang erfolgen und es können diese entsprechenden Daten auch
an eine zentrale Stelle, wie an eine Leitstelle weiter geleitet
werden, wie zum Beispiel an ein Schalthaus einer Stranggießanlage,
so dass dort beispielsweise über
einen Mess-PC oder andere Auswertesysteme eine Datenauswertung erfolgen
kann. Vorteilhaft kann es auch sein, wenn mit der Auswertung der
Daten auch eine Steuerung und/oder Regelung von Stellmitteln der
Teilrollen und/oder Rollen erfolgen kann, so dass die Lager nur
gemäß einer
vorgebbaren Lagerkraft oder derart, dass sie nicht über eine
maximale Lagerkraft belastet werden.
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Weiterhin
ist es bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit der Anordnung von Messelementen oder Messsystemen an Lagern
vorteilhaft, wenn eine einfache und unkomplizierte Ausbaumöglichkeit
zumindest einzelner Teilrollen oder Rollen oder eines einzelnen
Segmentes erfolgen kann, ohne dass erhebliche zusätzliche
mechanische/elektrische Aufwendungen durchgeführt werden müssen. Dabei
ist es vorteilhaft, wenn eine Realisierung einer Ankopplung mittels
einer Steckverbindung erfolgen kann. Vorteilhaft wird somit das
Messelement oder das Messystem an einer Teilrolle oder an einer
Rolle oder die Messelemente oder Messsysteme an einem Segment durch
eine Steckverbindung von der entsprechenden Datenverbindung und
der elektrischen Versorgungsverbindung getrennt oder mit diesem verbunden.
Dadurch kann ein Anschließen
oder Entkoppeln leicht und unkompliziert durchgeführt werden.
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Dabei
kann die Steckverbindung bzw. dessen Steckerteile derart gewählt werden,
dass eine entsprechend gewünschte
Schutzart der Steckverbindung realisierbar ist.
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Auch
erleichtert eine solche Gestaltung der Verbindung des Messelemente
bzw. Messsysteme mit einem Gesamtsystem auch eine einfache und unkomplizierte
Ergänzung
eines beispielsweise noch nicht vollständig ausgerüsteten Segmentes mit weiteren
Messelementen, wie Messwertaufnehmern, ohne dass die äußere Verkabelungsstruktur
angepasst werden müsste.
Es genügt
dabei, wenn das zusätzlich
installierte Messelement über
eine Verbindungseinheit, wie eine Anschlussbox, an das Gesamtsystem
der Vorrichtung angeschlossen wird.
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Die
Anordnung der Messelemente an den jeweiligen dazu vorgesehenen Lagern
erlaubt die dezentrale Erfassung von Verfahrgeschwindigkeiten und/oder
Wegänderungen/Zeiteinheit,
so dass dadurch auch Kraftänderungen/Zeiteinheit
gemessen oder ermittelt werden können
und beispielsweise über
ein Datenprotokoll zur Verfügung
gestellt werden können.
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Weiterhin
kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung
der Messelemente an den jeweiligen Lagern eine automatische Nullpunktkalibrierung
(TARA) einer einzelnen Messstelle im Segment, eines Segmentbereiches
(Gruppe), eines gesamten Segmentes oder der kompletten Anlage durchgeführt werden,
wobei dies gegebenenfalls auf Grund einer Kombination verschiedener
Ereignisse, wie beispielsweise einem Anlagenstart mit vorheriger Kaltstrangzuführung, durchgeführt werden
kann.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn eine frei wählbare und im Betrieb über das
Protokoll einstellbare Filtereinstellung von Filtern durchführbar ist,
um auf diesem Weg das verfügbare
Messsignal der Messelemente verbessert darstellen und damit auch
verbessert auswerten zu können.
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Gemäß der Erfindung
mit der dezentralen Anordnung von Messelementen an Lagern der Anlage
ist die dezentrale Erfassung von Messwerten in vorgegebenen Grenzen
für die
Messwerte möglich, wobei
aufgrund der Messungen, ein Errei chen der Grenzwerte durch die Messwerte
erfasst wird und beispielsweise über
das Protokoll auch zur Verfügung
gestellt werden kann.
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Auch
ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn
eine flexible Kopplung der Busverbindung über eine codierte Steckverbindung
durchgeführt
werden kann. Dabei kann die codierte Steckverbindung derart ausgestaltet
sein, dass aufgrund der Steckverbindung und ihrer Codierung auf
die Bestückung
des Segmentes mit Rollen und/oder mit Messelementen an den Rollen
und/oder Teilrollen geschlossen werden kann.
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Die
elektrische Ankopplung der Messelemente an den Lagern erfolgt über eine
externen Kabelverbindung mit einer flexiblen und/oder wieder lösbaren Verbindung,
ggf. auch über
eine Steckverbindung. Auch erfolgt die Anbindung der auf den Segmenten
platzierten Messelemente bzw. Messsysteme mittels Daten-/Energieverbindung,
wie -kabel, so dass die Anbindung an periphere Einheiten und Auswertungen
durch eine oder der Anzahl der einzusetzenden Systeme entsprechende
Kabelverbindungen gebündelt
vorgenommen werden kann.
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Besonders
vorteilhaft ist die variable Anzahl von Lagerkraftmessungen in einem
Segment ohne Veränderung
der äußeren Auswerteeinheiten,
so dass die aktuellen Messpositionen innerhalb des Segmentes variabel
angepasst werden können.
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Insbesondere
in Stranggießanlagen
mit einer Strangführung
aus Strangführungssegmenten, welche
mit Rollen und/oder Teilrollen oder Rollensegmenten zur Führung eines
Gießstranges
ausgerüstet sind,
ist es besonders vorteilhaft, wenn eine vorgebbare Anzahl von Lagern
oder alle Lager mit Elementen zur Lagerkraftmessung ausgestattet
sind. Die Ergebnisse der Messwerterfassung der Lagerkraft werden
dabei zur Auswertung und zur weiteren Verarbeitung vorteilhaft an
eine zentrale Auswerteeinheit, wie beispielsweise an einen Mess-PC
oder an einen Server übermittelt.
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Die 5 zeigt
dies schematisch. Es ist ein Rollensatz 50 mit jeweils
zwei Teilrollen 51, 52, 53, 54 zu
erkennen, wobei zwischen den jeweils paarweise angeordneten Teilrollen
eine Bramme 55 aufgenommen ist. An den Lagern 56 der
Teilrollen sind Messwertaufnehmer 57 als Messelemente vorgesehen, welche
die Lagerkraft an den Lagern 56 ermitteln. Diese Daten
der Messelemente werden per Datenübertragung, wie beispielsweise
per Datenbusleitung 58, an eine Messwertauswertung 59 beispielsweise an
einem Leitstand weitergeleitet, wo ein Mess-PC 60 oder
ein Server 61 die Daten empfängt und mittels welchen die
Daten auswertbar sind.
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Die
Datenübertragung
der Messwertaufnehmer 57 auf/an den Segmenten erfolgt über einen
Datenbus 58 oder mittels strukturierter Verkabelung zu den
Auswertesystemen. Zur weiteren Bearbeitung werden die Daten in den
Rechnersystemen 60, 61 analysiert, ausgewertet,
verrechnet und/oder grafisch aufbereitet.
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Die
Auswertung der Signale bzw. Daten erfolgt vorteilhaft über ein
elektronisches Auswertesystem, wie Computereinheit, Mess-PC und/oder
Server, wobei dieses Auswertesystem zur Datenerfassung und zur Datenverarbeitung
verwendbar ist. Die Signalverarbeitung auf dem Segment erfolgt vorzugsweise
mit entsprechender Datenbuskopplung zu dem Auswertesystemen oder
alternativ dazu mit einer Fest- bzw. Direktverkabelung.
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Die
ausgewerteten Daten können
dann an die Anlagentechnik weitergeleitet und zur Anzeige bzw. Darstellung
gebracht, bzw. für
Steuerungs- und Automatisierungszwecke weiter verwendet werden.
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Mittels
der erfindungsgemäßen Anordnung kann
vorteilhaft ein Verfahren einer Lagerüberwachung oder Betriebszustandsüberwachung
durchgeführt
werden, wie es bereits oben ausgeführt ist. Die Lagerüberwachung
oder Betriebszustandsüberwachung
kann dabei derart erfolgen, dass die Auswertung der achszugehörigen Lager
durch eine Erledigungsauswertung spezifischer Kraftverläufe auf
bestimmte Anomalien oder Veränderungen
einer einzelnen Rolle schließen
lässt.
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Insbesondere
bei Veränderungen
der spezifischen Kraftverläufe
derart, dass wiederkehrende Verlaufsfolgen unterbrochen oder verändert sind, kann
auf eine Rollendrehung geschlossen werden. Somit kann eine Rollendrehungsüberwachung durchgeführt werden.
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Bei
Veränderungen
der spezifischen Kraftverläufe
derart, dass wiederkehrende Verlaufsfolgen ausbleiben, kann auf
den Stillstand der Rolle geschlossen werden.
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Somit
kann eine Rollenstillstandsüberwachung
durchgeführt
werden. Bei Veränderungen
der spezifischen Kraftverläufe
derart, dass wiederkehrende Verlaufsfolgen ausbleiben und beide
beteiligten Lager eine bedeutende oder vollständige Kraftreduktion detektieren,
kann auf den Bruch einer Rolle geschlossen werden. Somit kann eine
Rollenbruchdetektion durchgeführt
werden.
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Bei
Veränderungen
der spezifischen Kraftverläufe
derart, dass wiederkehrende Verlaufsfolgen ausbleiben und eine teilweise
Kraftreduktion an einem der beiden Lager detektiert werden kann,
kann auf einen Lagerbruch geschlossen werden. Somit kann eine Lagerbruchdetektion
durchgeführt
werden.
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Bei
Veränderungen
der spezifischen Kraftverläufe
derart, dass sich die Verläufe
derart verändern,
dass sich die detektierten Kraftverläufe im Vergleich zu den erwarteten
Kraftverläufen
langsamer darstellen, kann auf einen Rollenschlupf geschlossen werden.
Somit kann eine Rollenschlupfüberwachung durchgeführt werden.
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Bei
Veränderungen
der spezifischen Kraftverläufe
in dem Sinne, dass die spezifischen Kraftverläufe über die zulässigen Maximallasten erhöht sind,
kann auf eine Überlastung
der jeweiligen Lager geschlossen werden. Somit kann eine Überlastüberwachung
durchgeführt
werden.
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Neben
den obigen Überwachungen
kann auch eine statistische Auswertung der Messergebnisse durchgeführt werden.
Durch die statistische Auswertung der Lagerkraftmessungen können die nachfolgend
beschriebenen Ergebnisse ermittelt, berechnet, ausgewertet und zur
Anzeige bzw. zur Darstellung gebracht werden.
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Bei
einer Erfassung von Symmetrievariationen zwischen den Lagern einer
Rolle, kann auf die einseitige Belastung der Lager geschlossen werden. Die
Symmetriestatistik erlaubt somit eine Detektion einer einseitigen
Belastung der Lager.
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Bei
Vergleich der gemessenen Lagerkraftmessungen mit zuvor aufgezeichneten
Daten oder Sollwerten und/oder mittels einer entsprechenden statistischen
Auswertung, kann auf den Verschleiß einer Rolle bzw. eines Lagers
geschlossen werden. Es kann somit eine Verschleißerkennung oder -statistik
unter anderem für
die Rollen oder Lager durchgeführt
werden.
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Die
ermittelten Verschleißstatistiken
können zu
einer vorbeugenden Wartungsintervallermittlung herangezogen werden,
um so zukünftige
Ereignisse vorherzusagen. Die Daten können somit zur Ermittlung anstehender
Wartungen und zukünftiger
Wartungsintervalle herangezogen werden. Es kann somit eine Überwachungsstatistik
zur Festlegung einer vorbeugenden Wartung durchgeführt werden.
Durch die Zusammenführung
der Rollenüberwachungsergebnisse
kann auf den Zustand eines gesamten Segmentes geschlossen werden.
Hierzu können
alle Ergebnisse der Rollenüberwachung
herangezogen werden. Durch logische Verknüpfungen der Rollenteilergebnisse
können
so Segmentüberwachungskriterien
ermittelt werden. Es kann damit eine Segmentüberwachung durchgeführt werden.
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Durch
die Zusammenfassung einzelner Rolleninformationen und/oder durch
Verdichtung der Daten kann auf die Zustände der Segmente geschlossen
werden. Bei entsprechendem Informationsgehalt kann durch die erhaltenen
Daten ein Rückschluss
auf eine anstehende Wartung bzw. auf die durchzuführenden
Arbeiten gezogen werden. Es kann damit eine Überwachungsstatistik zur Festlegung
einer vorbeugenden Wartung umgesetzt werden.
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Durch
die Zusammenfassung einzelner Rolleninformationen und/oder durch
Verdichtung der Daten kann auf die Belastungsverteilung innerhalb
eines Segmentes geschlossen werden. Die Ergebnisse können wiederum
der Wartungsplanung als Grundlage dienen. Es kann damit eine Überwachungsstatistik
zur Ermittlung einer Belastungsverteilung beispielsweise eines Segments
umgesetzt werden.
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Durch
die Zusammenfassung einzelner Rolleninformationen oder Rollendaten
und/oder durch Verdichtung der Daten kann auf den Verschleiß innerhalb
eines Segmentes geschlossen werden. Die Ergebnisse können wiederum
der Wartungsplanung als Grundlage dienen.
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Durch
die Zusammenfassung einzelner Rolleninformationen oder Rollendaten
und/oder durch Verdichtung der Daten können die anstehenden Wartungen
geplant und dadurch verbessert und zielgerichtet durchgeführt werden.
Durch die gezielte Planung der Wartungen können ungeplante Stillstandszeiten
minimiert werden wodurch die Anlagenverfügbarkeit und deren Produktivität steigt.
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Durch
die Zusammenführung
der Rollen- und Segmentüberwachungsergebnisse
kann auf den Zustand eines gesamten Stranges geschlossen werden.
Hierzu können
alle Ergebnisse der Rollen- und der Strangüberwachung herangezogen werden. Durch
logische Verknüpfungen
der Rollenergebnisse und der Strangergebnisse und Teilergebnisse
können
so Strangüberwachungskriterien
ermittelt werden. Es kann somit eine Strang- und/oder Maschinenüberwachung
realisiert und umgesetzt werden.
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Durch
die Zusammenführung
der Rollen- und Segmentüberwachungsergebnisse
kann auf den Maschinenzustand bzw. auf den Betriebszustandes des
gesamten Stranges geschlossen werden. Dadurch kann eine Diagnose
des Maschinenzustandes bzw. des Betriebszustandes erfolgen.
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Durch
die Zusammenführung
der Rollen- und Segmentüberwachungsergebnisse
kann die Belastung und auf die Belastungsverteilung auf den gesamten
Strang geschlossen werden. Damit kann somit eine Belastungsanalyse
und eine Belastungsverteilungsanalyse durchgeführt werden.
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Durch
diese Zusammenführung
der Rollen- und Segmentüberwachungsergebnisse
kann die Belastung, die Belastungsverteilung und somit die Maschinenauslastung
optimiert werden, indem die Anordnung und die Ausbildung der Rollen
und Segmente derart gewählt
wird, dass die Belastung und die Belastungsverteilung in einem vorgebbaren
Bereich bleibt.
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Besonders
vorteilhaft kann eine Darstellung des Maschinenbetriebszustandes
beispielsweise in einem Prozessschaubild insbesondere zur Diagnosehilfe
und zur schnellen Bestimmung irregulärer oder vom Standard-Betriebsfall
abweichender Zustände
durchgeführt
werden.
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Dabei
kann eine Verwendung von einer Ampelstatistik für die Zustandserkennung je
Lager verwendet werden, siehe hierzu 6. In 6 sind
jeweils auf der Festseite 71 und auf der Losseite 70 Rollen
bzw. Teilrollenpaare angeordnet, welche in Lagern gelagert sind.
Den Lagern bzw. zumindest einzelnen Lagern zugeordnet ist eine Anzeige
oder Ampeldarstellung 72, die den Zustand des Lagers bzw.
seine Belastung darstellt. Dabei wird ein grünes Quadrat verwendet, welches
signalisiert, dass die Lagerbelastung in einem günstigen akzeptablen Bereich,
also o. k., ist. Weiterhin wird ein gelber Kreis verwendet, der
oberhalb des grünen
Quadrats angeordnet ist. Der gelbe Kreis signalisiert, dass eine
starke Belastung vorliegt oder es soll eine Ankündigung eines möglichen
Defektes signalisieren. Dies bedeutet daher ein „ACHTUNG”-Signal. Über dem gelben Kreis ist weiterhin
ein rotes Dreieck angeordnet, welches eine Gefahr signalisiert,
in dem eine Überlastung
oder ein Defekt angezeigt wird.
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Mit
angezeigten Zwischenstellungen oder Veränderungsrichtungsanzeigen ist
es weiterhin möglich,
auch Tendenzen beschreiben und anzeigen zu können.
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Erfindungsgemäß ist es
daher vorteilhaft, eine Verwendung von Ampelstatistiken vorzunehmen,
beispielsweise wie zuvor beschrieben, um eine Zustandserkennung
je Rolle durchzuführen,
siehe hierzu 7.
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In 7 ist
ein Teilsegment 80 mit Segmentrollen 81 auf der
Festseite dargestellt, welche eine Bramme 82 tragen. Zur
Darstellung der Lagerbelastung ist ein Anzeigemittel 83 vorgesehen,
welches in der oben beschriebenen Ampelstruktur die Belastung signalisiert.
Wie im linken Bildteil der 7 zu erkennen
ist, ist weiterhin eine ampelartige Anzeige 84 zur Darstellung
der Rollenbelastung vorgesehen, um die Rollenbelastung sowohl auf
der Losseite als auch auf der Festseite anzeigen zu können. Auch
kann die Verwendung von Ampelstatistiken erfolgen, wie zuvor beschrieben,
um dies für
die Zustandserkennung bzw. Zustandssignali sierung je Teilsegment
durchführen
zu können.
Auch kann die Verwendung von Ampelstatistiken durchgeführt werden,
um sie wie zuvor beschrieben, für
die Zustandserkennung je Segment zu nutzen.
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Auch
kann die Ampelstatistik bzw. Darstellung mittels Ampelsymbolen dazu
genutzt werden, um eine Zustandserkennung je Strang und/oder für die Maschine
durchzuführen,
siehe hierzu 8.
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8 zeigt
eine Maschine 90, die einzelne Segmente 91 aufweist.
Die Segmente 91 führen
eine Bramme 92. Je Segment 91 ist eine Anzeige 93 zur Signalisierung
des Betriebszustandes des jeweiligen Segments 91 vorgesehen.
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Neben
der Signalisierung des statischen Zustandes des Betriebszustandes
kann es vorteilhaft sein, wenn auch eine Richtungserkennung einer
Veränderung
des Betriebszustandes durchgeführt
und signalisiert wird. Es kann dann schnell erfasst werden, aus
welcher Richtung die erfasste Abweichung vom Idealzustand kommt
bzw. in welche Richtung sich die erfasste Abweichung entwickelt.
Dabei kann unterschieden werden, ob sich die Abweichung von hoch
nach niedrig entwickelt, also sich verringert oder sich in umgekehrter
Richtung verändert,
also sich vergrößert. Dies
kann eine geschätzte
Zusatzinformation für
die Anlagenbeurteilung darstellen.
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In 9 ist
eine solche Darstellung schematisch gezeigt. In 9a ist
eine statische Anzeige dargestellt, welche einen unbeanstandeten
Betriebszustand (o. k.) signalisiert. In 9b ist
eine dynamische Anzeige dargestellt, welche einen unbeanstandeten
Betriebszustand signalisiert, der aber in Richtung „Achtung”-Zustand wechseln
wird bzw. eine Tendenz in diese Richtung aufzeigt. In 9c ist
eine statische Anzeige dargestellt, welche einen mittlerer Betriebszustand „Achtung” signalisiert.
In 9d ist eine dynamische Anzeige dargestellt, welche
einen mittlerer Betriebszustand „Achtung” signalisiert, der aber in
Richtung „Gefahr”-Zustand wechseln
wird bzw. eine Tendenz in diese Richtung aufzeigt. In 9e ist
eine statische Anzeige dargestellt, welche einen gefährdeten
Betriebszustand „Gefahr” signalisiert.
In 9f ist eine dynamische Anzeige dargestellt, welche einen
Betriebszustand „Gefahr” signalisiert,
der aber in Richtung „Achtung” wechseln
wird bzw. eine Tendenz in diese Richtung aufzeigt.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
sieht somit ein Automationskonzept zur Diagnose des Maschinenzustandes
vor, bei welchem Teilmaschinenzustände von zumindest einem Lager
und/oder von zumindest einer Rolle und/oder von zumindest einem Teilsegment
und/oder von zumindest einem Segment oder von der gesamten Anlage
bzw. Maschine überwacht
wird. Durch die Lagerkraftmessungen und die somit durchgeführte Erfassung
von Lagerkräften
und der Überführung der
Messsignale zu einem Auswertesystem, wie beispielsweise einem Mess-PC und/oder
Server, kann eine statistische Auswertung der Signale vorgenommen
werden.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn ein variabler Ersatz und/oder eine variable
Ausrüstung
der Maschine, der Segmente, der Teilsegmente und/oder der Rollen
mit Messwertaufnehmern durchgeführt werden
kann. Auch ist eine Erweiterung der jeweiligen Lagermessungen auf
dem Segment mit geringem Montage- und Realisierungsaufwand möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist die Realisierung der Signalerfassung und/oder der
Signalvorverarbeitung mit auf dem Segment platzierten Messelementen oder
Messsystemen, welche konventionell mit direkter Verkabelung oder
mittels Daten-/Energiekabel
angebunden werden. Auch kann eine Datenbusverbindung realisiert
werden.
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Neben
der Erfassung der Lagerkraft der Lager kann auch eine zeitliche
Veränderung
der Lagerkraft detektiert oder bestimmt werden. Dabei kann eine
Erfassung einer seitlichen Krafteinwirkungen, einer Gesamtkrafteinwirkung
und/oder von ferrostatischer Lasten durchgeführt werden.
-
Die
ermittelten Daten können
vorteilhaft in einem Speicher gespeichert werden und zur Ermittlung von
Diagnosen kann auf die historischen gespeicherten Daten zurückgegriffen
werden. Vorteilhaft ist dabei die Komprimierung aktueller Daten
zur Speicherung und Langzeitarchivierung.
-
- 1
- hierarchische
Struktur
- 2
- Maschine
- 3
- Segment
- 4
- Teilsegment
- 5
- Rolle
- 6
- Teilrolle
- 7
- Lager
- 8
- Messwertaufnehmer,
Messelement, Messsystem
- 10
- Segment
- 11
- Bramme
- 12
- Rolle
- 13
- Rolle
- 14
- Teilrolle
- 15
- Teilrolle
- 16
- Teilrolle
- 17
- Teilrolle
- 18
- Segmentoberseite
- 19
- Segmentunterseite
- 20
- Außenlager
- 21
- Mittenlager
- 30
- Segment
- 31
- Kraftmesselement
- 32
- Verbindung
- 33
- Verbindung
- 34
- Anschlusseinheit
- 35
- Umsetzer
- 36
- Verbindung
- 37
- Kabeldurchführung
- 38
- Wandung
- 39
- Gehäuse
- 40
- Versorgung
- 41
- Datenbus
- 42
- Kabelverbindung
- 50
- Rollensatz
- 51
- Teilrolle
- 52
- Teilrolle
- 53
- Teilrolle
- 54
- Teilrolle
- 55
- Bramme
- 56
- Lager
- 57
- Messwertaufnehmer
- 58
- Datenbus
- 59
- Messwertauswertung
- 60
- Rechnersystem
- 61
- Rechnersystem
- 70
- Losseite
- 71
- Festseite
- 72
- Anzeige,
Ampeldarstellung
- 80
- Teilsegment
- 81
- Segmentrollen
- 82
- Bramme
- 83
- Anzeigemittel
- 84
- Anzeige
- 90
- Maschine
- 91
- Segment
- 92
- Bramme
- 93
- Anzeige