DE102016221761A1

DE102016221761A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Handhaben von dynamischen Eigenschaften eines schwingenden Maschinenbauteils

Info

Publication number: DE102016221761A1
Application number: DE102016221761.5A
Authority: DE
Inventors: Magnus Bellander; Per-Erik Larsson
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2015-11-06
Filing date: 2016-11-07
Publication date: 2017-05-11
Also published as: US10823643B2; CN107015579B; US20170131184A1; CN107015579A

Abstract

Die Ausführungsformen hierin beziehen sich auf ein Verfahren, das durch eine Analysevorrichtung (110) zum Handhaben von dynamischen Eigenschaften eines schwingenden Maschinenbauteils (105) durchgeführt wird. Die Analysevorrichtung (110) überwacht eine Schwingung des Maschinenbauteils (105) in Echtzeit. Wenn die Schwingung des Maschinenbauteils (105) unter und nahe an einem Schwellwert ist, stellt die Analysevorrichtung (110) einen Echtzeit-Hinweis darauf bereit, dass die Schwingung des Maschinenbauteils (105) unter und nahe an dem Schwellwert ist. Die Analysevorrichtung (110) erhält die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils (105) basierend darauf, dass die Schwingung unter und nahe an dem Schwellwert ist, wobei eine Veränderung der dynamischen Eigenschaften beeinflusst, wie nahe die Schwingung an dem Schwellwert ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Ausführungsformen hierin beziehen sich allgemein auf eine Analysevorrichtung, ein Verfahren, das durch die Analysevorrichtung durchgeführt wird, ein System und ein Verfahren, das durch das System durchgeführt wird. Insbesondere beziehen sich die Ausführungsformen hierin auf das Handhaben von dynamischen Eigenschaften eines schwingenden Maschinenbauteils.
HINTERGRUND
Maschinenbauteile unterliegen Abnutzung und Schäden, während sie in Betrieb sind. Die Abnutzung und Schäden können durch eine Vielzahl von Parametern verursacht werden, beispielsweise durch Schwingungen, Überlast, etc. In vielen Fällen ist eine Schwingung unerwünscht – verbraucht Energie und erzeugt ein ungewünschtes Geräusch. Beispielsweise sind die Schwingungsbewegungen von Maschinen, Motoren, elektrischen Motoren oder irgendeiner mechanischen Vorrichtung üblicherweise im Betrieb unerwünscht. Solche Schwingungen können durch Ungleichgewichte in den rotierenden Teilen, ungleiche Reibung, Gewicht, Feuchtigkeit, Spannung, das Ineinandergreifen von Zahnradverzahnung, etc. der Maschinenbauteile verursacht werden.
Schwingungssensoren können verwendet werden, um Schwingungen zu detektieren und zu überwachen, denen Maschinenbauteile unterworfen sind, während sie in Betrieb sind. Wenn das Wartungspersonal die Daten von den Schwingungssensoren analysiert, können sie einen Maschinenbauteilausfall detektieren. Die Schwingungsdaten von dem Schwingungssensor werden üblicherweise für das Wartungspersonal als ein Graph für jedes Maschinenbauteil in einer Maschine visualisiert, wobei beispielsweise hohe Spitzen einen Maschinenbauteilausfall angeben können, der bereits aufgetreten ist. Basierend auf der Analyse der Schwingungsdaten kann das Wartungspersonal eine zukünftige Wartung der Maschine, welche das Maschinenbauteil aufweist, das ausgefallen ist, planen und festsetzen.
Wenn ein Maschinenbauteil ausgefallen ist, kann die gesamte Maschine gestoppt werden müssen, damit das Wartungspersonal das ausgefallene Bauteil repariert oder ersetzt. Ein Abschalten der Maschine, ein Durchführen der Reparatur oder des Ersetzens und eine Inbetriebnahme der Maschine kann eine lange Zeit dauern.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Aufgabe von Ausführungsformen hierin ist es daher, zumindest einem der obigen Nachteile vorzubeugen und eine verbesserte Handhabung von schwingenden Maschinenbauteilen bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Verfahren erzielt, das durch eine Analysevorrichtung zum Handhaben von dynamischen Eigenschaften eines schwingenden Maschinenbauteils durchgeführt wird. Die Analysevorrichtung überwacht die Schwingung des Maschinenbauteils in Echtzeit. Wenn die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils unter und nahe an einem Schwellwert sind, stellt die Analysevorrichtung einen Echtzeit-Hinweis darauf bereit, dass die Schwingung des Maschinenbauteils nahe an dem Schwellwert ist. Die Analysevorrichtung erhält die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils basierend auf Schwingungsdaten, die unter und nahe an dem Schwellwert sind. Eine Veränderung der dynamischen Eigenschaften beeinflusst, wie nahe die Schwingung an dem Schwellwert ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch eine Analysevorrichtung zum Handhaben von dynamischen Eigenschaften eines schwingenden Maschinenbauteils erzielt. Die Analysevorrichtung ist angepasst, um eine Schwingung des Maschinenbauteils in Echtzeit zu überwachen. Die Analysevorrichtung ist des Weiteren angepasst, einen Echtzeit-Hinweis darauf bereitzustellen, dass die Schwingung des Maschinenbauteils unter und nahe an einem Schwellwert ist, wenn die Schwingung des Maschinenbauteils unter und nahe an dem Schwellwert ist. Die Analysevorrichtung ist angepasst, die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils basierend darauf zu erhalten, dass die Schwingung unter und nahe an dem Schwellwert ist. Eine Veränderung der dynamischen Eigenschaften beeinflusst, wie nahe die Schwingung an dem Schwellwert ist.
Gemäß einem dritten Aspekt wird die Aufgabe durch ein Verfahren erzielt, das durch ein System zum Handhaben von dynamischen Eigenschaften eines schwingenden Maschinenbauteils durchgeführt wird. Ein Schwingungssensor erfasst eine Schwingung des Maschinenbauteils in Echtzeit. Der Schwingungssensor stellt die Schwingungsdaten von dem Schwingungssensor an eine Analysevorrichtung bereit. Die Analysevorrichtung überwacht die Schwingung des Maschinenbauteils in Echtzeit basierend auf den Schwingungsdaten von dem Schwingungssensor. Die Analysevorrichtung stellt einen Echtzeit-Hinweis darauf bereit, dass die Schwingung des Maschinenbauteils nahe an einem Schwellwert ist, wenn die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils unter und nahe an dem Schwellwert sind. Die Analysevorrichtung erhält die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils basierend darauf, dass die Schwingung unter und nahe an dem Schwellwert ist. Eine Veränderung der dynamischen Eigenschaften beeinflusst, wie nahe die Schwingung an dem Schwellwert ist.
Gemäß einem vierten Aspekt wird die Aufgabe durch ein System zum Handhaben von dynamischen Eigenschaften eines schwingenden Maschinenbauteils erzielt. Ein Schwingungssensor ist angepasst, eine Schwingung des Maschinenbauteils in Echtzeit zu erfassen. Der Schwingungssensor ist des Weiteren eingerichtet, Schwingungsdaten von dem Schwingungssensor an eine Analysevorrichtung bereitzustellen. Die Analysevorrichtung ist angepasst, um die Schwingung des Maschinenbauteils in Echtzeit basierend auf den Schwingungsdaten von dem Schwingungssensor zu überwachen. Die Analysevorrichtung ist angepasst, einen Echtzeit-Hinweis darauf bereitzustellen, dass die Schwingung des Maschinenbauteils nahe an einem Schwellwert ist, wenn die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils unter und nahe an dem Schwellwert sind. Die Analysevorrichtung ist angepasst, die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils basierend darauf zu erhalten, dass die Schwingung unter und nahe an dem Schwellwert ist. Eine Veränderung der dynamischen Eigenschaften beeinflusst, wie nahe die Schwingung an dem Schwellwert ist.
Da ein Echtzeit-Hinweis darauf, dass die Schwingung des Maschinenbauteils unter und nahe an dem Schwellwert ist, bereitgestellt wird, ist es möglich, die Maschinenbauteile in Echtzeit und bevor ein Ausfall auftritt, zu detektieren und auf diese zu achten, d. h., dass das Handhaben des Maschinenbauteils verbessert wird.
Ausführungsformen hierin bieten viele Vorteile, von denen eine nicht-abschließende Liste an Beispielen folgt:
Da der Hinweis angibt, dass das Maschinenbauteil dynamische Eigenschaften hat, die nahe an dem Schwellwert sind, wird ein ungünstiger Zustand des Maschinenbauteils detektiert, bevor ein Ausfall auftritt. Damit haben die Ausführungsformen hierin einen Vorteil darin, dass der ungünstige Zustand kontrolliert werden kann, bevor ein Ausfall auftritt, d. h., dass ein Maschinenbauteilausfall vermieden wird.
Da ein Maschinenbauteilausfall vermieden werden kann, besteht ein anderer Vorteil der Ausführungsformen hierin darin, dass die Lebenszeit des Maschinenbauteils verlängert werden kann.
Ein anderer Vorteil der Ausführungsformen hierin kann darin bestehen, dass eine Maschine, die das Maschinenbauteil aufweist, ihre Produktion erhöhen kann, da ein ungünstiger Zustand des Maschinenbauteils detektiert und kontrolliert werden kann, bevor ein Ausfall auftritt, d. h., dass die Maschine nicht gestoppt werden muss, um irgendwelche ausgefallenen Komponenten zu ersetzen.
Die Ausführungsformen hierin sind nicht auf die oben erwähnten Merkmale und Vorteile beschränkt. Ein Fachmann wird zusätzliche Merkmale und Vorteile beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung erkennen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Ausführungsformen hierin werden nun detaillierter in der folgenden detaillierten Beschreibung weiter durch Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, die die Ausführungsformen darstellen, und in denen:
1 ein schematisches Blockdiagramm ist, das ein System darstellt.
2 ein Signaldiagramm ist, das Ausführungsformen eines Verfahrens darstellt.
3a–3b Beispiele der in Echtzeit überwachten Schwingungsdaten sind.
4 eine schematische Ansicht eines Beispiels eines Drahtabschnitts einer Papiermaschine ist.
5 ein Flussdiagramm ist, das Ausführungsformen eines Verfahrens darstellt;
6 ein schematisches Blockdiagramm ist, das ein Beispiel der Analysevorrichtung darstellt;
7 ein schematisches Blockdiagramm ist, das Ausführungsformen eines Verfahrens darstellt.
Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und die Dimensionen von bestimmten Merkmalen können aus Gründen der Klarheit übertrieben worden sein. Schwerpunkt wird stattdessen darauf gelegt, das Prinzip der Ausführungsformen hierin darzustellen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein System 100 darstellt, das eine Maschine 101 aufweist. Die Maschine 101 weist zumindest ein Maschinenbauteil 105 auf. Die Maschine 101 kann beispielsweise ein Förderband, eine Wasserturbine, eine Windturbine, eine Mühle, etc. sein. Die Maschine 101 kann angepasst sein, in der Zellstoff- und Papierindustrie, der Öl- und Gasindustrie, der Energieerzeugung, der Metallarbeit, dem Bergbau, der Essens- und Getränkeindustrie, etc. verwendet zu werden. In einem Beispiel, in dem die Maschine 101 ein Förderband ist, kann das Maschinenbauteil 105 beispielsweise eine Trommel oder eine Walze sein. In einem Beispiel, in dem die Maschine 101 eine Hydroturbine ist, kann das Maschinenbauteil 105 beispielsweise ein Lager oder eine Kupplung sein. Die Begriffe Komponente, Teil und Element können austauschbar mit dem Begriff Bauteil hierin verwendet werden. Eine Maschine 101 kann ein oder eine Mehrzahl von Maschinenbauteilen 105 aufweisen. In den Ausführungsformen hierin ist ein Maschinenbauteil 105 ein stationäres, rotierendes, oszillierendes oder lineares Bauteil, bei dem eine Resonanz während des Betriebs angeregt werden kann. Ein Schwingungssensor 108 ist dem Maschinenbauteil 105 zugeordnet, z. B. kann er direkt mit dem Maschinenbauteil 105 verbunden sein, kann mit dem Maschinenbauteil 105 in einer bestimmten Distanz von dem Maschinenbauteil 105 verbunden sein, kann mit mehr als einem Maschinenbauteil 105 verbunden sein, etc. Der Schwingungssensor 108 kann als eine Vorrichtung beschrieben sein, die angepasst ist, um Schwingungen in dem Maschinenbauteil 105 in Echtzeit zu erfassen, wenn es in Betrieb ist, d. h., wenn sich das Maschinenbauteil 105 bewegt. Schwingungen können beispielsweise als Oszillationen beschrieben werden, die in Bezug auf einen Gleichgewichtspunkt in dem Maschinenbauteil 105 auftreten. Der Schwingungssensor 108 kann angepasst sein, um periodische Schwingungen, zufällige Schwingungen oder sowohl periodische als auch zufällige Schwingungen in dem Maschinenbauteil 105 zu erfassen. Der Schwingungssensor 108 kann beispielsweise ein Beschleunigungsmesser, der eine Schwingung in m/s² misst, ein Geschwindigkeitssensor, der eine Schwingung in m/s oder mm/s misst, ein Drehzahlsensor, ein Positionssensor, etc. sein.
Eine Analysevorrichtung 110 ist angepasst, um mit dem Schwingungssensor 108 in Echtzeit zu kommunizieren. Die Analysevorrichtung 110 kann beispielsweise ein stationärer Computer, ein Handheldcomputer, ein Mobiltelefon, ein Tablet-Computer etc. sein. Die Analysevorrichtung 110 ist angepasst, um Informationen, die Schwingungsdaten, die durch den Schwingungssensor 108 erhalten werden, zugeordnet sind, zu verarbeiten und möglicherweise auch darzustellen. Die Analysevorrichtung 110 kann eine kontinuierliche Überwachungsvorrichtung oder -system (Continuous Monitoring, CoMo) sein.
Es sollte beachtet werden, dass die Kommunikationsverbindungen zwischen den Einheiten, die in dem System 100 enthalten sind, von irgendeiner geeigneten Art sein können, einschließlich einer kabelgebundenen oder kabellosen Verbindung. Die Verbindungen können irgendein geeignetes Protokoll abhängig von der Art und dem Level der Schicht verwenden (zum Beispiel wie durch das Open System Interconnection (OSI) Modell angegeben), wie durch den Fachmann verstanden wird.
Das Verfahren zum Handhaben von dynamischen Eigenschaften eines Maschinenbauteils 105 in Bewegung gemäß manchen Ausführungsformen wird nun mit Bezugnahme auf das Signaldiagramm in 2 beschrieben. Das Verfahren in 2 weist zumindest manche der folgenden Schritte auf, welche Schritte auch in einer anderen geeigneten Reihenfolge als der unten beschriebenen ausgeführt werden können:
Schritt 201
Die Maschine 101 und das Maschinenbauteil 105 sind in einem Betriebszustand. Wenn das Maschinenbauteil 105 im Betriebszustand ist, kann es sich z. B. in einer linearen Weise, einer rotierenden Weise oder sowohl in einer linearen als auch einer rotierenden Weise bewegen.
Schritt 202
Der Schwingungssensor 108 erfasst Schwingungen in dem Maschinenbauteil 105 in Echtzeit. Die Erfassung kann kontinuierlich durchgeführt werden, zumindest wenn das Maschinenbauteil 105 im Betriebszustand ist. Die Schwingungserfassung kann in radialer Richtung, in axialer Richtung oder in sowohl radialer als auch axialer Richtung durchgeführt werden. Der Schwingungssensor 108 kann nahe an dem zu überwachenden Objekt positioniert sein, z. B. dem Maschinenbauteil 105. Beispielsweise ein Lagergehäuse mit einem Schwingungssensor 108, der entweder axial oder radial in Bezug auf die Bewegung des Maschinenbauteils 105 positioniert ist.
Schritt 203
Der Schwingungssensor 108 stellt Informationen an die Analysevorrichtung 110 bereit, die die Echtzeit-Schwingungsdaten angeben. Die Informationen können bereitgestellt werden, indem die Daten kontinuierlich an die Analysevorrichtung 110 übertragen werden. Die Informationen können die aktuellen Echtzeit-Schwingungsdaten sein oder sie können Informationen darüber sein, wo die Schwingungsdaten gefunden werden können, beispielsweise wenn die Schwingungsdaten in einer externen Speichervorrichtung gespeichert sind. Die Analysevorrichtung 110 erhält die Echtzeit-Schwingungsdaten von dem Schwingungssensor 108. Der Begriff Echtzeit-Schwingungsdaten bezieht sich darauf, dass die Schwingungsdaten an die Analysevorrichtung 110 zu derselben Zeit übertragen werden, zu der die Schwingung durch den Schwingungssensor 108 erfasst wird.
Schritt 204
Die Analysevorrichtung 110 empfängt die Echtzeit-Schwingungsdaten von Schritt 203 und überwacht die Schwingungsdaten. Die Überwachung wird in Echtzeit und auf den Echtzeit-Schwingungsdaten durchgeführt, d. h., dass die Überwachung beispielsweise nicht einige Stunden nach oder an dem Tag, nach dem die Schwingung durch den Schwingungssensor 108 erfasst wurde, durchgeführt wird.
Schritt 205
Wenn die Analysevorrichtung 110 die Schwingungsdaten in Echtzeit überwacht, kann sie detektieren, dass die Schwingungsdaten nahe an einen Schwellwert herankommen oder dass die Schwingungsdaten weit weg von dem Schwellwert sind, d. h. in einer akzeptablen Distanz von dem Schwellwert. Der Schwellwert ist der Menge an Schwingungen zugeordnet, die einen Maschinenbauteilausfall verursachen wird. Das bedeutet, dass, wenn die Schwingung den Schwellwert erreicht hat oder über ihm ist, es einen Maschinenbauteilausfall gegeben hat. Wenn die Schwingung nahe an den Schwellwert herankommt, kann sie angeben, dass das Maschinenbauteil 105 in einem ungünstigen Zustand betrieben wird, d. h., dass es jetzt noch keinen Maschinenbauteilausfall gegeben hat, aber dass das Betreiben des Maschinenbauteils 105 in einem dauerhaften ungünstigen Zustand ohne irgendwelche Gegenmaßnahmen zu einem solchen Ausfall führen kann. Beispielsweise kann eine Schwingung von 10 mm/s in einer Trommel in einem Förderband der Schwellwert sein. Wenn die Schwingung nahe an den 10 mm/s-Schwellwert herankommt, d. h. er zwischen 7 und 8 mm/s ist, wird das Maschinenbauteil 105 in einem ungünstigen Zustand betrieben und eine Handlung muss vorgenommen werden, um einen Ausfall zu vermeiden.
Manche Beispiele von Darstellungen der Schwingungsdaten sind in 3a und 3b zu sehen. In 3a stellt die x-Achse die Zeit gemessen in Sekunden dar und die y-Achse stellt die überwachte Schwingung gemessen in mm/s dar. Die kontinuierliche horizontale Linie stellt den Schwellwert (Th) dar, bei dem ein Maschinenbauteilausfall aufgetreten ist, wenn die Schwingung den Schwellwert erreicht hat oder über ihm ist. Die Distanz (d), die als die Distanz zwischen der gestrichelten Linie und der horizontalen Schwellwertlinie darstellt, stellt dar, wenn die Schwingung nahe an dem Schwellwert ist. 3b stellt ein anderes Beispiel der überwachten Schwingungsdaten dar, bei dem die Schwingung durch den schattierten Teil des Kreises dargestellt ist. Wenn der schattierte Teil des Kreises nahe daran ist, die Hälfte des Kreises auszufüllen, ist die Schwingung nahe an dem Schwellwert und das Maschinenbauteil 105 wird in einem ungünstigen Zustand betrieben. Wenn der schattierte Teil des Kreises die Hälfte oder mehr des Kreises ausfüllt, gibt es einen Maschinenbauteilausfall.
Schritt 206
Wenn die Analysevorrichtung 110 detektiert hat, dass die Schwingung aktuell nahe an dem Schwellwert ist, stellt die Analysevorrichtung 110 einen Hinweis darauf bereit, dass die Schwingung nahe ist. Die Schwingung ist nahe an dem Schwellwert, wenn sie innerhalb einer bestimmten Distanz von dem Schwellwert ist, beispielsweise durch d in 3 angegeben. Wenn die Schwingung nahe an dem Schwellwert ist, ist es ein Hinweis darauf, dass das Maschinenbauteil 105 in einem ungünstigen Zustand betrieben wird.
Der Hinweis kann als ein Alarmsignal bereitgestellt werden, das sichtbar oder hörbar für das Wartungspersonal ist. Basierend auf dem Hinweis ist das Wartungspersonal in der Lage, zu bestimmen, ob und welche Handlung unternommen werden sollte, um das Maschinenbauteil 105 von dem ungünstigen Zustand zu entfernen. Der Hinweis kann auch als ein Triggersignal an einen Teil der Analysevorrichtung 110 bereitgestellt werden, der die dynamischen Eigenschaften in Schritt 207 erhält.
Schritt 207
Die Analysevorrichtung 110 erhält die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils 105 basierend auf den Schwingungsdaten, der Maschine 101 und dem Komponentendesign sowie den Maschinenbetriebsbedingungen, z. B. wenn die Schwingungsdaten, die unter und nahe an dem Schwellwert sind. Dies kann auch als Übersetzen der Schwingungsdaten in dynamische Eigenschaften beschrieben werden. Eine Veränderung der dynamischen Eigenschaften kann beeinflussen, wie nahe die Schwingung an dem Schwellwert ist. Die dynamischen Eigenschaften können auch als dynamischer Stress bezeichnet werden.
Die dynamischen Eigenschaften können auch erhalten werden, wenn die Schwingungsdaten unter und weit weg von dem Schwellwert sind (d. h. die Schwingung nicht nahe an dem Schwellwert ist) und wenn die Schwingung an oder über dem Schwellwert ist. Die dynamischen Eigenschaften für diese Szenarien können für eine kontinuierliche KontrolleGesch der Last verwendet werden (eine niedrige Last stellt eine lange Lebenszeit und eine hohe Last stellt eine verringerte Lebenszeit des Maschinenbauteils 105 dar).
Der Begriff dynamische Eigenschaften kann verwendet werden, wenn sich auf irgendeine der Ursachen der Schwingung des Maschinenbauteils 105 bezogen wird. Daher kann die Überwachung der Schwingung in einer Maschinenbauteil 105 ein Hinweis darauf sein, dass das Bauteil 105 und möglicherweise auch die komplette Maschine 101 in einem ungünstigen Zustand ist.
Die dynamischen Eigenschaften können erhalten werden, indem zum Beispiel eine Modalanalyse des Maschinenbauteils 105 und möglicherweise auch der kompletten Maschine 101 durchgeführt wird. Es ist auch möglich, eine Validierung dieser Modalanalyse für alle Maschinenbauteile 105 in der Maschine 101 unter Verwendung beispielsweise einer Methode der finiten Elemente (FEM) durchzuführen, um sicherzustellen, dass das Ergebnis der Modalanalyse gültig ist. Der Ausgang der FEM stellt ein Berechnungsmodell zum Bestimmen der dynamischen Eigenschaften für jedes Maschinenbauteil 105 basierend auf den Schwingungsdaten bereit. Mit dem Berechnungsmodell können die überwachten Echtzeit-Schwingungsdaten in dynamische Eigenschaften für jedes Maschinenbauteil 105 in einer Maschine 101 übersetzt werden. Jedes andere geeignete Berechnungsverfahren kann statt der oben beschriebenen Modalanalyse und FEM verwendet werden.
Eine Modalanalyse ist eine Schwingungsanalyse, bei der die Schwingungen durch ihre natürlichen Frequenzen und Schwingungsmoden ausgedrückt werden. Die Modalanalyse ist ein effektives Verfahren zum Analysieren und Interpretieren von z. B. Schwingungsdaten von dem Schwingungssensor 108.
Die FEM kann als eine Technik beschrieben werden, die verwendet werden kann, um zu verifizieren, dass Voraussetzungen und eine Schlussfolgerung einer Analyse gültig sind. Im Allgemeinen weist die FEM Verfahren zum Verbinden von mehreren einfachen Elementgleichungen über eine Mehrzahl von Unterdomänen auf, so genannte finite Elemente (ein finites Element kann durch ein Maschinenbauteil 105 dargestellt werden), um eine komplexere Gleichung über eine größere Domäne zu approximieren (die größte Domäne kann durch die gesamte Maschine 101 dargestellt werden).
Die dynamischen Eigenschaften können als Prozessparameter bezeichnet werden und können beispielsweise Feuchtigkeit, Spannung, Anzahl von Umdrehungen etc. des Maschinenbauteils 105 sein. Welches dieser Beispiele, die erhalten werden, abhängig von welcher Art von Maschinenbauteil 105 ist. Beispielsweise kann, wenn das Maschinenbauteil 105 ein Rad in einem Förderbandsystem ist, eine der dynamischen Eigenschaften die Anzahl von Umdrehungen sein.
Die dynamischen Eigenschaften können in manchen Ausführungsformen durch Empfang von einer zugehörigen und alleinstehenden Vorrichtung erhalten werden, die dem Übersetzen der Schwingungsdaten in dynamische Eigenschaften gewidmet ist.
Wenn die dynamischen Eigenschaften erhalten werden, können sie beispielsweise in Echtzeit für das Wartungspersonal auf einem Display sichtbar sein (z. B. wie in 4 dargestellt, die später detaillierter beschrieben wird) oder sie können innerhalb der Analysevorrichtung 110 verwendet werden, um die Kontrolle der dynamischen Eigenschaften in Schritt 208 unten zu initiieren.
Mit Wissen der dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils 105 kann es möglich sein, die Menge an Last zu bestimmen, der das Maschinenbauteil 105 und möglicherweise auch die Maschine 101 ausgesetzt ist, um eine Überlast zu detektieren, anzugeben und eine Absenkung zu initiieren. Die Last kann unter Verwendung des Berechnungsmodells von der FEM wie oben beschrieben bestimmt werden.
Die dynamischen Eigenschaften können auch verwendet werden, um die Lebenszeit des Maschinenbauteils 105 und möglicherweise auch der Maschine 101 zu bestimmen. Beispielsweise, wenn die Menge an Last bestimmt wurde, der das Maschinenbauteil 105 ausgesetzt ist, kann diese Menge an Last zum Bestimmen der Lebenszeit verwendet werden. Die Lebenszeit kann durch die Anzahl von Betriebsstunden oder Umdrehungen des Maschinenbauteils 105, wenn sie einer bestimmten Last unterworfen ist, dargestellt werden.
Die Lebenszeit kann unter Verwendung irgendeines geeigneten Berechnungsverfahrens bestimmt werden. Beispielsweise, wenn das Maschinenbauteil 105 ein Lager ist, kann die Lebenszeit unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt werden:
wobei L₁₀ das Basisbemessungsleben (bei 90% Zuverlässigkeit) gemessen in Millionen von Umdrehungen darstellt. Das Basisbemessungsleben L₁₀ für ein spezielles Lager basiert auf der Bemessung der dynamischen Basislast gemäß der internationalen Organisation für Standardisierung (ISO) 181. C stellt eine Bemessung der dynamischen Basislast in Kilonewton (kN) dar, P stellt eine äquivalente dynamische Lagerlast gemessen in Newton (N) dar und p stellt eine Exponente für die Lebensgleichung dar (z. B. 3 für Kugellager, 10/3 für Wälzlager, etc.).
Schritt 208
Basierend auf dem Hinweis darauf, dass die Schwingung nahe an dem Schwellwert ist, kann die Analysevorrichtung 110 die Kontrolle der dynamischen Eigenschaften initiieren, die in Schritt 207 erhalten wurden. Die Kontrolle kann auf unterschiedliche Weisen initiiert werden, beispielsweise, dass die Analysevorrichtung 110 oder dass das Wartungspersonal die dynamischen Eigenschaften bestimmt und die Kontrolle der dynamischen Eigenschaften durchführt. Die Kontrolle kann bevorzugt unmittelbar, nachdem der Hinweis bereitgestellt wurde oder zumindest mit der kürzest möglichen Verzögerung, nachdem der Hinweis bereitgestellt wurde, initiiert werden. Es ist ein Vorteil, dass die Kontrolle der dynamischen Eigenschaften so schnell wie möglich durchgeführt wird, um zu vermeiden, dass die Schwingung des Maschinenbauteils 105 den Schwellwert erreicht oder überschreitet, d. h. ein Maschinenbauteilausfall auftritt.
Beispielsweise, wenn das Wartungspersonal Zugang zu den dynamischen Eigenschaften hat, können sie bestimmen, welche der Eigenschaften und wie viel sie kontrolliert werden sollten, um das Maschinenbauteil 105 von dem ungünstigen Zustand zu entfernen. In einem anderen Beispiel können die dynamischen Eigenschaften durch die Analysevorrichtung 110 selbst verwendet werden, um zu bestimmen, welche der Eigenschaften kontrolliert werden sollten und in welcher Weise sie kontrolliert werden sollten. Die Analysevorrichtung 110 oder das Wartungspersonal kann die aktuelle Kontrolle der dynamischen Eigenschaften durchführen. Als ein Ergebnis der Kontrolle der dynamischen Eigenschaften kann das Maschinenbauteil 105 nicht länger in dem ungünstigen Zustand betrieben werden oder in Betrieb sein, und es gibt kein unmittelbar bevorstehendes Risiko für einen Maschinenbauteilausfall.
Mit dem Schwingungshinweis und den dynamischen Eigenschaften kann es auch möglich sein, den Beginn eines Ausfalls eines Maschinenbauteils 105 zu detektieren.
4 stellt ein Beispiel dar, in dem die Maschine 101 ein Drahtabschnitt einer Papiermaschine ist. Im Detail stellt 4 die bereitgestellten Hinweise einer Schwingung aller Papiermaschinenbauteile 105 dar, bei denen die Schwingung überwacht wird. Das Beispiel in 4 kann als ein Beispiel eines Screenshots davon gesehen werden, was für das Wartungspersonal auf einem Display sichtbar ist. Für jedes Maschinenbauteil 105 (z. B. ein Rad oder ein Zylinder) wird ein Hinweis der in Echtzeit überwachten Schwingung bereitgestellt. In dem Beispiel, dass in 4 dargestellt ist, wird der Hinweis als ein Kreisdiagramm für jedes Maschinenbauteil 105 bereitgestellt. Jedes Kreisdiagramm kann in zehn (10) Abschnitte unterteilt sein. Der schattierte Bereich stellt die überwachte Schwingung dar. Wenn der schattierte Bereich alle Abschnitte bedeckt, ist es ein Hinweis darauf, dass ein Maschinenbauteilausfall aufgetreten ist. In anderen Worten ist der Schwellwert für den Maschinenbauteilausfall, wenn alle Abschnitte durch den schattierten Bereich bedeckt sind. Beispielsweise gibt in dem Kreisdiagramm mit Bezugszeichen 401 der schattierte Bereich an, dass die Schwingung ungefähr drei der zehn Abschnitte bedeckt, d. h., dass die Schwingung unter dem Schwellwert und ziemlich weit weg von dem Schwellwert ist. In dem Kreisdiagramm mit Bezugszeichen 403 werden ungefähr acht (8) der zehn Abschnitte durch den schattierten Bereich bedeckt, d. h. die Schwingung ist unter, aber nahe an dem Schwellwert. Das Kreisdiagramm mit Bezugszeichen 403 stellt einen Hinweis darauf bereit, dass die Schwingung unter und nahe an dem Schwellwert ist, d. h., dass das Maschinenbauteil 105, das das Kreisdiagramm 403 darstellt, in einem ungünstigen Zustand betrieben wird. Der ungünstige Zustand kann dazu führen, dass das Wartungspersonal die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils 105, die das Kreisdiagramm 403 darstellt, kontrollieren wird. In dem Kreisdiagramm mit Bezugszeichen 405 werden mehr als die zehn Abschnitte durch den schattierten Bereich bedeckt, d. h., dass das Maschinenbauteil 105, die durch das Kreisdiagramm 405 dargestellt wird, einen Fehler hat.
Wenn das Wartungspersonal oder die Analysevorrichtung 110 realisiert, dass die Schwingung nahe an dem Schwellwert ist (z. B. Kreisdiagramm 403), machen die Hinweise, die in 4 veranschaulicht sind, es möglich, die Maschine 101 und das Maschinenbauteil 105 in einer Weise zu betreiben, in der der ungünstige Resonanzzustand nicht zu einem Maschinenbauteilausfall führt. Mit dem Beispiel der Hinweise in 4 wird ein kompletter Überblick jedes Maschinenbauteils 105 mit Schwingungsüberwachung bereitgestellt und damit ist es möglich, den Resonanzzustand in der Maschine 101 zu kontrollieren.
Das Verfahren, das oben beschrieben wurde, wird nun von der Perspektive der Analysevorrichtung 110 aus beschrieben. 5 ist ein Flussdiagramm, das das vorliegende Verfahren, das durch die Analysevorrichtung 110 durchgeführt wird, beschreibt. Das Verfahren zum Handhaben von dynamischen Eigenschaften eines schwingenden Maschinenbauteils 105 weist zumindest manche der folgenden Schritte, die durch die Analysevorrichtung 110 durchzuführen sind, auf, welche Schritte in irgendeiner geeigneten Reihenfolge als der unten beschriebenen durchgeführt werden können:
Schritt 501
Dieser Schritt entspricht Schritt 204 in 2. Die Analysevorrichtung 110 überwacht eine Schwingung des Maschinenbauteils 105 in Echtzeit. Das Maschinenbauteil 105 kann durch Bewegen in zumindest einer von einer linearen oder rotierenden Weise vibrieren.
Schritt 502
Dieser Schritt entspricht Schritt 206 in 2. Wenn die Schwingung des Maschinenbauteils 105 unter und nahe an einem Schwellwert ist, stellt die Analysevorrichtung 110 einen Echtzeit-Hinweis darauf bereit, dass die Schwingung des Maschinenbauteils 105 unter und nahe an dem Schwellwert ist. Der Echtzeit-Hinweis kann beispielsweise durch Anzeigen des Hinweises auf einem Display bereitgestellt werden, den z. B. das Wartungspersonal überwacht, oder der Hinweis kann an eine Kontrolleinheit in dem System 100 bereitgestellt werden, die angepasst ist, die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils 105 zu kontrollieren, so dass die Schwingung unter und weit weg von dem Schwellwert ist, etc.
Das Maschinenbauteil 105 kann in einem ungünstigen Resonanzzustand betrieben werden, wenn die Schwingung unter und nahe an dem Schwellwert ist. Ein Maschinenbauteilausfall kann aufgetreten sein, wenn die Schwingung den Schwellwert erreicht hat oder über ihm ist.
Schritt 503
Dieser Schritt entspricht Schritt 207 in 2. Die Analysevorrichtung 110 erhält die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils 105 basierend darauf, dass die Schwingung unter und nahe an dem Schwellwert ist. Eine Veränderung der dynamischen Eigenschaften beeinflusst, wie nahe die Schwingung an dem Schwellwert ist. Dies kann auch so beschrieben werden, dass die dynamischen Eigenschaften basierend auf Schwingungsdaten erhalten werden.
Die dynamischen Eigenschaften können zumindest einem von Feuchtigkeit, Drehzahl, Temperatur, Spannung des Maschinenbauteils 105 zugeordnet sein.
Schritt 503a
Dieser Schritt ist ein Unterschritt von Schritt 503. Die Analysevorrichtung 110 kann eine Modalanalyse des Maschinenbauteils 105 durchführen.
Schritt 503b
Dieser Schritt ist ein Unterschritt von Schritt 503 und ein Schritt, der nach dem Schritt 503a durchgeführt werden kann. Die Analysevorrichtung 110 kann die Modalanalyse unter Verwendung einer FEM validieren.
Schritt 504
Dieser Schritt entspricht Schritt 208 in 2. Basierend auf dem Echtzeit-Hinweis kann die Analysevorrichtung 110 eine Echtzeit-Kontrolle des Maschinenbauteils 105 initiieren, indem die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils 105 verändert werden. Die Echtzeit-Kontrolle kann beispielsweise durch Senden eines Triggers an eine Kontrolleinheit initiiert werden, die angepasst ist, die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils 105 zu kontrollieren, oder sie kann initiiert werden, indem eine Nachricht an das Wartungspersonal bereitgestellt wird, damit dieses das Maschinenbauteil 105 kontrolliert.
Schritt 505
Basierend auf den dynamischen Eigenschaften kann die Analysevorrichtung 110 eine Menge an Last bestimmen, der das Maschinenbauteil 105 ausgesetzt ist.
Schritt 506
Basierend auf der bestimmten Last kann die Analysevorrichtung 110 bestimmen, ob das Maschinenbauteil 105 überlastet ist.
Schritt 507
Die Analysevorrichtung 110 kann eine Echtzeit-Lastabsenkung initiieren, wenn das Maschinenbauteil 105 überlastet ist.
Schritt 508
Basierend auf den dynamischen Eigenschaften kann die Analysevorrichtung Informationen, die eine Lebenszeit des Maschinenbauteils 105 angeben, erhalten.
Um die Verfahrensschritte, die in 2 und 5 zum Handhaben von dynamischen Eigenschaften des schwingenden Maschinenbauteils 105 gezeigt sind, durchzuführen, kann die Analysevorrichtung 110 eine Anordnung, wie sie in 6 gezeigt ist, aufweisen. Um die Verfahrensschritte, die in 2 und 5 zum Handhaben von dynamischen Eigenschaften des schwingenden Maschinenbauteils 105 gezeigt sind, durchzuführen, ist die Analysevorrichtung 110 angepasst. z. B. mittels eines Überwachungsmoduls 601 die Schwingung des Maschinenbauteils 105 in Echtzeit zu überwachen. Das Überwachungsmodul 601 kann auch als eine Überwachungseinheit, ein Überwachungsmittel, eine Überwachungsschaltung, Mitteln zum Überwachen etc. bezeichnet werden. Das Überwachungsmodul 601 kann ein Prozessor 603 der Analysevorrichtung 110 sein. Das Maschinenbauteil 105 kann angepasst sein, sich in zumindest einer von einer linearen oder rotierenden Weise zu bewegen.
Die Analysevorrichtung 110 ist des Weiteren angepasst, um z. B. mittels eines Bereitstellungsmoduls 605 einen Echtzeit-Hinweis darauf, dass die Schwingung des Maschinenbauteils 105 unter und nahe an einem Schwellwert ist, bereitzustellen, wenn die Schwingung des Maschinenbauteils 105 unter und nahe an dem Schwellwert ist. Das Bereitstellungsmodul 605 kann auch als eine Bereitstellungseinheit, ein Bereitstellungsmittel, eine Bereitstellungsschaltung, Mittel zum Bereitstellen, etc. bezeichnet werden. Das Bereitstellungsmodul 605 kann der Prozessor 603 der Analysevorrichtung 110 sein. Das Maschinenbauteil 105 kann angepasst sein, in einem ungünstigen Resonanzzustand betrieben zu werden, wenn die Schwingung unter und nahe an dem Schwellwert ist. Ein Maschinenbauteilausfall kann aufgetreten sein, wenn die Schwingung den Schwellwert erreicht hat oder über diesem ist.
Die Analysevorrichtung 110 ist angepasst, z. B. mittels eines Erhaltungsmoduls 608 die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils 105 basierend drauf, dass die Schwingung unter und nahe an dem Schwellwert ist, zu erhalten. Eine Veränderung der dynamischen Eigenschaften beeinflusst, wie nahe die Schwingung an dem Schwellwert ist. Das Erhaltungsmodul 608 kann auch als eine Erhaltungseinheit, ein Erhaltungsmittel, eine Erhaltungsschaltung, Mittel zum Erhalten, etc. bezeichnet werden. Das Erhaltungsmodul 608 kann der Prozessor 603 der Analysevorrichtung 110 sein. Die dynamischen Eigenschaften können zumindest einem von Feuchtigkeit, Drehzahl, Temperatur, Spannung des Maschinenbauteils 105 zugeordnet sein.
Die Analysevorrichtung 110 kann angepasst sein, z. B. mittels eines Initiierungsmoduls 610 basierend auf dem Hinweis eine Echtzeit-Kontrolle des Maschinenbauteils 105 zu initiieren, indem die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils 105 verändert werden. Das Initiierungsmodul 610 kann auch als eine Initiierungseinheit, ein Initiierungsmittel, eine Initiierungsschaltung, Mittel zum Initiieren, etc. bezeichnet werden. Das Initiierungsmodul 610 kann der Prozessor 603 der Analysevorrichtung 110 sein.
Die Analysevorrichtung 110 kann angepasst, z. B. mittels eines Durchführungsmoduls 613 eine Modalanalyse des Maschinenbauteils 105 durchzuführen. Das Durchführungsmodul 613 kann auch als eine Durchführungseinheit, ein Durchführungsmittel, eine Durchführungsschaltung, Mittel zum Durchführen, etc. bezeichnet werden. Das Durchführungsmodul 613 kann der Prozessor 603 der Analysevorrichtung 110 sein.
Die Analysevorrichtung 110 kann angepasst sein, z. B. mittels eines Validierungsmoduls 615 die Modalanalyse unter Verwendung einer FEM zu validieren. Das Validierungsmodul 615 kann auch als eine Validierungseinheit, ein Validierungsmittel, eine Validierungsschaltung, Mittel zum Validieren, etc. bezeichnet werden. Das Validierungsmodul 615 kann der Prozessor 608 der Analysevorrichtung 110 sein.
Die Analysevorrichtung 110 kann angepasst sein, z. B. mittels eines Bestimmungsmoduls 618 basierend auf den dynamischen Eigenschaften eine Menge an Last zu bestimmen, der das Maschinenbauteil 105 ausgesetzt ist. Das Bestimmungsmodul 618 kann auch als eine Bestimmungseinheit, ein Bestimmungsmittel, eine Bestimmungsschaltung, Mittel zum Bestimmen, etc. bezeichnet werden. Das Bestimmungsmodul 618 kann der Prozessor 608 der Analysevorrichtung 110 sein.
Die Analysevorrichtung 110 kann angepasst sein, z. B. mittels des Bestimmungsmoduls 618 basierend auf der bestimmten Last zu bestimmen, ob das Maschinenbauteil 105 überlastet ist.
Die Analysevorrichtung 110 kann angepasst sein, z. B. mittels des Initiierungsmoduls 610 eine Echtzeit-Lastabsenkung zu initiieren, wenn das Maschinenbauteil 105 überlastet ist.
Die Analysevorrichtung 110 kann angepasst sein, z. B. mittels des Erhaltungsmoduls 608 basierend auf den dynamischen Eigenschaften Informationen zu erhalten, die eine Lebenszeit des Maschinenbauteils 105 angeben.
Die Analysevorrichtung 110 kann angepasst sein, z. B. mittels eines Sendemoduls 620 eingerichtet sein, Informationen und Daten zu anderen Einheiten in dem System 100 zu übertragen, z. B. dem Schwingungssensor 108, dem Maschinenbauteil 105, einer Kontrolleinheit, etc. Das Sendemodul 620 kann auch als eine Sendeeinheit, ein Sendemittel, eine Sendeschaltung, Mittel zum Senden, eine Ausgangseinheit, etc. bezeichnet werden. Das Sendemodul 620 kann ein Sender, ein Sendeempfänger, etc. sein. Das Sendemodul 620 kann ein kabelloser Sender der Analysevorrichtung 110 des System 100 sein. Das Sendemodul 620 kann das Erhaltungsmodul 608 sein.
Die Analysevorrichtung 110 kann angepasst sein, z. B. mittels eines Empfangsmoduls 623 Informationen und Daten von anderen Einheiten in dem System 100 zu erhalten, z. B. dem Schwingungssensor 108, dem Maschinenbauteil 105, einer Kontrolleinheit, etc. Dass Empfangsmodul 623 kann auch als eine Empfangseinheit, ein Empfangsmittel, eine Empfangsschaltung, Mittel zum Empfangen, eine Eingangseinheit, etc. bezeichnet werden. Das Empfangsmodul 623 kann ein Empfänger, ein Sendeempfänger, etc. sein. Das Empfangsmodul 623 kann ein kabelloser Empfänger der Analysevorrichtung 110 des Systems 100 sein. Das Empfangsmodul 623 kann das Bereitstellungsmodul 605 sein.
Die Analysevorrichtung 110 kann des Weiteren einen Speicher 625 aufweisen, der ein oder mehrere Speichereinheiten aufweist. Der Speicher 625 ist angeordnet, um verwendet zu werden, um Daten, empfangene Datenströme, Energiepegelmessungen, Schwingungsdaten, dynamische Eigenschaften, Kontrolldaten, Analysedaten, Informationen, die die Last angeben, Überlastinformationen, Informationen, die die Lebenszeit angeben, Bewegungsinformationen, Schwellwerte, Zeitperioden, Einstellungen, Zeitabläufe und Anwendungen zu speichern, die die Verfahren hierin durchführen, wenn sie in der Analysevorrichtung 110 ausgeführt werden. Der Speicher 625 weist Anweisungen auf, die durch den Prozessor 603 ausführbar sind.
Der Fachmann wird auch anerkennen, dass das Überwachungsmodul 601, das Bereitstellungsmodul 605, das Erhaltungsmodul, das Initiierungsmodul 610, das Durchführungsmodul 613, das Validierungsmodul 615, das Bestimmungsmodul 618, das Sendemodul 620 und das Empfangsmodul 623, die oben beschrieben wurden, sich auf eine Kombination von analogen und digitalen Schaltungen und/oder einen oder mehrere Prozessoren beziehen können, die mit Software und/oder Firmware, die z. B. in einem Speicher gespeichert ist, eingerichtet sind, die, wenn sie durch den einen oder die mehreren Prozessoren, wie beispielsweise dem Prozessor 603, ausgeführt werden, wie oben beschrieben durchführen. Einer oder mehrere dieser Prozessoren, sowie die andere digitale Hardware, kann in einer einzelnen anwendungsspezifischen Schaltung (ASIC) enthalten sein oder mehrere Prozessoren und verschiedene digitale Hardware kann über mehrere separate Komponenten verteilt sein, ob individuell gebündelt oder in einem System-Auf-Einem-Chip (SoC) zusammengebaut.
Das Verfahren, das oben beschrieben wurde, wird nun von der Perspektive des Systems 100 aus beschrieben. 7 ist ein Flussdiagramm, das das vorliegende Verfahren, das durch das System 100 durchgeführt wird, beschreibt. Das Verfahren zum Handhaben von dynamischen Eigenschaften eines schwingenden Maschinenbauteils 105 weist zumindest manche der folgenden Schritte, die durch das System 100 durchzuführen sind, auf, welche Schritte in irgendeiner geeigneten Reihenfolge als der unten beschriebenen durchgeführt werden können:
Schritt 701
Dieser Schritt entspricht Schritt 202 in 2. Der Schwingungssensor 108 erfasst eine Schwingung in dem Maschinenbauteil 105 in Echtzeit.
Schritt 702
Dieser Schritt entspricht Schritt 203 in 2. Der Schwingungssensor 108 stellt Schwingungsdaten an eine Analysevorrichtung 110 bereit.
Schritt 703
Dieser Schritt entspricht Schritt 204 in 2 und Schritt 501 in 5. Die Analysevorrichtung 110 überwacht die Schwingung des Maschinenbauteils 105 in Echtzeit basierend auf den Schwingungsdaten von dem Schwingungssensor 108.
Schritt 704
Dieser Schritt entspricht Schritt 206 in 2 und Schritt 502 in 5. Wenn die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils 105 unter und nahe an einem Schwellwert sind, stellt die Analysevorrichtung 110 einen Echtzeit-Hinweis darauf bereit, dass die Schwingung des Maschinenbauteils 105 unter und nahe an dem Schwellwert ist.
Schritt 705
Dieser Schritt entspricht Schritt 207 in 2 und Schritt 503 in 5. Die Analysevorrichtung 110 erhält die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils 105 basierend darauf, dass die Schwingung unter und nahe an dem Schwellwert ist. Eine Veränderung der dynamischen Eigenschaften beeinflusst, wie nahe die Schwingung an dem Schwellwert ist.
Um die Verfahrensschritte, die in 2, 5 und 7 zum Handhaben von dynamischen Eigenschaften des schwingenden Maschinenbauteils 105 gezeigt sind, durchzuführen, kann das System 100 eine Anordnung, wie sie in 1 gezeigt ist, aufweisen. Um die Verfahrensschritte, die in 2, 5 und 7 zum Handhaben von dynamischen Eigenschaften des schwingenden Maschinenbauteils 105 gezeigt sind, durchzuführen, ist das System 100 angepasst. z. B. mittels des Schwingungssensors 108 die Schwingung des Maschinenbauteils 105 in Echtzeit zu erfassen.
Das System 100 ist angepasst, um z. B. mittels des Schwingungssensors 108 Schwingungsdaten an eine Analysevorrichtung 110 bereitzustellen.
Das System 100 ist angepasst, um z. B. mittels der Analysevorrichtung 110 die Schwingung des Maschinenbauteils 105 in Echtzeit basierend auf den Schwingungsdaten von den Schwingungssensor 108 zu überwachen.
Das System 100 ist angepasst, um z. B. mittels der Analysevorrichtung 110 einen Echtzeit-Hinweis darauf, dass die Schwingung des Maschinenbauteils 105 unter und nahe an einem Schwellwert ist, bereitzustellen, wenn die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils 105 unter und nahe an dem Schwellwert ist.
Das System 100 ist angepasst, um z. B. mittels der Analysevorrichtung 110 die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils 105 basierend drauf, dass die Schwingung unter und nahe an dem Schwellwert ist, zu erhalten, wobei eine Veränderung der dynamischen Eigenschaften beeinflusst, wie nahe die Schwingung an dem Schwellwert ist.
Ein Computerprogramm kann Anweisungen aufweisen, die, wenn sie auf zumindest einem Prozessor (z. B. dem Prozessor 603, der in 6 dargestellt ist) ausgeführt werden, den zumindest einen Prozessor veranlassen, zumindest manche der Verfahrensschritte 201–208 in 2, 501–508 in 5 und Schritte 701–705 in 7 auszuführen. Ein Träger kann das Computerprogramm aufweisen, wobei der Träger eines von einem elektronischen Signal, einem optischen Signal, einem Funksignal oder einem computerlesbaren Speichermedium ist.
Mit den Ausführungsformen ermöglichen die Echtzeit-Schwingungsdaten und die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils 105 Verbesserungen von Betriebsparametern und Prozessparametern, die der Maschine 101 und dem Maschinenbauteil 105 zugeordnet sind. Solche Parameter können beispielsweise die Anzahl von Umdrehungen, Draht- oder Bandspannung, Gewicht, Prozentsatz von Wasser, etc. sein. Dies wird durchgeführt, um zu vermeiden, dass die Maschine 101 und das Maschinenbauteil 105 in einem ungünstigen Resonanzzustand für eine zu lange Zeit betrieben werden, was zu Qualitätsproblemen sowohl an der Maschine 101 als auch dem Maschinenbauteil 105 und dem Endprodukt, das die Maschine 101 produziert, führen kann.
Zusammengefasst stellen die Ausführungsformen hierin ein System zum Überwachen von Schwingungsdaten in Echtzeit und zur Echtzeit-Verbesserung von dynamischen Eigenschaften (z. B. Prozessparametern) bereit, um zu vermeiden, dass Maschinenbauteile in einer Maschine zu lange in einem ungünstigen Zustand sind. Die Verbesserung kann stattfinden, wenn das Maschinenbauteil 105 in einen ungünstigen Zustand eintritt. Die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils 105 werden analysiert, um den Prozess zu verbessern, sodass das Maschinenbauteil 105 nicht überlastet ist. Beispiele von Maschinen 101, in denen die Ausführungsformen hierin anwendbar sind, sind eine Papierherstellungsmaschine, eine Mühle, ein Förderband, etc. Beispiele von dynamischen Eigenschaften sind Feuchtigkeitsgehalt, Drehzahl, Temperatur, Spannung, etc. Abweichungen von dem normalen, dynamischen Verhalten des Maschinenbauteils 105 können verwendet werden, um den Beginn einer Fehlfunktion in dem Maschinenbauteil 105 zu identifizieren.
Die Ausführungsformen hierin sind nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Alternativen, Modifikationen und Äquivalente können verwendet werden. Daher sollten die obigen Ausführungsformen nicht als dem Schutzumfang der Ausführungsformen beschränkend genommen werden, der durch die angehängten Ansprüche definiert ist.
Es sollte hervorgehoben werden, dass der Begriff „aufweist/aufweisend”, wenn er in dieser Beschreibung verwendet wird, verwendet wird, um das Vorhandensein von festgestellten Merkmalen, Integern, Schritten oder Bauteilen zu spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Integern, Schritten, Bauteilen oder Gruppen davon ausschließt. Es sollte auch beachtet werden, dass die Worte „ein” oder „eine”, die einem Element vorausgehen, nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl von solchen Elementen ausschließt.
Der Begriff „eingerichtet um”, der hierin verwendet wird, kann auch als ein „angeordnet um”, „angepasst um”, „fähig zu” oder „betrieben um” bezeichnet werden.
Es sollte auch hervorgehoben werden, dass die Schritte der Verfahren, die in den angehängten Ansprüchen definiert sind, in einer anderen Reihenfolge als die Reihenfolge, in der sie in den Ansprüchen auftreten, durchgeführt werden können, ohne von den Ausführungsformen hierin abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

(ISO) 181 [0047]

Claims

Verfahren, das durch eine Analysevorrichtung (110) zum Handhaben von dynamischen Eigenschaften eines schwingenden Maschinenbauteils (105) durchgeführt wird, wobei das Verfahren aufweist: Überwachen (204, 501) einer Schwingung des Maschinenbauteils (105) in Echtzeit; Bereitstellen (206, 502) eines Echtzeit-Hinweises darauf, dass die Schwingung des Maschinenbauteils (105) unter und nahe an dem Schwellwert ist; und Erhalten (207, 503) der dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils (105) basierend darauf, dass die Schwingung unter und nahe an dem Schwellwert ist, wenn die Schwingung des Maschinenbauteils (105) unter und nahe an einem Schwellwert ist, wobei eine Veränderung der dynamischen Eigenschafen beeinflusst, wie nahe die Schwingung an dem Schwellwert ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, welches des Weiteren aufweist: Initiieren (208, 504) einer Echtzeitkontrolle des Maschinenbauteils (105) basierend auf dem Hinweis, indem die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils (105) verändert werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–2, wobei das Erhalten (207, 503) der dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils (105) basierend darauf, dass die Schwingung unter und nahe an dem Schwellwert ist, des Weiteren aufweist: Durchführen (503a) einer Modalanalyse des Maschinenbauteils (105); und Validieren (503b) der Modalanalyse unter Verwendung einer Methode der finiten Elemente (FEM).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–3, welches des Weiteren aufweist: Bestimmen (505) einer Menge an Last, der das Maschinenbauteil (105) ausgesetzt ist, basierend auf den dynamischen Eigenschaften; und Bestimmen (506), ob das Maschinenbauteil (105) überlastet ist, basierend auf der bestimmten Last;. Und insbesondere aufweisend: Initiieren (507) einer Echtzeit-Lastabsenkung, wenn das Maschinenbauteil (105) überlastet ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–4, welches des Weiteren aufweist: Erhalten (508) von Informationen, die eine Lebenszeit des Maschinenbauteils (105) angeben, basierend auf den dynamischen Eigenschaften; insbesondere mit dem Merkmal: die dynamischen Eigenschaften sind zumindest einer von Feuchtigkeit, Drehzahl, Temperatur, Spannung des Maschinenbauteils (105) zugeordnet.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–5, wobei das Maschinenbauteil (105) in einem ungünstigen Resonanzzustand betrieben wird, wenn die Schwingung unter und nahe an dem Schwellwert ist; insbesondere mit den Merkmalen: wobei ein Maschinenbauteilausfall aufgetreten ist, wenn die Schwingung den Schwellwert erreicht hat oder über dem Schwellwert ist; und/oder wobei sich das Maschinenbauteil (105) in zumindest einer von einer linearen und einer rotierenden Weise bewegt.
Analysevorrichtung (110) zum Handhaben von dynamischen Eigenschaften eines schwingenden Maschinenbauteils (105), wobei die Analysevorrichtung (110) angepasst ist, um: eine Schwingung des Maschinenbauteils (105) in Echtzeit zu überwachen; einen Echtzeit-Hinweis darauf bereitzustellen, dass die Schwingung des Maschinenbauteils (105) unter und nahe an dem Schwellwert ist, wenn die Schwingung des Maschinenbauteils (105) unter und nahe an einem Schwellwert ist; und die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils (105) basierend darauf zu erhalten, dass die Schwingung unter und nahe an dem Schwellwert ist, wobei eine Veränderung der dynamischen Eigenschafen beeinflusst, wie nahe die Schwingung an dem Schwellwert ist.
Analysevorrichtung (110) gemäß Anspruch 7, welches des Weiteren angepasst ist, um: basierend auf dem Hinweis eine Echtzeitkontrolle des Maschinenbauteils (105) zu initiieren, indem die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils (105) verändert werden.
Analysevorrichtung (110) gemäß einem der Ansprüche 7–8, welche des Weiteren angepasst ist, um: eine Modalanalyse des Maschinenbauteils (105) durchzuführen; und die Modalanalyse unter Verwendung einer Methode der finiten Elemente (FEM) zu validieren; insbesondere mit den Merkmalen: welche des Weiteren angepasst ist, um: eine Menge an Last, der das Maschinenbauteil (105) ausgesetzt ist, basierend auf den dynamischen Eigenschaften zu bestimmen; und basierend auf der bestimmten Last zu bestimmen, ob das Maschinenbauteil (105) überlastet ist; und/oder welche des Weiteren angepasst ist, um: eine Echtzeit-Lastabsenkung zu initiieren, wenn das Maschinenbauteil (105) überlastet ist; und/oder welche des Weiteren angepasst ist, um: basierend auf den dynamischen Eigenschaften Informationen zu erhalten, die eine Lebenszeit des Maschinenbauteils (105) angeben.
Analysevorrichtung (110) gemäß einem der Ansprüche 7–9, wobei die dynamischen Eigenschaften zumindest einer von Feuchtigkeit, Drehzahl, Temperatur, Spannung des Maschinenbauteils (105) zugeordnet sind; insbesondere folgende Merkmale aufweisend: wobei das Maschinenbauteil (105) angepasst ist, um in einem ungünstigen Resonanzzustand betrieben zu werden, wenn die Schwingung unter und nahe an dem Schwellwert ist; und/oder wobei ein Maschinenbauteilausfall aufgetreten ist, wenn die Schwingung den Schwellwert erreicht hat oder über dem Schwellwert ist; und/oder wobei das Maschinenbauteil (105) angepasst ist, um sich in zumindest einer von einer linearen und einer rotierenden Weise zu bewegen.
Verfahren, das durch ein System (100) zum Handhaben von dynamischen Eigenschaften eines schwingenden Maschinenbauteils (105) durchgeführt wird, wobei das Verfahren aufweist: Erfassen (202) einer Schwingung des Maschinenbauteils (105) an einem Schwingungssensor (108) in Echtzeit; Bereitstellen (203) von Schwingungsdaten von dem Schwingungssensor (108) an eine Analysevorrichtung (110); Überwachen (205, 501) der Schwingung des Maschinenbauteils (105) an der Analysevorrichtung (110) in Echtzeit basierend auf den Schwingungsdaten von dem Schwingungssensor (108); Bereitstellen (206, 502) eines Echtzeit-Hinweises an der Analysevorrichtung (110) darauf, dass die Schwingung des Maschinenbauteils (105) nahe an dem Schwellwert ist, wenn die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils (105) unter und nahe an einem Schwellwert sind; und Erhalten (207, 503) der dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils (105) an der Analysevorrichtung (110) basierend darauf, dass die Schwingung unter und nahe an dem Schwellwert ist, wobei eine Veränderung der dynamischen Eigenschaften beeinflusst, wie nahe die Schwingung an dem Schwellwert ist.
System (100) zum Handhaben von dynamischen Eigenschaften eines schwingenden Maschinenbauteils (105), wobei das System (100) angepasst ist, um: eine Schwingung des Maschinenbauteils (105) in Echtzeit zu erfassen; Schwingungsdaten an eine Analysevorrichtung (110) bereitzustellen; die Schwingung des Maschinenbauteils (105) in Echtzeit basierend auf den Schwingungsdaten von dem Schwingungssensor (108) zu überwachen; einen Echtzeit-Hinweis darauf bereitzustellen, dass die Schwingung des Maschinenbauteils (105) nahe an dem Schwellwert ist, wenn die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils (105) unter und nahe an einem Schwellwert sind; und die dynamischen Eigenschaften des Maschinenbauteils (105) an der Analysevorrichtung (110) basierend darauf zu erhalten, dass die Schwingung unter und nahe an dem Schwellwert ist, wobei eine Veränderung der dynamischen Eigenschaften beeinflusst, wie nahe die Schwingung an dem Schwellwert ist.
Computerprogramm, das Anweisungen aufweist, die, wenn sie auf zumindest einem Prozessor ausgeführt werden, den zumindest einen Prozessor veranlassen, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–10 auszuführen, oder Träger, der das Computerprogramm aufweist, wobei der Träger eines von einem elektronischen Signal, einem optischen Signal, einem Funksignal oder einem computerlesbaren Speichermedium ist.