DE102020122066A1

DE102020122066A1 - Textilmaschine

Info

Publication number: DE102020122066A1
Application number: DE102020122066.9A
Authority: DE
Inventors: Hans-Günter Wedershoven; Gregor Boos; Niclas Rohrer; Frank Wefers; Ralf Hoffmann
Original assignee: Saurer Spinning Solutions GmbH and Co KG
Current assignee: Rieter Automatic Winder De GmbH
Priority date: 2020-08-24
Filing date: 2020-08-24
Publication date: 2022-02-24
Also published as: JP2022036927A; CN114094565A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Textilmaschine mit einer Vielzahl von mindestens einem elektrischen Verbraucher, insbesondere einen elektrischen Antrieb aufweisenden Arbeitsstellen und einer mindestens zwei Netzteile aufweisenden Energieversorgungseinheit zur Versorgung der mindestens einen elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie, wobei die Netzteile derart ausgebildet sind, dass diese jeweils unabhängig voneinander die Arbeitsstellen mit elektrischer Energie versorgen und zur gemeinsamen Versorgung der elektrischen Verbraucher parallel geschaltet sind. Um eine Textilmaschine bereitzustellen, welche einen energieeffizienten Betrieb ermöglicht, ist eine Steuereinheit zum wirkungsgradoptimierten Betrieb der Netzteile der Energieversorgung vorgesehen, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die Anzahl der zur Energieversorgung genutzten Netzteile energieverbrauchsabhängig auszuwählen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Textilmaschine mit

- einer Vielzahl von mindestens einem elektrischen Verbraucher, insbesondere einen elektrischen Antrieb aufweisenden Arbeitsstellen und
- einer mindestens zwei Netzteile aufweisenden Energieversorgungseinheit zur Versorgung der mindestens einen elektrischen Verbraucher mit elektrischer Energie, wobei die Netzteile derart ausgebildet sind, dass diese jeweils unabhängig voneinander die Arbeitsstellen mit elektrischer Energie versorgen und zur gemeinsamen Versorgung der elektrischen Verbraucher parallel geschaltet sind.

Textilmaschinen der eingangsgenannten Art sind in vielfältigen Ausgestaltungen aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt bspw. die DE 10 2015 014 177 A1 eine Textilmaschine mit einer sich aus mehreren Netzteilen zusammensetzenden Energieversorgungseinheit, mittels der die einzelnen Verbraucher der Arbeitsstelle bedarfsabhängig mit Energie versorgt werden.
Bei der Auslegung der Textilmaschine wird unter Berücksichtigung des zu erwartenden Energieverbrauchs die Energieversorgungseinheit entsprechend ausgelegt, wobei vor dem Hintergrund des zu erwartenden Energiebedarfs für die Energieversorgungseinheit mehrere Netzteile vorgesehen werden, um die Energieversorgung sicherzustellen.
In der Praxis hat sich herausgestellt, dass der theoretisch ermittelte Energiebedarf einer Textilmaschine oftmals oberhalb des tatsächlichen Energiebedarfs liegt, bzw. die verfügbare Energie nicht dauerhaft genutzt wird. Dies führt dazu, dass die zur Versorgung der Arbeitsstellen genutzten Netzteile insgesamt in einem Arbeitsbereich betrieben werden, in dem die Netzteile einen nur geringen Wirkungsgrad aufweisen, was insgesamt zu höheren Betriebskosten der Textilmaschine führt.
Nachdem der Energieverbrauch von Textilmaschinen zunehmend an Bedeutung gewinnt, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Textilmaschine bereitzustellen, welche einen energieeffizienten Betrieb ermöglicht.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch eine Textilmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Kennzeichnend für die erfindungsgemäße Textilmaschine ist eine Steuereinheit, die zum wirkungsgradoptimierten Betrieb der Netzteile der Energieversorgungseinheit dazu ausgebildet ist, die Anzahl der zur Energieversorgung genutzten Netzteile energieverbrauchsabhängig einzustellen.
Gemäß der Erfindung ist die Steuereinheit dazu in der Lage, in Abhängigkeit von dem tatsächlichen Energieverbrauch der Textilmaschine die Anzahl der zur Energieversorgung notwendigen Netzteile auszuwählen, wobei neben der Anzahl der Netzteile besonders bevorzugt die Steuereinheit auch zur konkreten Auswahl der zur Energieversorgung genutzten Netzteile ausgelegt ist. Dies ermöglicht es, die zur Bereitstellung des Energiebedarfs zu nutzenden Netzteile in deren jeweils effizienten Arbeitsbereichen zu betreiben, in dem diese einen hohen Wirkungsgrad aufweisen. Neben einem besonders niedrigen Energieverbrauch gewährleistet der entsprechende Betrieb der Netzteile eine besonders hohe Lebensdauer der Netzteile, woraus besonders geringe Ausfallraten und Instandsetzungskosten für die erfindungsgemäße Textilmaschine resultieren.
Die Steuerung der Energieversorgungseinheit, insbesondere die Anzahl der zur Versorgung genutzten Netzteile kann durch die Steuereinheit grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen. In einer besonders einfachen Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die Anzahl der zur Energieversorgung genutzten Netzteile von dem von der Steuereinheit ermittelten Energieverbrauch der Textilmaschine abhängt, wobei hierzu in der Steuereinheit entsprechende Daten hinterlegt sind, welche die Anzahl der zu nutzenden Netzteile in Abhängigkeit des Energieverbrauchs angibt.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, Wirkungsgradkurven der Netzteile zu speichern und die Anzahl der zur Energieversorgung genutzten Netzteile unter Verwendung der Wirkungsgradkurven auszuwählen. Gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung sind in der Steuereinheit für die jeweiligen Netzteile der Energieversorgungseinheit Wirkungsgradkurven hinterlegt, aus welchen der optimale Arbeitsbereich der jeweiligen Netzteile ermittelbar ist. Gemäß dieser Weiterbildung der Erfindung ist die Steuereinheit dazu ausgelegt, in Abhängigkeit von dem Energieverbrauch unter Berücksichtigung der Wirkungsgradkurven der einzelnen Netzteile die Anzahl der genutzten Netzteile sowie die konkret zu verwendenden Netzteile in optimaler Weise auszuwählen, so dass die Energieversorgung in besonders vorteilhafter Weise an den Energiebedarf der Textilmaschine angepasst werden kann, wodurch sich ein besonders kosteneffizienter Betrieb der Textilmaschine ergibt.
Die konkrete Auswahl sowie die Anzahl der zur Energieversorgung zu verwendenden Netzteile kann grundsätzlich allein unter Berücksichtigung der in der Steuereinheit hinterlegten Daten der Netzteile und des Energiebedarfs erfolgen, ohne dass es hierzu einer erweiterten Kommunikation mit den Netzteilen bedarf. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Netzteile zur Erfassung und Übermittlung ihrer Leistungsdaten und/oder Betriebstemperatur an die Steuereinheit ausgebildet sind.
Eine Erfassung und Übermittlung der Leistungsdaten und/oder Betriebstemperatur der Steuereinheit ermöglicht es, die Auswahl sowie die Anzahl der zur Energieversorgung zu nutzenden Netzteile anhand der von den jeweiligen Netzteilen übermittelten Daten vorzunehmen. Sowohl über die Betriebstemperatur als auch über die Leistungsdaten lässt sich dabei in Echtzeit ermitteln, in welchem Arbeitsbereich bzw. mit welchem Wirkungsgrad die jeweiligen Netzteile betrieben werden, so dass eine besonders zuverlässige Auswahl und Kontrolle der Netzteile erfolgen können, welche zum Betrieb der Textilmaschine in optimaler Weise für den jeweiligen Energieverbrauch geeignet sind. In besonders vorteilhafter Weise erfolgt die Auswahl der Netzteile durch die Steuereinheit sowohl unter Berücksichtigung der Leistungsdaten als auch der ermittelten Betriebstemperatur.
Eine Hinterlegung der für den Betrieb der Energieversorgungseinheit notwendigen Daten in der Steuereinheit, insbesondere der vorteilhafterweise vorgesehenen Wirkungsgradkurven, kann grundsätzlich in beliebiger Weise erfolgen, bspw. durch eine einfache Dateneingabe durch einen Nutzer bei der Einrichtung der Textilmaschine oder über geeignete Datenschnittstellen. Über die entsprechende Eingabe können auch nachträglich die vorteilhafter Weise vorgesehenen Wirkungsgradkurven in der Steuereinheit hinterlegt werden. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Steuereinheit zur Ermittlung der Wirkungsgradkurven ausgebildet ist.
Durch diese Weiterbildung der Erfindung, bei der von der Steuereinheit während des Betriebs der Textilmaschine unterschiedliche Daten der Netzteile erfasst werden können, besteht für die Steuereinheit, insbesondere unter Berücksichtigung der Leistungsdaten, die Möglichkeit, für die einzelnen Netzteile konkrete Wirkungsgradkurven zu ermitteln, welche es ermöglichen, über die Steuereinheit die Textilmaschine in besonders effizienter Weise zu betreiben, nachdem die Anzahl und Auswahl der zur Energieversorgung verwendeten Netzteile unter Berücksichtigung besonders akkurater Daten erfolgen kann, welche durch die Steuereinheit für jedes Netzteil ermittelt wurden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

1 eine erste Ausführungsform einer Textilmaschine und
2 eine zweite Ausführungsform einer Textilmaschine.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Textilmaschine 1 mit zwei nebeneinander angeordneten Arbeitsstellen 2. Die Arbeitsstelle 2 kann bspw. als Spulstelle in an sich bekannter Weise ausgebildet sein. In 1 sind exemplarisch nur ein elektrischer Verbraucher 3 an jeder Arbeitsstelle 2 dargestellt. Der elektrische Verbraucher 3 ist vorzugsweise als elektrischer Antrieb ausgebildet.
Die Textilmaschine 1 verfügt über eine maschinenlange Gleichspannungsschiene 9, an der die elektrischen Verbraucher 3 und ggf. weitere nicht dargestellte elektrische Verbraucher der Arbeitsstellen 2 zur Versorgung mit elektrischer Energie angeschlossen sind.
Über die Länge der Textilmaschine 1 sind mehrere, im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei, Netzteile 4 angeordnet, die gemeinsam eine Energieversorgungseinheit der Textilmaschine 1 bilden. Die Netzteile 4 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Gleichrichter mit nachgelagertem Gleichspannungszwischenkreis ausgebildet. Der Eingang 4.1 der Netzteile 4 ist jeweils an einem Wechselspannungsnetz 8 angeschlossen. Der Ausgang 4.2 der Netzteile 4 ist jeweils an die Gleichspannungsschiene 9 angeschlossen. Damit sind die Netzteile 4 am Ausgang 4.2 parallel geschaltet und versorgen die elektrischen Versorger 3 der Arbeitsstellen 2 gemeinsam.
Die Textilmaschine 1 weist ferner eine zentrale Steuereinheit 6 auf, die über einen Datenbus 5 mit nicht dargestellten Arbeitsstellensteuerungen der Arbeitsstellen 2 sowie den Netzteilen 4 verbunden ist.
Über den Datenbus 5 sind die untereinander verbundenen Netzteile 4 mit der zentralen Steuereinheit 6 verbunden, so dass die Netzteile 4 permanent ihre Leistungsdaten sowie Betriebstemperaturen an die Steuereinheit 6 übermitteln.
Über die Leistungsdaten sowie die Betriebstemperaturen ermittelt die Steuereinheit 6 für jedes Netzteil 4 eine individuelle Wirkungsgradkurve, welche es ermöglichen, die Energieversorgungseinheit in einem optimalen Arbeitsbereich zu betreiben. Hierzu wird von der Steuereinheit 6 in Abhängigkeit von dem Energiebedarf der Arbeitsstellen 2 die Anzahl und Auswahl der Netzteile 4 vorgenommen, welche am effizientesten zur Energieversorgung der Arbeitsstellen 2 genutzt werden.
Somit besteht die Möglichkeit, in Abhängigkeit von dem tatsächlichen Energiebedarf der Textilmaschine 1 eine besonders effiziente Energieversorgung bereitzustellen, wobei die Netzteile 4 immer in einem Bereich betrieben werden, in dem diese einen besonders guten Wirkungsgrad aufweisen. Die Wirkungsgradkurven werden dabei von der Steuereinheit 6 für jedes Netzteil 4 unter Zugrundelegung der ermittelten Leistungsdaten sowie Betriebstemperaturen ermittelt.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Textilmaschine, die weitestgehend mit der Textilmaschine 1 der 1 übereinstimmt. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass die Netzteile 4 nicht über die Textilmaschine 1 verteilt angeordnet sind, sondern am Ende der Textilmaschine 1 in einem gemeinsamen Schaltschrank 7 untergebracht sind.
Bezugszeichenliste

1: Textilmaschine
2: Arbeitsstelle
3: Verbraucher
4: Netzteil
4.1: Eingang
4.2: Ausgang
5: Datenbus
6: Steuereinheit
7: Schaltschrank
8: Wechselspannungsnetz
9: Gleichspannungsschiene

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102015014177 A1 [0002]

Claims

Textilmaschine (1) mit - einer Vielzahl von mindestens einem elektrischen Verbraucher (3), insbesondere einen elektrischen Antrieb aufweisenden Arbeitsstellen (2) und - einer mindestens zwei Netzteile (4) aufweisenden Energieversorgungseinheit zur Versorgung der mindestens einen elektrischen Verbraucher (3) mit elektrischer Energie, wobei die Netzteile (4) derart ausgebildet sind, dass diese jeweils unabhängig voneinander die Arbeitsstellen (2) mit elektrischer Energie versorgen und zur gemeinsamen Versorgung der elektrischen Verbraucher (3) parallel geschaltet sind, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (6) zum wirkungsgradoptimierten Betrieb der Netzteile (4) der Energieversorgung, wobei die Steuereinheit (6) dazu ausgebildet ist, die Anzahl der zur Energieversorgung genutzten Netzteile (4) energieverbrauchsabhängig auszuwählen.
Textilmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (6) dazu ausgebildet ist, Wirkungsgradkurven der Netzteile (4) zu speichern und die Anzahl der zur Energieversorgung genutzten Netzteile (4) unter Verwendung der Wirkungsgradkurven einzustellen.
Textilmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzteile (4) zur Erfassung und Übermittlung ihrer Leistungsdaten und/oder Betriebstemperatur an die Steuereinheit (6) ausgebildet sind.
Textilmaschine (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (6) zur Ermittlung der Wirkungsgradkurven ausgebildet ist.