DE102022208447A1

DE102022208447A1 - Verfahren, Computerprogramm und Kühlsystem zum Überwachen einer Komponente des Kühlsystems in einem Walzwerk

Info

Publication number: DE102022208447A1
Application number: DE102022208447.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Hassel; Ulrich Cramer; Jens Kiessling-Romanus; August Sprock; Frank Theobald
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2022-08-15
Filing date: 2022-08-15
Publication date: 2024-02-15
Also published as: WO2024037827A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Überwachen einer Komponente eines Kühlsystems in einem Walzwerk, wobei das Kühlsystem mit der Komponente zum Aufbringen von einem Kühlmittel auf ein zu kühlendes Walzgut dient. Um das Kühlmittel nicht nur bei einem Neuzustand der Komponente, sondern auch mit der Komponente in gebrauchtem Zustand mit einem gewünschten Soll-Druck oder Soll-Volumenstrom auf das Walzgut applizieren zu können, sieht das erfindungsgemäße Kühlsystem die Erfassung von Ist-Kenndaten für die Komponente während und/oder nach der Einsatzzeit der Komponente 3 vor. Diese Ist-Kenndaten werden mit vorgegebenen Soll-Kenndaten verglichen zur Ermittlung einer eventuell Kenndaten-Abweichung Δ, die ein Fehlverhalten der Komponente 3 gegenüber ihrem Neuzustand repräsentiert. Die vorliegende Erfindung sieht dann verschiedene Maßnahmen vor zur Minimierung der Kenndaten-Abweichung, wenn diese einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Überwachen einer Komponente eines Kühlsystems in einem Walzwerk, wobei das Kühlsystem mit der Komponente zum Aufbringen von einem Kühlmittel auf ein zu kühlendes Walzgut dient. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch das entsprechende Kühlsystem.
Stand der Technik
Bekannte Kühlsysteme in Walzwerken bestehen im Wesentlichen aus einer Kühlstrecke mit einer Mehrzahl von Sprühdüsen, die über ein System aus Pumpen und Ventilen mit einem Kühlmittel versorgt werden. Das Kühlmittel wird den Sprühdüsen vorzugsweise mit einem erforderlichen Druck zugeführt; dazu wird das Kühlmittel in einem Hochbehälter vorgehalten und/oder der erforderliche Druck wird mit einer oder mehreren Pumpen erzeugt. Generell umfasst das bekannte Kühlsystem typischerweise eine Steuereinrichtung oder einen Regelkreis mit einem Stellglied zum Einstellen oder Regeln des Ist-Druckes oder des Ist-Volumenstromes, mit dem das Kühlmittel auf das zu kühlende Walzgut appliziert wird. Als Stellglied dienen dabei verschiedene Komponenten des Kühlsystems, wie zum Beispiel die Pumpen, Ventile oder die Sprühdüsen selbst. Die besagten Steuereinrichtungen oder Regelkreise bieten den Vorteil einer dynamischen und exakten Aufbringung des Kühlmittels mit einem gewünschten Soll-Druck oder Soll-Volumenstrom. Die Verwendung von drehzahl-geregelten Pumpen ermöglichen es, einen Druckverlust - und damit einen Energieverlust - welcher durch die besagten Stellglieder in dem Kühlsystem erzeugt wird, möglichst gering zu halten.
Eine Vielzahl von Veröffentlichungen beschäftigen sich mit den oben beschriebenen Steuerungen und Regelungen und deren Optimierung. Eine solche Veröffentlichung ist beispielsweise die Europäische Patentanmeldung EP 3 495 056 A1 . Dieses Dokument beschreibt ein Betriebsverfahren für eine Kühlstrecke zum Kühlen von heißem Walzgut aus Metall, wobei die Kühlstrecke eine Pumpe aufweist, die aus einem Kühlmittelreservoir Kühlmittel entnimmt und das Kühlmittel über ein Leitungssystem einer Anzahl von Kühlmittelauslässen zuführt, die über den Kühlmittelauslässen vorgeordnete Ventile gesteuert werden. Die Steuereinrichtung der Kühlstrecke führt zyklisch folgende Schritte aus: Unter Berücksichtigung von Kühlmittelströmen, die zu einem jeweiligen Zeitpunkt über die Kühlmittelauslässe abgegeben werden sollen, werden in Verbindung mit einem eingangsseitig der Ventile anstehenden Arbeitsdrucks des Kühlmittels Ansteuerzustände für die Ventile ermittelt. Durch Aufsummieren der Kühlmittelströme wird ein Gesamtkühlmittelstrom ermittelt. Unter Berücksichtigung des Gesamtkühlmittelstromes und des Arbeitsdrucks des Kühlmittels wird ein Pumpendruck ermittelt, der eingangsseitig der Pumpe herrschen soll, so dass eingangsseitig der Ventile der Arbeitsdruck erreicht wird. Unter Berücksichtigung des Gesamtkühlmittelstromes, des Pumpendrucks und eines eingangsseitig der Pumpe herrschenden Saugdrucks wird ein Ansteuerzustand für die Pumpe ermittelt. Die Ventile und die Pumpe werden entsprechend den ermittelten Ansteuerzuständen angesteuert. Um auch ohne eine Speichermöglichkeit für Kühlmittel zwischen der Pumpe und den Kühlmittelauslässen auf ineffiziente Weise jederzeit mit hoher Genauigkeit die benötigte Menge an Kühlmittel bereitstellen zu können, berücksichtigt die Steuereinrichtung zyklisch für den jeweiligen Zeitpunkt bei der Ermittlung des Pumpendrucks zusätzlich zu dem Gesamtkühlmittelstrom und dem Arbeitsdruck des Kühlmittels auch eine Änderung des Gesamtkühlmittelstromes.
Ungeachtet von diesem Stand der Technik ist es üblich, bei der Inbetriebnahme eines Kühlsystems eine Kalibrierkennlinie der Stellglieder aufzunehmen, um deren Betriebspunkte später schnell einstellen zu können. Bei der Kalibrierkennlinie der Stellglieder, auch Grundkennlinie genannt, handelt es sich um Soll-Kenndaten des Stellgliedes, die das kalibrierte Verhalten des Stellgliedes in einem verschleiß- und fehlerfreien Zustand während des Betriebs des vorzugsweise ebenfalls verschleiß- und fehlerfreien Kühlsystems beschreiben. In der Praxis kommt es im Laufe der Zeit zu Verschmutzungen, Ablagerungen, Korrosion und Verschleiß an dem Stellglied und in der Anlage, in der das Stellglied betrieben wird. Auch kann es vorkommen, dass die Auslassöffnungen der Sprühdüsen verstopfen, so dass die maximalen Kühlwassermengen nicht mehr eingestellt werden können. Eine gleichmäßige Abkühlung des Walzgutes über der Bankbreite ist dann nicht mehr gegeben und es kommt deshalb eventuell zu Qualitätsverlusten während der Produktion.
Alle diese genannten negativen Veränderungen an dem Stellglied oder im Umfeld des Stellgliedes werden traditionell in einer sogenannten Anlagenkennlinie erfasst, die sich im Laufe der Betriebszeit des Kühlsystems verändern kann. Der Begriff „Änderung der Anlagenkennlinie“ wird nachfolgend als Synonym für die besagten negativen Veränderungen verwendet.
Für eine genaue bzw. aktuelle Einstellung einer Komponente bzw. eines Stellgliedes in einem Kühlsystem ist es deshalb erforderlich, jeweils deren aktuelle Betriebskennlinie zu kennen, die sich aus einer Überlagerung der Grundkennlinie mit der Anlagenkennlinie ergibt; siehe dazu das Vorlesungsskript „Mess-, Steuer- und Regelungstechnik“ des Instituts für Verfahrenstechnik der Universität Linz, Wälser Str. 42, 4060 Leonding/A.
Eine manuelle Zustandsüberwachung des Kühlsystems kann meistens nur während eines Anlagenstillstandes durchgeführt werden und ist regelmäßig sehr personalaufwändig, insbesondere bei der typischen Größe einer Kühlstrecke in einem Walzwerk mit einer Vielzahl von im Hinblick auf ihren Zustand zu überwachenden Stellgliedern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Verfahren und Computerprogramm zur Überwachung einer Komponente eines Kühlsystems in einem Walzwerk sowie ein entsprechendes bekanntes Kühlsystem mit der Komponente zum Aufbringen von einem Kühlmittel auf ein zu kühlendes Walzgut dahingehend weiterzubilden, dass auch bei sich im Laufe der Zeit veränderter Anlagekennlinie das Kühlmittel stets mit einem gewünschten Soll-Druck oder einem gewünschten Soll-Volumenstrom auf das zu kühlende Walzgut appliziert wird.
Diese Aufgabe wird durch das im Patent Anspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst.
Zweck der Erfindung ist es, eine vorzugsweise kontinuierliche Zustandsüberwachung von den Komponenten bzw. Stellgliedern von Kühlsystemen in einem Walzwerk zu etablieren. Das Verfahren sieht vor, dass während und/oder nach einer Betriebszeit der Komponente bzw. des Stellgliedes des Kühlsystems Ist-Kenndaten für die Komponente erfasst werden und nachfolgend mit den zuvor ermittelten bzw. vorgegebenen Soll-Kenndaten für die Komponente verglichen werden. Die Ist-Kenndaten repräsentieren bzw. inkludieren dabei den Ist-Zustand der Komponente in ihrem Umfeld mit allen eventuell vorhandenen negativen Veränderungen. Die Soll-Kenndaten repräsentieren dagegen die Komponente und Ihr Umfeld in fehlerfreiem, insbesondere verschleißfreiem Zustand. Der Vergleich ermöglicht die Ermittlung einer eventuellen Kenndaten-Abgleichung, die ein Fehlverhalten der Komponente repräsentiert bzw. anzeigt. Das Verfahren sieht dann vor, dass Maßnahmen zur Minimierung-Abgleichung ergriffen werden, wenn die Kenndaten-Abweichung einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Mit den erfassten Ist-Kenndaten für die Komponente und aus deren Vergleich mit den Soll-Kenndaten für die Komponente kann auf Verschleißzustände an der Komponente rückgeschlossen werden. Hierdurch können verlässliche Daten auch zur Wartung und Instandhaltung ermittelt werden. Auf diese Weise kann die Produktionszeit des Walzwerkes erhöht werden, indem ungeplante Anlagenausfälle während des Produktionsbetriebes vermieden und Wartungsarbeiten in die geplanten Wartungsstillstände verschoben werden.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel kann die zu ergreifende Maßnahme zur Minimierung zur Kenndaten-Abweichung darin bestehen, eine Warnung oder einen Hinweis an eine Bedienperson des Kühlsystems oder an ein Meldesystem auszugeben zur Überprüfung und erforderlichenfalls zur Reparatur oder zum Austausch der jeweiligen Komponente.
Eine zusätzliche oder alternative Maßnahme zur Minimierung zur Kenndaten-Abweichung kann vorsehen: Aufschalten der Kenndaten-Abweichung oder eines daraus berechneten Korrekturwertes als Störgröße im Sinne einer Störgrößenaufschaltung auf die Steuereinrichtung oder den Regler zum Ermitteln einer korrigierten Stellgröße und zum Ausgeben der korrigierten Stellgröße am Ausgang der Steuereinrichtung oder des Reglers an die Komponente. Dadurch kann eine noch bessere Berücksichtigung von einer im Laufe der Zeit geänderten Anlagenkennlinie bei der Ansteuerung der Komponente realisiert werden.
Gemäß einer weiteren Maßnahme kann alternativ oder zusätzlich die Kenndaten-Abweichung oder der daraus berechnete Korrekturwert auch als Störgröße auf eine Sollwert-Vorgabeeinrichtung erfolgen, die typischerweise der Steuereinrichtung oder dem Regler vorgeschaltet ist. Die aufgeschaltete Kenndaten-Abweichung oder der daraus berechnete aufgeschaltete Korrekturwert wird dann in der Sollwert-Vorgabeeinrichtung dazu verwendet, den Sollwert für die Steuereinrichtung oder den Regler entsprechend anzupassen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden zumindest einzelne der Schritte (b) bis (d3) während des Betriebs des Kühlsystems oder während Betriebspausen des Kühlsystems mehrfach, vorzugsweise kontinuierlich wiederholt. Bei großer Häufigkeit der Wiederholungen können auch kleine Änderungen der Anlagenkennlinie erfasst und bei der Ansteuerung der Komponente bzw. des Stellgliedes berücksichtigt werden.
Bei der Komponente handelt es sich beispielsweise um eine Pumpe, ein Ventil oder eine Spritzdüse innerhalb des Kühlsystems.
Bei den Ist-Kenndaten handelt es sich um zumindest einzelne Punkte einer Betriebskennlinie der Komponente, die das Verhalten der gebrauchten Komponente im Betrieb des Kühlsystems zum Zeitpunkt ihrer Erfassung beschreibt. Der Begriff „gebrauchte Komponente“ meint, dass die Komponente aufgrund von Gebrauchsspuren, d.h. zum Beispiel aufgrund von Ablagerungen oder Verschleiß gegenüber ihrem neuwertigen oder fehlerfreien Zustand ein verändertes Verhalten zeigt.
Die Soll-Kenndaten zumindest einzelner Punkte einer kalibrierten Kennlinie der Komponente in fehlerfreiem Zustand werden während des Betriebs des Kühlsystems, typischerweise bei dessen Inbetriebnahme, messtechnisch erfasst.
Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Computerprogrammprodukt gemäß Patentanspruch 9 und durch ein Kühlsystem gemäß Anspruch 10 gelöst. Die Vorteile dieser Lösung entsprechen den oben in Bezug auf das genannte Verfahren genannten Vorteilen.
Bei dem Computerprogrammprodukt handelt es sich um ein physikalisches vertriebsfähiges Software-Produkt, das Softwarecodeabschnitte als Programm umfasst.
Der Beschreibung sind insgesamt 5 Figuren beigefügt, wobei

1 den kühlmittelseitigen Teil des Kühlsystems;
2 den steuerungstechnischen Teil des Kühlsystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
3 eine Gegenüberstellung von einer kalibrierten Kennlinie und einer Betriebskennlinie einer Komponente des Kühlsystems;
4 den steuerungstechnischen Teil des erfindungsgemäßen Kühlsystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
5 den steuerungstechnischen Teil des erfindungsgemäßen Kühlsystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt den kühlmittelseitigen Teil des erfindungsgemäßen Kühlsystems 100. Das Kühlsystem dient zum Kühlen eines Walzgutes 20 in einem Walzwerk. Zu diesem Zweck weist das Kühlsystem eine Bereitstellungseinrichtung 10 auf, um das Kühlmittel vorzugsweise mit einem vorbestimmten Druck zur Kühlung des Walzgutes bereitzustellen. Das Kühlmittel wird über mindestens eine Leitung 12 von der Bereitstellungseinrichtung 10 zu einer Aufbringungseinrichtung 4, beispielsweise einem Kühlbalken mit Sprühdüsen geleitet zum Applizieren des Kühlmittels auf das Walzgut 20. In der Leitung 12 ist typischerweise eine Komponente 3, beispielsweise in Form einer Pumpe oder eines Ventils eingebaut zum Steuern oder Regeln des Druckes des Volumenstroms, mit dem das Kühlmittel der Aufbringungseinrichtung 4 zugeführt werden soll. Auch ist in der Leitung ein Druck- oder Volumenstrommesser 5 eingebaut zum Ermitteln des jeweils aktuellen Ist-Druckes oder Ist-Volumenstroms des Kühlmittels in der Leitung.
Der in 1 zu erkennende horizontale Pfeil nach links deutet die Strömungsrichtung des Kühlmittels von der Bereitstellungseinrichtung 10 zu der Aufbringungseinrichtung 4 an.
2 zeigt den steuerungstechnischen Teil des Kühlsystems 100. Zu erkennen ist, dass die Komponente 3, hier beispielhaft als Stellglied in einem Regelkreis fungiert. Der Regelkreis weist neben der Komponente 3 eine Sollwert-Vorgabeeinrichtung 1 auf, beispielsweise in Form eines Kühlmodels zum Vorgeben eines Soll-Druckes oder eines Soll-Volumenstromes, mit dem das Kühlmittel der Aufbringungseinrichtung 4 zugeführt und auf das Walzgut 20 appliziert werden soll. Der Regelkreis sieht vor, dass diese Soll-Werte mit den von dem Druck- oder Volumenstrommesser 5 ermittelten Ist-Werten für den Druck oder den Volumenstrom durch Differenzbildung verglichen werden zur Ermittlung einer Regelabweichung, die Eingang findet in einen Regler 2. Der Regler 2 selbst dient zum Ausgeben einer Stellgröße an die dem Regler 2 nachgeschaltete Komponente 3, insbesondere eine Pumpe. Der Regler 2 ist ausgebildet, die Stellgröße so zu bilden, dass der jeweils aktuelle Ist-Druck oder Ist-Volumenstrom des Kühlmittels auf den vorgegebenen Soll-Druck oder Soll-Volumenstrom angepasst bzw. geregelt wird.
Alternativ zu dem in 2 gezeigten Regelkreis kann das Kühlmittel auch lediglich auf den vorgegebenen Soll-Druck oder Soll-Volumenstrom im Rahmen einer Steuerung eingestellt werden. Bei der Steuerung erfolgt im Unterschied zu dem Regelkreis keine Rückkopplung des von dem Druck- oder Volumenstrommesser 5 ermittelten Ist-Druckes oder Ist-Volumenstromes des Kühlmittels in der Leitung 12. Deshalb erfolgt dann auch die Dimensionierung der Stellgröße in der Regel nicht nach Maßgabe einer Abweichung zwischen Soll- und Ist-Daten, sondern vielmehr nach Maßgabe von Erfahrungswerten.
Erfahrungsgemäß bleibt die Komponente 3 während ihrer Einsatzdauer in dem Kühlsystem 100 nicht in ihrem ursprünglichen fehlerfreien Zustand, sondern sie unterliegt vielmehr Verschmutzungen, Ablagerungen, Korrosion und/oder Verschleiß. Dies hat zur Folge, dass die Komponente in ihrem besagten gebrauchten Zustand nicht mehr dasselbe Regelverhalten zeigt wie in neuwertigem bzw. fehlerfreiem Zustand.
3 veranschaulicht dieses unterschiedliche Verhalten der Komponente in Form einer Gegenüberstellung einer kalibrierten Kennlinie und einer Betriebskennlinie für dieselbe Komponente. Für beide Kennlinien ist gemäß 3 beispielhaft der Durchfluss Q über der Ventilöffnung y der Komponente aufgetragen. Die kalibrierte Kennlinie repräsentiert dabei die Soll-Kennlinie, die das optimale Verhalten der Komponente 3 in neuwertigem bzw. fehlerfreiem Zustand zeigt. Demgegenüber verläuft die Betriebskennlinie derselben Komponente gemäß 3 etwas flacher. Die Betriebskennlinie repräsentiert - anders als die kalibrierte Kennlinie - das reale Verhalten derselben Komponente in gebrauchtem Zustand nach einer gewissen Betriebsdauer bzw. Einsatzzeit. Zumindest einzelne Punkte auf der kalibrierten Kennlinie werden nachfolgend auch als Soll-Kenndaten bezeichnet, während zumindest einzelne Punkte auf der Betriebskennlinie nachfolgend auch als Ist-Kenndaten bezeichnet werden. Die Betriebskennlinie wird auch als Ist-Betriebskennlinie bezeichnet. Die vertikale Differenz in dem Diagramm in 3, d. h. die Differenz im Durchfluss der Komponente bei einer gleichen Ventilöffnungsstellung zwischen der kalibrierten Kennlinie und der Betriebskennlinie, d. h. zwischen dem neuwertigen Zustand und dem gebrauchten Zustand wird nachfolgend als Kenndaten-Abweichung Δ bezeichnet.
Zur Berücksichtigung dieses geänderten Einstellverhaltens der Komponente sieht die vorliegende Erfindung vor, dass das Kühlsystem 100 eine Erfassungseinrichtung 3a für den jeweils aktuellen Öffnungsgrad y der Komponente 3 und eine Kenndaten-Erfassungseinrichtung 6 zum Ermitteln von zumindest einzelnen Punkten der Ist-Betriebskennlinie für die Komponente 3 aufweist.
Wie zuvor unter Bezugnahme auf die 3 erläutert, handelt es sich bei der Betriebskennlinie um ein Diagramm, in dem beispielsweise der Ist-Durchfluss Q bzw. Ist-Volumenstrom V über dem Öffnungsgrad y der Komponente 3 aufgetragen wird. Alternativ kann beispielsweise auch der Ist-Druck des Kühlmittels über dem Öffnungsgrad der Komponente aufgetragen sein. Die Kenndaten-Erfassungseinrichtung 6 ist ausgebildet, zumindest einzelne Punkte dieser Ist-Betriebskennlinie für die Komponente als Ist-Kenndaten nach Maßgabe des von der Messeinrichtung 5 erfassten Ist-Druckes oder Ist-Volumenstromes und des jeweils zugehörigen erfassten Öffnungsgrades der Komponente zu generieren.
Weiterhin sieht die vorliegende Erfindung vor, dass das Kühlsystem 100 über eine Vergleichs- und Auswerteeinrichtung 7 verfügt zum Vergleichen der Ist-Kenndaten aus der Kenndaten-Erfassungseinrichtung 6 mit Soll-Kenndaten, die zumindest einzelne Punkte einer kalibrierten Kennlinie für die Komponente repräsentieren. Das Q(y)-Diagramm in den 2, 4 und 5 zeigt jeweils die Soll-Kenndaten bzw. die kalibrierte Kennlinie. Dieser Vergleich ermöglicht eine Ermittlung der in 3 illustrierten Kenndaten-Abweichung Δ und erlaubt eine Auswertung dieser Kenndaten-Abweichung dahingehend, ob sie einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet oder nicht. Schließlich sieht das erfindungsgemäße Kühlsystem eine Ausgabeeinrichtung 8 vor zum Ausgeben eines Hinweises oder einer Warnung an eine Bedienperson des Kühlsystems 100 oder an ein Meldesystem, wenn die Kenndaten-Abweichung Δ den Schwellenwert überschreitet. Alternativ oder zusätzlich zu dieser Information kann auch ein daraus abgeleiteter Fehler ausgegeben werden.
Vorteilhafterweise wird die Kenndaten-Abweichung Δ jedoch nicht nur ermittelt, sondern auch für die Regelung oder Steuerung der Komponente 3 sinnvoll verwendet. Dies gelingt beispielsweise dadurch, dass die Kenndaten-Abweichung, die, wie gesagt, das abweichende Verhalten der gebrauchten Komponente 3 gegenüber der neuwertigen fehlerfreien Komponente repräsentiert, oder ein daraus berechneter Korrekturwert als Störgröße auf die Steuereinrichtung oder den Regler 2 aufgeschaltet wird. Diese Störgrößenaufschaltung 9 ermöglicht es der Steuereinrichtung oder dem Regler 2, eine korrigierte Stellgröße zu ermitteln und an die Komponente 3 auszugeben. Anders als die ursprüngliche nichtkorrigierte Stellgröße berücksichtigt die korrigierte Stellgröße den gebrauchten Zustand der Komponente und deren dadurch bedingtes geändertes Einstellverhalten. Auf diese Weise ist eine präzisiere Einstellung oder Regelung des Ist-Druckes oder des Ist-Volumenstromes des Kühlmittels auf die entsprechenden gegebenen Soll-Werte möglich.
Alternativ oder zusätzlich kann die Kenndaten-Abweichung Δ oder der daraus berechnete Korrekturwert als Störgröße auch auf die Sollwert-Vorgabeeinrichtung 1 ausgegeben werden. In diesem Fall berücksichtig die Sollwert-Vorgabeeinrichtung 1 das durch Gebrauch geänderte Einstellverhalten der Komponente 3 auch bereits bei der Berechnung des Soll-Druckes oder des Soll-Volumenstromes, der an die Steuereinrichtung oder der Regler 2 ausgegeben wird. Diese beiden Varianten sind in den 4 und 5 veranschaulicht. 4 zeigt die Aufschaltung der Störgröße sowohl auf die Steuereinrichtung oder den Regler 2 und auf die Sollwert-Vorgabeeinrichtung 1. 5 zeigt die Störgrößenaufschaltung allein auf die Sollwert-Vorgabeeinrichtung 1.
Die besagte Kenndaten-Erfassungseinrichtung 6 ist nicht nur geeignet zum Ermitteln von zumindest einzelnen Punkten der Ist-Betriebskennlinie für die Komponente 3 in deren gebrauchtem Zustand. Vielmehr ist die Kenndaten-Erfassungseinrichtung 6 gleichermaßen geeignet zum Ermitteln von zumindest einzelnen Punkten der kalibrierten Kennlinie für die Komponente, nämlich dann, wenn die Komponente 3 in ihrem neuwertigen bzw. fehlerfreien Zustand in einem vorzugsweise ebenfalls neuwertigen bzw. fehlerfreien Anlagenumfeld betrieben wird. Diese zumindest einzelnen Punkte der kalibrierten Kennlinie, auch Soll-Kenndaten genannt, werden typischerweise bei der Inbetriebnahme des Kühlsystems und insbesondere der Komponente messtechnisch erfasst.
Bezugszeichenliste

1: Sollwert-Vorgabeeinrichtung
2: Regler, Steuereinrichtung
3: Komponente (= Stellglied), insbesondere Ventil, Pumpe oder Spritzdüse
3a: Erfassungseinrichtung für Öffnungsgrad, Volumenstrom, Druck der Komponente
4: Aufbringungseinrichtung, insbesondere Sprühdüse
5: Messgerät (Druck und/oder Volumenstrom)
6: Erfassungseinrichtung für Kenndaten- bzw. Betriebskennlinie der Komponente;
7: Vergleichs- und Auswerteeinrichtung
8: Ausgabeeinrichtung
9: Störgrößenaufschalteinrichtung
Δ: Kenndaten-Abweichung
10: Bereitstellungseinrichtung für Kühlmittel
12: Leitung
20: Walzgut
100: Kühlsystem
Δ: Kenndaten-Abweichung
y: Ventilöffnungsgrad
Q: Durchfluss

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

EP 3495056 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Überwachen einer Komponente (3) eines Kühlsystems (100) in einem Walzwerk, wobei das Kühlsystem (100) mit der Komponente (3) zum Aufbringen von einem Kühlmittel auf ein zu kühlendes Walzgut (20) dient, und wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Vorgeben von Soll-Kenndaten für die Komponente (3), wobei die Soll-Kenndaten das kalibrierte Verhalten der Komponente (3) in einem fehlerfreien Zustand während des Betriebs des Kühlsystems (100) beschreiben; b) Erfassen von Ist-Kenndaten für die Komponente (3) während und/oder nach einer Einsatzzeit der Komponente (3); c) Vergleichen der Ist-Kenndaten mit den Soll-Kenndaten für die Komponente (3) und Ermitteln einer eventuellen Kenndaten-Abweichung (Δ), die ein Fehlverhalten der Komponente (3) repräsentiert; und d) Ergreifen einer Maßnahme zur Minimierung der Kenndaten-Abweichung (Δ), wenn diese einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Maßnahme gemäß Verfahrensschritt d): d1) Ausgeben einer Warnung an eine Bedienperson des Kühlsystems (100) oder an ein Meldesystem zur Überprüfung der Komponente (3).
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Kühlsystem (100) eine Steuereinrichtung oder einen Regler (2) aufweist jeweils zum Ausgeben einer Stellgröße an die Komponente (3) als der Steuereinrichtung oder dem Regler nachgeschaltetem Stellglied zum Einstellen oder Regeln des Ist-Druckes oder des Ist-Volumenstroms mit dem das Kühlmittel auf das zu kühlende Walzgut (20) appliziert wird, auf einen vorgegebenen Soll-Druck oder Soll-Volumenstrom, zumindest im Falle der Regelung nach Maßgabe der Kenndaten-Abweichung (Δ), welche die Differenz zwischen den Soll-Kenndaten und den Ist-Kenndaten repräsentiert; gekennzeichnet durch folgende Maßnahme gemäß Verfahrensschritt d): d2) Aufschalten der Kenndaten-Abweichung (Δ) oder eines daraus berechneten Korrekturwertes als Störgröße im Sinne einer Störgrößenaufschaltung (9) auf die Steuereinrichtung oder den Regler (2) zum Ermitteln einer korrigierten Stellgröße und zum Ausgeben der korrigierten Stellgröße am Ausgang der Steuereinrichtung oder des Reglers (2) an die Komponente (3).
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Kühlsystem (100) eine Steuereinrichtung oder einen Regler (2) mit jeweils einer vorgeschalteten Sollwert-Vorgabeeinrichtung (1) und mit der Komponente (3) als nachgeschaltetem Stellglied aufweist zum Einstellen oder Regeln des Druckes oder des Volumenstroms mit dem das Kühlmittel auf das zu kühlende Walzgut (20) appliziert wird, gekennzeichnet durch folgende Maßnahme gemäß Verfahrensschritt d): d3) Aufschalten der Kenndaten-Abweichung (Δ) oder eines daraus berechneten Korrekturwertes als Störgröße im Sinne einer Störgrößenaufschaltung (9) auf die Sollwert-Vorgabeeinrichtung (1) zum Anpassen des Sollwertes für die Steuereinrichtung oder den Regler (2).
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne der Schritte b) bis d3) während des Betriebs des Kühlsystems (100) oder während Betriebspausen mehrfach, vorzugsweise kontinuierlich wiederholt werden.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Komponente (3) um eine Pumpe oder ein Ventil oder eine Spritzdüse handelt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Ist-Kenndaten um zumindest einzelne Punkte einer Ist-Betriebskennlinie der Komponente (3) handelt, die das Verhalten der gebrauchten Komponente (3) im Betrieb des Kühlsystems (100) während des Zeitintervalls ihrer Erfassung beschreibt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Soll-Kenndaten um zumindest einzelne Punkte einer kalibrierten Kennlinie (10) der Komponente (3) handelt, die das Verhalten der neuwertigen fehlerfreien Komponente (3) im Betrieb des vorzugsweise ebenfalls neuwertigen und fehlerfreien Kühlsystems (100) während des Zeitintervalls ihrer Erfassung beschreibt.
Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Speicher eines digitalen Computers geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Schritte gemäß dem Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgeführt werden, wenn das Produkt auf dem Computer abläuft.
Kühlsystem (100) zum Kühlen eines Walzgutes (20) in einem Walzwerk, aufweisend: eine Bereitstellungseinrichtung (10) zum Bereitstellen eines Kühlmittels für das Kühlsystem (100) mit einem vorbestimmten Druck; eine Kühlstrecke mit mindestens einer Aufbringungseinrichtung (4), insbesondere einer Sprühdüse, zum Aufbringen des Kühlmittels auf das Walzgut (20); mindestens eine Leitung (12) zum Zuführen des Kühlmittels von der Bereitstellungseinrichtung zu der Aufbringungseinrichtung (4); mindestens einen Druck- oder Volumenstrommesser (5) zum Ermitteln des Ist-Druckes oder des Ist-Volumenstromes in der Leitung; eine Sollwert-Vorgabeeinrichtung (1), beispielsweise in Form eines Kühlmodells, zum Vorgeben eines Soll-Druckes oder eines Soll-Volumenstromes mit dem das Kühlmittel auf das Walzgut (20) appliziert werden soll; mindestens eine Komponente (3), wie z.B. eine Pumpe, ein Ventil und/oder die Sprühdüse (5) in der Leitung; eine Steuereinrichtung oder einen Regler (2), jeweils zum Ausgeben einer Stellgröße an ein der Steuereinrichtung oder dem Regler nachgeschaltetes Stellglied in Form der Komponente (3) zum Einstellen oder Regeln des Ist-Druckes oder des Ist-Volumenstroms mit dem das Kühlmittel auf das zu kühlende Walzgut (20) appliziert wird, auf den vorgegebenen Soll-Druck oder Soll-Volumenstrom, zumindest im Falle der Regelung nach Maßgabe einer Kenndaten-Abweichung (Δ), welche die Differenz zwischen den Soll-Kenndaten und den Ist-Kenndaten repräsentiert; gekennzeichnet durch eine Erfassungseinrichtung (3a) für den Öffnungsgrad der Komponente (3); eine Kenndaten-Erfassungseinrichtung (6) zum Ermitteln von zumindest einzelnen Punkten der Ist-Betriebskennlinie für die Komponente (3) als Ist-Kenndaten nach Maßgabe des von der Messeinrichtung (5) erfassten Ist-Druckes oder des Ist-Volumenstromes und des erfassten Öffnungsgrades der Komponente (3); und eine Vergleichs- und Auswerteeinrichtung (7) zum Vergleichen der Ist-Kenndaten mit Soll-Kenndaten, die zumindest einzelne Punkte einer kalibrierten Kennlinie für die Komponente (3) repräsentieren, zum Ermitteln einer Kenndaten-Abweichung (Δ) und zum Auswerten der Kenndaten-Abweichung (Δ) dahingehend, ob sie einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Kühlsystem (100) nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Ausgabeeinrichtung (8) zum Ausgeben eines Hinweises oder einer Warnung an eine Bedienperson des Kühlsystems (100) oder an ein Meldesystem, dass die Kenndaten-Abweichung (Δ) den Schwellenwert überschreitet und/oder dass die Komponenten (3) überprüft werden müssen.
Kühlsystem (100) nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch eine Störgrößenaufschalteinrichtung (9) zum Aufschalten der Kenndaten-Abweichung (Δ) oder eines daraus berechneten Korrekturwertes als Störgröße auf die Steuereinrichtung oder den Regler (2) zum Ermitteln einer korrigierten Stellgröße und zum Ausgeben der korrigierten Stellgröße am Ausgang der Steuereinrichtung oder des Reglers an die Komponente (3).
Kühlsystem (100) nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Störgrößenaufschalteinrichtung (9) weiterhin ausgebildet ist zum Aufschalten der Kenndaten-Abweichung (Δ) oder des daraus berechneten Korrekturwertes als Störgröße auf die Sollwert-Vorgabeeinrichtung (1) zum Anpassen des Soll-Druckes oder des Soll-Volumenstromes für die Steuereinrichtung oder den Regler (2).
Kühlsystem (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenndaten-Erfassungseinrichtung (6) weiterhin ausgebildet ist, die kalibrierte Kennlinie der Komponente (3) zu erfassen, wenn das Kühlsystem (100) und die Komponente (3) jeweils neuwertig oder fehlerfrei sind.
Kühlsystem (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem eingerichtet und ausgebildet ist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.