DE19703575A1

DE19703575A1 - Verfahren und Anordnung zur automatischen Überwachung von Maschinen, insbesondere Zerkleinerungsmaschinen, vorzugsweise Rotorscheren

Info

Publication number: DE19703575A1
Application number: DE1997103575
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Dillmann; August Van Der Beek; Thomas Spieshofer; Willi Schneider
Original assignee: Lindemann Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Metso Lindemann GmbH
Priority date: 1996-10-11
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 1998-08-13

Description

Die Erfindung betrifft die Ausbildung der Hauptpatentanmeldung nach Aktenzeichen 196 41 975.1-23.

Allgemein besteht das Problem, Störungen im Funktionsablauf von Maschinen so rechtzeitig zu erkennen, daß Zerstörungen der Maschine oder Elemente derselben vermieden werden.

Insbesondere bei Zerkleinerungsmaschinen, vorzugsweise Rotorscheren sollen von aufgegebenen Materialien oder unzerkleinerbaren Materialien ausgehenden Störun gen so frühzeitig im Prozeß erkannt werden, um Schäden zu verhindern oder einzu grenzen.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, maschinenbezogene Daten aus last-, druck-, weg-, zeit-, schall-, schwingungs- und/oder temperaturabhängigen Zuständen von Maschinen zu überwachen, um den zweckbestimmten Funktionsablauf zu gewähr leisten.

Einem allgemeinen Erfindungsgedanken folgend wurde herausgefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, wenn verfahrensgemäß die beliebigen maschinenbezogenen Daten in der Form f = x(t) aufgenommen werden und entspre chend dem Gradienten der Funktion

ein Grenzwert eingestellt und dann in die Steuerung der Maschine zum Zweck der Abschaltung eingegriffen wird, wenn der Grenzwert einmal erreicht wurde. Dabei steht für X_i ein beliebiger maschinenbezogener Wert aus der Aufnahme z. B. eines Druckes pi und für t_i ein Zeitintervall. Nach der Erfindung läßt sich bei einer Rotorschere mit Antrieb durch Hydromotor unzerkleinerbares Material aus dem Verlauf der Funktion

erkennen, um dann einen Eingriff in die Steuerung vorzunehmen und den anstehenden Druck nach kurzer Zeit abzuschalten und wiederholte Schnittvorgänge auszuschließen wenn ein dem Gradienten des Druckverlaufes entsprechender einzustellender Grenzwert einmal erreicht wurde.

Es ist demnach auch möglich, für Rotorscheren mit E-Motor-Antrieb, als Auslöse signal für die Rotorsteuerung die durch das unzerkleinerbare Material anstehende Drehschwingung erfindungsgemäß auszuwerten, um äußerst schnell in die Steue rung einzugreifen.

Weitere verfahrensgemäße Ausbildungen sind den Ansprüchen zu entnehmen.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einem Überwachungsmodul für den Steuerschrank der Rotorschere mit eigenem Netzteil welches auf der Eingangsseite den Netzanschluß, den Klemmenanschluß der Ansteuerungsspannung, die Druckaufnehmer für die aufbereiteten Signale der Rotoren mit Übergabe derselben mittels Schirm an das Modul und welches auf der Ausgangseite das angesteuerte Alarmrelais umfaßt. Dabei wird in weiterer Ausbil dung der Anordnung über einen Codier-Tastschalter der Grenzwert für die Alarmie rung = Grenzsteigung im Drucksignal eingestellt.

Diese Anordnung kann zweckmäßigerweise durch die Merkmale nach einem der Ansprüche 9 oder 10 ergänzt werden.

Die Vorteile der Erfindung bestehen hauptsächlich darin, zu verhindern bzw. einzu grenzen, daß Störungen im Maschinenbetrieb zur Zerstörung der Maschine oder ihrer Elemente führen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben. In den Zeich nungen zeigen

Fig. 1 ein Diagramm der bei den einzelnen zu zerkleinernden Materialbestandteilen eines heterogen zusammengesetzten Aufgabegutes mit einer hydraulisch angetriebenen Rotorschere versuchsgemäß erreichten Maximalwerte bar/sec,

Fig. 2 ein Diagramm zur Erklärung der erfindungsgemäßen Lehre über die Druck- und Zeitachse, dargestellt für ein Schwerteil aus Stahl mit 45 mm und 100 mm Länge und

Fig. 3 die Darstellung einer Matrix gemäß Anspruch 10.

Im Sinne des besonderen Anwendungsgebietes der Erfindung wird diese an einer hier nicht näher erläuterten Rotorschere zum Zerkleinern von sperrigen Abfällen mit zwei parallel zueinander in einem Gehäuse gelagerten, gegenläufig angetriebenen, miteinander kämmenden Schneidrotoren, die jeweils aus mehreren im Abstand auf einer F Welle aneinandergereihten, mit Schneidzähnen versehenen Rotorscheiben bestehen, dargestellt. Die Schneidrotoren sind mit Hydromotoren angetrieben. In vielen Versuchen wurde nachgewiesen, daß bei einer Zerkleinerung von einem heterogen zusammengesetzten Aufgabegut mit in dem Diagramm nach Fig. 1 bezeichneten Materialien die Maximalwerte Δp/Δt wie dargestellt ansteigen. Dabei liegen die Belastungsspitzen bei den sogenannten Schwerteilen, die praktisch unzerkleinerbar sind. Gemäß Fig. 2 wächst im Falle des beginnenden Schneidvor ganges an einem praktisch unzerkleinerbaren Schwerteil infolge der daraus resultie renden Überlastung der mit den Schneidzähnen versehenen Rotorscheiben der Hydraulikdruck der Hydromotoren mit einer äußerst erhöhten Steigung an. Durch Überwachung dieses Druckgradienten mittels der erfindungsgemäßen Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10 wird durch Abschaltung des Antriebs die Belastung des beginnenden Schnittes begrenzt und jeder weitere Schnitt verhindert. Sonst übliche mehrfache Reversierungen, die zu einem Maschinenschaden führen würden, werden verhindert und das Schwerteil kann sofort ausgesondert werden.

In der Fig. 2 sind mit a der Maximaldruck des Hydrauliksystems und mit b der Beginn des Schnittvorganges und des Druckanstieges bezeichnet. Die Spitzen der Kurven d und e zeigen die differenzierten Signale nach der Funktion Δp/Δt mit den entsprechenden Maximalwerten für die beiden Schneidrotoren. Mit den Kurven g und i sind die Drucksignale für die Schneidrotoren dargestellt, wobei die Kurven f und i den Rücklaufdruck der Schneidrotoren kennzeichnen.

Ist verfahrensgemäß ein Grenzwert für den Druckanstieg festgestellt und mit einem Codierschalter eingestellt, werden die Gradienten d, e des Anstiegs der Hydraulik drücke in Auswertung der Funktion Δp/Δt folgenden Prozeßdaten überwacht. Ein Eingriff in die Steuerung der Antriebe und die Abschaltung der anstehenden Hydrau likdrücke g, i erfolgen dann zum Zeitpunkt c, wenn infolge der hier vorliegenden unzerkleinerbaren Stahlwelle mit 45 mm und 100 mm Länge der eingestellte Grenzwert einmal erreicht wurde. Die Auswertung der Funktion

ermöglicht die sichere Maschinenabschaltung zum Zeitpunkt c, wobei der Maximaldruck erst zum Zeitpunkt a erreicht wird. Dadurch können weitere Schnittvorgänge ausge schlossen werden und das Schwerteil kann ausgesondert werden, um dann für den normalen Schneidvorgang den Antrieb weiter zu steuern.

Zweckmäßig ist es, mittels einer Abschalt-Memory die Abschaltungen zu protokollie ren, um die konkrete Abschaltsituation sachlich und zeitlich nachzuweisen. Darüber hinaus kann zur Darstellung der Beanspruchung eine Statistik verwendet werden, die gemäß Fig. 3 in einer dreidimensionalen Matrix die Häufigkeiten von Druckgradienten-Paarungen, ggf. mittels zweidimensionaler Stichprobensystematik im Sinne einer Maschinendiagnose sammelt.

Claims

1. Verfahren zur automatischen Überwachung von Maschinen, insbesondere Zerkleinerungsmaschinen, vorzugsweise Rotorscheren, mittels Überwachung und Auswertung maschinenbezogener Daten aus last-, druck-, weg-, zeit-, schall-, schwingungs- und/oder temperaturabhängigen Zuständen der Maschine zur Vermeidung von Zerstörungen der Maschine oder Elemente derselben, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Gradient beliebiger maschinenbezogener Daten als Funktion
aufgenommen werden und ein Grenzwert eingestellt wird,
b) nach kurzer Zeit ein Eingriff in die Steuerung der Maschine bis zur Abschaltung derselben erfolgt, wenn der Grenzwert einmal erreicht wurde und
c) weitere Funktionsabläufe der Maschine bis zur Beseitigung der Störung ausgeschlossen sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Rotor schere mit Hydromotorantrieb nach Fig. 2

a) der Gradient (d, e) des Hydraulikdruckes (h, i) des Hydromotors der Funktion Δp/Δt folgend aufgenommen und nach dieser Funktion ein Grenzwert für die zeitbezogene Druckänderung im System des Hydromotors eingestellt wird,
b) nach kurzer Zeit ein Eingriff in die Steuerung des Antriebs erfolgt und der anstehende Hydraulikdruck (g, i) vor Erreichen des Maximaldruckes zum Zeitpunkt (a) abgeschaltet wird, wenn infolge eines unzerkleinerbaren Schwerteils der eingestellte Grenzwert einmal erreicht wurde und
c) weitere Schnittvorgänge zunächst ausgeschlossen sind bis das störende Schwerteil ausgesondert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit Δt zum Abschalten im Bereich von 0,1. . .0,3 sec liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltschwelle zum Zeitpunkt (c) des Druckgradienten (d, e) im Bereich von 1.000-3.000 bar/sec liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Rotor schere mit Antrieb durch Elektromotor als Auslösesignal für die Steuerung des Schneidrotors die durch das unzerkleinerbare Material anstehende Dreh schwingung ausgewertet wird und danach ein zeitlich schneller Eingriff in die Steuerung erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Auslö sesignal ein Tachosignal verwendet wird.

7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeich net durch die Verwendung eines Überwachungsmoduls für einen Steuer schrank der Rotorschere mit den Merkmalen

a) Netzanschluß, Klemmenanschluß der Ansteuerungsspannung, Druckauf nehmer für die aufbereiteten Signale der Rotoren als Druckbegrenzungs- Meßstrecke mit Übergabe derselben mittels Schirm an das Modul, jeweils auf der Eingangsseite und
b) angesteuertes Alarmrelais auf der Ausgangsseite.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Codier-Tastschalter der Grenzwert für die Alarmierung als Grenzsteigung im Drucksignal einstellbar ist.

9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Abschalt-Memory.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Darstellung der Beanspruchung der Schneidrotoren eine Statistikeinheit verwendet wird, die in einer dreidimensionalen Matrix die Häufigkeiten von Druckgradienten-Paarungen, ggf. mittels zweidimensionaler Stichprobensystematik im Sinne einer Maschinendiagnose sammelt (Fig. 3).