DE4444794A1 - Verfahren zur Erkennung von Abnormalitäten und eines Stabilitätsgrads sowie ein Regelungsverfahren für Maschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erkennung von Abnormalitäten und eines Stabilitätsgrads und auf ein Regelungsverfahren für Maschinen wie Wälz- oder Quetsch­ mühlen, Trockenstrahlmischer oder dergleichen, bei denen sich der Vibrationspegel, die Höhe des Stromverbrauchs, der Geräuschpegel oder dergleichen mit Änderung der Belastungs­ werte, wie z. B. auftretende innere Reibung in der Maschine ändern.

Ein herkömmliches Steuerungsverfahren für eine Wälzmühle wird nachfolgend als typisches Beispiel für ein herkömmliches Maschinensteuerungsverfahren beschrieben. Dieses bekannte Beispiel eines Steuerungsverfahrens beinhaltet ein Verfahren zum Erkennen und Vermeiden abnormaler Betriebszustände einer Wälzmühle.

Durch die Eigenschaften des Rohmaterial bedingte Verän­ derungen des Zustands in der Wälzmühle können oft zu einem Abfall in instabile Betriebszustände, wie Zunahme der Vibra­ tionen und/oder sprunghafte Änderungen des Stromverbrauchs der Mühle führen. Diese instabilen Betriebszustände können die Produktionsmenge durch Anhalten der Mühle oder Ausfall der Mühle selbst vermindern und die Produktqualität usw. beeinträchtigen. Es ist folglich wünschenswert, solche in­ stabilen Zustände zuverlässig zu erkennen und zu vermeiden, um die Wälzmühle kontinuierlich zu betreiben.

Bei dem in Fig. 8 in einem Blockdiagramm gezeigten herkömm­ lichen Verfahren zur Betriebssteuerung einer Wälzmühle werden instabile Betriebszustände durch Erfassung der Vibrationen der Wälzmühle erkannt und es werden entsprechende Maßnahmen, wie Herausgabe eines Warnsignals oder Abschalten der Mühle eingeleitet, wenn die Vibrationen einen bestimmten, zuvor festgelegten, festen Wert übersteigen.

Die Vibrationen werden von einem an der Wälzmühle ange­ brachten Aufnehmer 30 erfaßt, mittels eines Vibrations­ verstärkers 31 verstärkt und dann von einem Steuergerät 32 aufgenommen. In diesem Beispiel wird, wenn der von dem Steuergerät 32 aufgenommene Vibrationswert größer oder gleich 8 mm/s (eingestellter Vibrationsauslösepunkt) ist, die Wälz­ mühle zwangsweise angehalten und eine Vibrationsauslösung an­ gezeigt. Ein Warnsignal wird ausgegeben, wenn der Vibrations­ wert größer oder gleich 6 mm/s aber kleiner als 8 mm/s ist.

Wenn die Wälzmühle zwangsweise angehalten wurde, ergibt sich das Problem, daß die während der ersten Stunde nach Wieder­ inbetriebnahme der Mühle erhaltene Produktqualität vermindert ist. Deshalb wacht der Bediener der Mühle darüber, daß die Mühle nicht zwangsweise angehalten wird, indem er ent­ sprechend den zuvor genannten Warnsignalen Gegenmaßnahmen er­ greift, so beispielsweise die der Mühle zugeführte Roh­ materialmenge einstellt.

Nachdem sich jedoch der durchschnittliche Vibrationspegel mit Änderungen in der Abnutzung, Eigenschaften des Rohmaterials, Dicke der auf den Mühlentisch aufgebrachten Schicht Roh­ materials etc. ständig ändert, ist es nicht ausreichend, die Mühle durch Vergleich aktueller Vibrationswerte mit einem konstanten, festen Referenzwert zu steuern.

In dem beispielhaft angenommenen Fall, daß der Mühlentisch unverschlissen ist und der durchschnittliche Vibrationspegel um einen niedrigen Absolutwert schwankt, wird kein Warnsignal ausgegeben, wenn der Vibrationswert 6 mm/s nicht übersteigt, selbst wenn sich die Eigenschaften des Rohmaterials ändern und die Vibrationen zunehmen; folglich kann der Übergang in einen instabilen Betriebszustand der Mühle nicht festgestellt werden. In manchen Fällen wird bei zunehmendem Verschleiß des Tisches der Soll-Wert für die Auslösung der Warnung höher ge­ setzt, um zu vermeiden, daß das Warnsignal zu häufig aus­ gelöst wird. Dies kann jedoch im Hinblick auf den Erhalt der Maschinen nicht als erstrebenswert angesehen werden.

Folglich ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Er­ kennung von Abnormalitäten und eines Stabilitätsgrads sowie ein Regelungsverfahren für Maschinen zu schaffen, das einen optimalen Maschinenbetrieb zuverlässig und sicher regeln kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erkennung von Ab­ normalitäten im Betrieb einer Maschine wird der Wert oder die Höhe zumindest einer den Betriebszustand der Maschine wider­ spiegelnden Variablen kontinuierlich als Betriebszustandswert erfaßt. Dann werden (i) ein Kurzzeitmittelwert der Betriebs­ zustandswerte während einer vorbestimmten, im jetzigen Zeit­ punkt endenden, kurzen Analyse-Zeitspanne und (ii) ein Lang­ zeitmittelwert der Betriebszustandswerte während einer im jetzigen Zeitpunkt endenden Referenz-Zeitspanne mit einer spezifizierten längeren Dauer als die Analyse-Zeitspanne aus den erfaßten Betriebszustandswerten berechnet. Der Kurzzeit­ mittelwert wird mit einem Abnormalitäts-Bezugswert ver­ glichen, der um einen festgelegten Wert vom Langzeitmittel­ wert abweicht, um dadurch Abnormalitäten im Betriebszustand der Maschine festzustellen.

Mit anderen Worten, es wird der Betrag der Abweichung des momentanen Betriebszustandswerts von einem Betriebszustands­ wert, dessen Mittelwert einem Langzeitmittelwert entspricht, als Anhaltspunkt für eine Abnormalität verwendet. Die Verwen­ dung dieses Anhaltspunkts ermöglicht eine Erkennung von Ab­ normalitäten unabhängig von dem Absolutwert des Betriebs­ zustandswerts. Es wird ein Abnormalitäts-Standardwert, der um einen bestimmten Betrag von dem Langzeitmittelwert abweicht, festgesetzt und der Betriebszustand der Maschine wird als in­ stabil beurteilt, wenn der Kurzzeitmittelwert diesen Abnorma­ litäts-Standardwert übersteigt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung des Stabi­ litätsgrads zur Ermittlung eines Stabilitätsgrads des Ma­ schinenbetriebs wird mindestens eine den Betriebszustand der Maschine widerspiegelnde Variable kontinuierlich als Betriebszustandswert erfaßt. Dann werden (i) ein Kurzzeit­ mittelwert der Betriebszustandswerte während einer vor­ bestimmten, im jetzigen Zeitpunkt endenden, kurzen Analyse- Zeitspanne und (ii) ein Langzeitmittelwert der Betriebs­ zustandswerte während einer im jetzigen Zeitpunkt endenden Referenz-Zeitspanne mit einer spezifizierten längeren Dauer als die Analyse-Zeitspanne aus den erfaßten Betriebs­ zustandswerten berechnet. Der Kurzzeitmittelwert und der Langzeitmittelwert werden in einer ersten vorbestimmten Fuzzy-Logik-Funktion oder Zuordnungsfunktion zur Berechnung des Stabilitätsgrads der Maschine aus dem Kurzzeitmittelwert und dem Langzeitmittelwert verarbeitet.

Mit anderen Worten, es wird der Betrag der Abweichung des momentanen Betriebszustandswerts von einem Betriebszustands­ wert, dessen Mittelwert einem Langzeitmittelwert entspricht, in einer Fuzzy-Logik-Funktion verarbeitet, um einen nume­ rischen Wert zu erhalten, der den Stabilitätsgrad wiedergibt. Somit können abnormale Zustände unabhängig vom Absolutwert des Betriebszustandswerts zuverlässig erkannt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Regelungsverfahren zum Regeln einer Maschine wird mindestens eine den Betriebszustand der Maschine widerspiegelnde Variable kontinuierlich als Betriebszustandswert erfaßt. Dann werden (i) ein Kurzzeit­ mittelwert der Betriebszustandswerte während einer vorbe­ stimmten, im jetzigen Zeitpunkt endenden, kurzen Analyse- Zeitspanne und (ii) ein Langzeitmittelwert der Betriebszu­ standswerte während einer im jetzigen Zeitpunkt endenden Referenz-Zeitspanne mit einer spezifizierten längeren Dauer als die Analyse-Zeitspanne aus den erfaßten Betriebszustands­ werten berechnet. Als nächstes werden dieser Kurzzeitmittel­ wert und dieser Langzeitmittelwert in einer ersten vorbe­ stimmten Fuzzy-Logik-Funktion zur Berechnung des Stabilitäts­ grads der Maschine aus dem Kurzzeitmittelwert und dem Lang­ zeitmittelwert verarbeitet. Der wie oben berechnete Stabili­ tätsgrad wird in einer zweiten Fuzzy-Logik-Funktion oder Zu­ ordnungsfunktion verarbeitet, um den Betrag zu berechnen, auf den ein Betriebswert mindestens einer Steuergröße der Maschine eingestellt werden muß, um einen gewünschten Stabi­ litätsgrad zu erhalten. Die Maschine wird dann in Überein­ stimmung mit dem Ausgang oder dem Ergebnis aus der zweiten Fuzzy-Logik-Funktion gesteuert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausfüh­ rungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm mit einer Abfolge von Schritten in einer Datenverarbeitungsanlage zur Ausführung des erfindungs­ gemäßen, auf eine Wälzmühle angewandten Verfahrens zur Erken­ nung von Abnormalitäten;

Fig. 2 einen Graph eines typischen Beispiels für die Daten­ anzeige des Betriebszustands der Wälzmühle;

Fig. 3 ein Blockdiagramm mit einer Abfolge von Schritten in einer Datenverarbeitungsanlage zur Ausführung des erfindungs­ gemäßen, auf eine Wälzmühle angewandten Verfahrens zur Be­ stimmung des Stabilitätsgrads;

Fig. 4 einen Graph der Fuzzy-Logik-Funktion zur Berechnung des Stabilitätsgrads;

Fig. 5 ein Blockdiagramm mit einer Abfolge von Schritten in einem Steuergerät zur Ausführung des erfindungsgemäßen, auf eine Wälzmühle angewandten Regelungsverfahrens;

Fig. 6 einen Graph der Fuzzy-Logik-Funktion, der den Zu­ sammenhang zwischen dem Stabilitätsgrad und der Stromaufnahme der Mühle zeigt;

Fig. 7 eine schematische Darstellung des grundsätzlichen Auf­ baus einer Wälzmühle, auf die die verschiedenen Ausführungs­ beispiele der Erfindung anwendbar sind; und

Fig. 8 ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Steuerungs­ verfahrens für eine Wälzmühle.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des Verfahrens zur Erkennung von Abnormalitäten, des Verfahrens zur Bestimmung eines Stabilitätsgrads und ein Regelungsverfahren in einer beispielhaften Anwendung auf eine Wälzmühle beschrieben.

Zunächst wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 der grundsätzliche Aufbau der Wälzmühle beschrieben. In der Wälzmühle 10 wird Rohmaterial oder Grobgut von der Grobgut-Zuführeinrichtung auf den in dem Mühlengehäuse angeordneten Tisch aufgebracht und zwischen dem Tisch und der Walze gemahlen. Das gemahlene Material oder Mahlgut wird mittels eines Gasstroms aus dem Mühlengehäuse ausgetragen und gesammelt, um somit Mahlgut mit gewünschter Partikelgröße zu erhalten.

Gemäß Fig. 7 wird Grobgut dem Trichter 11 zugeführt, von dem Förderer 12 transportiert und in einer gewünschten Menge durch die Einfüllöffnung oder Schütte 13 auf den im Mühlen­ gehäuse 16 angeordneten Mühlentisch 14 aufgebracht. Das auf den Tisch 14 aufgebrachte Grobgut wird zwischen dem Tisch 14 und mit dem Tisch 14 zusammenwirkenden drehenden Walzen 15 zerdrückt. Das zerdrückte oder gemahlene Grobgut wird von einem dem Mühlengehäuse 16 zugeführten Heißluftstrom aufwärts geblasen und in einem Abscheider 18 in grobe und feine Körner aufgetrennt. Die feinen Körner werden von dem Abluftstrom des Abluftgebläses 17 aus dem Mühlengehäuse 16 ausgetragen und als Produkt in einem Filtersack 19 gesammelt. Die vom Ab­ scheider 18 abgetrennten groben Körner fallen in das Mühlen­ gehäuse 16 hinunter, zurück auf den Tisch 14 und werden er­ neut dem Mahlvorgang unterworfen. Grobe oder größere Körner, die nicht vom Heißluftstrom aufwärts geblasen wurden und neben den Tisch gefallenes Grobgut werden aus dem Mühlen­ gehäuse 16 entfernt und über ein Becherwerk 20 zum Trichter 11 zurückgeführt.

Es kann bei der zuvor beschriebenen Wälzmühle beispielsweise aus einem von einem an der Wälzmühle angebrachten Vibrations­ aufnehmer 2 erfaßten Vibrationspegel und/oder aus einer von einem elektrischen Leistungsmesser 6, der an einem den Tisch 14 antreibenden Motor 21 angebracht ist, gemessenen elek­ trischen Leistungsaufnahme auf den Betriebszustand der Wälz­ mühle geschlossen werden.

Der Betrieb der Wälzmühle wird durch Einstellen von Betriebs­ werten von Steuergrößen der Wälzmühle in Übereinstimmung mit dem erfaßten Betriebszustandswert gesteuert. Beispiele für solche Steuergrößen sind die durch den Förderer 12 zugeführte Grobgutmenge, der durch das Abluftgebläse 17 erzeugte Abluft­ mengenstrom, der von den Walzen 15 aufgebrachte Mahldruck etc.

Als Nächstes wird das Verfahren zur Erkennung von Abnor­ malitäten oder Unregelmäßigkeiten im Betriebszustand der zuvor beschriebenen Wälzmühle erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm mit einer Darstellung der Ab­ folge der zur Ausführung des Verfahrens zur Erkennung von Ab­ normalitäten in der Datenverarbeitungsanlage auftretenden oder durchzuführenden Schritte. Fig. 2 zeigt einen Graph einer typischen Datenanzeige, die den Betriebszustand der Wälzmühle wiedergibt.

Die Höhe oder Größe der Vibration der Wälzmühle, der Vibra­ tionspegel, wird als ein Wert erfaßt, der den Betriebszustand der Wälzmühle wiedergibt und abnormale Betriebszustände der Wälzmühle werden aus diesem Wert erkannt. Der von dem an der Wälzmühle angebrachten Vibrationsaufnehmer 2 aufgenommene Vibrationspegel wird von dem Verstärker 3 verstärkt und in das Steuergerät 4 eingegeben. Das Steuergerät 4 leitet diesen Vibrationspegel in die Datenverarbeitungseinrichtung 1 weiter. Die in der Datenverarbeitungseinrichtung 1 erfolgende Datenverarbeitung wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert, wobei S1, S2 etc. die einzelnen Schritte der Datenver­ arbeitung bezeichnen.

Der Vibrationspegel wird von dem Vibrationsaufnehmer 2 jede Sekunde gemessen und dieser Wert wird in die Datenverar­ beitungseinrichtung 1 eingegeben. In der Datenverarbeitungs­ einrichtung wird der Vibrationspegel oder Vibrationswert im Schritt S1 eingelesen und ein Kurzzeitmittelwert "a" der in einer 60 Sekunden währenden, zum jetzigen Zeitpunkt endenden Analyse-Zeitspanne erfaßten Werte im Schritt S2 berechnet. Dann wird ein Langzeitmittelwert "µ" der während einer 20 Minuten dauernden, zum jetzigen Zeitpunkt endenden Referenz- Zeitspanne erfaßten Werte berechnet und die Standardab­ weichung "σ" bestimmt (Schritt S3). Als Nächstes wird der Kurzzeitmittelwert a mit einem auf dem Langzeitmittelwert µ und dessen Standardabweichung σ basierenden Bezugswert unter Verwendung der unten angegebenen Beziehung (G1) verglichen (S4), wobei ein instabiler Zustand erkannt wird, wenn die Gleichung (G1) erfüllt ist.

a µ + x σ (G1).

In der vorgenannten Gleichung (G1) bedeutet x einen fest­ gelegten Warn- oder Schwellenwert, der in Übereinstimmung mit dem Wälzmühlentyp und der Art des Betriebszustandswerts zuvor festgelegt ist. Die Summe der rechten Seite der Gleichung (G1) ist gleich dem Abnormalitäts-Bezugswert. Wenn die obige Gleichung erfüllt ist, regelt das Steuergerät 4 die Mühle durch Einstellen von Betriebswerten von Steuergrößen für die Mühle, wie beispielsweise die Grobgutzuführmenge, um abnor­ male Betriebszustände zu verhindern.

Der Kurzzeitmittelwert a, der Langzeitmittelwert µ und dessen Standardabweichung σ, die in den Schritten S2 und S3 berech­ net wurden, werden bei jeder Berechnung als den Betriebszu­ stand der Wälzmühle widerspiegelnde Daten auf einer Anzeige­ einrichtung, einem Bildschirm oder dergleichen angezeigt (S5). Ein Beispiel dafür ist in Fig. 2 gezeigt.

In Fig. 2 zeigt die fettgedruckte Linie den Langzeitmittel­ wert µ der 20 Minuten zuvor begonnenen und zum jetzigen Zeit­ punkt endenden Referenz-Zeitspanne. Die normalgedruckte Linie zeigt den Kurzzeitmittelwert a der 60 Sekunden zuvor begonnenen und zum jetzigen Zeitpunkt endenden Analyse-Zeit­ spanne, wobei die Darstellung in einem auf der rechten senk­ rechten Achse aufgetragenen Maßstab als Standardabweichung σ des Langzeitmittelwerts erfolgt.

Wie zuvor beschrieben wurde, werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Erkennung von Abnormalitäten diese nicht durch Vergleich mit einem festen Soll-Wert erkannt, sondern viel­ mehr indem der Betrag der Abweichung zwischen dem erfaßten Wert und einem Mittelwert als Anhaltspunkt für eine Abnor­ malität verwendet wird, so daß Veränderungen des Betriebszu­ stands zuverlässig erkannt werden können, unabhängig davon, ob die Mühle mit einem niedrigen oder hohen absoluten Vibra­ tionspegel läuft.

Bei dem zuvor beschriebenen Verfahren zur Erkennung von Abnor­ malitäten wird der Vibrationspegel der Mühle als Betriebszu­ standswert erfaßt. Jedoch können bei einer Wälzmühle Abnor­ malitäten auf die gleiche Weise erkannt werden, indem die elektrische Leistungsaufnahme des die Walzen antreibenden Motors oder die Dicke der Grobgutschicht auf dem Tisch erfaßt wird.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße, auf eine Wälzmühle angewandte Verfahren zur Bestimmung eines Stabilitätsgrads beschrieben.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das die in einer Datenverarbei­ tungseinrichtung auftretenden Schritte bei Anwendung des Ver­ fahrens auf eine Wälzmühle zeigt. Fig. 4 zeigt einen Graph einer Fuzzy-Logik-Funktion zur Berechnung des Stabilitäts­ grads. Es sollen die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, und es wird auf eine detaillierte Beschreibung der mit dem zuvor beschriebenen Verfahren zur Abnormalitätserkennung gleichen Elemente und Schritte verzichtet.

Der Vibrationspegel der Wälzmühle wird als den Betriebs­ zustand der Wälzmühle wiedergebender Betriebszustandswert er­ faßt und der Stabilitätsgrad wird aus diesem Vibrationspegel oder Vibrationswert berechnet.

Die Schritte S1 bis S5 entsprechen denen im Verfahren zur Erkennung von Abnormalitäten. Zusätzlich zu diesen Schritten werden der gemäß Schritt S2 aus den während einer 60 Sekunden währenden, zum jetzigen Zeitpunkt endenden Analyse-Zeitspanne erfaßten Vibrationswerten berechnete Kurzzeitmittelwert a und der gemäß Schritt S3 bestimmte Langzeitmittelwert µ, der aus den während einer 20 Minuten währenden, zum jetzigen Zeit­ punkt endenden Referenz-Zeitspanne erfaßten Vibrationswerten berechnet ist, sowie dessen ebenfalls in S3 bestimmte Stan­ dardabweichung σ in eine vorbestimmte Fuzzy-Logik-Funktion (erste Fuzzy-Logik-Funktion) eingegeben und der Stabilitäts­ grad wird als numerischer Wert ausgegeben (S6).

Wie durch den Graphen in Fig. 4 gezeigt ist, wird der Be­ triebszustand als stabil beurteilt (Stabilitätsgrad = 100), wenn a µ + 4 σ ist, und wenn a größer ist als µ + 4 σ, dann wird der Stabilitätsgrad als zum Anstieg von a proportional abnehmend beurteilt, bis der Stabilitätsgrad für a = µ + 6 σ den Wert "0" erreicht.

Der somit berechnete Stabilitätsgrad des Betriebszustands wird im Schritt S7 als ein den Betriebszustand widerspiegeln­ der Wert bei jeder Berechnung auf dem Bildschirm oder der An­ zeigeeinrichtung angezeigt.

Wie zuvor beschrieben, wird bei dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren zur Bestimmung eines Stabilitätsgrads eine Fuzzy- Logik-Funktion zur Berechnung eines Stabilitätsgrads eines Betriebszustands in Form eines numerischen Werts zwischen 0 und 100 in Abhängigkeit von dem Betrag der Abweichung eines erfaßten Vibrationswerts oder -pegels von dem durchschnitt­ lichen Vibrationswert verwendet. Somit ist es möglich, Änderungen des Betriebszustands unabhängig vom Absolutwert der erfaßten Daten oder Werte numerisch auszudrücken oder darzustellen.

Beim zuvor beschriebenen Verfahren zur Bestimmung des Stabi­ litätsgrads wurde der Vibrationspegel als erfaßter Betriebszustandswert verwendet. Es ist bei einer Wälzmühle jedoch auch möglich, den Stabilitätsgrad auf die gleiche Weise durch Erfassen der elektrischen Leistungsaufnahme des den Tisch antreibenden Motors (elektrische Mühlenleistung) und/oder der Dicke der Grobgutschicht auf dem Tisch zu be­ stimmen.

Als Nächstes wird das erfindungsgemäße Regelungsverfahren in Anwendung auf eine Wälzmühle beschrieben.

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm mit der Abfolge der in einer zur Durchführung des Regelungsverfahrens bei einer Wälzmühle verwendeten Datenverarbeitungseinrichtung auftretenden Schritte. Fig. 6 ist ein Graph zur Darstellung der Fuzzy- Logik-Funktion der die Beziehung zwischen der elektrischen Mühlenleistung und dem Stabilitätsgrad zeigt.

Wenn der Betriebszustand der Wälzmühle als instabil beurteilt wird, kann der Bediener typischerweise beispielsweise den Soll-Wert für die Mühlenleistung des PID-Regelkreises für die Mühlenleistung reduzieren. Dieses Vorgehen ist der schnellste und effektivste Weg den instabilen Zustand zu vermeiden. Dadurch vermindert man die Belastung der Mühle, d. h. man ver­ mindert die der Mühle zugeführte Menge an Grobgut, und es ist somit möglich, die Mühle in den stabilen Betriebszustand zu­ rückzuführen.

Beispielhaft sei angenommen, daß die Mühle bei einem auf 3000 kW gesetzten Soll-Wert für die Mühlenleistung betrieben wird. Wenn die Mühle bzw. der Betriebszustand der Mühle als instabil beurteilt wird (d. h. die Mühle scheint gleich stehenzubleiben), dann würde der Bediener den Soll-Wert für die elektrische Leistung auf 2700 kW herabsetzen. Mit anderen Worten, der Soll-Wert der elektrischen Mühlenleistung wird um 10% gesenkt, um den Stabilitätsgrad von 0 auf 100 anzuheben. Wenn man die diesen Zusammenhang beschreibende Fuzzy-Logik- Funktion in Form eines Graphen aufzeichnen würde, würde dieser aussehen wie in Fig. 6 gezeigt ist. Diese Funktion kann auch durch die folgende Gleichung (G2) ausgedrückt werden:

Danach ist es möglich, die für die Rückkehr des Stabilitäts­ grads auf einen gewünschten Stabilitätsgrad erforderliche Änderung des Soll-Werts für die elektrische Mühlenleistung zu berechnen.

Der Stabilitätsgrad kann mit dem im zweiten Ausführungs­ beispiel beschriebenen Verfahren zur Bestimmung des Stabili­ tätsgrads berechnet werden, und der berechnete Stabilitäts­ grad wird in die in Fig. 6 gezeigte Fuzzy-Logik-Funktion ein­ gegeben und der Soll-Wert für die elektrische Mühlenleistung wird in Übereinstimmung mit dem Ausgang oder Ergebnis der Fuzzy-Logik-Funktion eingestellt, so daß der gewünschte Sta­ bilitätsgrad erhalten wird. Die für diese Regelung erforder­ liche Struktur ist in Fig. 5 gezeigt.

Gemäß Fig. 5 wird die von dem Vibrationsaufnehmer 6 aufge­ nommene Vibrationsgeschwindigkeit in das Steuergerät 8 einge­ geben. Das Steuergerät 8 gibt dann die Vibrationsgeschwindig­ keitsdaten an die Datenverarbeitungseinrichtung 7 heraus. In der Datenverarbeitungseinrichtung wird im Schritt S1 eine jede Sekunde gemessene Vibrationsgeschwindigkeit aufgenommen und ein Kurzzeitmittelwert a der innerhalb einer Analyse­ zeitspanne, die 60 Sekunden dauert und mit dem jetzigen Zeit­ punkt endet, erfaßten Werte berechnet. Zudem werden ein Lang­ zeitmittelwert µ der innerhalb einer 20 Minuten dauernden, mit dem jetzigen Zeitpunkt endenden Referenz-Zeitspanne er­ faßten Werte sowie deren Standardabweichung σ im Schritt S3 berechnet.

Als Nächstes werden auf die im ersten Ausführungsbeispiel be­ schriebene Weise Abnormalitäten des Betriebszustands der Wälzmühle durch Vergleich des Kurzzeitmittelwerts a mit einem auf der Standardabweichung σ und einem vorbestimmten Warn- oder Schwellenwert x basierenden Abnormalitäts-Bezugswert unter Verwendung der Gleichung G1 festgestellt (Schritt S4).

Die in den Schritten S2 und S3 berechneten Werte werden in eine erste Fuzzy-Logik-Funktion eingegeben und der Stabili­ tätsgrad wird berechnet (S6). Dann wird der zuvor berechnete Stabilitätsgrad in eine zweite Fuzzy-Logik-Funktion einge­ geben, um die erforderliche Änderung des Soll-Werts für die elektrische Mühlenleistung zu berechnen (S7), der dann in das Steuergerät 8 ausgegeben wird. Der Soll-Wert für die elek­ trische Mühlenleistung wird auf den berechneten Wert ein­ gestellt und die Zuführmenge an Grobgut wird durch den PID- Regelkreis für die Mühlenleistung geregelt.

In dem zuvor beschriebenen optimierenden Regelungsverfahren wurde die Vibrationsgeschwindigkeit als Betriebszustandswert erfaßt; es ist jedoch auch möglich das Regelungsverfahren auf die gleiche Weise durchzuführen, wenn die elektrische Leistungsaufnahme der Wälzmühle und/oder die Dicke der Grob­ gutschicht auf dem Tisch der Wälzmühle erfaßt werden. Ferner ist es ebenfalls möglich, andere Steuergrößen, wie beispiels­ weise den auf die Walzen aufgebrachten Druck oder den von dem Abluftgebläse erzeugten Abluftmengenstrom einzustellen.

Claims (7)

1. Verfahren zum Erkennen von Abnormalitäten im Betrieb von Maschinen, mit den Schritten
kontinuierliche Erfassung des Werts mindestens einer den Betriebszustand der Maschine widerspiegelnden Variablen als Betriebszustandswert, und
Vergleich eines Kurzzeitmittelwerts (a) der während einer vorbestimmten, im jetzigen Zeitpunkt endenden Analyse- Zeitspanne erfaßten Betriebszustandswerte mit einem Abnor­ malitäts-Bezugswert, der um einen bestimmten Betrag von einem Langzeitmittelwert (µ) der während einer im jetzigen Zeit­ punkt endenden Referenz-Zeitspanne mit einer spezifizierten längeren Dauer als die Analyse-Zeitspanne erfaßten Betriebs­ zustandswerte abweicht, um Abnormalitäten im Betriebszustand der Maschine festzustellen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine eine Wälzmühle (10) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Betriebszustand der Wälzmühle (10) widerspiegelnde Variable aus der von der elektrischen Antriebskraft, der Vibrationsgeschwindigkeit der Wälzmühle (10) und der Dicke der Grobgutschicht auf dem Mühlentisch (14) der Wälzmühle (10) gebildeten Gruppe ausgewählt ist.

4. Verfahren zur Ermittlung eines Stabilitätsgrads von Betriebszuständen von Maschinen, mit den Schritten:
kontinuierliche Erfassung des Werts mindestens einer den Betriebszustand der Maschine widerspiegelnden Variablen als Betriebszustandswert, und
Anwenden eines Kurzzeitmittelwerts (a) der während einer vorbestimmten, im jetzigen Zeitpunkt endenden Analyse-Zeit­ spanne erfaßten Betriebszustandswerte und eines Langzeit­ mittelwerts (µ) der während einer im jetzigen Zeitpunkt endenden Referenz-Zeitspanne mit einer spezifizierten länge­ ren Dauer als die Analyse-Zeitspanne erfaßten Betriebs­ zustandswerte auf eine vorbestimmte erste Fuzzy-Logik- Funktion (G1), um den Stabilitätsgrad der Maschine daraus zu berechnen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine eine Wälzmühle (10) ist.

6. Verfahren zur Regelung von Maschinen, mit den Schritten:
kontinuierliche Erfassung des Werts mindestens einer den Betriebszustand der Maschine widerspiegelnden Variablen als Betriebszustandswert,
Anwenden eines Kurzzeitmittelwerts (a) der während einer vorbestimmten, im jetzigen Zeitpunkt endenden Analyse-Zeit­ spanne erfaßten Betriebszustandswerte und eines Langzeit­ mittelwerts (µ) der während einer im jetzigen Zeitpunkt endenden Referenz-Zeitspanne mit einer spezifizierten länge­ ren Dauer als die Analyse-Zeitspanne erfaßten Betriebs­ zustandswerte auf eine vorbestimmte erste Fuzzy-Logik- Funktion (G1), um den Stabilitätsgrad der Maschine daraus zu berechnen,
Anwenden des berechneten Stabilitätsgrads auf eine zweite Fuzzy-Logik-Funktion (G2), um zu bestimmen, auf welchen Wert ein Betriebswert mindestens einer Steuergröße der Maschine eingestellt werden muß, um einen gewünschten Stabilitätsgrad zu erhalten, und
Regeln der Maschine in Übereinstimmung mit dem Ausgang der zweiten Fuzzy-Logik-Funktion (G2).

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine eine Wälzmühle (10) ist.