EP3485979B1 - Method for detecting the operating state of a centrifuge - Google Patents
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- EP3485979B1 EP3485979B1 EP18204116.0A EP18204116A EP3485979B1 EP 3485979 B1 EP3485979 B1 EP 3485979B1 EP 18204116 A EP18204116 A EP 18204116A EP 3485979 B1 EP3485979 B1 EP 3485979B1
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Definitions
- the invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
- a suspension to be processed with a centrifuge drum and separated into one or more phases is exposed to a high centripetal acceleration, which in a separator with a vertical axis of rotation can be more than 10,000 times the acceleration due to gravity (more than 10,000 g).
- the invention solves this problem by the method of claim 1.
- An advantageous possibility of the invention is therefore the detection of a specific operating state (e.g. drum overflow) of the centrifuge - in particular a disc separator or a solid bowl screw centrifuge - by means of a structure-borne sound measurement or a corresponding vibration measurement during a time interval and by carrying out the transformation - for example a Fourier transformation - possible Analysis of the measurement signals by comparing the resulting spectrum with previously known spectra.
- a specific operating state e.g. drum overflow
- the transformation - for example a Fourier transformation - possible Analysis of the measurement signals by comparing the resulting spectrum with previously known spectra.
- These previously known spectra were preferably determined through experiments and then saved. However, it is also conceivable that they were determined through simulation calculations.
- the previously known and pre-stored “reference spectra” can include both those spectra that correspond to a problem or malfunction those that indicate trouble-free operation, which can be described as “normal operating patterns”.
- Electrodynamic speed sensors When measuring structure-borne sound or vibration in the context of this invention, both the measurement of the vibration speed and acceleration can be used.
- Electrodynamic speed sensors laser Doppler sensors, capacitive acceleration sensors, piezoelectric acceleration sensors or piezoresistive acceleration sensors can therefore be used.
- one or more actions can be initiated depending on the recognition of the operating state according to step 400, whereby initiating the one or more actions can include issuing a warning message or where initiating one or more actions can include issuing a control signal for changing the operation of the centrifuge.
- control of the machine can optionally trigger predetermined reactions in step 400.
- a structure-borne sound sensor arranged on a component of the centrifuge that does not rotate during operation of the centrifuge in particular a structure-borne sound sensor arranged on a component that does not rotate during operation of the centrifuge in the area of the centrifuge drum, can be used. Because it has surprisingly turned out that directly on such a part - on which the respective sensor is relatively easy to attach and can be read easily via a wired cable or wirelessly - characteristic vibrations also occur to a sufficient extent in the rotating system and with the structure-borne noise sensor can be detected in order to record and distinguish between different or multiple operating states of the centrifuge to be able to.
- a structure-borne sound sensor arranged on an inlet pipe that does not rotate during operation of the centrifuge and/or on a start-up, in particular on a gripper can be used.
- a suitable structure-borne sound sensor near this component.
- step 300 it is advantageous if in step 300 at least one of the pre-stored spectra corresponds to an operating state "current or impending overflow of the drum" and if step 300 possibly includes recognition of this operating state.
- This operating state can be recorded particularly well with the method according to the invention, which allows the operation of the centrifuge to be optimized in a simple manner.
- step 300 it is also expedient if in step 300 at least one of the pre-stored spectra corresponds to an operating state “current or impending cavitation on the gripper of the centripetal pump” and that step 300 further includes recognizing this operating state.
- Fig. 1 shows a centrifuge - here designed as a separator - for clarifying solids-containing, flowable starting products P from solids with a rotatable drum 1 with a vertical axis of rotation.
- the starting product P is processed in continuous operation.
- the separator is a self-draining separator.
- the drum 1 of the centrifuge in the design as a self-emptying separator, has a discontinuous solids outlet, whereby the solid separated from the starting product P by clarification is removed at intervals by opening and re-closing outlet nozzles or outlet openings 5.
- Each of the phases resulting from this separation can - but does not necessarily have to - form a valuable material phase to be recovered.
- the invention can also be used on nozzle separators or on separators without a solids outlet. It can also be used on separators that do not work continuously in batch operation.
- the drum 1 has a drum base 10 and a drum cover 11. It is also preferably surrounded by a hood 12.
- the drum 1 is also placed on a drive spindle 2, which is rotatably mounted and can be driven by a drive motor.
- the drum 1 itself is rotatable or forms an essential part of the rotating system of the centrifuge, but it also has individual elements protruding into it that do not rotate during operation.
- the drum 1 has a product inlet 4 through which the starting product P is passed into the drum 1.
- the product inlet 4 opens into an inlet pipe 40, which is designed here as a tube that does not rotate with the rotating system - i.e. does not rotate during operation - and which projects into the drum from above and is aligned coaxially with the axis of rotation D.
- the inlet pipe 40 it would also be conceivable for the inlet pipe 40 to protrude into the drum from below (with a correspondingly different design - not shown here).
- the drum 1 also has at least one drain 13 - which is designed here as a peeling disk or as a gripper - which serves to derive a clear phase L from the drum 1.
- the gripper acts like or forms a centripetal pump.
- the process 13 can also be carried out constructively in a different way or with other means. It is also conceivable, as an alternative or in addition to the clarification of solids, to separate the starting product P into two liquid phases of different densities. For this purpose, another liquid drain - for example another gripper - is required.
- the gripper 13 thus also forms a component of the centrifuge that does not rotate with the actual drum 1 during operation but is stationary.
- the drum 1 preferably has a plate pack 14 made of axially spaced separating plates.
- a solids collecting space 8 is formed between the outer circumference of the plate pack 14 and the inner circumference of the drum 1 in the area of its largest inner diameter. Solids, which are separated from the clear phase in the area of the plate stack 14, collect in the solids collecting space 8, from which the solids can be discharged from the drum 1 via outlet openings 5.
- the outlet openings 5 can be opened and closed here by means of a piston slide 6, which is arranged in the lower drum part 10 and can be displaced parallel to the axis of rotation (in particular vertically).
- a piston slide 6 which is arranged in the lower drum part 10 and can be displaced parallel to the axis of rotation (in particular vertically).
- the solid S is discharged from the drum 1 into a solids catcher 7.
- the solids collection space 8 in the drum 1 has a defined solids space volume.
- the drum 1 has an actuation mechanism for moving the piston slide 6.
- this includes at least one supply line 15 for a control fluid such as water and a valve arrangement 16 in the drum 1 and further elements outside the drum 1.
- the inflow of the control fluid such as water is made possible via a metering arrangement 17 arranged outside the drum 1, which is one outside the drum 1 arranged hydraulic line 19 for the control fluid is assigned, so that for a solids emptying of the solids by releasing the valve arrangement 16, the control fluid can be introduced into the drum 1 or, conversely, the inflow of control fluid can be interrupted in order to move the piston slide 6 accordingly, to release the outlet openings 5.
- At least one structure-borne sound sensor 22 is arranged on a component of the drum - for example on the inlet pipe 40 - and is designed to record a vibration spectrum.
- This structure-borne noise sensor 22 is designed as a sensor device for measuring structure-borne noise.
- the structure-borne sound to be measured or sensed is the sound that propagates in the component on which the structure-borne sound sensor 22 is arranged.
- Acceleration sensors can be used as structure-borne sound sensors, which use an effect, for example the piezoelectric effect, to convert the acceleration that occurs as a result of structure-borne sound on the component on which they are arranged into electrically processable signals.
- sensors such as electrodynamic speed sensors, laser Doppler sensors, capacitive acceleration sensors or piezoresistive acceleration sensors can also be used.
- the at least one structure-borne noise sensor 22 on a component of the centrifuge drum 1 that does not rotate during operation, in particular on the inlet pipe 40 (illustrated here) and/or on the gripper 13 (not shown here).
- Additional sensor devices can optionally be provided, such as a sensor device 3 for determining the flow rate volume/time or one or more parameters, such as mass/time, of the starting product P to be conducted into the drum 1. This is advantageous, but not mandatory.
- the structure-borne sound sensor 22 either has evaluation electronics itself or is connected to one.
- the structure-borne noise sensor 22 is connected, for example, via a data connection 23 to the control and evaluation device 9 (preferably a control computer of the centrifuge), which evaluates the measured values determined.
- the system of the drum 1, which rotates during operation, generates structure-borne sound waves both on the components of the drum 1 that rotate during operation and on the components of the drum 1 that do not rotate during operation.
- Fig. 2 illustrates by way of example the time signal curve of a structure-borne noise measurement recorded during the operation of an exemplary centrifuge.
- Fig. 3 shows a frequency spectrum obtained through a transformation. Resonance frequencies known in the system (here around 100 Hz) are clearly visible.
- the structure-borne noise sensor 22 can preferably be arranged on the surface of one of the components. But it can also be inserted into a hole or the like in the component.
- the structure-borne sound sensor 22 is preferably designed to be broadband and designed to measure a relatively wide frequency spectrum, for example between 0Hz and 1 MHz. However, it is also conceivable to tune it relatively precisely to a smaller frequency range to be measured.
- the analog signal recorded by the structure-borne sound sensor 22 is digitized by the evaluation electronics 9 and stored as a signal curve.
- the evaluation electronics 9 Through appropriate filtering, transformation and subsequent analysis of the recorded signal, conclusions can be drawn about the operating status of the centrifuge. This is made possible in particular by making a comparison with previously known spectra that correspond to different operating states.
- the control and evaluation device 9 can also serve to control the movement of the piston slide 6 and thus also the time interval until the outlet openings 5 are opened.
- the actuating mechanism for the piston slide 6 - here in particular the metering arrangement 17 - can be connected to the evaluation and control and evaluation device 9 via a data connection 18.
- the control and evaluation device has a computer program with a program routine for monitoring and/or controlling and/or regulating the operation.
- the metering arrangement 17 can, for example, have a piston and one or more valves. It can also be of the type DE 10 2005 049 941 A1 be designed to be able to carry out a variable dosage of the amount of fluid to control and change the duration of the solids emptying and thus the current solids emptying volume.
- the solids emptying volume can be varied, so that, for example, if the solids content in the inlet increases, the solids emptying volume can be increased.
- a controllable device - for example a controllable valve - can be connected to the inlet, with which the volume flow in the inlet can be changed in order to change the inlet quantity or the current inlet volume V AP of output product P to be processed per unit of time.
- This controllable device can be connected to the control and evaluation device 9 via a data connection (not shown here).
- the aforementioned data connections enable data transmission from or to the control and evaluation device 9. They can each be designed as lines or as wireless connections.
- the signal recorded by the structure-borne sound sensor 22 and the vibration spectrum determined from this now enables a particularly simple and well-functioning determination of the operating state of the centrifuge. This in turn can be used, for example, to monitor and/or control and/or regulate the centrifuge.
- the structure-borne sound sensor 22 on the stationary inlet pipe 40 is an example of at least one structure-borne sound sensor which is arranged outside, on or in the drum 1, in particular on a part of the drum 1 that does not rotate during operation.
- the comparison with the known spectrums, in particular frequency spectra can include including a tolerance range in order to obtain matches to recognize. Accordingly, the output of information in step 400, for example a warning and/or control signal, would only occur if a signal lying outside an expected tolerance range is detected.
- the structure-borne sound sensor 22 and the signal processing associated with it of the evaluation and control and evaluation device 9 should be designed and therefore suitable for detecting and processing signals with a high sampling rate.
- This high sampling rate should preferably be greater than 50 kHz and particularly preferably greater than 100 kHz.
- the vibration signal recorded in each case is digitized and the spectrum of the vibration signal is generated from the recorded vibration signal using a suitable algorithm for carrying out the mathematical transformation.
- This spectrum is compared with various known spectra stored in a database, which preferably correspond to different machine states, product states or process states.
- various states - for example normal states that indicate trouble-free operation - and/or deviations from such states can be recognized in step 300.
- one or more actions can be initiated in a further step 400, with which, for example, a desired state is achieved again.
- Spectra can be pre-stored which correspond to the operating states “current or impending overflow of the drum” or “current or impending cavitation on the gripper” so that these can be based on the ongoing structure-borne sound measurements and the ongoing comparisons of the recorded spectra with the known spectra can be detected.
- the machine control can trigger predefined reactions, such as "Detected operating state of overflow of the drum” - reaction: “Reduction of the inlet quantity and/or reduction of the outlet pressure” or “Detected operating state of cavitation on the gripper”
- Action “Increase drain pressure and thus increase the immersion depth of the gripper”.
- the frequency spectrum can not only detect certain machine states, but can also detect deviations from previously defined product and/or process parameters. If, for example, the viscosity or the flow rate of the suspension to be processed changes in such a way that the permissible value range for the centrifuge is exceeded or fallen below, this can also be recognized by the vibration spectrum determined on the inlet pipe.
Landscapes
- Centrifugal Separators (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
Ein gattungsgemäßes Verfahren ist jeweils aus der
In der
Eine mit einer Zentrifugentrommel zu verarbeitende und in eine oder mehrere Phasen zu trennende Suspension ist einer hohen Zentripetalbeschleunigung ausgesetzt, die in einem Separator mit vertikaler Drehachse mehr als das 10.000 fache der Erdbeschleunigung (mehr als 10.000 g) betragen kann.A suspension to be processed with a centrifuge drum and separated into one or more phases is exposed to a high centripetal acceleration, which in a separator with a vertical axis of rotation can be more than 10,000 times the acceleration due to gravity (more than 10,000 g).
Aufgrund der entsprechend dieser typischen Betriebsbedingungen auftretenden hohen Kräfte und der daraus resultierenden Belastungen des rotierenden Systems ist es wünschenswert, beim Betrieb der Zentrifuge möglichst gut deren aktuellen Betriebszustand zu erfassen, um ihn mit dieser Information beispielsweise überwachen, steuern und ggf. optimieren zu können. Zudem soll es vorzugsweise möglich sein, möglichst frühzeitig Gefahrenzustände verlässlich zu erkennen und durch geeignete Aktionen verhindern zu können.Due to the high forces that occur in these typical operating conditions and the resulting loads on the rotating system, it is desirable to record the current operating state as well as possible when operating the centrifuge in order to be able to monitor, control and, if necessary, optimize it with this information. In addition, it should preferably be possible to reliably identify dangerous conditions as early as possible and to prevent them through appropriate actions.
Die Lösung dieses Problems ist die Aufgabe der Erfindung.The solution to this problem is the object of the invention.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch das Verfahren des Anspruchs 1.The invention solves this problem by the method of claim 1.
Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Erkennen des Betriebszustands einer Zentrifuge, die zumindest eine drehbare Trommel mit einem Zulaufrohr und mit wenigstens einem Flüssigkeitsauslass und/oder einem Feststoffauslass aufweist, mit der im Betrieb ein fließfähiges Ausgangsprodukt in dem Zentrifugalfeld der sich drehenden Trommel in verschiedene Flüssigkeits- und/oder Feststoffphasen getrennt wird, mit zumindest folgenden Schritten zum Erkennen des Betriebszustandes:
- 100
- Erfassen eines zeitlichen Verlaufs eines Körperschallsignals mit wenigstens einem an einem Bauteil der Trommel oder in der Nähe eines Bauteils der Trommel angeordneten Körperschallsensor, insbesondere mit einer vorgegebenen Tastrate;
- 200
- Transformation des jeweils aufgenommenen Körperschallsignales in ein Schwingungs- bzw. Frequenzspektrum;
- 300
- Vergleich des aktuell ermittelten Spektrums mit wenigstens einem oder mehreren bekannten, insbesondere vorgespeicherten Spektren zum Erkennen von Übereinstimmungen bzw. um ggf. vorhandene Übereinstimmungen zu erkennen, wobei im
Schritt 300 eine Aussage über den Zustand des Ausgangsproduktes (P) aus dem Vergleich und Erkennen von Übereinstimmungen ausSchritt 300 getroffen wird.
- 100
- Detecting a time profile of a structure-borne sound signal with at least one structure-borne sound sensor arranged on a component of the drum or in the vicinity of a component of the drum, in particular with a predetermined sampling rate;
- 200
- Transformation of the structure-borne sound signal recorded into a vibration or frequency spectrum;
- 300
- Comparison of the currently determined spectrum with at least one or more known, in particular pre-stored, spectra to recognize matches or to recognize any matches that may be present, wherein in step 300 a statement about the state of the output product (P) is made from the comparison and recognition of matches from
step 300 is taken.
Ein vorteilhafte Möglichkeit der Erfindung ist somit die Erkennung eines bestimmten Betriebszustands (z.B. Trommelüberlauf) der Zentrifuge - insbesondere eines Tellerseparators oder einer Vollmantelschneckenzentrifuge - durch eine Körperschallmessung bzw. eine entsprechende Schwingungsmessung während eines Zeitintervalls und die durch das Durchführen der Transformation - beispielsweise einer Fouriertransformation - mögliche Analyse der Messsignale durch den Vergleich des sich ergebenden Spektrums mit vorbekannten Spektren. Diese vorbekannten Spektren sind vorzugsweise durch Versuch ermittelt und dann abgespeichert worden. Es ist aber auch denkbar, dass sie durch Simulationsrechungen ermittelt worden sind. Dabei können die vorbekannten und vorgespeicherten "Referenzsprektren" sowohl solche Spektren umfassen, die einem Problem- oder Störungsfall entsprechen als auch solche, die einen störungsfreien Betrieb anzeigen, die also quasi als "Normalbetriebsprektren" bezeichnet werden können.An advantageous possibility of the invention is therefore the detection of a specific operating state (e.g. drum overflow) of the centrifuge - in particular a disc separator or a solid bowl screw centrifuge - by means of a structure-borne sound measurement or a corresponding vibration measurement during a time interval and by carrying out the transformation - for example a Fourier transformation - possible Analysis of the measurement signals by comparing the resulting spectrum with previously known spectra. These previously known spectra were preferably determined through experiments and then saved. However, it is also conceivable that they were determined through simulation calculations. The previously known and pre-stored “reference spectra” can include both those spectra that correspond to a problem or malfunction those that indicate trouble-free operation, which can be described as “normal operating patterns”.
Bei der Körperschallmessung bzw. Schwingungsmessung im Sinne dieser Erfindung kann sowohl die Messung der Schwinggeschwindigkeit als auch Beschleunigung zur Anwendung kommen. Somit können elektrodynamischer Geschwindigkeitssensoren, Laser-Doppler-Sensoren, kapazitiver Beschleunigungs-Sensoren, piezoelektrischer Beschleunigungs-Sensoren oder piezoresistiver Beschleunigungs-Sensoren zum Einsatz kommen.When measuring structure-borne sound or vibration in the context of this invention, both the measurement of the vibration speed and acceleration can be used. Electrodynamic speed sensors, laser Doppler sensors, capacitive acceleration sensors, piezoelectric acceleration sensors or piezoresistive acceleration sensors can therefore be used.
Hierdurch wird es möglich, die Zentrifuge näher an der mechanischen Belastungsgrenze zu betreiben, bzw. bisher notwendige mechanische Reserven zu reduzieren. Auch lassen sich durch die nun erkennbaren Veränderungen des Betriebszustandes der Zentrifuge Rückschlüsse auf Veränderungen des zu verarbeitenden Produktes oder Veränderungen des verfahrenstechnischen Prozesses ziehen.This makes it possible to operate the centrifuge closer to the mechanical load limit or to reduce previously necessary mechanical reserves. The now recognizable changes in the operating status of the centrifuge can also be used to draw conclusions about changes in the product to be processed or changes in the technical process.
So ist es nach einer vorteilhaften Variante möglich - insbesondere quasi in Echtzeit - den Überlauf der Zentrifugentrommel oder Kavitation am Greifer der Zentripetalpumpe im Ablauf zu überwachen. Eine direkte Erkennung dieser Betriebszustände war nach dem Stand der Technik nicht möglich, so dass voreingestellte Parameter wie Zulaufdurchfluss und/oder Ablaufdurchfluss und/oder Ablaufdruck ausgewertet wurden oder eine Feuchtigkeitserkennung erfolgte. Diese Systeme arbeiten teilweise zeitverzögert, so dass eine verlässliche Erkennung bestimmter Betriebszustände nicht immer möglich war und zulässige Grenzwerte der Maschine nach dem Stand der Technik nicht immer genügend ausgenutzt (im Sinne eines Vorhaltens von Reserven) werden konnten. Dies machte den Betrieb der Separatoren weniger wirtschaftlich. Dieses Problem wird mit der Erfindung verringert.According to an advantageous variant, it is possible - in particular in real time - to monitor the overflow of the centrifuge drum or cavitation on the gripper of the centripetal pump during the process. A direct detection of these operating states was not possible according to the state of the art, so preset parameters such as inlet flow and/or outlet flow and/or outlet pressure were evaluated or moisture was detected. These systems sometimes work with a time delay, so that reliable detection of certain operating states was not always possible and permissible limit values of the machine according to the state of the art could not always be sufficiently exploited (in the sense of maintaining reserves). This made the operation of the separators less economical. This problem is reduced with the invention.
Nach einer Weiterbildung kann/können in Abhängigkeit von der Erkennung des Betriebszustandes gemäß Schritt 400 eine oder mehrere Aktionen initiiert werden, wobei das Initiieren der einen oder der mehreren Aktionen ein Ausgeben einer Warnmeldung umfassen kann oder wobei das Initiieren einer oder mehrerer Aktion ein Ausgeben eines Steuerungssignals zum Ändern des Betriebes der Zentrifuge umfassen kann.According to a further development, one or more actions can be initiated depending on the recognition of the operating state according to
Eine sichere Erkennung und Vermeidung unerwünschter Betriebszustände kann zu einer optimierten Betriebssteuerung genutzt werden. So kann beispielsweise auf folgende Faktoren optimierend Einfluss genommen werden:
- Geräuschentwicklung der Maschine bzw. der Flüssigkeitsströmung,
- Vermeidung von Emulsionsbildung in der zu verarbeitenden Suspension,
- Reduzierung der Beanspruchung von Bauteilen,
- weniger Gaseinschlag in die Suspension.
- Noise development from the machine or the liquid flow,
- Avoidance of emulsion formation in the suspension to be processed,
- Reduction of the stress on components,
- less gas penetration into the suspension.
Wird ein unerwünschter Betriebszustand anhand seines typischen Schwingungsspektrums erkannt, kann die Steuerung der Maschine somit optional im Schritt 400 vorher festgelegte Reaktionen auslösen.If an undesirable operating state is recognized based on its typical vibration spectrum, the control of the machine can optionally trigger predetermined reactions in
Mit Hilfe des ermittelten Spektrums und dem Vergleich dieses Spektrum mit vorbekannten Spektren können nicht nur bestimmte Maschinenzustände detektiert werden sondern es können auch Veränderungen des zu verarbeitenden Produktes sowie eine oder mehrere Abweichungen von den vorher definierten Prozessparametern erkannt werden. Wenn sich z.B. die Viskosität bzw. die Dichte der zu verarbeitenden Suspension derart verändert, dass der zulässige Wertebereich für die Zentrifuge über- oder unterschritten wird, ist dies ebenfalls aus dem an der Zentrifugentrommel - beispielsweise am Zulaufrohr - ermittelten Spektrum durch Vergleich mit den vorbekannten Spektren erkennbar.With the help of the determined spectrum and the comparison of this spectrum with previously known spectra, not only can certain machine states be detected, but changes in the product to be processed as well as one or more deviations from the previously defined process parameters can also be recognized. If, for example, the viscosity or density of the suspension to be processed changes in such a way that the permissible value range for the centrifuge is exceeded or fallen below, this is also from the spectrum determined on the centrifuge drum - for example on the inlet pipe - by comparison with the previously known spectra recognizable.
Nach einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung kann im Schritt 100 ein an einem sich im Betrieb der Zentrifuge nicht drehenden Bauteil der Zentrifuge angeordneter Körperschallsensor, insbesondere ein an einem sich im Betrieb der Zentrifuge nicht drehenden Bauteil im Bereich der Zentrifugentrommel angeordneter Körperschallsensor, verwendet werden. Denn es hat sich überraschend herausgestellt, dass direkt an einem solchen Teil - an dem der jeweilige Sensor zudem relativ einfach anbringbar ist und über eine drahtgebundene Leitung oder drahtlos gut auslesbar ist - in hinreichendem Maße charakteristische Schwingungen auch des sich drehenden Systems auftreten und mit dem Körperschallsensor detektierbar sind, um verschiedene bzw. mehrere Betriebszustände der Zentrifuge erfassen und unterscheiden zu können. So kann nach vorteilhaften - da einfach umsetzbaren und zu guten Ergebnissen führenden - Varianten der Erfindung ein an einem sich im Betrieb der Zentrifuge nicht drehenden Zulaufrohr und/oder an einem Anlauf, insbesondere an einem Greifer, angeordneter Körperschallsensor verwendet werden. Alternativ ist es denkbar, einen geeigneten Körperschallsensor in er Nähe dieses Bauteils anzuordnen.According to a particularly advantageous variant of the invention, in step 100 a structure-borne sound sensor arranged on a component of the centrifuge that does not rotate during operation of the centrifuge, in particular a structure-borne sound sensor arranged on a component that does not rotate during operation of the centrifuge in the area of the centrifuge drum, can be used. Because it has surprisingly turned out that directly on such a part - on which the respective sensor is relatively easy to attach and can be read easily via a wired cable or wirelessly - characteristic vibrations also occur to a sufficient extent in the rotating system and with the structure-borne noise sensor can be detected in order to record and distinguish between different or multiple operating states of the centrifuge to be able to. According to advantageous variants of the invention - since they are easy to implement and lead to good results - a structure-borne sound sensor arranged on an inlet pipe that does not rotate during operation of the centrifuge and/or on a start-up, in particular on a gripper, can be used. Alternatively, it is conceivable to arrange a suitable structure-borne sound sensor near this component.
Es hat sich ferner überraschend herausgestellt, dass es vorteilhaft ist, wenn im Schritt 300 wenigstens eines der vorgespeicherten Spektren einem Betriebszustand "aktueller oder drohender Überlauf der Trommel" entspricht und wenn der Schritt 300 ggf. ein Erkennen dieses Betriebszustandes umfasst. Denn dieser Betriebszustand lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders gut erfassen, was insofern in einfacher Weise eine Optimierung des Betriebs der Zentrifuge erlaubt.It has also surprisingly been found that it is advantageous if in
Es ist ferner zweckmäßig, wenn im Schritt 300 wenigstens eines der vorgespeicherten Spektren einem Betriebszustand "aktuelle oder drohende Kavitation am Greifer der Zentripetalpumpe" entspricht und dass der Schritt 300 weiter ein Erkennen dieses Betriebszustandes umfasst.It is also expedient if in
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the method according to the invention can be found in the subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt eine besonders bevorzugte Variante der Erfindung, es sind aber im Rahmen der Ansprüche Abwandlungen und Äquivalente sowie Weiterbildungen zu dem erläuterten Ausführungsbeispiel umsetzbar. Die Verwendung des unbestimmten Artikel wie "eine" oder "einer" ist dabei nicht als beschränkende Zahlenangabe sondern im Sinne von "wenigstens eine/einer oder mehrere" zu verstehen. Es zeigt:
- Figur 1:
- eine schematische Schnittansicht einer Zentrifuge, welche nach einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden kann;
- Figur 2:
- ein beispielhaftes Diagramm, das den Signalverlauf einer Körperschallmessung über die Zeit an einem Einlaufrohr einer Zentrifugentrommel zeigt;
- Figur 3:
- ein mittels einer Körperschallmessung an einem Einlaufrohr einer Zentrifugentrommel aufgenommenes Schwingungsspektrum; und
Figur 4- ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
- Figure 1:
- a schematic sectional view of a centrifuge which can be operated using a method according to the invention;
- Figure 2:
- an exemplary diagram showing the signal curve of a structure-borne noise measurement over time on an inlet pipe of a centrifuge drum;
- Figure 3:
- a vibration spectrum recorded by means of a structure-borne noise measurement on an inlet pipe of a centrifuge drum; and
- Figure 4
- a flowchart of a method according to the invention.
Dies bedeutet, dass der Zulauf des Ausgangsprodukt P - das eine fließfähige Suspension ist - kontinuierlich erfolgt und auch das Ableiten wenigstens einer geklärten Flüssigkeitsphase, Klarphase L genannt, kontinuierlich erfolgt. Die Trommel 1 der Zentrifuge verfügt in der Ausgestaltung als selbstentleerender Separator über einen diskontinuierlichen Feststoffauslass, wobei der aus dem Ausgangsprodukt P durch Klärung abgetrennte Feststoff intervallartig durch das Öffnen und Wiederverschlie-ßen von Auslassdüsen bzw. Auslassöffnungen 5 entfernt wird. Jede der aus dieser Trennung resultierenden Phasen kann - muss aber nicht zwingend - eine zu gewinnende Wertstoffphase bilden. Die Erfindung ist alternativ auch an Düsenseparatoren einsetzbar oder an Separatoren ohne Feststoffauslass. Sie ist zudem auch an nicht kontinuierlich im Batchbetrieb arbeitenden Separatoren einsetzbar.This means that the feed of the starting product P - which is a flowable suspension - takes place continuously and the discharge of at least one clarified liquid phase, called clear phase L, also takes place continuously. The drum 1 of the centrifuge, in the design as a self-emptying separator, has a discontinuous solids outlet, whereby the solid separated from the starting product P by clarification is removed at intervals by opening and re-closing outlet nozzles or
Die Trommel 1 weist ein Trommelunterteil 10 und einen Trommeldeckel 11 auf. Sie ist ferner vorzugsweise von einer Haube 12 umgeben. Die Trommel 1 ist zudem auf eine Antriebsspindel 2 aufgesetzt, die drehbar gelagert und durch einen Antriebsmotor antreibbar ist. Die Trommel 1 an sich ist drehbar bzw. bildet einen wesentlichen Teil des sich drehenden System der Zentrifuge aus, sie weist aber auch einzelne in sie hineinragendes Elemente auf, die sich im Betrieb nicht drehen.The drum 1 has a
So weist die Trommel 1 einen Produktzulauf 4 auf, durch welchen das Ausgangsprodukt P in die Trommel 1 geleitet wird. Der Produktzulauf 4 mündet in ein Zulaufrohr 40, das hier als sich nicht mit dem rotierenden System drehendes - also im Betrieb nicht drehendes - Rohr ausgebildet ist, das von oben in die Trommel ragt und koaxial zur Drehachse D ausgerichtet ist. Alternativ wäre es auch denkbar, dass das Zulaufrohr 40 (bei entsprechend anderer konstruktiver Ausgestaltung von unten in die Trommel ragt - hier nicht dargestellt).The drum 1 has a
Die Trommel 1 weist ferner wenigstens einen Ablauf 13 auf - der hier als eine Schälscheibe bzw. als ein Greifer ausgebildet ist -, der zur Ableitung einer Klarphase L aus der Trommel 1 dient. Der Greifer wirkt wie bzw. bildet eine Zentripetalpumpe. Der Ablauf 13 kann konstruktiv auch auf andere Weise bzw. mit anderen Mitteln erfolgen. Es ist auch denkbar, alternativ oder ergänzend zu der Klärung von Feststoffen eine Trennung des Ausgangsproduktes P in zwei Flüssigkeitsphasen verschiedener Dichte vorzunehmen. Hierzu ist dann ein weiterer Flüssigkeitsablauf - beispielsweise ein weiterer Greifer - erforderlich. Der Greifer 13 bildet somit auch ein sich im Betrieb nicht mit der eigentlichen Trommel 1 drehendes sondern stillstehendes Bauteil der Zentrifuge.The drum 1 also has at least one drain 13 - which is designed here as a peeling disk or as a gripper - which serves to derive a clear phase L from the drum 1. The gripper acts like or forms a centripetal pump. The
Die Trommel 1 weist vorzugweise ein Tellerpaket 14 aus axial beabstandeten Trenntellern auf. Zwischen dem Außenumfang des Tellerpakets 14 und dem Innenumfang der Trommel 1 im Bereich ihres größten Innendurchmessers ist ein Feststoffsammelraum 8 ausgebildet. Feststoffe, welche im Bereich des Tellerpakets 14 von der Klarphase getrennt werden, sammeln sich in dem Feststoffsammelraum 8, aus dem die Feststoffe über Auslassöffnungen 5 aus der Trommel 1 ausgetragen werden können.The drum 1 preferably has a
Die Auslassöffnungen 5 können dazu hier mittels eines Kolbenschiebers 6, welcher im Trommelunterteil 10 angeordnet ist und in diesem parallel zur Drehachse (insbesondere vertikal) verschiebbar ist, geöffnet und geschlossen werden. Bei geöffneten Auslassöffnungen 5 wird der Feststoff S aus der Trommel 1 in einen Feststofffänger 7 ausgelassen. Der Feststoffsammelraum 8 in der Trommel 1 weist ein definiertes Feststoffraumvolumen auf.For this purpose, the
Zur Bewegung des Kolbenschiebers 6 weist die Trommel 1 einen Betätigungsmechanismus auf. Hier umfasst dieser wenigstens eine Zuleitung 15 für ein Steuerfluid wie Wasser und eine Ventilanordnung 16 in der Trommel 1 und weitere Elemente außerhalb der Trommel 1. So wird der Zulauf des Steuerfluides wie Wasser über eine außerhalb der Trommel 1 angeordnete Dosieranordnung 17 ermöglicht, welche einer außerhalb der Trommel 1 angeordnete Hydraulikleitung 19 für das Steuerfluid zugeordnet ist, so dass für eine Feststoffentleerung des Feststoffs durch Freigabe der Ventilanordnung 16 das Steuerfluid in die Trommel 1 einleitbar ist oder umgekehrt der Zustrom an Steuerfluid unterbrochen werden kann, um den Kolbenschieber 6 entsprechend zu bewegen, um die Auslassöffnungen 5 freizugeben.The drum 1 has an actuation mechanism for moving the
An einem Bauteil der Trommel - so an dem Zulaufrohr 40 - ist zumindest ein Körperschallsensor 22 angeordnet, die dazu ausgelegt ist, ein Schwingungsspektrum aufzunehmen. Diese Körperschallsensor 22 ist als eine Sensoreinrichtung zur Messung von Körperschall ausgelegt.At least one structure-borne
Der zu messende bzw. zu sensierende Körperschall ist der Schall, der sich in dem Bauteil ausbreitet, an welchem die Körperschallsensor 22 angeordnet ist. Als Körperschallsensoren können Beschleunigungssensoren verwendet werden, welche einen Effekt, z.B. den piezoelektrischen Effekt, nutzen, um die infolge des Körperschalls an dem Bauteil, an dem sie angeordnet sind, auftretende Beschleunigung in elektrisch verarbeitbar Signale zu wandeln.The structure-borne sound to be measured or sensed is the sound that propagates in the component on which the structure-borne
Aber auch andere Sensoren wie elektrodynamischer Geschwindigkeitssensoren, Laser-Doppler-Sensoren, kapazitiver Beschleunigungs-Sensoren oder piezoresistiver Beschleunigungs-Sensoren sind einsetzbar.But other sensors such as electrodynamic speed sensors, laser Doppler sensors, capacitive acceleration sensors or piezoresistive acceleration sensors can also be used.
Im Rahmen der Erfindung ist es auch denkbar, an dem einen Bauteil mehrere der Körperschallsensoren 22 anzuordnen und/oder an mehreren Bauteilen der Zentrifugentrommel Körperschallsensoren anzuordnen (hier nicht dargestellt) oder auch Sensoren 20 unterhalb der Trommel 1 in der Nähe eines Teils der Trommel bzw. des drehenden Systems (z.B. Spindel, Trommelunterteil usw.) anzuordnen.Within the scope of the invention, it is also conceivable to arrange several of the structure-borne
Nach einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist vorgesehen, den wenigstens einen Körperschallsensor 22 an einem sich im Betrieb nicht drehenden Bauteil der Zentrifugen-Trommel 1 vorzusehen, insbesondere an dem Zulaufrohr 40 (hier veranschaulicht) und/oder an dem Greifer 13 (hier nicht dargestellt).According to an advantageous variant of the invention, it is provided to provide the at least one structure-borne
Es können optional weitere Sensoreinrichtungen vorgesehen sein, so eine Sensoreinrichtung 3 zur Bestimmung des Durchflussstromes Volumen/Zeit oder eines oder mehrerer Parameters, wie z.B. Masse/Zeit, des in die Trommel 1 zu leitenden Ausgangsprodukts P. Dies ist vorteilhaft, aber nicht zwingend.Additional sensor devices can optionally be provided, such as a
Der Körperschallsensor 22 weist entweder selbst direkt eine Auswertungselektronik auf oder ist mit einer solchen verbunden. Hier ist der Körperschallsensor 22 beispielhaft über eine Datenverbindung 23 mit der Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 9 (vorzugsweise ein Steuerungsrechner der Zentrifuge) verbunden, welche die ermittelten Messwerte auswertet.The structure-borne
Das sich im Betrieb drehende System der Trommel 1 erzeugt im Betrieb Körperschallwellen sowohl an den sich im Betrieb drehenden Bauteilen der Trommel 1 als auch an den sich im Betrieb nicht drehenden Bauteilen der Trommel 1.The system of the drum 1, which rotates during operation, generates structure-borne sound waves both on the components of the drum 1 that rotate during operation and on the components of the drum 1 that do not rotate during operation.
Der Körperschallsensor 22 kann bevorzugt an der Oberfläche eines der Bauteile angeordnet werden. Er kann aber auch in eine Bohrung oder dgl. in dem Bauteil eingesetzt sein. Der Körperschallsensor 22 ist vorzugsweise breitbandig ausgebildet und zur Messung eines relativ weiten Frequenzspektrums, beispielsweise zwischen 0Hz und 1 MHz ausgelegt. Es ist aber auch denkbar, ihn relativ zielgenau auf einen kleineren zu messenden Frequenzbereich abzustimmen.The structure-borne
Vorzugsweise wird das von dem Körperschallsensor 22 aufgenommene analoge Signal von der Auswertungselektronik 9 digitalisiert und als Signalverlauf gespeichert. Durch geeignete Filterung, Transformation und anschließende Analyse des aufgenommenen Signals können Rückschlüsse über den Betriebszustand der Zentrifuge gewonnen werden. Dies wird insbesondere dadurch möglich, dass ein Vergleich mit vorbekannten Spektren erfolgt, die verschiedenen Betriebszuständen entsprechen.Preferably, the analog signal recorded by the structure-borne
Die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 9 kann auch dazu dienen, die Bewegung des Kolbenschiebers 6 und damit auch das Zeitintervall bis zur Öffnung der Auslassöffnungen 5 zu steuern. Der Betätigungsmechanismus für den Kolbenschieber 6 - hier insbesondere die Dosieranordnung 17 - kann über eine Datenverbindung 18 mit der Auswerte- und Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 9 verbunden sein. Die Steuerungs- und Auswerteeinrichtung weist ein Computerprogramm mit einer Programmroutine zur Überwachung und/oder Steuerung und/oder Regelung des Betriebes auf. Die Dosieranordnung 17 kann beispielsweise einen Kolben und eines oder mehrere Ventile aufweisen. Sie kann ferner nach Art der
Während der Klärung des Ausgangsproduktes P unter Bildung der Klarphase L werden im Ausgangsprodukt P enthaltene Trubstoffe und andere Feststoffe im Feststoffsammelraum 8 der Trommel 1 außerhalb des Tellerpaketes 14 gesammelt, der sich füllt.During the clarification of the starting product P to form the clear phase L, trub and other solids contained in the starting product P are collected in the
Das mit dem Körperschallsensor 22 aufgenommene Signal und das hieraus dann ermittelte Schwingungsspektrum ermöglicht nunmehr eine besonders einfache und gut funktionierende Bestimmung des Betriebszustandes der Zentrifuge. Dies kann wiederum beispielsweise zur Überwachung und/oder Steuerung und/oder Regelung der Zentrifuge genutzt werden.The signal recorded by the structure-borne
Dies sei nachfolgend näher beschreiben. Der Körperschallsensor 22 am stillstehenden Zulaufrohr 40 steht beispielhaft für wenigstens einen Körperschallsensor, der außerhalb, an oder in der Trommel 1 insbesondere an einem sich im Betrieb nicht drehenden Teil der Trommel 1 angeordnet ist.This is described in more detail below. The structure-borne
Es wird sodann folgendes Verfahren zum Erkennen des Betriebszustandes einer Zentrifuge während des Durchführens einer zentrifugalen Trennens einer Suspension in wenigstens eine erste Flüssigkeitsphase und wenigstens eine weitere Flüssigkeitsphase und/oder eine Feststoffphase in einer sich drehenden Trommel der Zentrifuge mit den eingangs definierten Schritten 100 bis 300 sowie ggf. - wenn erforderlich - 400 durchgeführt:
- 100
- Erfassen eines bzw. des zeitlichen Verlaufs eines Körperschallsignals mit wenigstens einem an einem Bauteil der Trommel oder in der Nähe eines Bauteils der Trommel angeordneten Körperschallsensor 22;
- 200
- Transformation des jeweils aufgenommenen Körperschallsignales in ein Spektrum, insbesondere ein Frequenzspektrum;
- 300
- Vergleich des aktuell ermittelten Spektrums mit wenigstens einem oder mehreren bekannten, insbesondere vorgespeicherten Spektren zum Erkennen bzw. und Erkennen von Übereinstimmungen; und
- 400
- vorzugsweise Ausgeben einer Information, insbesondere einer Warnung und/oder eines Steuerungssignales in Abhängigkeit von dem
Vergleich aus Schritt 300.
- 100
- Detecting one or the time course of a structure-borne sound signal with at least one structure-borne
sound sensor 22 arranged on a component of the drum or in the vicinity of a component of the drum; - 200
- Transformation of the respectively recorded structure-borne sound signal into a spectrum, in particular a frequency spectrum;
- 300
- Comparison of the currently determined spectrum with at least one or more known, in particular pre-stored, spectra for recognizing or recognizing matches; and
- 400
- preferably outputting information, in particular a warning and/or a control signal, depending on the comparison from
step 300.
Im Schritt 300 kann der Vergleich mit den bekannten Spektren, insbesondere Frequenzspektren ein Einbeziehen eines Toleranzbereichs umfassen, um Übereinstimmungen zu erkennen. Entsprechend würde das Ausgeben einer Information in Schritt 400, beispielsweise eines Warn- und/oder Steuerungssignals nur erfolgen, wenn ein außerhalb eines zu erwartenden Toleranzbereiches liegendes Signal erfasst wird.In
Mit dem Körperschallsensor 22 werden im Betrieb der Zentrifuge vorzugsweise fortlaufend Körperschall-Messsignale erfasst (siehe
- Schwingweg,
- Schwinggeschwindigkeit und/oder
- Beschleunigung
- swing path,
- Vibration speed and/or
- acceleration
Typischerweise sollten der Körperschallsensor 22 und die ihm zugeordnete Signalverarbeitung der Auswertungs- und Steuerungs- und Auswerteeinrichtung 9 dazu ausgelegt und somit geeignet sein, Signale mit einer hohen Abtastrate zu erfassen und zu verarbeiten. Diese hohe Abtastrate sollte vorzugsweise größer als 50 kHz und besonders bevorzugt größer als 100 kHz sein.Typically, the structure-borne
Das jeweils aufgenommene Schwingungssignal wird digitalisiert und mittels eines geeigneten Algorithmus zum Durchführen der mathematischen Transformation wird jeweils aus dem aufgenommenen Schwingungssignal das Spektrum des Schwingungssignals erzeugt. Dieses Spektrum wird mit verschiedenen in einer Datenbank abgelegten bekannten Spektren, die vorzugsweise verschiedenen Maschinenzuständen, Produktzuständen oder Verfahrenszuständen entsprechen, verglichen. Derart können verschiedene Zustände - beispielsweise Normalzustände, die einen störungsfreien Betrieb anzeigen - und/oder Abweichungen von solchen Zuständen in Schritt 300 erkannt werden. Zudem kann bzw. können in Abhängigkeit von dieser Erkennung in Schritt 300 in einem weiteren Schritt 400 eine oder mehrere Aktion initiiert werden, mit denen z.B. ein gewünschter Zustand wieder erreicht wird.The vibration signal recorded in each case is digitized and the spectrum of the vibration signal is generated from the recorded vibration signal using a suitable algorithm for carrying out the mathematical transformation. This spectrum is compared with various known spectra stored in a database, which preferably correspond to different machine states, product states or process states. In this way, various states - for example normal states that indicate trouble-free operation - and/or deviations from such states can be recognized in
So können Spektren vorgespeichert sein, welche den Betriebszuständen "aktueller oder drohender Überlauf der Trommel" oder "aktuelle oder drohende Kavitation am Greifer" entsprechen, so dass diese anhand der laufenden Körperschallmessungen und der laufenden Vergleiche der aufgenommenen Spektren mit den bekannten Spektren detektiert werden können.Spectra can be pre-stored which correspond to the operating states “current or impending overflow of the drum” or “current or impending cavitation on the gripper” so that these can be based on the ongoing structure-borne sound measurements and the ongoing comparisons of the recorded spectra with the known spectra can be detected.
Mit der Erkennung "Trommelüberlauf" in Echtzeit kann die Durchlaufmenge gegenüber dem alten System gefahrloser erhöht werden. Somit kann unter anderem ein unwirtschaftlicher Betriebszustand erkannt werden. Die Prozessoptimierung kann in Echtzeit stattfinden. Des Weiteren sind durch das Analysieren der Schwingungsmuster weitere Aussagen über den Betriebszustand des Separators denkbar.With real-time “drum overflow” detection, the flow rate can be increased more safely compared to the old system. This means, among other things, that an uneconomical operating state can be detected. Process optimization can take place in real time. Furthermore, by analyzing the vibration patterns, further statements about the operating state of the separator are conceivable.
Wird ein unerwünschter Betriebszustand anhand seines typischen Schwingungsspektrums erkannt, kann die Steuerung der Maschine vorher festgelegte Reaktionen auslösen, wie z.B. "Erkannter Betriebszustand Überlauf der Trommel" - Reaktion: "Reduzierung der Zulaufmenge und/oder Reduzierung des Ablaufdrucks" oder "Erkannter Betriebszustand Kavitation am Greifer" Aktion: "Ablaufdruck erhöhen und somit die Eintauchtiefe des Greifers erhöhen".If an undesirable operating state is recognized based on its typical vibration spectrum, the machine control can trigger predefined reactions, such as "Detected operating state of overflow of the drum" - reaction: "Reduction of the inlet quantity and/or reduction of the outlet pressure" or "Detected operating state of cavitation on the gripper " Action: "Increase drain pressure and thus increase the immersion depth of the gripper".
Das Frequenzspektrum kann allerdings nicht nur bestimmte Maschinenzustände detektieren, sondern kann auch Abweichungen von zuvor definierten Produkt- und/oder Prozessparametern erkennen. Wenn sich z.B. die Viskosität bzw. die Durchflussmenge der zu verarbeitenden Suspension derart verändert, dass der zulässige Wertebereich für die Zentrifuge über- oder unterschritten wird, ist dies ebenfalls an dem am Zulaufrohr ermittelten Schwingungsspektrum erkennbar.However, the frequency spectrum can not only detect certain machine states, but can also detect deviations from previously defined product and/or process parameters. If, for example, the viscosity or the flow rate of the suspension to be processed changes in such a way that the permissible value range for the centrifuge is exceeded or fallen below, this can also be recognized by the vibration spectrum determined on the inlet pipe.
Weitere Beispiele von mit dem Verfahren erkennbaren Zuständen und daraus resultierenden möglichen Maßnahmen zur Gegensteuerung: "Betrieb mit einem Produkt von zu hoher Dichte" - Aktion: "Abschalten der Zentrifuge" oder "Betrieb mit einem Produkt mit unzureichend erfolgter Ausfällung" - Aktion: "Verlängerung der Verweilzeit des Produktes im der Zentrifuge vorgeschalteten Ausfällbehälter".Further examples of conditions that can be identified using the process and the resulting possible countermeasures: "Operation with a product of too high a density" - Action: "Switch off the centrifuge" or "Operation with a product with insufficient precipitation" - Action: "Extension the residence time of the product in the precipitation container upstream of the centrifuge.
Insgesamt werden mit den dargestellten und beanspruchten Verfahren die Möglichkeiten der Zustandsdiagnose der Maschine, des Produktes und des verfahrenstechnischen Prozesses vorteilhaft erhöht und die Möglichkeiten von korrigierenden Aktionen ebenfalls verbessert.Overall, with the methods presented and claimed, the possibilities for diagnosing the condition of the machine, the product and the process engineering process are advantageously increased and the possibilities for corrective actions are also improved.
- 11
- Trommeldrum
- 22
- Spindelspindle
- 33
- Sensorsensor
- 44
- ProduktzulaufProduct inflow
- 55
- AuslassöffnungenExhaust openings
- 66
- KolbenschieberPiston valve
- 77
- Feststofffängersolids catcher
- 88th
- FeststoffsammelraumSolids collection room
- 99
- Steuerungs- und AuswerteeinrichtungControl and evaluation device
- 1010
- Trommelunterteildrum base
- 1111
- TrommeldeckelDrum cover
- 1212
- HaubeHood
- 1313
- AblaufSequence
- 1414
- TellerpaketPlate package
- 1515
- Leitung für HydraulikflüssigkeitLine for hydraulic fluid
- 1616
- VentilanordnungValve arrangement
- 1717
- DosieranordnungDosing arrangement
- 1818
- DatenverbindungData Connection
- 1919
- HydraulikleitungHydraulic line
- 2020
- Sensorsensor
- 2121
- DatenverbindungData Connection
- 2222
- KörperschallsensorStructure-borne sound sensor
- 2323
- DatenverbindungData Connection
- 4040
- ZulaufrohrInlet pipe
- 100 - 400100 - 400
- VerfahrensschritteProcedural steps
- LL
- KlarphaseClear phase
- PP
- AusgangsproduktStarting product
- SS
- Feststoffsolid
- DD
- DrehachseAxis of rotation
Claims (11)
- Method for detecting the operating state of a centrifuge which has at least one rotatable drum (1) having an inlet pipe (40) and having at least one liquid outlet (13) and/or a solids outlet, by means of which, during operation, a flowable starting product (P) is separated in the centrifugal field of the rotating drum (1) into different liquid and/or solids phases, having at least the following steps for detecting the operating state:
100 detection of a temporal course of a structure-borne sound signal with at least one structure-borne sound sensor (22, 20) arranged on a component of the drum or in the vicinity of a component of the drum (1), in particular with a predetermined sampling rate; 200 transformation of the respectively recorded structure-borne sound signal into a vibration or frequency spectrum; 300 comparison of the currently determined spectrum with at least one or more known, in particular pre-stored, spectra for detecting matches,
in step 300 a statement is made about the state of the starting product (P) from the comparison and recognition of matches from step 300. - Method according to claim 1, characterized in that in step 100 a structure-borne sound sensor (22) arranged on a component of the centrifuge which does not rotate during operation of the centrifuge is used.
- Method according to claim 2, characterized in that in step 100 a structure-borne sound sensor (22) arranged on a component of the centrifuge drum (1) which does not rotate during operation of the centrifuge, in particular inside the centrifuge drum (1), is used.
- Method according to claim 3, characterized in that in step 100 a structure-borne sound sensor (22) arranged on an inlet pipe (40) not rotating during operation of the centrifuge and/or on an outlet, in particular on a gripper (13), is used.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step 300 at least one of the pre-stored spectra corresponds to an operating state "trouble-free operation" and in that step 300 optionally comprises a recognition of this operating state.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step 300 at least one of the pre-stored spectra corresponds to an operating state "current or threatened overflow of the drum" and in that step 300 optionally comprises a recognition of this operating state.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step 300 at least one of the pre-stored spectra corresponds to an operating state "current or threatened cavitation at the gripper" and in that step 300 optionally comprises a recognition of this operating state.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step 300 a statement is made about the state of the process-engineering process from the comparison and the recognition of matches from step 300.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that, depending on the detection of the operating state or the state of the starting product (P) or the state of the process-engineering process according to step 300, one or more actions are initiated in a further step 400.
- Method according to claim 9, characterized in that initiating one or more action(s) according to step 400 comprises issuing a warning message.
- Method according to one of the preceding claims 9 or 10, characterized in that initiating one or more action(s) according to step 400 comprises outputting a control signal for changing the operation of the centrifuge.
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2017
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