EP4308301A1 - System und verfahren zum überwachen eines verschleiss an komponenten einer mahlanlage - Google Patents

System und verfahren zum überwachen eines verschleiss an komponenten einer mahlanlage

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Publication number
EP4308301A1
EP4308301A1 EP22717375.4A EP22717375A EP4308301A1 EP 4308301 A1 EP4308301 A1 EP 4308301A1 EP 22717375 A EP22717375 A EP 22717375A EP 4308301 A1 EP4308301 A1 EP 4308301A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
grinding
wear
future
maintenance
grinding plant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22717375.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Prasanna PREMENDRA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Buehler AG
Original Assignee
Buehler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Buehler AG filed Critical Buehler AG
Publication of EP4308301A1 publication Critical patent/EP4308301A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/02Crushing or disintegrating by roller mills with two or more rollers
    • B02C4/06Crushing or disintegrating by roller mills with two or more rollers specially adapted for milling grain
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C25/00Control arrangements specially adapted for crushing or disintegrating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C4/00Crushing or disintegrating by roller mills
    • B02C4/02Crushing or disintegrating by roller mills with two or more rollers
    • B02C4/08Crushing or disintegrating by roller mills with two or more rollers with co-operating corrugated or toothed crushing-rollers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C2210/00Codes relating to different types of disintegrating devices
    • B02C2210/01Indication of wear on beaters, knives, rollers, anvils, linings and the like

Definitions

  • the invention relates to a system and a method for monitoring wear and tear, in particular a system and a method for technical maintenance based on dynamic monitoring, of components of a milling or rolling plant or other comminuting device.
  • the invention relates to a system and a method for monitoring wear on a surface of grinding rolls, in particular of roll profiles in fine mills.
  • the invention also relates to a grinding plant with such a system.
  • Smooth rollers are used for dissolving, with which the flour and peel parts are separated from each other.
  • the grain goes through eight to twelve passages before the flour is detached from the husk.
  • a feed roller feeds it to the grinding gap, ensuring a constant volume flow. This is formed by two horizontally or diagonally parallel rollers that (like gears) rotate in opposite directions.
  • FIG. 1 shows a roller mill partly in elevation and partly in section.
  • the material is fed to the crushing rollers a and b by means of the feed rollers c and d.
  • the latter runs at the same peripheral speed as the crushing roller b, so that the material cannot accumulate on the rollers and thus no higher loading of the grinding surfaces can take place.
  • a slider f can be adjusted by means of an adjusting screw e in such a way that the feed roller c only supplies as much material to the feed roller d as the latter can pass on to the shredding rollers a and b.
  • the mills are now fitted with a
  • Automatically pressing brushes for example, can be used to clean the rollers.
  • a sensor is arranged inside a grinding roller.
  • the sensor is designed to record measured values that characterize a state of the rollers. In particular, this can be a condition of a peripheral surface of the rollers.
  • the condition can be, for example, a temperature, a pressure, a force
  • a data transmitter is also provided for contactless transmission of measured values from the sensor to a data receiver and further to a control unit or a higher-level control system for evaluation, as a result of which the grinding plant or part of it can be controlled and regulated.
  • a warning message can be output by the control unit if a predefined warning criterion is met.
  • the warning criterion can be, for example, that the measured value exceeds a specified limit value. If the warning criterion is met, a warning signal can be output or the grinding plant can be brought to a standstill, for example by the control unit. With this monitoring method, however, influences outside the grinding roller are ignored. This can lead to unwanted downtimes, a loss of yield and excessive maintenance costs.
  • the document EP 3500370 A1 discloses a grinding system with grinding rollers, which has a plurality of sensors in the rollers for acquiring measured values that describe a state of the rollers, and which is designed for the operation of the
  • the sensors are designed, for example, as temperature sensors for determining a temperature profile of the rolls, as vibration sensors for detecting roll vibration and as accelerometers for monitoring a speed, acceleration or deceleration of the rolls and transmit their measured values to the control unit.
  • the control unit includes a machine-learning unit with which the roll operation, such as the width of a gap between two rolls or the parallelism of the rolls, is automatically optimized based on the measurement data received.
  • the machine-learning unit is also used to determine the remaining service life and a state of wear of the rollers.
  • the machine-learning unit can include a monitoring unit for monitoring the received measured values and a learning unit. The monitoring unit detects z.
  • the learning unit carries out the learning process by linking the actual and target values. This allows the operation of the grinding plant to be optimized using the machine-learning unit with regard to the shape, twist and surface condition of the rolls. The remaining service life and the state of wear of the components of the grinding plant are taken into account. However, no statement is made on the optimization of warping work for the maintenance of the grinding plant reached. This can result in unnecessary costs and downtimes and impair the efficiency of the grinding plant.
  • the technical problem on which the invention is based consists in specifying a method and a system for a plant for grinding and/or grinding, in particular grains, with which the grinding and/or grinding can be optimized and carried out automatically, and which improves operational reliability and increase the service life of such a grinding plant.
  • a method and a system for monitoring wear on components of a grinding plant, in particular for monitoring wear on grinding rollers or a pair of grinding rollers in the grinding plant, according to the invention determines an optimized future point in time for maintenance of the grinding plant, in particular maintenance of a grinding roller or one pair of grinding rollers.
  • the method is used in particular for the maintenance of the grinding plant over the life cycle of the plant.
  • the method can also be referred to as a monitoring method or as a maintenance method.
  • the method is carried out by means of a system that has a control unit for controlling the grinding system, in particular for controlling the grinding rollers or pairs of grinding rollers, a sensor system for recording measurement data on technical parameters with regard to a wear condition of a component, in particular a grinding roller or a pair of grinding rollers, and Collecting measurement data on technical Parameters relating to an operating state of the grinding plant, an analysis unit for analyzing wear behavior of the grinding plant and at least one data transmitter and at least one data receiver for exchanging data.
  • a control unit for controlling the grinding system in particular for controlling the grinding rollers or pairs of grinding rollers
  • a sensor system for recording measurement data on technical parameters with regard to a wear condition of a component, in particular a grinding roller or a pair of grinding rollers
  • Collecting measurement data on technical Parameters relating to an operating state of the grinding plant an analysis unit for analyzing wear behavior of the grinding plant and at least one data transmitter and at least one data receiver for exchanging data.
  • the sensor system records the measurement data on the state of wear of at least one component, in particular a grinding roller or a pair of grinding rollers, and the measurement data on the operating state of the grinding system periodically or continuously over time and provides the measurement data to the analysis unit, e.g. B. by means of a data transmitter.
  • the sensor system can comprise several measuring sensors.
  • the analysis unit assigns a degree of wear of the at least one component to the measurement data for at least one of the parameters relating to the state of wear of at least one component. Furthermore, the analysis unit assigns a maintenance loss to the degree of wear, which corresponds to a grinding yield loss due to technical maintenance of the at least one component.
  • the loss of maintenance can B. be determined by a loss of grinding yield due to a standstill of the grinding plant and / or the cost of eliminating the wear and tear. The loss of maintenance can thus e.g. B. depend on the extent and duration of maintenance work and materials required to remedy wear and tear on the component.
  • the analysis unit derives a future wear condition at a point in time T in the future from a plurality of measurement data on the wear condition recorded at different times.
  • the analysis unit assigns a future degree of wear and a future loss of maintenance to the future state of wear.
  • the future state of wear can be determined from the measurement data collected periodically or dynamically using standard extrapolation methods.
  • the future degree of wear and the future loss of maintenance are correlated with the future state of wear and can thus be derived from it.
  • the analysis unit can be provided in a digital cloud platform.
  • the analysis unit can be used from several geographically separate locations for use in different grinding plants.
  • the analysis unit can be easily updated and used multiple times.
  • the analysis unit arranges the measurement data into at least one
  • the analysis unit compares the grinding yield value with a predetermined yield target value of the grinding plant and determines a grinding yield loss relative to the yield target value.
  • the target yield value can e.g. B. be given by a technical system specification of the system manufacturer or system operator.
  • the target yield value can also be a theoretical ideal yield value for the grinding plant to be monitored, which is calculated from the technical characteristics of this plant, or the target yield value can be determined by a practical test run of the plant as long as there is no wear of plant components.
  • Time is due to wear of the grinding components, especially grinding rollers, or pair of grinding rollers, as a rule below the specified yield target value for a grinding plant, which results in a loss of grinding yield.
  • the yield from the grinding operation of the grinding plant is reduced by the fact that there is an increased energy requirement in the plant due to wear or additional passages are required to maintain a grinding quality.
  • the analysis unit derives a future operating state from a number of measurement data on the operating state recorded at different times and from this a future loss of grinding yield at a point in time I rubbed in the future.
  • the future operating status can be determined, for example, by extrapolation methods.
  • the future grinding yield loss ⁇ correlates with the future and can therefore be determined from the measurement data of the operating status.
  • the analysis unit optimizes a maintenance time in the future by determining as the future maintenance time ⁇ the time at which the future maintenance loss essentially corresponds to the future grinding yield loss. Dynamic optimization is advantageously carried out, with the analysis unit periodically or dynamically including current measurement data on a wear condition of a component and current measurement data on an operating condition of the grinding plant in the analysis of the wear behavior and an updated degree of wear, an updated maintenance loss and an updated grinding yield loss, and from this an up-to-date optimized future maintenance time is determined.
  • the monitoring method according to the present invention uses the technical parameters to determine the state of the grinding plant and, depending on these technical parameters, determines precautions for the technical maintenance of the grinding plant. With the monitoring method, the technical functioning of a grinding plant can be optimized over the entire life cycle of the grinding plant.
  • the analysis unit determines at least one specific maintenance work required for a specific wear from the measurement data on technical parameters relating to a wear condition of a component and/or from the measurement data on the operating condition of the grinding plant.
  • the analysis unit defines a future maintenance time for this required specific maintenance work as the time when the specific future maintenance loss resulting from this specific wear corresponds to the specific future grinding yield loss resulting from this specific wear. Examples of specific maintenance work are replacing a roll shaft, a roll stub or a roll bearing or the entire roll, balancing the rolls and a Grinding and polishing of smooth rolls.
  • the monitoring method can determine a future maintenance time for each such specific wear.
  • the analysis unit aggregates measurement data of different parameters for the state of wear of at least one component and/or different parameters for the operating state of the grinding plant by means of an aggregation module.
  • the analysis unit can assign an aggregated degree of wear and an associated aggregated loss of wear to the at least one component.
  • the analysis unit can assign an aggregated grinding yield value loss to the operating state of the grinding plant. For example, measurement data relating to the temperature, the vibration and the rotational speed of a grinding roller, the gap distance between a pair of grinding rollers, the ambient humidity, etc. can flow into the aggregated degree of wear. Measurement data on the energy consumption of the grinding plant, the quantity and quality of the grinding yield, etc.
  • a large number of measuring sensors of the sensor system can record measurement data on different parameters and transmit them to the analysis unit.
  • the analysis unit aggregates the large number of measurement parameters to form an aggregated state of wear or an aggregated operating state.
  • different parameters can also be weighted. For example, parameters that are characterized by wear or an aggregated operating state.
  • Determination of a wear of a component have a higher relevance, have a higher weighting than parameters that are less relevant.
  • Measurement data relating to different types of wear such as the specific types of wear mentioned above, and/or different components can advantageously also be taken into account and aggregated to form a common degree of wear of the component or of the entire grinding plant.
  • a different weighting can in turn be assigned to the different types of wear and components.
  • Monitoring system advantageously several measuring sensors that are distributed in or near the grinding plant. Measurement sensors are preferably used, the measurement data on a temperature of components, a roll profile and / or a roughness of grinding rollers of the grinding plant, a rotational speed of the grinding rollers, a vibration of the grinding rollers, a distance between rollers of a pair of grinding rollers, a
  • the measuring sensors for determining the roll profile of corrugated rolls record in particular a contour of the corrugation, e.g. B. their angle, gradient, rounding, etc.. For burnished rollers, the surface structure in particular is recorded.
  • the measuring sensors can also be designed as sensor units with several components.
  • an optical sensor unit can be provided, which includes, among other things, a light emitter and a light receiver, such as a camera.
  • At least one temperature sensor and one vibration sensor are arranged, for example, on a grinding roller of the grinding plant.
  • the grinding roller can advantageously include at least one data transmitter and a microprocessor in order to provide measurement data about the grinding roller for the analysis unit. This provides a type of roll wear measuring device on the grinding roll.
  • the analysis unit uses a regression module and/or an interpolation module to create a forecast of the future maintenance loss and the future grinding yield loss.
  • the regression module uses the temperature, the surface condition and the vibration of a grinding roller as independent parameters to determine the behavior of the degree of wear and to calculate it for the future.
  • the energy consumption, the degree of grinding of the material to be ground and its quantity can be used to determine the loss of grinding yield in order to determine a value for the future.
  • proven statistical methods can be used to check the technical condition of the grinding plant and to determine the wear behavior.
  • the analysis unit includes a module for machine learning and can automatically determine the future maintenance loss and the future grinding yield loss, in particular these values can be automatically optimized.
  • machine learning module machine learning module for short, it is possible to self-adaptively optimize the future maintenance time.
  • the machine learning module can be configured for various types of machine learning, such as supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, reinforcement learning, transductive learning, multi-task learning, and the like. With the help of the machine learning module, the analysis unit can continuously
  • the module for machine learning can send a control signal to the control unit for controlling the operation of the grinding plant, with which the operation of the grinding plant corresponds to an advantageous or desired maintenance time is self-adaptively optimized in such a way that the future maintenance time corresponds to the advantageous maintenance time ⁇ .
  • the life cycle of the grinding plant there may be different times for maintenance when the plant is used in practice.
  • maintenance of the system can advantageously be planned if the grinding system is adapted to changed material to be ground or the system consists of other z. B. should not be stopped for technical reasons.
  • Such an advantageous maintenance time can be before or after a future maintenance time ⁇ determined by the monitoring system.
  • the machine-learning module can be used to determine optimized operation of the grinding plant. It can be advantageous to optimize the operation of the grinding plant by optimizing the parallelism of the grinding rollers in a pair of rollers, the distance between the grinding rollers and/or the rotational speed of the grinding rollers, based on the future maintenance loss determined by the machine learning module and the future maintenance losses loss of grinding yield. If, for example, an advantageous maintenance time is only slightly later than a future maintenance time determined by the analysis unit, the operation can be optimized such that the control unit sets a somewhat more gentle or energy-saving grinding operation or the like. This can e.g. This can be the case, for example, in the case of unforeseeable events that make a normal maintenance procedure impossible. Conversely, if the beneficial maintenance time ⁇ is earlier than a future maintenance time ⁇ determined by the analysis unit, then operation can be intensified, which can result in faster wear but which can be remedied at the earlier beneficial maintenance time ⁇ .
  • Specification data of the grinding plant and/or of a material to be ground are processed from a data pool for optimizing the maintenance time in the future, for determining the future maintenance loss and the future grinding yield loss.
  • the data pool can e.g. B. be made available by means of a cloud platform.
  • the data pool advantageously provides data relating to a specific grinding plant, in particular data on the costs of material and labor during maintenance, energy costs for operating the grinding plant at the plant's location and/or information on the material to be ground, such as advantageous temperature ranges for grinding, the usual number of passes required , purchase price of the grist or selling price of the ground flour.
  • This specification data can advantageously be continuously adapted to current values, so that current specification data can also be taken into account at future maintenance times.
  • the data pool can provide measurement data on technical parameters relating to a wear condition of a component and/or an operating state of other, comparable grinding systems in order to optimize the determination of future maintenance loss and future grinding yield loss by comparing and/or including this measurement data.
  • the machine learning module can learn from these other, comparable grinding systems and further improve the optimal maintenance time ⁇ in a self-adaptive manner.
  • the monitoring system according to the invention is advantageously made up of units and/or modules that are at least partially made available in the cloud platform.
  • the cloud platform can be used to store the measurement data.
  • the cloud platform serves as a large central database and provides working units for executing the process, which can be used for different grinding plants at distributed locations. The configuration of the monitoring system on the individual grinding plants can therefore be simplified and made more economical.
  • an output unit can visually indicate a degree of wear of at least one component and/or a loss of maintenance with regard to at least one component and/or a loss of grinding yield of the grinding plant as a time course.
  • future values and the determined future maintenance time ⁇ are also displayed.
  • An operator of the grinding plant can easily read the development of the plant wear from the display.
  • the individual degrees of wear and loss values for various components, the projected values and also the aggregated values can be displayed.
  • the output unit includes a visualized, tailor-made dashboard format that is designed in such a way that wear reports, recommended future maintenance times with forecasts, or recommendations for changing the rolls and information about the grinding operation and its optimization are automatically displayed.
  • the operator can have the reports transferred to his personal company account, which improves process transparency.
  • a manufacturer of grinding plants can provide service software in which the operator's individual data and data on his grinding plant can be managed.
  • the operator uses this service software by setting up a company account on the software platform in order to make the data and information about the grinding plant easily and transparently accessible to an operator.
  • the measurement data on technical parameters relating to a wear condition of a component and an operating condition of the grinding plant can be loaded into a cloud platform using the data transmitter and/or the data pool can be loaded with data relating to a specific grinding plant and/or data other, comparable grinding plants can be made available in a cloud platform.
  • the decentralized storage, storage and processing serves to
  • Monitoring procedure recommends a service module of the monitoring system based on the determined future maintenance loss and future Mill Yield Loss ⁇ automates a timeline of mill maintenance. Additionally or alternatively, the service module can automatically create an offer for maintenance of the components and/or an associated maintenance order. For example, a service module derives a required maintenance procedure from the determined state of wear. The procedure can include a timeline of individual maintenance activities and a listing of material that needs to be replaced. This can be used to automatically create an offer with a schedule and cost statement. An operator of the grinding plant can accept this offer, which means that the maintenance procedure can be activated automatically. For example, material can be ordered and maintenance specialists can be booked.
  • an identification means is provided on at least one of the monitored components, in particular on a grinding roller.
  • the means of identification has electronically stored data relating to the component.
  • the component of the grinding plant can be clearly identified by means of the identification means.
  • the identification means can provide individual data on the component and on at least one property of the roller, such as at least one of its dimensions, its crowning and/or a product number.
  • the component can have at least one data memory, for example, which is designed as an RFID chip, for example.
  • the data stored in the data memory can advantageously be transmitted to the analysis unit without contact using a data transmitter.
  • the object of the present invention is also achieved by a grinding system with a grinding roller, in particular with corrugated or smooth rollers, which includes a system as described above.
  • the grinding plant according to the invention is preferably for grinding wheat and/or rye and/or durum and/or oats and/or barley and/or peas and/or chickpeas and/or legumes and/or rapeseed and/or soya and/or cocoa and / or coffee designed as ground material.
  • measurement parameters of the roll wear measurement device are uploaded to a digital cloud platform and the measured measurement parameters of the roll wear measurement device are automatically analyzed by the analysis unit of the digital platform.
  • An operator can receive an automated display of the wear results as reports with roll change predictions and recommendations and details for process transparency and optimization and transmitted in the visualized, customized dashboard format on his personal company account.
  • the analysis unit links the measurement results with the service module to create a corrugated and smooth roll refurbishment & exchange service and to automatically create an offer and a corresponding order for the refurbishment/exchange services corrugated and burnishing.
  • a similar approach can be applied to other components, such as feed rolls, actuators, feeders, and the like.
  • Fig. 1 a roller mill of a grinding plant according to the prior art, partly in
  • Fig. 4a &. 4b graphical representation of an analysis by an analysis unit of a monitoring system according to the present invention
  • Fig. 5a - 5d examples of wear on corrugated rolls
  • Fig. 6a &. 6b wear analysis on surfaces of smooth rolls
  • Fig. 7 Example measurement report for wear analysis from Fig. 6a & 6b,
  • Fig. 8a & 8b Wear analysis on surfaces of corrugated rolls
  • Fig. 9a Example measurement report for wear analysis from Fig. 8a & 8b
  • Fig. 9b Example analysis report for wear analysis from Fig. 8a &. 8b
  • Fig. 9c Example measurement report for wear analysis from Fig. 8a & 8b
  • Fig. 10a & 10b schematic representation of a groove technology in corrugated rolls
  • Fig. 1 1 Tabular overview of corrugation types for corrugating rolls
  • Fig. 12 schematic representation of parameter values for corrugated rolls with
  • Fig. 13 Interaction field for entering specification data
  • Fig. 14 Graphical example of an analysis model for determining a future maintenance time. Detailed description of preferred variants
  • FIG. 1 shows components of a roll mill of a grinding plant, partly in elevation and partly in section, as is known from the prior art.
  • the material to be ground is fed to the crushing rollers a and b by means of the feed rollers c and d.
  • the latter runs at the same peripheral speed as the crushing roller b, so that the material never accumulates on the rollers and thus the grinding surfaces are subjected to greater stress.
  • a slider f can be adjusted by means of an adjusting screw e in such a way that the feed roller c only supplies as much material to the feed roller d as the latter can pass on to the shredding rollers a and b.
  • the mills have recently been fitted with an aspiration device. Automatically pressing brushes, for example, can be used to clean the rollers.
  • a method and a system for monitoring wear on components of a grinding plant and for maintaining the grinding plant according to the invention and variants thereof are explained in the figures by way of example and in extracts.
  • Such a monitoring system is shown schematically as an overview in FIG.
  • a grinding plant 1 for processing, or for grinding, a material to be ground 100 into a ground ground product 110 comprises at least one pair of grinding rollers 2, which correspond to the crushing rollers a and b from FIG.
  • the grinding rollers 2 represent various components of the grinding plant, the wear and tear of which is monitored with the system according to the invention in order to simplify the explanation of the invention.
  • the monitoring system also includes a control unit 3 for controlling the grinding plant, in particular the pair of rollers 2, which is advantageously arranged in the grinding plant. Furthermore, a sensor system 4 for acquiring measurement data on technical parameters relating to a state of wear of a component, in particular the Grinding rollers, and an operating state of the grinding plant provided.
  • the sensor system 4 includes a large number of measurement sensors for acquiring measurement data on technical parameters with regard to a wear condition of a component and/or an operating condition of the grinding plant.
  • the sensor system includes one or more temperature sensors 4.1 for measuring the temperature of the grinding rollers 2, their surroundings and/or the ground product 110, one or more vibration sensors 4.2 for measuring a vibration of the grinding rollers 2, one or more accelerometers 4.3, preferably at least one for one grinding roller 2 each, one or more moisture sensors 4.4 for detecting the humidity in the area surrounding the grinding rollers 2 and/or the product to be ground 110, an energy consumption sensor 4.5 for detecting an energy consumption of the grinding system 1, and sensors 4.6 for recording measurement data on the quality and quantity of the product to be ground 110 Furthermore, measuring sensors 4.7 for determining a surface quality or a surface state, a distance between the grinding rollers 2 and the parallelism of the grinding rollers 2 to one another and measuring sensors 4.8 for determining an identification means 5 of the grinding rollers 2 can be present.
  • the measurement sensors 4.1 ... 4.8 of the sensor system 4 detect wear measurement data 40 on technical parameters relating to a state of wear of a component, in particular the grinding rollers 2 of the grinding plant 1, such as the nature of the roller surface, the roller spacing, the roller parallelism and the roller temperature. Furthermore, the measurement sensors 4.1 ... 4.8 of the sensor system 4 detect operating measurement data 50 on technical parameters of an operating state of the grinding plant 1, such as the energy consumption, the ambient temperature and humidity, the rotation or change in the rotation of the grinding rollers 2 and measurement data on quality ( e.g., granularity of the mill product) and quantity (such as a weight, or change in weight, of the mill product).
  • quality e.g., granularity of the mill product
  • quantity such as a weight, or change in weight, of the mill product.
  • the sensor system records the measurement data 40 on the state of wear of at least one component and the measurement data 50 on the operating state of the grinding plant periodically or continuously over time, so that there is a measurement series extending over a defined period of time.
  • the defined period can be e.g. B. extend from a first commissioning of the grinding plant or from a last maintenance or from other predetermined events of the grinding plant.
  • An analysis unit 6 of the monitoring system analyzes a behavior of the grinding plant 1 with regard to wear of the components or a wear-related change in the operation of the grinding plant over time.
  • the analysis unit 6 can be provided in a computing device, such as a computer, of the grinding plant 1 .
  • the analysis unit 6 according to the invention is advantageous in one
  • the analysis unit 6 can thus be part of a monitoring system for different grinding plants that are independent of one another. Furthermore, by using a cloud platform as a central point for the analysis unit 6, a high working capacity can be provided for the system and the computing device of the grinding plant can be designed with a lower working capacity.
  • the measurement data 40 and 50 recorded by the sensor system 4 relating to technical parameters of the grinding plant 1 are made available to the analysis unit 6 by one or more data transmitters 8 that are present in the grinding plant 1, preferably without contact.
  • the data transmitter 8 can advantageously on the components to be monitored or in their be provided in the immediate vicinity. For example, a data transmitter can be provided on one grinding roller, preferably on both grinding rollers 2 .
  • Further data transmitters can be provided on a power supply of the grinding plant, in a storage room for the material to be ground 100 and/or a storage room for the ground product 110.
  • the measuring sensors can be equipped with the data transmitters.
  • the data can be transmitted to the analysis unit 6 or to the cloud platform 7 by means of a network connection.
  • the measurement data are advantageously stored in a storage space in the cloud platform 7 and made available to the analysis unit 6 .
  • the analysis unit 6 or the cloud platform 7 comprises at least one data receiver 9.
  • the system for monitoring wear on components of a grinding plant according to the invention can include a data pool 10 .
  • the data pool 10 is advantageously also provided in the cloud platform 7, but can also z. B. in the computer unit of the grinding plant 1.
  • the data pool can provide additional data for an analysis of wear and future wear
  • specification data 60 for grinding plant 1 can be stored in the data pool.
  • the specification data 60 can include plant-specific data and threshold values for the grinding production, such as a yield target value, a temperature target value for the grinding rollers 2 and/or the material to be ground 100 or the material to be ground 110, a moisture target value for the material to be ground, target values for the surface finish , parallelism and the spacing of the grinding rollers 2, dimensions of the grinding rollers 2, information on the material to be ground 100, information regarding costs, availability and expected energy consumption of the components, information on the ground product 1 10, such as target temperature, target moisture and sales value.
  • the specification data 60 can be continuously updated in the data pool 10 so that the analysis unit 6 can be supplied with current specification data 60 at any time.
  • the analysis unit is configured with an analysis algorithm which uses the data available in the data room to determine a future course of wear, a future loss of maintenance and a future loss of grinding yield. From these projections, the analysis unit then determines an optimal future maintenance time. Essentially, statistical methods and/or experimental modeling methods can be used to analyze the data and preview trends, where confidence levels and probabilities associated with the parameters can be predefined ⁇ .
  • the analysis unit 6 can also include a machine learning module 11, which automatically optimizes the determination of the future maintenance time.
  • the machine learning module 11 accesses the data in the data room and applies machine learning methods, in particular methods based on pattern recognition, in order to analyze a wear profile to improve continuously. In doing so, the machine learning module 11 identifies relationships in patterns in an analyzed data set from the data space and applies these relationships to new data sets, such as data sets from other grinding plants or from other data acquisition windows. An algorithm based on monitored learning is advantageously used here. Of the
  • the algorithm is trained with existing measurement data series and associated known wear characteristics and associated yield losses.
  • the point in time of maintenance at which a total grinder frag loss is optimized is determined as the target variable.
  • an algorithm based on unsupervised learning can also be used, in particular if only a small amount of comparative measurement data is available for a connection between wear and Mahler frag loss.
  • the system for monitoring wear on components of a grinding plant can further comprise an output unit 12 which visually displays the results from the data analysis, in particular the course of wear and a determined future warping time, as a course over time.
  • a progression beyond the maintenance time is also displayed in order to illustrate an expected wear profile and grinding yield loss if wear is not remedied, ie no maintenance is carried out.
  • the output unit 12 can be provided on the grinding plant 1, such as on the computer unit.
  • the output unit 12 can be embodied on a mobile device, such as a smartphone or a tablet, which communicates with the analysis unit via a network.
  • the monitoring system can comprise a service module 13 which, preferably based on the analysis results, recommends a schedule for maintenance of the grinding plant ⁇ and/or automatically creates an offer for maintenance of the components and/or a maintenance order.
  • the service module 13 can do this, for. B. fall back on specification data 60 from the data pool 10, such as the availability of replacement components, costs for the components, costs for work, etc.
  • the offer can advantageously be displayed on the output unit 12.
  • the service module 13 is advantageously provided in the cloud platform 10 and can be part of several monitoring systems that are provided for different grinding plants.
  • FIG. 3 shows, by way of example, a sequence of the method for monitoring wear on components of a grinding plant, in particular on grinding rollers of the grinding plant, according to the invention.
  • the individual steps of the course of the method can essentially take place in real time and continuously, or the method can be carried out at predetermined time intervals, with which the analysis results can be updated periodically. Alternatively, the procedure can also be carried out Manual activation can be triggered, for example if an update is desired.
  • the sensor system 4 in a data acquisition step 200 the sensor system 4 first acquires the measurement data 40 on the state of wear of at least one component and the measurement data 50 on the operating state of the grinding plant periodically or continuously over time.
  • the measurement data 40 and 50 are provided for the analysis unit 6 as described above.
  • the specification data 60 for the analysis unit 5 can be provided in a further data collection document 210 .
  • the specification data 60 can contain information on the production capacity, the production quantity, the energy costs, the prices for buying and selling the ground material and the ground product, and a desired yield value.
  • the specification data may include information regarding specific maintenance activities, such as costs for refurbishing and replacing a grinding roll, transport costs, costs due to a production loss, and labor costs.
  • the specification data 60 can, for example, be retrieved from the data pool 10, stored in the computer unit of the grinding installation or made available in some other way.
  • the analysis unit 6 assigns the measurement data 40 to at least one parameter relating to the state of wear of at least one component, a degree of wear and the degree of wear a value for a maintenance loss 300 (see Figure 4), which corresponds to a loss of yield due to technical maintenance of the at least one component . Furthermore, the analysis unit derives a future state of wear at a point in time in the future from a plurality of measurement data 40 recorded at different times on the state of wear and assigns a future degree of wear and a future loss of maintenance 310 to the future state of wear. At the same time, the analysis unit assigns the measurement data 50 to at least one
  • the analysis unit 6 derives a future operating state and from this a future grinding yield loss 340 from a plurality of measurement data 50 on the operating state recorded at different times
  • the analysis unit 6 determines an optimized forwarding time in the future TW by specifying as the future forwarding time TW that point in time at which the future maintenance loss 310 corresponds to the future grinding yield loss 340 .
  • the individual analysis values 300, 310, 320 and 340 as well as the future maintenance time TW can be determined by the analysis unit 6 using statistical methods and/or empirical model methods, as explained above.
  • the analysis unit 6 can create a forecast of the future maintenance loss and the future grinding yield loss by means of a statistics module 14 of the monitoring system, such as a regression and/or interpolation module.
  • the statistics module 14 can be provided in the analysis unit 6 and/or the cloud platform 7 .
  • the statistics module 14 can be part of the machine learning module 11 .
  • the machine learning module 11 can further improve the analysis of the data and the determination of the future maintenance time TW based on machine learning methods as mentioned before.
  • To Determination of the analysis results are made available to the operator of the grinding plant 1 in an analysis report by means of the output unit 12, such as B. is explained in more detail in Figures 7 and 9a to 9c.
  • a maintenance plan for the maintenance of the grinding plant 1 can be proposed to the operator by means of the service module 13 and the output unit 12 .
  • the analysis unit can advantageously transmit at least the current degree of wear and the current grinding yield value to the control unit for the automated control of the grinding plant.
  • the predicted values are preferably also sent to the control unit in order to optimize the control of the grinding plant.
  • the further procedure for servicing and maintaining the grinding plant 1 is described in FIG.
  • the maintenance plan is implemented according to the offer from the service module 13.
  • the operational data and specification data are updated if necessary. For example, the time of the last maintenance of the affected components and their identification feature are stored and an updated target yield value can be recorded.
  • the maintenance work can be billed, for example by means of the analysis unit 6.
  • a comparative value can also be determined and specified, for example, which indicates a loss amount that was avoided by having the grinding plant serviced at the determined optimized maintenance time ⁇ instead of at an earlier or later point in time. The loss amount thus corresponds to an amount that was saved by carrying out maintenance at the optimized maintenance time.
  • FIG. 4a shows a graphical representation of the results from an analysis of the analysis unit 6 according to the monitoring method according to the present invention.
  • the graph gives units for a progression over time, or a unit of measurement for a lost grinding yield and a loss due to increased energy consumption caused by wear of the grinding components.
  • the graph indicates cost units for these units of measurement, or costs over time. The graph is normalized in such a way that there are no costs, no lost grinding yield and no loss due to increased energy consumption, provided that the
  • Grinding plant produces a yield that corresponds to the yield setpoint for the plant.
  • An energy loss curve 300 and a yield loss curve 310 therefore start at the zero point of the graph.
  • the degree of wear on the components of the grinding plant increases and the grinding yield during operation of the grinding plant decreases. This means that the value of the lost milling yield and the loss due to increased energy consumption increase.
  • the analysis unit determined a linear increase in the lost grinding yield and the loss due to increased energy consumption over time.
  • the course of yield loss due to maintenance of the grinding plant over time, or the age of the grinding plant is displayed as a maintenance loss curve 320 in the graph.
  • the analysis unit has determined an exponential drop in curve 320 .
  • the grinder loss values curves 300, 310 and 300 are only determined by measurement data for a historical period. For a period in the future, the curves are determined by the analysis unit on the basis of measurement data, possibly specification data and possibly additional information that is available. At a current time TA, a maintenance time TW can thus be optimally defined in the future by determining the point in time at which the future maintenance loss, represented by curve 320, corresponds to the future grinding yield loss, represented by curve 310. It is noted that instead of separate curves for the energy loss curve 300 and the
  • Yield loss curve 310 a grinding yield loss curve can be determined, which is based on the aggregated data on these curves.
  • the aggregate grinder frag loss curve thus reflects the combined value of all factors that reduce the grinder yield due to wear.
  • Figure 4b is a graphical representation of the results from an analysis of the
  • An aggregated grinding yield loss curve 410 was determined here, which specifies the loss of grinding yield ⁇ caused by lost profit and increased energy costs caused by aging and wear and tear of the system components. The curve does not start at the origin of the graph, as there is already a loss in milling yield at this point.
  • a maintenance loss is indicated by maintenance loss curve 420 . As in the previous example, maintenance loss decreases exponentially over time.
  • An optimized maintenance time in the future is determined by the intersection of the graphs 410 and 420 at which the future maintenance loss corresponds to the future milling yield loss. The history of total loss is given by graph 460 for which the mill yield loss and maintenance loss are added.
  • a current point in time TA is usually in the range 430 of preventive maintenance, but at which there is a higher loss of yield when the grinding plant is at a standstill ⁇ than can be compensated for by the maintenance.
  • a future maintenance optimal time ⁇ TW is within the predicted optimized maintenance period 440 where the curves 410 and 420 are converging where the apex of the total loss curve 460 is.
  • the total loss curve 460 runs at least approximately horizontally around this apex, so that the total loss costs differ only slightly in this area at different times.
  • the predicted optimized maintenance period 440 could e.g. B.
  • a method and system according to the present invention are suitable for measuring the wear condition of grain processing rolls, including corrugated and smooth rolls for respective grist, using a roll wear measuring device. Measuring parameters of the roll wear measuring device are advantageously uploaded to a digital cloud platform and the measured measuring parameters of the roll wear measuring device are automatically analyzed by the analysis unit of the digital platform.
  • a user receives an automated display of wear results and reports with roll change predictions and recommendations and additional process transparency/optimization in a visualized, customized dashboard format transferred to their personal corporate account, which an equipment manufacturer can provide as a service to them.
  • yield losses are caused in particular by wear and tear on the components of the grinding plant, which leads to a drop in throughput.
  • FIG. 5a to 5d different examples of surface textures are shown in corrugated rolls, which have different wear defects.
  • the graph 900 shows a current corrugated contour and the graph 910 shows an ideal line of this corrugated roller for comparison.
  • the increased energy consumption leads to heating of the grinding components and their surroundings, as a result of which the humidity in the surroundings and in the grinding product is reduced.
  • wear and tear leads to reduced product quality and quantity. It is therefore crucial to find the right time for maintenance or replacement of the components, especially the grinding rollers, in order to maintain high product quality and optimize operating costs.
  • a surface temperature of a lateral surface of at least one roll of the grinding plant and/or the temperature of a milled product can be measured with at least two temperature sensors which measure the temperature at different points on the at least one roll or a product curtain.
  • a monitoring method according to the invention it is possible to detect and monitor the temperature where it is generated, namely on the surface of the rolls.
  • the temperature of a milled product is monitored directly to monitor the roll temperature, since the roll transfers heat to the milled product and by measuring the temperature of the milled product it is possible to draw conclusions about the temperature of the milled rolls.
  • a monitoring device for automated optimization of a control of a grinding plant is set up, as is shown in the applicant's patent specification EP 3500370 B1.
  • the control of the grinding system in particular its grinding rollers, is automatically optimized over the service life by evaluating measurement data on components of the grinding system using a machine-learning unit.
  • the monitoring device does not determine an optimized maintenance time ⁇ based on wear measurement data, operating measurement data, specification data and possibly additional information, as proposed by the present invention.
  • FIG. 2 describes the detection of a corrugated type of a corrugated roller by means of measured values on the roller, with the surface structure of the roller being indicated both on the x-axis and on the y-axis.
  • FIG. 2 describes the detection of a corrugated type of a corrugated roller by means of measured values on the roller, with the surface structure of the roller being indicated both on the x-axis and on the y-axis.
  • FIGS. 5a and 5b show two possible variants of the integration of sensors in one or both rollers of the pair of rollers of the grinding plant.
  • the acceleration measurement is carried out using an accelerometer.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment for arranging measuring sensors on a grinding plant.
  • a measuring sensor z. B a wear sensor, a pressure sensor, a temperature sensor, a vibration sensor, an acceleration sensor / accelerometer, a force sensor or a deformation sensor, etc. are used.
  • FIG. 7 describes the arrangement of measuring sensors.
  • FIGS. 8 and 9 explain the integration of measurement sensors. In a variant of the monitoring method according to the present
  • the surface finish of smooth rolls 2.1 is checked continuously or periodically.
  • the measurement data from the measurement sensors can be used to monitor the course of the roughness of the surface over time.
  • the surface roughness is shown over the length of the roll.
  • the nature of the surface can be detected, for example, by means of optical measurement sensors.
  • the roughness of the surface is determined using a scanning measurement sensor that includes a sensitive diamond tip that scans the surface.
  • the analysis unit determines the surface profile from the scanning measurement data and uses it to determine a state of wear or degree of wear of the smooth roller. This is done, for example, by comparing it with a theoretical or ideal reference surface profile, or by comparing different measurements over time.
  • the analysis unit assigns a maintenance loss to the degree of wear, provided that maintenance would be carried out at this degree of wear.
  • the throwing loss can e.g. B. can be determined from the current measurement data on the quality and quantity of the ground product at the time of the observed degree of wear.
  • the maintenance loss can also be determined using a reference value for the grinding yield. From the course of the degree of wear or the loss of maintenance, the analysis unit determines a future degree of wear and assigns a future loss of maintenance. Next determines the
  • Analysis unit optimizes a maintenance time ⁇ TW in the future by defining the future maintenance time ⁇ TW as the time at which the future maintenance loss due to wear of the surface of the smooth roll corresponds to the future grinding yield loss, as shown in Figures 4a and 4b.
  • An example of a measurement report is shown in FIG. 4
  • Output unit for the measurement data from Figure 6b can be displayed.
  • an operator receives information on the measurement method, such as measurement location, measurement range and roll identification, as well as information on an average roughness value according to the DIN EN ISO 4287 standard and a roughness classification, such as "okay", “monitor” or "critical".
  • the surface condition of corrugated rollers 2.2 is checked continuously or periodically.
  • the measurement data from the measurement sensors can be used to monitor the current course of wear on the corrugations.
  • FIG. 8b shows a surface contour of the corrugation determined from the measurement data.
  • the course of wear of this contour is monitored over time and a wear course for the future is generated from this.
  • the analysis unit determines a state of wear of the corrugated roll from the measurement data for the surface contour and assigns a degree of wear and a loss of maintenance to this.
  • a future state of wear is derived from several measurement data recorded at different times and an associated future degree of wear and future loss of maintenance is assigned ⁇ .
  • the analysis unit determines from measurement data operating state of the grinding plant a grinding yield value, which indicates the yield from the operation of the grinding plant, and from this determines a grinding yield loss relative to a desired yield value for this grinding plant.
  • a future operating status and from this a future grinding yield loss in the future ⁇ are derived from several measurement data on the operating status recorded at different times.
  • the analysis unit determines a maintenance time in the future in an optimized manner by determining the future maintenance time at which the future maintenance loss due to wear of the corrugated roller corresponds to the future grinding yield loss.
  • FIG. 9a shows an example of a measurement report as it can be displayed by the output unit for the corrugated roller from FIG. 8b.
  • the graph 900 of the measured corrugation contour is shown in a defined measurement area.
  • an operator receives information on the current values of the corrugation contour, on target values and on the usual tolerance values.
  • a categorization of a wear condition of corrugated edges, the overall roll, and the roll stub can be specified, such as "sharp", “dull", and “critical”.
  • angles characterizing the corrugations can be specified, as will be described further below.
  • FIG. 9b shows an analysis report ⁇ as is available for the corrugated roller from FIG. 8b.
  • the graph of the corrugation contour 900 is again shown therein according to the measurement data, as shown in FIG. 9a.
  • a theoretical ideal line 910 for the corrugation contour is also shown as a comparison. Additional characteristics of the current corrugation contour are also given, such as a
  • Prognosis report shown for this corrugating roller The forecast report gives the analysis graph, as explained in FIG. 4a, for the wear on this corrugated roll.
  • the forecast report gives values for loss of yield, loss due to increased energy consumption, current maintenance costs, a degree of wear, an expected lifetime and a time until the next recommended maintenance of the corrugated roll.
  • the service life is still 15.25 months.
  • Roller maintenance is recommended in 11 months.
  • FIGS. 10a and 10b show examples of corrugated contours to explain the characteristics of corrugated rolls.
  • the corrugations of a corrugating roll are described with reference to FIG. 10a.
  • Corrugations of corrugating rolls have the following surfaces: a
  • Squish surface 500 which is also described as land, a free surface or back surface 510, which leads to a base surface 520 behind a corrugation, and a cutting surface 530, which forms a cutting edge 540 with the squish surface 500.
  • the preferred direction of rotation when using the corrugated roller is indicated in outline with arrow 550 .
  • Shallow corrugated contours (on the left in FIG. 10b) are used for small grist and deep corrugated contours (on the right in FIG. 10b) for coarser grist.
  • the height or the depth of the corrugation extends from the base area 520 to the squeezing area 500.
  • FIG Corrugated rollers are used.
  • the various embodiments differ primarily in terms of the angle which the cutting surface and the free surface assume to a normal to the roll surface.
  • Different designs of corrugating rollers are used for different regrind and for different quality requirements.
  • a grinding plant is equipped with suitable corrugated rollers according to its use.
  • FIG. 12 shows a schematic representation of the characteristics of a corrugated roll with wear.
  • the graph 900 again shows the currently measured surface contour and the graph 910 shows an ideal line, as explained in FIGS. 10a and 10b.
  • distances between adjacent corrugations are defined: TI corresponds to a distance from the base to an edge of the squish area 500 opposite the cutting edge 540, T2 corresponds to a distance from the base to the cutting edge 540, L corresponds to the length of the squish area and T corresponds to a distance of one Cutting edge 540 to the nearest cutting edge of an adjacent corrugation.
  • corrugations are described with characteristic heights: Hb corresponds to a height from the bottom to the crushed surface and Ha corresponds to a height from the bottom to the highest point of a measured crushed surface.
  • different rounding radii describe the wear of a contour shape: r2 describes a radius at the base and r3 a radius at the pinch point.
  • An angle a indicates the angle between a flank and the normal and an angle b indicates the angle between a cutting surface and the normal.
  • Angles a and b are used to designate corrugation styles as listed in Figure 11. All of the characteristics mentioned can be detected by the sensors of the monitoring system according to the invention and used to determine the degree of wear of the corrugated roller, as described above.
  • the analysis unit uses a mathematical model for different types of wheat, for example, which was developed on the basis of real tests with statistical test planning on a Laboi roller mill.
  • the model uses roll wear as a percentage of cross-sectional area of the corrugations as variable A, mass flow in kilograms per hour as variable B, and percentage shedding on a 1120 micrometer screen as variable C.
  • the tests resulted in a model for calculating the specific grinding energy according to the following formula:
  • FIG. 13 now shows an analysis report for a corrugated roll that was created using the monitoring method according to the invention.
  • certain characteristics of the corrugating roll can be entered manually, such as the orientation of the corrugations, a type specification and dimensions of the squish area of the ripple type.
  • the orientation is used by the analysis unit to fit the measured corrugation contour into the ideal contour.
  • the type specification can e.g. B. for the determination of reference angles or target angles of the corrugated contour.
  • the dimensions of the crushing area can also serve as a reference value.
  • the reference values can be used to determine threshold values for the analysis by the analysis unit.
  • the monitoring method determines the degree of wear, the maintenance loss, the grinding yield loss and an optimized future maintenance time, as described above. For example, specification data for different types of wheat are used.
  • specification data for different types of wheat are used.
  • FIG. 14 shows an example of a prognosis report for the corrugated roller described in the analysis report from FIG.
  • the prognosis here refers to that
  • Energy saving potential as described above, and is illustrated by a three-dimensional graph that plots variables from the formula for specific grinding energy.
  • the forecast report also states the energy costs with and without wear of the corrugated rolls. This calculation can then be used to determine the optimal future maintenance time according to the monitoring method of the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Ein Verfahren und ein System zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage und zum Bestimmen einen optimierten künftigen Zeitpunkt für eine Wartung der Mahlanlage, mittels einer Steuereinheit (3) zur Steuerung der Mahlanlage, einer Sensorik (4) zum Erfassen von Messdaten, einer Analyseeinheit (6) zur Analyse eines Verschleissverhalten der Mahlanlage, wobei die Analyseeinheit (6) den Messdaten einen Verschleissgrad, und dem Verschleissgrad einen Wartungsverlust zuordnet, wobei ferner die Analyseeinheit (6) einen künftigen Verschleisszustand zu einem Zeitpunkt in der Zukunft ableitet und dem künftigen Verschleisszustand einen künftigen Verschleissgrad und einen künftigen Wartungsverlust zuordnet. Die Analyseeinheit (6) leitet aus mehreren zu unterschiedlicher Zeit erfassten Messdaten (50) einen künftigen Betriebszustand und daraus einen künftigen Mahlertragsverlust zu einem Zeitpunkt in der Zukunft ab. Die Analyseeinheit (6) optimiert einen Wartungszeitpunkt in der Zukunft, indem als künftiger Wartungszeitpunkt derjenige Zeitpunkt festgelegt wird, an dem der künftige Wartungsverlust dem künftigen Mahlertragsverlust entspricht.

Description

System und Verfahren zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage
Technisches Gebiet Die Erfindung bezieh† sich auf ein System und ein Verfahren zum Überwachen eines Verschleiss, insbesondere ein System und ein Verfahren zur technischen Instandhaltung basierend auf einer dynamischen Überwachung, von Komponenten einer Mahl- oder Walzanlage oder anderen Zerkleinerungsvorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein System und ein Verfahren zur Überwachung eines Verschleisses einer Oberfläche bei Mahlwalzen, insbesondere von Walzenprofilen in Feinmühlen. Weiter betriff† die Erfindung eine Mahlanlage mit einem solchen System.
Mahlanlagen, wie Mühlen oder Mahlwerke, verwenden häufig zylindrische Walzen oder Walzenpaare für eine Zuführung und Zerkleinerung eines Mahl- oder Zerkleinerungsgutes. Aufgrund der erforderlichen Zerkleinerungswirkung von Mahlwalzen sind diese in der Regel mit einer harten Oberfläche versehen oder werden gegossen und bis zu einer Tiefe von z.B. 10 mm oberflächengehärfef. Unter der harten Oberfläche ist das Material der Walzen relativ weicher und neig† zu schnellerem Verschleiss, was zu einer möglichen Beschädigung der gesamten Walze und somit zum Ausfall der Mahlfunktion führen kann. Es ist deshalb vorteilhaft, den Verschleiss bei Komponenten einer Mahlanlage, insbesondere der Walzenoberflächen periodisch oder kontinuierlich zu überwachen, da dies die rechtzeitige Durchführung von Wartungsarbeiten und die Vorhersage einer zu erwartenden Restlebensdauer der Komponenten und somit eine zuverlässige Instandhaltung der Mahlanlagen ermöglicht. Hintergrund der Erfindung
Herkömmliche Mahlanlagen weisen einen Walzenstuhl als Zerkleinerungsmaschine auf, in dem das Mahlgut zwischen rotierenden Walzen aufgebrochen und zerrieben wird. Diese Bauform einer Mahlanalage ist heute die verbreitetste in industriellen Getreidemühlen. Das Mahlen in einer modernen Mühle umfasst zwei Verarbeitungsgänge, die sich typischerweise mehrfach wiederholen: Zerkleinern und Sieben. Der Walzenstuhl verrichtet das Mahlen. Hierbei wird der Mehlkern in mehreren Arbeitsgängen von den Schalenteilen gelöst. Das dabei entstehende Gemenge wird zur Trennung auf einen Plansichter geleitet. Die groben Teilchen, die noch nicht zu Mehl zerkleinert wurden, werden mittels Pneumatik oder mechanischer Transportarten wieder auf den Walzenstuhl geleitet. Ein Durchgang durch Walzenstuhl und Plansichter wird Passage genannt. Beim Schroten werden die Körner durch Riffelwalzen aufgebrochen.
Zum Auflösen werden Glattwalzen verwendet, womit die Mehl- und Schalenteile voneinander getrennt werden. Beim Ausmahlen werden die letzten Mehlteilchen von der Schale abgelöst. Das Korn durchläuft acht bis zwölf Passagen, bevor das Mehl von der Schale gelöst ist. In einem geschlossenen Gehäuse fällt das Mahlgut, z.B. das Getreide, ins obere Ende des Walzenstuhls. Dort führt eine Speisewalze es unter Gewährleistung eines steten Volumenstroms dem Mahlspalt zu. Dieser wird durch zwei horizontal oder diagonal parallel angeordnete Walzen gebildet, die (wie Zahnräder) gegenläufig sind.
Verschiedene typischerweise verstellbare Parameter sind entscheidend: (i) Abstand zwischen den Walzen (Mahlspal†), (ii) Differenzialgeschwindigkeit (Voreilung bei Riffelwalzen 1:2,5 und bei Glattwalzen 1:1,25), (iii) Anzahl der Riffel, (iv) Riffelwinkel (Drall), und (iv) Stellung der Riffel zueinander (Rücken:Rücken, Rücken:Schneide, Schneide:Schneide, Schneide:Rücken).
Bei den Mahlanlagen sollten die Einspeisevorrichtungen und die Walzen so angeordnet werden, dass vorteilhafterweise der Druck auf die Arbeitsflächen der Walzen möglichst gleichförmig ist. Figur 1 zeigt einen Walzenstuhl teils in Ansicht, teils im Schnitt. Den Zerkleinerungswalzen a und b wird das Gut mittels der Speisewalzen c und d zugeführt. Die Letztere läuft mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie die Zerkleinerungswalze b, so dass kein Stauen des Gutes an den Walzen und damit keine höhere Belastung der Mahlflächen stattfinden kann. Mittels einer Stellschraube e kann ein Schieber f so eingeregelt werden, dass die Speisewalze c der Speisewalze d nur soviel Gut zuführt, wie letztere an die Zerkleinerungswalzen a und b weitergeben kann. Um eine Erwärmung des Gutes im Walzenstuhl zu verhindern, werden die Stühle neuerdings mit einer
Aspirationsvorrichtung versehen. Zur Reinigung der Walzen können z.B. selbsttätig andrückende Bürsten dienen.
Traditionell wird der Zustand der Komponenten einer Mahlanlage, insbesondere der Mahlwalzen, überwacht, indem ein Fachmann die Walzen und das gemahlene Gut begutachtet. Hierfür kann es jedoch erforderlich sein den Mahlvorgang zu unterbrechen, wodurch es zu Standzeiten und somit Produktionsausfällen kommt. Ferner hängt es von der Erfahrung und Aufmerksamkeit des Fachmanns ab, einen Verschleiss, Schäden oder unzureichende Produktbearbeitung zu erkennen. Derartig ermittelte Ergebnisse sind ungenau und subjektiv. Zur objektiven Erfassung des Verschleiss von Mahlwalzen wurde vorgeschlagen, einen Ist-Zustand mit einem Soll- bzw. Anfangszustand zu vergleichen.
Hierfür werden zur Bewertung von Riffelwalzen z. B. Profilabdrücke der Walzenoberfläche genommen, wie in DE 10063377 Al beschrieben. Weiter wurden Analyseverfahren vorgeschlagen, die für eine optische Erfassung der Walzenoberfläche Lichtquellen und Photodetektoren vewendet, wie in WO 2017/1255 Al erläutert. Derartige Verfahren zur Bestimmung des Verschleiss von Mahlanlagen beschränken sich jedoch auf eine Analyse des momentanen Zustands der Oberfläche, so dass Schäden oder Ertragsverlust aus einem bereits vorliegenden Verschleiss nicht verhindert werden. Ferner lassen solche Verfahren weitere Parameter der Mahlanlage und deren Umgebung ausser Acht, die zum Verschleiss beitragen und die Produktivität der Mahlanlage beeinträchtigen können. Ferner sind diese Verfahren aufwendig und zeitintensiv.
Es wurden elektronische Übewachungsverfahren basierend auf einer sensorischen Datenerfassung von Messparametern entwickelt, die einen Zustand, bzw. einen Verschleiss, von Walzen einer Mahlanlage erfassen, wie etwa in WO 2021/037525 Al beschrieben. Dabei wird ein Sensor innerhalb einer Mahlwalzen angeordnet. Der Sensor ist zur Erfassung von Messwerten ausgebildet, die einen Zustand der Walzen charakterisieren. Insbesondere kann es sich dabei um einen Zustand einer Umfangsfläche der Walzen handeln. Der Zustand kann beispielsweise eine Temperatur, ein Druck, eine Kraft
(Kraftkomponente(n) in einer oder mehreren Richtungen), ein Verschleiss, eine Vibration, eine Deformation (Ausdehnung und/oder Auslenkweg), eine Drehgeschwindigkeit, eine Drehbeschleunigung, eine Umgebungsfeuchtigkeit, eine Position odereine Orientierung der Walzen sein und mit entsprechend dafür ausgebildeten Sensoren erfasst werden. Die Erfassung des Zustands der Mahlwalze erfolgt kontinuierlich während des Betriebs der
Mahlanlage. Weiter ist ein Datensender zur berührungslosen Übermittlung von Messwerten des Sensors an einen Datenempfänger und weiter an eine Steuereinheit oder ein übergeordnetes Leitsystem zur Auswertung vorgesehen, wodurch die Mahlanlage oder ein Teil davon gesteuert und geregelt werden kann. Insbesondere kann von der Steuereinheit eine Warnmeldung ausgegeben werden, falls ein vorgegebenes Warnkriterium erfüllt ist. Das Wamkriterium kann beispielsweise darin bestehen, dass der Messwert einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Falls das Warnkriterium erfüllt ist, kann ein Warnsignal ausgegeben werden oder die Mahlanlage kann zum Stillstand gebracht werden, beispielsweise durch die Steuereinheit. Bei diesem Überwachungsverfahren werden jedoch Einflüsse ausserhalb der Mahlwalze ausser Acht gelassen. Es kann zu unerwünschten Standzeiten, einem Ertragsausfall und übermässigen Wartungskosten kommen.
Aus dem Dokument EP 3500370 Al ist eine Mahlanlage mit Mahlwalzen bekannt, die in den Walzen mehrere Sensoren zur Erfassung von Messwerten aufweist, die einen Zustand der Walzen beschreiben, und die dazu ausgelegt ist den Betrieb der
Mahlanlage mittels einer Steuereinheit zu optimieren und eine verbleibende Lebensdauer, bzw. einen Verschleisszustand, der Walzen anzugeben. Die Sensoren sind zum Beispiel als Temperatursensoren zur Ermittlung eines Temperaturprofils der Walzen, als Vibrationssensoren zur Detektion der Walzenvibration und als Accelerometerzum Überwachen einer Drehzahl, Beschleunigung oder Verzögerung der Walzen ausgelegt und übermitteln ihre Messwerte an die Steuereinheit. Die Steuereinheit umfasst eine maschinell lernende Einheit, mit der der Walzenbetrieb, wie etwa die Breite eines Spalts zwischen zwei Walzen oder die Parallelität der Walzen, basierend auf den empfangenen Messdaten automatisiert optimiert wird. Weiter wird mittels der maschinell lernenden Einheit die verbleibende Lebensdauer und ein Verschleisszustand der Walzen bestimmt. Dabei kann die maschinell lernende Einheit eine Überwachungseinheit zum Überwachen der empfangenen Messwerte und eine Lerneinheit umfassen. Die Überwachungseinheit erfasst z. B. die zeitliche Entwicklung der Temperatur, der Spaltbreite und Drehzahl in Abhängigkeit von einem Ist- und einem Soll-Wert. Die Lerneinheit führt den Lemvorgang durch Verknüpfung des Ist- und Soll-Werts durch. Damit kann der Betrieb der Mahlanlage mittels der maschinell lernenden Einheit in Bezug auf Form, Drall, und Oberflächenzustand der Walzen optimiert werden. Dabei wird zwar die verbleibende Lebensdauer und der Verschleisszustand der Komponenten der Mahlanlage berücksichtigt. Es wird aber keine Aussage zur Optimierung von Warfungsarbeiten zur Instandhaltung der Mahlanlage erreicht. Dadurch können unnötige Kosten und Standzeiten entstehen und die Effizienz der Mahlanlage beeinträchtigt werden.
Zusammenfassung der Erfindung Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System und ein Verfahren zum Überwachen eines Verschleiss von Komponenten einer Mahl- oder Walzanlage, insbesondere zur technischen Instandhaltung über die Lebensdauer solcher Anlagen, zur Verfügung zu stellen, die eine kosten- und materialsparende Wartung der Anlage, einen optimalen Zeitpunkt für einen Austausch von Komponenten der Mahlanlage und eine kosten- und materialsparende Integration des Verschleissverhaltens der Anlage in deren
Lebenszyklus ermöglichen. Insbesondere soll ein solches System und ein Verfahren für Mahl oder Walzanlage bereitgestellt werden, die Standzeiten für Wartungsarbeiten verringern und gleichzeitig einen übermässigen Ertragsausfall, Qualitätsverlust sowie Materialverbrauch über den Lebenszyklus der Anlage vermeidet. Weiter soll für derartige Anlagen eine rechtzeitige Anzeige zur Durchführung von Wartungsarbeiten und eine Vorhersage einer zu erwartenden Restlebensdauer von Mahlwalzen dieser Anlagen bereitgestellt werden. Das der Erfindung übergeordnet zugrunde liegende technische Problem besteht zusammenfassend darin, ein Verfahren und ein System für eine Anlage zum Vermahlen und/oder Schroten insbesondere von Körnerfrüchten anzugeben, mit dem die Vermahlung und/oder Schrotung optimiert und automatisiert durchgeführt werden kann, und welche die Betriebssicherheit und Lebensdauer einer solchen Mahlanlage erhöhen.
Nach der vorliegenden Erfindung werden diese Aufgaben durch ein Verfahren und ein System zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage und durch eine Mahlanlage mit einem solchen System mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche erreicht. Darüber hinaus können aus den abhängigen Ansprüchen und den zugehörigen Beschreibungen weitere vorteilhafte Ausführungsformen und -Varianten abgeleitet werden.
Ein Verfahren und ein System zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage, insbesondere zur Überwachung eines Verschleiss an Mahlwalzen oder einem Mahlwalzenpaar der Mahlanlage, nach der Erfindung ermittelt einen optimierten künftigen Zeitpunkt für eine Wartung der Mahlanlage, insbesondere eine Wartung einer Mahlwalze, bzw. eines Mahlwalzenpaars. Das Verfahren dient insbesondere der Instandhaltung der Mahlanlage überden Lebenszyklus Anlage. Im Folgenden kann das Verfahren auch kurz als Überwachungsverfahren oder als Instandhaltungsverfahren bezeichnet werden. Das Verfahren wird mittels eines Systems ausgeführt, das eine Steuereinheit zur Steuerung der Mahlanlage, insbesondere zur Steuerung der Mahlwalzen, bzw. Mahlwalzenpaare, eine Sensorik zum Erfassen von Messdaten zu technischen Parametern bezüglich eines Verschleisszustands einer Komponente, insbesondere einer Mahlwalze oder eines Mahlwalzenpaares, und zum Erfassen von Messdaten zu technischen Parametern bezüglich eines Betriebszustands der Mahlanlage, eine Analyseeinheit zur Analyse eines Verschleissverhaltens der Mahlanlage sowie wenigstens einen Datensender und wenigstens einen Datenempfänger zum Austausch von Daten umfasst.
Die Sensorik erfasst die Messdaten zum Verschleisszustand wenigstens einer Komponente, insbesondere einer Mahlwalze oder eines Mahlwalzenpaares, und die Messdaten zum Betriebszustand der Mahlanlage periodisch oder kontinuierlich über die Zeit und stellt die Messdaten der Analyseeinheit z. B. mittels eines Datensenders zur Verfügung. Die Sensorik kann hierfür mehrere Messsensoren umfassen.
Die Analyseeinheit ordnet den Messdaten zu wenigstens einem der Parameter zum Verschleisszustand von wenigstens einer Komponente einen Verschleissgrad der wenigstens einen Komponente zu. Weiter ordnet die Analyseeinheit dem Verschleissgrad einen Wartungsverlust zu, der einem Mahlertragsverlust aufgrund einer technischen Wartung der wenigstens einen Komponente entspricht. Der Wartungsverlust kann z. B. durch einen Ausfall eines Mahlertrags aufgrund eines Stillstands der Mahlanlage und/oder der Kosten zur Behebung des Verschleiss bestimmt werden. Der Wartungsverlusf kann somit z. B. vom Umfang und einer Zeitdauer erforderlicher Wartungsarbeiten und -materialien zur Behebung eines Verschleiss an der Komponente abhängen. Aus mehreren zu unterschiedlicher Zeit erfassten Messdaten zum Verschleisszustand leitet die Analyseeinheit einen künftigen Verschleisszustand zu einem Zeitpunkt T in der Zukunft ab. Dem künftigen Verschleisszustand ordnet die Analyseeinheit einen künftigen Verschleissgrad und einen künftigen Wartungsverlust zu. Beispielsweise kann der künftige Verschleisszustand durch übliche Extrapolationsverfahren aus den periodisch oder dynamisch erhobenen Messdaten ermittelt werden. Der künftige Verschleissgrad und der künftige Wartungsverlust sind mit dem künftigen Verschleisszustand korreliert und können somit aus diesem abgeleitet werden.
Dabei kann die Analyseeinheit in einer digitalen Cloud-Plattform vorgesehen sein. Somit kann die Analyseeinheit von mehreren geografisch getrennten Standorten aus zum Einsatz bei unterschiedlichen Mahlanlagen verwendet werden. Die Analyseeinheit kann dadurch in einfacher Weise aktualisiert und mehrfach genutzt werden. Weiter ordnet die Analyseeinheit den Messdaten zu wenigstens einem
Parameter zum Betriebszustands der Mahlanlage einen Mahlertragswert zu, der den Ertrag aus dem Betrieb der Mahlanlage angibt. Die Analyseeinheit vergleicht den Mahlertragswerf mit einem vorgegebenen Ertragssollwert der Mahlanlage und bestimmt einen Mahlertragsverlust relativ zum Ertragssollwert. Der Ertragssollwert kann z. B. durch eine technische Anlagenspezifikation des Anlagenherstellers oder Anlagenbetreibers gegeben sein. Auch kann der Ertragssollwert ein theoretischer idealer Ertragswert für die zu überwachende Mahlanlage sein, der aus den technischen Kenndaten dieser Anlage errechnet wird, oder der Ertragssollwert kann durch einen praktischen Testlauf der Anlage bestimmt werden solange noch kein Verschleiss von Anlagenkomponenten vorliegt. Der aus den Messdaten zum Betriebszustand ermittelte Mahlertragswerf zu einem aktuellen
Zeitpunkt liegt aufgrund von Verschleiss der Mahlkomponenten, insbesondere Mahlwalzen, bzw. Mahlwalzenpaar, in der Regel unterhalb des für eine Mahlanlage vorgegebenen Ertragssollwerts, wodurch sich ein Verlust an Mahlertrag ergibt. Beispielsweise wird der Ertrag aus dem Mahlbetrieb der Mahlanlage dadurch verringert, dass auf Grund von Verschleiss ein erhöhter Energiebedarf der Anlage besteht oder zusätzliche Passagen zur Beibehaltung einer Mahlqualität erforderlich sind. Aus mehreren zu unterschiedlicher Zeit erfassten Messdaten zum Befriebszustand leitet die Analyseeinheif einen künftigen Betriebszusfand und daraus einen künftigen Mahlertragsverlust zu einem Zeitpunkt I rieb in der Zukunft ab. Der künftige Betriebszustand kann beispielsweise durch Extrapolationsverfahren ermittelt werden. Der künftige Mahlertragsverlus† korreliert mit dem künftigen und kann daher aus den Messdaten des Betriebszustand ermittelt werden.
Die Analyseeinheif optimiert einen Wartungszeitpunkt in der Zukunft, indem als künftiger Wartungszeitpunk† derjenige Zeitpunkt festgeleg† wird, an dem der künftige Wartungsverlust im Wesentlichen dem künftigen Mahlertragsverlust entspricht. Vorteilhaft erfolgt eine dynamische Optimierung, wobei die Analyseeinheit periodisch oder dynamisch aktuelle Messdaten eines Verschleisszustands einer Komponente und aktuelle Messdaten bezüglich eines Betriebszustands der Mahlanlage fortlaufend in die Analyse des Verschleissverhaltens einbezieht und einen aktualisierten Verschleissgrad, einen aktualisierten Wartungsverlust sowie einen aktualisierten Mahlertragsverlust bestimmt und daraus einen aktuell optimierten künftigen Wartungszeitpunkt ermittelt. Das Überwachungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung verwendet die technischen Parameter zur Bestimmung des Zustands der Mahlanlage und ermittelt in Abhängigkeit dieser technischen Parameter Vorkehrungen zur technische Instandhaltung der Mahlanlage. Mit dem Überwachungsverfahren kann dadurch die technische Funktionsweise einer Mahlanlage über einen gesamten Lebenszyklus der Mahlanlage optimiert werden. Insbesondere können unerwünschte oder übermässig lange Standzeiten der Mahlanlage verkürzt oder vermieden werden, eine Beeinträchtigung des Mahlertrags kann minimiert werden und eine Verringerung der Mahlkapazitä† über die Zeit vermindert werden. Dadurch lässt sich die Lebensdauer der Mahlanlage und deren Profitabilität verlängern, bzw. verbessern. Das Übeiwachungsverfahren unterstützt zudem einen schonenden Umgang mit Materialien und anderen Ressourcen.
In einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemässen Überwachungsverfahrens ermittelt die Analyseeinheif aus den Messdaten zu technischen Parametern bezüglich eines Verschleisszustands einer Komponente und/oder aus den Messdaten zum Betriebszustand der Mahlanlage wenigstens eine für einen spezifischen Verschleiss erforderliche spezifische Wartungsarbeit. Vorteilhaft legt die Analyseeinheif einen künftigen Wartungszeitpunkt für diese erforderliche spezifische Wartungsarbeit als denjenigen Zeitpunkt festgelegt, an dem der spezifische künftige Wartungsverlust resultierend aus diesem spezifischen Verschleiss dem spezifischen künftigen Mahlertragsverlust resultierend aus diesem spezifischen Verschleiss entspricht. Beispiele für spezifische Wartungsarbeiten sind ein Ersatz eines Walzenschafts, eines Walzenstumpfs oder eines Walzenlagers oder der gesamten Walze, ein Ausbalancieren der Walzen sowie ein Schleifen und Polieren bei Glattwalzen. Das Überwachungsverfahren kann für jeden solchen spezifischen Verschleiss einen künftigen Wartungszeifpunkt fesflegen.
In einerweiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemässen Überwachungsverfahrens aggregier† die Analyseeinheif Messdaten unterschiedlicher Parameter zum Verschleisszustand wenigstens einer Komponente und/oder unterschiedlicher Parameter zum Betriebszustands der Mahlanlage mittels einem Aggregiermodul. Auf der Basis der aggregierten Messdaten kann die Analyseeinheit der wenigstens einen Komponente einen aggregierten Verschleissgrad und einen zugehörigen aggregierten Verschleissverlust zuordnen. Weiter kann die Analyseeinheif dem Betriebszustands der Mahlanlage einen aggregierten Mahlertragswertverlust zuordnen. Beispielsweise können in den aggregierten Verschleissgrad Messdaten bezüglich der Temperatur, der Vibration und der Drehgeschwindigkeit einer Mahlwalze, des Spaltabstands eines Mahlwalzenpaares, der Umgebungsfeuchtigkeit, etc. einfliessen. In den aggregierten Mahlertragswertverlust können Messdaten zum Energieverbrauch der Mahlanlage, der Quantität und Qualität des Mahlertrags, etc. einbezogen werden. Eine Vielzahl von Messsensoren der Sensorik können Messdaten zu unterschiedlichen Parametern erfassen und an die Analyseeinheif übermitteln. Die Analyseeinheif aggregiert die Vielzahl von Messparametern zu einem aggregierten Verschleisszustand, bzw. einem aggregierten Betriebszustand. Dabei kann vorteilhaft auch eine Gewichtung unterschiedlicher Parameter erfolgen. Beispielsweise können Parameter, die zur
Bestimmung eines Verschleiss einer Komponente eine höhere Relevanz haben, eine höhere Gewichtung haben als Parameter, die weniger relevant sind.
Vorteilhaft können auch Messdaten zu unterschiedlichen Verschleissarten, wie etwa den oben erwähnten spezifischen Verschleissarten, und/oder unterschiedlichen Komponenten berücksichtigt werden und zu einem gemeinsamen Verschleissgrad der Komponente oder der gesamten Mahlanlage aggregiert werden. Den unterschiedlichen Verschleissarten und Komponenten kann dabei wiederum eine unterschiedliche Gewichtung zugeordnet werden.
Durch die Verwendung von aggregierten Messresultaten ist es möglich den Einfluss unterschiedlicher Verschleissarten und deren Auswirkungen auf den Betrieb der Mahlanlage in die Bestimmung des Wartungsverlusts und des Mahlertragsverlusts einzubeziehen. Es kann eine ganzheitliche Betrachtung erfolgen, bei der die einzelnen Einflussfaktoren auf die technische Gesamtleistungsfähigkeit der Mahlanlage berücksichtigt sind. Für das erfindungsgemässe Überwachungsverfahren umfasst die Sensorik des
Überwachungssystems vorteilhaft mehrere Messsensoren, die in oder nahe der Mahlanlage verteilt angeordnet sind. Vorzugsweise werden Messsensoren verwendet, die Messdaten zu einer Temperatur von Komponenten, einem Rollenprofil und/odereiner Rauigkeit von Mahlwalzen der Mahlanlage, einer Drehgeschwindigkeit der Mahlwalzen, einer Vibration der Mahlwalzen, einem Abstand von Walzen eines Mahlwalzenpaares, einen
Energieverbrauch der Mahlanlage, einer Produktionsquantität der Mahlanlage, einem Mahlgrad des gemahlenen Mahlgutes, einer Zeit seit einer letzten Wartung und/oder Standzeiten der Mahlanlage erfassen. Die Messsensoren zur Bestimmung des Rollenprofils von Riffelwalzen erfassen insbesondere eine Kontur der Riffel, z. B. deren Winkel, Steigung, Abrundung, etc.. Für Glattwalzen wird insbesondere die Oberflächenstruktur erfasst. Die Messsensoren können auch als Sensoreinheiten mit mehreren Bauelementen ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine optische Sensoreinheif vorgesehen sein, die unter anderem eine Lichtemitter und einen Lichtempfänger, wie etwa eine Kamera, umfasst.
Bei einer Ausführungsform des Überwachungssystems sind beispielsweise an einer Mahlwalze der Mahlanlage wenigstens ein Temperafursensor und ein Vibrationssensor angeordnet. Weiter kann die Mahlwalze vorteilhaft wenigstens einen Datensender und einen Mikroprozessor umfassen, um Messdaten über die Mahlwalze für die Analyseeinheit bereit zu stellen. Dadurch wird eine Art Walzenverschleissmessvorrichtung an der Mahlwalze bereitgestellt.
In einerweiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemässen Überwachungsverfahrens erstellt die Analyseeinheit mittels eines Regressionsmoduls und/oder eines Interpolationsmoduls eine Prognose des künftigen Wartungsverlusts und des künftigen Mahlertragsverlusts. Das Regressionsmodul verwendet beispielsweise die Temperatur, den Oberflächenzustand und die Vibration einer Mahlwalze als unabhängige Parameter, um das Verhalten des Verschleissgrads zu bestimmen und für die Zukunft zu ermitteln. Ebenso können der Energieverbrauch, der Mahlgrad des Mahlgutes und dessen Quantität zur Bestimmung des Mahlertragsverlusts verwendet werden, um daraus einen Wert für die Zukunft zu ermitteln. Durch den Einsatz eines Regressions- oder Interpolationsmoduls können bewährte statistische Verfahren zur Überprüfung des technischen Zustands der Mahlanlage und zur Bestimmung des Verschleissverhaltens herangezogen werden.
In einer wiederum einerweiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemässen Überwachungsverfahrens umfasst die Analyseeinheit ein Modul zum maschinellen Lernen und kann den künftigen Wartungsverlust und den künftigen Mahlertragsverlust automatisiert ermitteln, insbesondere können diese Werte automatisiert optimiert werden. Mit dem Modul zum maschinellen Lernen, kurz maschinelles Lernmodul, ist es möglich, den künftigen Wartungszeitpunkt selbst-adaptiv zu optimieren. Das maschinelle Lernmodul kann für verschiedene Arten von maschinellem Lernen ausgebildet sein, beispielsweise für überwachtes Lernen, nicht-überwachtes Lernen, teilüberwachtes Lernen, bestärkendes Lernen, transduktives Lernen, Multi-Task-Lernen, und dergleichen. Mit Hilfe des maschinellen Lernmoduls kann die Analyseeinheit kontinuierlich den
Analyseprozess anpassen, wobei die von der Sensorik fortlaufend erfassten Messdaten und Sollwerte für den Betrieb der Mahlanlage verwendet werden können.
In einer vorteilhaften Weiterführung dieser Variante des erfindungsgemässen Überwachungsverfahrens kann das Modul zum maschinellen Lernen ein Regelsignal an die Steuereinheit zur Regelung des Betriebs der Mahlanlage senden, womit der Betrieb der Mahlanlage entsprechend einem vorteilhaften, bzw. gewünschten Wartungszeitpunkt derart selbst-adaptiv optimiert wird, dass der künftige Wartungszeitpunkt dem vorteilhaften Wartungszeitpunk† entspricht. Im Lebenszyklus der Mahlanlage können sich im praktischen Einsatz der Anlage verschiedene Zeitpunkte für eine Wartung anbieten. Beispielsweise kann eine Wartung der Anlage vorteilhaft eingeplant werden, wenn die Mahlanlage an verändertes Mahlgut angepasst wird oder die Anlage aus anderen z. B. auch nicht technischen Gründen angehalten werden soll. Ein solcher vorteilhafter Wartungszeitpunkt kann vor oder nach einem von dem Überwachungssystem ermittelten zukünftigen Wartungszeitpunk† liegen. Durch das maschinell lernende Modul kann daraus im Umkehrschluss ein optimierter Betrieb der Mahlanlage bestimmt werden. Vorteilhaft kann dabei eine Optimierung des Betriebs der Mahlanlage durch eine Optimierung in Bezug auf eine Parallelität von Mahlwalzen einer Walzenpaarung, einen Abstand der Mahlwalzen zueinander und/oder eine Drehgeschwindigkeit der Mahlwalzen, basierend auf den von dem Modul zum maschinellen Lernen ermittelten künftigen Wartungsverlust und den künftigen Mahlertragsverlust erfolgen. Ist beispielsweise ein vorteilhafter Wartungszeitpunkt nur etwas später als ein von der Analyseeinheit ermittelter künftiger Wartungszeitpunkt, kann der Betrieb dahingehend optimiert werden, dass von der Steuereinheit ein etwas schonenderer oder energiesparender Mahlbetrieb oder dergleichen eingestellt wird. Dies kann z. B. bei unvorhersehbaren Ereignissen der Fall sein, die ein übliches Wartungsprozedere verunmöglichen. Liegt der vorteilhafte Wartungszeitpunk† im Gegensatz dazu früher als ein von der Analyseeinheit ermittelter künftiger Wartungszeitpunk†, dann kann der Betrieb intensiviert werden, wodurch ein schnellerer Verschleiss erfolgen kann, der jedoch schon zu dem früheren vorteilhaften Wartungszeitpunk† behoben werden kann.
In noch einerweiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemässen Überwachungsverfahrens werden zusätzlich zu den Messdaten der Sensorik auch
Spezifikationsdaten der Mahlanlage und/odereines zu mahlenden Mahlgutes aus einem Datenpool zum Optimieren des Wartungszeitpunkt in der Zukunft, für die Bestimmung des künftigen Wartungsverlust und des künftigen Mahlertragsverlusts verarbeitet. Der Datenpool kann z. B. mittels einer Cloud-Plattform zur Verfügung gestellt werden. Der Datenpool stellt vorteilhaft Daten betreffend einer spezifischen Mahlanlage bereit, insbesondere Daten zu Kosten für Material und Arbeit bei einer Wartung, Energiekosten zum Betrieb der Mahlanlage am Standort der Anlage und/oder Informationen zum Mahlgut, wie vorteilhafte Temperaturbereiche zum Vermahlen, übliche Anzahl an erforderlichen Passagen, Kaufpreis des Mahlgutes oder Verkaufspreis des gemahlenen Mehls. Vorteilhaft können diese Spezifikationsdaten kontinuierlich an aktuelle Werte angepasst werden, so dass auch im künftigen Wartungszeitpunkt aktuelle Spezifikationsdaten berücksichtigt werden können. Vorteilhaft kann der Datenpool Messdaten zu technischen Parametern bezüglich eines Verschleisszustands einer Komponente und/odereines Betriebszustands von anderen, vergleichbaren Mahlanlagen bereitstellen, um die Bestimmung des künftigen Wartungsverlust und des künftigen Mahlertragsverlusts durch Vergleich und/oder Einbezug dieser Messdaten zu optimieren. Hierbei kann das Modul zum maschinellen Lernen von diesen anderen, vergleichbaren Mahlanlagen lernen und den optimalen Wartungszeitpunk† selbst-adaptiv weiter verbessern. Das erfindungsgemässe Überwachungssystems ist vorteilhaft aus Einheiten und/oder Modulen aufgebaut, die zumindest teilweise in der Cloud-Plattform zur Verfügung gestellt werden. Zudem kann die Cloud-Plattform als Datenspeicher für die Messdaten genutzt werden. Die Cloud-Plattform dient als große zentrale Datenbank und stellt Arbeitseinheiten zur Ausführung des Verfahrens bereit, die für unterschiedliche Mahlanlagen an verteilten Standorten genutzt werden können. Die Ausgestaltung des Überwachungssystems an den einzelnen Mahlanlagen kann daher vereinfacht und kostengünstig gestaltet werden.
In einerweiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemässen Überwachungsverfahrens kann eine Ausgabeeinheit einen Verschleissgrad wenigstens einer Komponente und/oder einen Wartungsverlust bzgl. wenigstens einer Komponente und/oder einen Mahlertragsverlust der Mahlanlage als zeitlichen Verlauf visuell anzeigen. Vorteilhaft werden dabei auch künftige Werte und der ermittelte künftige Wartungszeitpunk† angezeigt. Ein Betreiber der Mahlanlage kann die Entwicklung des Anlagenverschleiss in einfacher Weise von der Anzeige ablesen. Dabei können die einzelnen Verschleissgrade und Verlustwerte zu verschiedenen Komponenten, die projizierten Werte und auch die aggregierten Werte angezeigt werden. Vorteilhaft umfass† die Ausgabeeinheit ein visualisiertes, massgeschneidertes Dashboard-Format, das derart ausgebildet ist, dass eine automatisierte Anzeige von Verschleissberichten, empfohlenen künftigen Wartungszeiten mit Vorhersagen, bzw. mit Empfehlungen zum Walzenwechsel und Informationen zum Mahlbetrieb und zu dessen Optimierung erfolgt. Der Betreiber kann die Berichte auf sein persönliches Untemehmenskonto übertragen erhalten, wodurch die Prozesstransparenz verbessert wird. Beispielsweise kann ein Hersteller von Mahlanlagen eine Service-Software bereitstellen, in der individuelle Daten des Betreibers und Daten zu dessen Mahlanlage verwaltet werden können. Der Betreiber nutzt diese Service-Software, indem ein Unternehmenskonto auf der Software-Plattform eingerichtet wird, um die Daten und Informationen zur Mahlanlage für einen Betreiber einfach und transparent zugänglich zu machen.
In abermals einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemässen Überwachungsverfahrens können die Messdaten zu technischen Parametern bezüglich eines Verschleisszustands einer Komponente und eines Betriebszustands der Mahlanlage mittels der Datensender in eine Cloud-Plattform geladen werden und/oder der Datenpool mit Daten betreffend einer spezifischen Mahlanlage und/oder Daten betreffend anderer, vergleichbarer Mahlanlagen können in einer Cloud-Plattform zur Verfügung gestellt werden. Die dezentrale Lagerung, Speicherung und Verarbeitung dient der
Verfahrenssicherheit und erweitert das Verarbeitungsvolumen. Dadurch kann mit dem Überwachungsverfahren ein zuverlässiger Wartungsplan erstellt und ohne Verzögerungen fortlaufend aktualisiert werden, wie es mit lokalen Speicherkapazitäten nur bedingt der Fall ist. In einerweiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemässen
Überwachungsverfahrens empfiehlt ein Servicemodul des Überwachungssystems basierend auf dem ermittelten künftigen Wartungsverlust und dem künftigen Mahlertragsverlus† automatisiert einen zeitlichen Ablauf einer Wartung der Mahlanlage. Zusätzlich oder alternativ kann das Servicemodul ein Angebot für eine Wartung der Komponenten und/oder eine zugehörige Wartungsbestellung automatisiert erstellen. Beispielsweise leitet ein Servicemodul hierfür aus dem ermitteltem Verschleisszustand ein erforderliches Wartungsprozedere ab. Das Prozedere kann einen zeitlichen Ablauf von einzelnen Wartungstätigkeiten und eine Auflistung von Material, das auszutauschen ist, umfassen. Daraus kann automatisiert ein Angebot mit Terminplan und Kostenaufstellung erstellt werden. Ein Betreiber der Mahlanlage kann dieses Angebot annehmen, wodurch das Wartungsprozedere automatisiert aktiviert werden kann. Etwa kann Material bestellt und Wartungsfachkräfte können gebucht werden.
In einer nächsten vorteilhaften Variante des erfindungsgemässen Überwachungsverfahrens und des Überwachungssystems wird ein Identifikationsmittel an wenigstens einer der überwachten Komponenten, insbesondere an einer Mahlwalze, bereitgestellt. Das Identifikationsmittel weist elektronisch gespeicherte Daten bezüglich der Komponente auf. Mittels des Identifikationsmittels kann die Komponente der Mahlanlage eindeutig identifiziert werden. Beispielsweise kann das Identifikationsmittel individuelle Daten der Komponente und bezüglich mindestens einer Eigenschaft der Walze bereitstellen, wie etwa mindestens eine ihrer Dimensionen, ihre Bombierung und/oder eine Produktnummer. Hierfür kann die Komponente beispielsweise wenigstens einen Datenspeicheraufweisen, derz. B. als RFID-Chip ausgebildet ist. Die im Datenspeicher gespeicherten Daten können vorteilhaft berührungslos mittels eines Datensenders an die Analyseeinheit übertragen werden. Dabei ist es möglich, dass die Daten des Identifikationsmittels mittels des gleichen Datensenders übertragen werden, mittels dem die Messdaten bzgl. des Verschleisszustands und des Betriebszustands übertragen werden. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird zudem durch eine Mahlanlage mit Mahlwalze, insbesondere mit Riffel- oder Glattwalzen gelöst, die ein System wie oben beschrieben umfasst. Die erfindungsgemässe Mahlanlage ist vorzugsweise zum Mahlen von Weizen und/oder Roggen und/oder Durum und/oder Hafer und/oder Gerste und/oder Erbsen und/oder Kichererbsen und/oder Hülsenfrüchte und/oder Raps und/oder Soja und/oder Kakao und/oder Kaffee als Mahlgut ausgebildet.
Bei einem einfachen Bespiel zur Anwendung des erfindungsgemässen Überwachungssystems und -Verfahrens werden Messparameter der Walzenverschleissmessvorrichtung auf eine digitale Cloud-Plattform hochgeladen und die gemessenen Messparameter der Walzenverschleissmessvorrichtung automatisch von der Analyseeinheit der digitalen Plattform analysiert. Ein Betreiber kann eine automatisierte Anzeige der Verschleissergebnisse als Berichte mit Vorhersagen und Empfehlungen zum Walzenwechsel und Angaben zur Prozesstransparenz und Optimierung und in dem visualisierten, massgeschneiderten Dashboard-Format auf seinem persönlichen Unternehmenskonto übertragen erhalten. Die Analyseeinheit verknüpft die Messergebnisse mit dem Servicemodul zum Erstellen eines Riffel- und Glattwalzen-Sanierungs- & Austauschservice und zum automatisierten Erstellen eines Angebot und einer entsprechenden Bestellung über die Sanierungs-/Austauschleistungen Riffel- und Glattwalzen. Ein gleiches Vorgehen kann bei anderen Komponenten angewendet werden, wie etwa bei Speisewalzen, Stellelementen, Einspeiseeinrichtungen und dergleichen.
Mit dem System und dem Verfahren zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer hierfür eingerichteten Mahlanlage wird die Instandhaltung der Anlage und die Produktion von gemahlenem Gut über den gesamten Lebenszyklus verbessert und optimiert. Die Qualität und die Quantität des Mahlresultats wird nachhaltig verbessert. Ein rückläufiger Ertrag aus der Mahlanlage wird vermieden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren dargestellt, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. Aus den Figuren offenbar werdende Merkmale der Erfindung sollen einzeln und in jeder Kombination als zur Offenbarung der Erfindung gehörend betrachtet werden. In den Figuren zeigen:
Fig. 1 : einen Walzenstuhl einer Mahlanlage nach dem Stand der Technik teils in
Ansicht und teils im Schnitt,
Fig. 2: schematische Darstellung eines Systems zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage, insbesondere an Mahlwalzen der Mahlanlage, nach der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3: schematische Darstellung eines Ablaufs des Verfahrens zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage nach der Erfindung,
Fig. 4a &. 4b: graphische Darstellung einer Analyse durch eine Analyseeinheit eines Überwachungssystems nach der vorliegenden Erfindung, Fig. 5a - 5d: Beispiele von Verschleiss bei Riffelwalzen,
Fig. 6a &. 6b: Verschleissanalyse bei Oberflächen von Glattwalzen,
Fig. 7: Beispiel Messbericht für Verschleissanalyse aus Fig. 6a & 6b,
Fig. 8a & 8b: Verschleissanalyse bei Oberflächen von Riffelwalzen,
Fig. 9a: Beispiel Messbericht für Verschleissanalyse aus Fig. 8a & 8b, Fig. 9b: Beispiel Analysebericht für Verschleissanalyse aus Fig. 8a &. 8b, Fig. 9c: Beispiel Messbericht für Verschleissanalyse aus Fig. 8a & 8b,
Fig. 10a & 10b: schematische Darstellung einer Rillentechnology bei Riffelwalzen,
Fig. 1 1 : tabellarische Übersicht zu Riffeltypen bei Riffelwalzen
Fig. 12: schematische Darstellung von Parameterwerten bei Riffelwalzen mit
Verschleiss,
Fig. 13: Interaktionsfeld zur Eingabe von Spezifikationsdaten, und
Fig. 14: grafisches Beispiel eines Analysemodells zur Bestimmung eines künftigen Wartungszeitpunkts. Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsvarianten
Zur Einführung des Gebiets der Erfindung zeigt Figur 1 Komponenten eines Walzenstuhls einer Mahlanlage teils in Ansicht, teils im Schnitt, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. Den Zerkleinerungswalzen a und b wird das Mahlgut mittels der Speisewalzen c und d zugeführt. Die Letztere läuft mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit wie die Zerkleinerungswalze b, so dass nie ein Stauen des Gutes an den Walzen und damit eine höhere Belastung der Mahlflächen stattfinden kann. Mittels einer Stellschraube e kann ein Schieber f so eingeregelt werden, dass die Speisewalze c der Speisewalze d nur soviel Gut zuführt, wie letztere an die Zerkleinerungswalzen a und b weitergeben kann. Um eine Erwärmung des Gutes im Walzenstuhl zu verhindern, werden die Stühle neuerdings mit einer Aspirationsvorrichtung versehen. Zur Reinigung der Walzen können z.B. selbsttätig andrückende Bürsten dienen.
Ein Verfahren und ein System zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage und zum Instandhalten der Mahlanlage nach der Erfindung und Varianten dazu werden in den Figuren beispielhaft und auszugsweis erläutert. Als Übersicht ist in Figur 2 ein solches Überwachungssystem schematisch dargestellt. Eine Mahlanlage 1 zur Verarbeitung, bzw. zum Vermahlen, eines Mahlgutes 100 zu einem gemahlenen Mahlprodukt 1 10 umfasst wenigstens ein Paar von Mahlwalzen 2, die den Zerkleinerungswalzen a und b aus Figur 1 entsprechen. Im Folgenden stehen die Mahlwalzen 2 stellvertretend für verschiedene Komponenten der Mahlanlage, deren Verschleiss mit dem erfindungsgemässen System überwacht wird, um die Erläuterung der Erfindung zu vereinfachen.
Weiter umfasst das Überwachungssystem eine Steuereinheit 3 zur Steuerung der Mahlanlage, insbesondere des Walzenpaares 2, die vorteilhaft in der Mahlanlage angeordnet ist. Ferner ist eine Sensorik 4 zum Erfassen von Messdaten zu technischen Parametern bezüglich eines Verschleisszustands einer Komponente, insbesondere der Mahlwalzen, und eines Betriebszustands der Mahlanlage vorgesehen. Die Sensorik 4 umfasst eine Vielzahl von Messsensoren zum Erfassen von Messdaten zu technischen Parametern bezüglich eines Verschleisszustands einer Komponente und/oder eines Betriebszustands der Mahlanlage. Beispielsweise umfasst die Sensorik einen oder mehrere Temperatursensoren 4.1 zur Messung der Temperatur der Mahlwalzen 2, deren Umgebung und/oder des gemahlenen Mahlprodukts 110, einen oder mehrere Vibrationssensoren 4.2 zur Messung einer Vibration der Mahlwalzen 2, ein oder mehrere Accelerometer 4.3, vorzugsweisen zumindest einen für je eine Mahlwalze 2, einen oder mehrere Feuchtigkeitssensor 4.4 zum Erfassen der Feuchtigkeit der Umgebung der Mahlwalzen 2 und/oder des Mahlprodukts 110, einen Energieverbrauchssensor 4.5 zum Erfassen eines Energieverbrauchs der Mahlanlage 1 und Sensoren 4.6 zum Erfassen von Messdaten zur Qualität und Quantität des Mahlprodukts 110. Weiter können Messsensoren 4.7 zur Ermittlung einer Oberflächenbeschaffenheit, bzw. eines Oberflächenzustands, eines Abstands der Mahlwalzen 2 und der Parallelität der Mahlwalzen 2 zueinander und Messsensoren 4.8 zum Ermitteln eines Identifikationsmittels 5 der Mahlwalzen 2 vorhanden sein. Die Messsensoren 4.1 ... 4.8 der Sensorik 4 delektieren Verschleissmessdaten 40 zu technischen Parametern bezüglich eines Verschleisszustands einer Komponente, insbesondere der Mahlwalzen 2 der Mahlanlage 1 , wie etwa die Beschaffenheit der Walzenoberfläche, den Walzenabstand, die Walzenparallelität und die Walzentemperatur. Weiter detektieren die Messsensoren 4.1 ... 4.8 der Sensorik 4 Betriebsmessdaten 50 zu technischen Parametern eines Betriebszustands der Mahlanlage 1, wie etwa den Energieverbrauch, die Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit, die Umdrehung, bzw. Änderung der Umdrehung der Mahlwalzen 2 und Messdaten zu Qualität (z. B. Körnigkeit des Mahlprodukts) und Quantität (wie etwa ein Gewicht, bzw. eine Änderung des Gewichts des Mahlprodukts). Die Sensorik erfasst die Messdaten 40 zum Verschleisszustand wenigstens einer Komponente und die Messdaten 50 zum Betriebszustand der Mahlanlage periodisch oder kontinuierlich über die Zeit, so dass eine sich über einen definierten Zeitraum erstreckende Messreihe vorliegt. Der definierte Zeitraum kann sich z. B. ab einer ersten Inbetriebnahme der Mahlanlage oder ab einer letzten Wartung oder ab anderen vorbestimmten Ereignissen der Mahlanlage erstrecken.
Eine Analyseeinheit 6 des Überwachungssystems analysiert ein Verhalten der Mahlanlage 1 in Bezug auf einen Verschleiss der Komponenten, bzw. eine verschleissbedingte Veränderung des Betriebs der Mahlanlage über die Zeit. Die Analyseeinheit 6 kann in einer Rechnervorrichtung, wie einem Computer, der Mahlanlage 1 vorgesehen sein. Vorteilhaft ist die Analyseeinheit 6 gemäss der Erfindung jedoch in einer
Cloud-Plattform 7 vorgesehen. Damit kann die Analyseeinheit 6 Bestandteil eines Überwachungssystems für unterschiedliche, voneinander unabhängige Mahlanlagen sein. Durch Verwendung einer Cloud-Plattform als zentrale Stelle für die Analyseeinheit 6 kann ferner eine hohe Arbeitskapazität für das System bereitgestellt werden und die Rechnervorrichtung der Mahlanlage kann mit einer niedrigeren Arbeitsleistung ausgebildet sein. Die von der Sensorik 4 erfassten Messdaten 40 und 50 zu technischen Parametern der Mahlanlage 1 werden durch einen oder mehrere Datensender 8, die in der Mahlanlage 1 vorhanden sind, bevorzugt berührungslos für die Analyseeinheit 6 bereitgestellt. Die Datensender 8 können vorteilhaft an den zu überwachenden Komponenten oder in deren näheren Umgebung vorgesehen sein. Zum Beispiel kann ein Datensender an einer Mahlwalzen, vorzugsweise an beiden Mahlwalzen 2, vorgesehen sein. Weitere Datensender können an einer Energieversorgung der Mahlanlage, in einem Lagerraum des Mahlgutes 100 und/oder einem Lagerraum für das Mahlprodukt 1 10 vorgesehen sein. Vorteilhaft können die Messsensoren mit den Datensendern ausgestatte† sein. Die Daten können mittels einer Netzwerkverbindung an die Analyseeinheit 6, bzw. an die Cloud- Plattform 7 übermittelt werden. Vorteilhaft werden die Messdaten auf einem Speicherplatz in der Cloud-Plattform 7 gespeichert und der Analyseeinheit 6 zur Verfügung gestellt. Zum Empfangen der Messdaten umfasst die Analyseeinheit 6, bzw. die Cloud-Plattform 7 wenigstens einen Datenempfänger 9.
Weiter kann das System zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage nach der Erfindung einen Datenpool 10 umfassen. Der Datenpool 10 ist vorteilhaft ebenfalls in der Cloud-Plattform 7 vorgesehen, kann aber auch z. B. in der Rechnereinheit der Mahlanlage 1 untergebrach† sein. Der Datenpool kann zusätzliche Daten bereithalten, die für eine Analyse eines Verschleiss und eines künftigen
Wartungszeitpunk† hilfreich sind. Beispielsweise können Spezifikationsdaten 60 der Mahlanlage 1 in dem Datenpool gespeichert sein. Die Spezifikationsdaten 60 können anlage-spezifische Daten und Schwellenwerte für die Mahlproduktion umfassen, wie etwa einen Ertragssollwert, einen Temperatursollwert für die Mahlwalzen 2 und/oder das Mahlgut 100, bzw. das Mahlprodukt 1 10, einen Feuchtigkeitssollwert für das Mahlprodukt, Sollwerte für die Oberflächenbeschaffenheit, Parallelität und den Abstand der Mahlwalzen 2, Massangaben der Mahlwalzen 2, Informationen zum Mahlgut 100, Informationen bzgl. Kosten, Verfügbarkeit und erwartetem Energieverbrauch der Komponenten, Informationen zum Mahlprodukt 1 10, wie etwa Solltemperatur, Sollfeuchtigkeit und Verkaufswert. Die Spezifikationsdaten 60 können in dem Datenpool 10 fortlaufend aktualisiert werden, so dass die Analyseeinheit 6 zu jedem Zeitpunkt mit aktuellen Spezifikationsdaten 60 versorgt werden kann.
Die Gesamtheit der über die Zeit erfassten Daten bestehend aus Verschleissmessdaten 40, Betriebsmessdaten 50 und ggf. Spezifikationsdaten 60 bilden einen mehrdimensionalen Datenraum, der die Grundlage für die Analyseeinheit 6 zum
Ermitteln eines optimalen Wartungszeitpunkts in der Zukunft zur Wartung eines Verschleisses und zur Instandhaltung der Mahlanlage bilden. Hierfür weist die Analyseeinheit mit einem Analysealgorithmus konfiguriert, der aus den im Datenraum verfügbaren Daten einen künftigen Verschleissverlauf, einen künftigen Wartungsverlust und einen künftigen Mahlertragsverlust ermittelt. Aus diesen Projektionen ermittelt die Analyseeinheit dann einen optimalen künftigen Wartungszeitpunkt. Im Wesentlichen können statistische Verfahren und/oder experimentelle Modellverfahren zur Analyse der Daten und für eine Verlaufsvorschau verwendet werden, wobei Konfidenzniveaus und mit den Parametern verknüpfte Wahrscheinlichkeiten vordefinier† werden können. Die Analyseeinheit 6 kann auch ein Modul zum maschinellen Lernen 1 1 umfassen, das die Ermittlung des künftigen Wartungszeitpunkts automatisiert optimiert. Das maschinelle Lernmodul 11 greift hierfür auf die Daten im Datenraum zurück und wendet maschinelle Lernverfahren an, insbesondere Verfahren basierend auf einer Mustererkennung, um die Analyse eines Verschleissverlaufs kontinuierlich zu verbessern. Dabei identifiziert das maschinelle Lernmodul 11 Zusammenhänge in Mustern in einem analysierten Datensatz aus dem Datenraum und wendet diese Zusammenhänge auf neue Datensätze an, wie etwa auf Datensätze von anderen Mahlanlagen oder von anderen Zeitfenstern der Datenerfassung. Dabei kommt vorteilhaft ein auf überwachtem Lernen basierender Algorithmus zum Einsatz. Der
Algorithmus wird dabei mit bestehenden Messdatenreihen und dazugehörigen bekannten Verschleissmerkmalen und zugehörigen Ertragsverlusten trainiert. Als Zielvariable wird der Zeitpunkt der Wartung ermittelt, an dem ein Gesamtmahlerfragsverlust optimiert ist. Alternative kann auch ein auf unüberwachtem Lernen basierender Algorithmus verwendet werden, insbesondere wenn nur wenige Vergleichsmessdaten für einen Zusammenhang zwischen Verschleiss und Mahlerfragsverlusf zur Verfügung stehen.
Das System zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage nach der Erfindung kann weiter eine Ausgabeeinheit 12 umfassen, welche die Ergebnisse aus der Datenanalyse, insbesondere den Verlauf eines Verschleisses und einen ermittelten künftigen Warfungszeitpunkt, als zeitlichen Verlauf visuell anzeigt. Vorteilhaft wird auch ein Verlauf über den Wartungszeitpunkt hinaus angezeigf, um einen zu erwartenden Verschleissverlauf und Mahlertragsverlust zu veranschaulichen, falls ein Verschleiss nicht behoben, also keine Wartung durchgeführt wird. Die Ausgabeeinheit 12 kann an der Mahlanlage 1 , wie etwa an der Rechnereinheit, vorgesehen sein. Ferner kann die Ausgabeeinheit 12 auf einem mobilen Gerät, wie einem Smartphone odereinem Tablet, ausgebildet sein, das über ein Netzwerk mit der Analyseeinheit kommuniziert.
Neben der visuellen Darstellung eines Verlaufs der technischen Parameter und von Analyseresultaten, können quantitative Angaben bezüglich eines Betriebszustandes und eines Verschleissveriaufs angezeigf werden. Beispiele für eine graphische Darstellung der Resultate aus dem Überwachungsverfahren sind in Zusammenhang mit den Figuren 7 und 9a bis 9c erläutert.
Ferner kann das Überwachungssystem nach der Erfindung ein Servicemodul 13 umfassen, das vorzugsweise basierend auf den Analyseresultaten einen zeitlichen Ablauf einer Wartung der Mahlanlage empfiehl† und/oder ein Angebot für eine Wartung der Komponenten und/ oder eine Wartungsbestellung automatisiert erstellt. Das Servicemodul 13 kann hierfür z. B. auf Spezifikationsdafen 60 aus dem Datenpool 10 zurückgreifen, wie etwa eine Verfügbarkeit von Ersatzkomponenfen, Kosten zu den Komponenten, Kosten für Arbeit, etc. Das Angebot kann vorteilhaft auf der Ausgabeeinheit 12 angezeigf werden. Vorteilhaft ist das Servicemodul 13 in der Cloud-Plattform 10 vorgesehen und kann Bestandteil mehrerer Überwachungssysfeme sein, die für unterschiedliche Mahlanlagen vorgesehen sind.
In Figur 3 ist beispielhaft ein Ablauf des Verfahrens zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage, insbesondere an Mahlwalzen der Mahlanlage, nach der Erfindung dargelegt. Die einzelnen Schritte des Verfahrensveriaufs können dabei im Wesentlichen in Echtzei† und kontinuierlich ablaufen oder das Verfahren kann in vorbestimmfen Zeifintervallen durchgeführt werden, womit die Analyseresultate periodisch aktualisiert werden können. Alternative, kann das Verfahren auch durch manuelle Aktivierung ausgelöst werden, beispielsweise wenn eine Aktualisierung gewünscht wird. Zunächst werden bei dem Überwachungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung in einem Datenerfassungsschritt 200 von der Sensorik 4 die Messdaten 40 zum Verschleisszustand wenigstens einer Komponente und die Messdaten 50 zum Betriebszustand der Mahlanlage periodisch oder kontinuierlich über die Zeit erfasst. Die Messdaten 40 und 50 werden wie oben beschrieben für die Analyseeinheit 6 bereitgestellt. In einem weiteren Datenerhebungsschrift 210 können die Spezifikationsdaten 60 für die Analyseeinheit 5 bereitgestellt werden. Wie in diesem Verfahrensbeispiel gezeigt, können die Spezifikationsdaten 60 Informationen zur Produktionskapazität, zur Produktionsquantität, zu den Energiekosten, den Preisen für An- und Verkauf des Mahlgutes und des Mahlprodukts und einen Ertragssollwert enthalten. Insbesondere können die Spezifikationsdaten Informationen bzgl. spezifischer Wartungsarbeiten umfassen, wie etwa Kosten zur Sanierung und zum Austausch einer Mahlwalze, Transportkosten, Kosten auf Grund eines Produktionsausfalls und Arbeitskosten. Die Spezifikationsdaten 60 können dabei zum Beispiel aus dem Datenpool 10 abgerufen werden, in der Rechnereinheit der Mahlanlage gespeichert sein oder anderweitig zur Verfügung gestellt werden.
In einem Analyseschritt 220 ordnet die Analyseeinheit 6 den Messdaten 40 zu wenigstens einem Parameter zum Verschleisszustand wenigstens einer Komponente einen Verschleissgrad und dem Verschleissgrad einen Wert für einen Warfungsverlust 300 zu (siehe Figur 4) , der einem Ertragsverlust aufgrund einer technischen Wartung der wenigstens einen Komponente entspricht. Weiter leitet die Analyseeinheit aus mehreren zu unterschiedlicher Zeit erfassten Messdaten 40 zum Verschleisszustand einen künftigen Verschleisszustand zu einem Zeitpunkt in der Zukunft ab und ordnet dem künftigen Verschleisszustand einen künftigen Verschleissgrad und einen künftigen Wartungsverlust 310 zu. Gleichzeitig ordnet die Analyseeinheit den Messdaten 50 zu wenigstens einem
Parameter zum Betriebszustand der Mahlanlage einen Mahlerfragswert zu, der den Erfrag aus dem Betrieb der Mahlanlage angibt, und bestimmt einen Mahlertragsverlust 320 relativ zu einem Ertragssollwert 330 der Mahlanlage 1 . Weiter leitet die Analyseeinheit 6 aus mehreren zu unterschiedlicher Zeit erfassten Messdaten 50 zum Betriebszustand einen künftigen Betriebszustand und daraus einen künftigen Mahlertragsverlust 340 zu einem
Zeitpunkt in der Zukunft ab. Aus diesen Analyseschritten ermittelt die Analyseeinheit 6 einen optimierten Warfungszeitpunkt in der Zukunft TW, indem als künftiger Warfungszeitpunkt TW derjenige Zeitpunkt festgeleg† wird, an dem der künftige Wartungsverlust 310 dem künftigen Mahlertragsverlust 340 entspricht. Die einzelnen Analysewerte 300, 310, 320 und 340 sowie der künftige Wartungszeitpunkt TW können von der Analyseeinheit 6 mittels statistischer Verfahren und/oder empirischer Modellverfahren ermittelt werden, wie oben ausgeführt. Beispielsweise kann die Analyseeinheit 6 mittels eines Statistikmoduls 14 des Überwachungssystems, wie etwa einem Regressions- und/oder Interpolationsmoduls, eine Prognose des künftigen Wartungsverlusts und des künftigen Mahlertragsverlusts erstellen. Das Statistikmodul 14 kann in der Analyseeinheit 6 und/oder der Cloud-Plattform 7 vorgesehen sein. Insbesondere kann das Statistikmodul 14 Bestandteil des Moduls zum maschinellen Lernen 11 sein. Das Modul zum maschinellen Lernen 1 1 kann auf der Grundlage von maschinellen Lernverfahren, wie vorher erwähnt, die Analyse der Daten und die Bestimmung des künftigen Wartungszeitpunkt TW weiter verbessert. Nach Ermittlung der Analyseresultate werden diese dem Betreiber der Mahlanlage 1 in einem Analysebericht mittels der Ausgabeeinheit 12 zur Verfügung gestellt, wie z. B. in den Figuren 7 und 9a bis 9c näher erläutert wird. Weiter können dabei dem Betreiber mittels des Servicemoduls 13 und der Ausgabeeinheit 12 ein Wartungsplan zur Instandhaltung der Mahlanlage 1 vorgeschlagen werden. Letztlich kann die Analyseeinheit vorteilhaft zumindest den aktuellen Verschleissgrad und den aktuellen Mahlertragswert an die Steuereinheit zur automatisierten Steuerung der Mahlanlage übermittelt. Vorzugsweise werden auch die prognostizierten Werte an die Steuereinheit zur Optimierung der Steuerung der Mahlanlage gesendet. Zudem wird in Figur 3 das weitere Vorgehen zur Wartung und Instandhaltung der Mahlanlage 1 geschildert. In einem Wartungsschritt 230 wird der Wartungsplan gemäss dem Angebot des Servicemoduls 13 umgesetzt. In einem Aktualisierungsschritt 240 werden die Betriebsdaten und Spezifikationsdaten, falls erforderlich, aktualisiert. Beispielsweise wird der Zeitpunkt der letzten Wartung der betroffenen Komponenten und deren Identifikationsmerkmal hinterlegt und es kann ein aktualisierter Ertragssollwert erfasst werden. Optional kann in einem Abschlussschritt 250 beispielsweise mittels der Analyseeinheit 6 eine Abrechnung der Wartungsarbeiten erfolgen. Dabei kann beispielsweise auch ein Vergleichswert ermittelt und angegeben werden, der einen Verlustbetrag anzeig†, der vermieden wurde, indem die Mahlanlage zu dem ermittelten optimierten Wartungszeitpunk† anstatt zu einem früheren oder späteren Zeitpunkt gewartet wurde. Der Verlustbetrag entspricht somit einem Betrag der gespart wurde, indem eine Wartung zum optimierten Wartungszeitpunkt durchgeführt wurde.
In Figur 4a ist eine graphische Darstellung der Ergebnisse aus einer Analyse der Analyseeinheit 6 gemäss dem Übetwachungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Graph gibt auf der x-Achse Einheiten für einen zeitlichen Verlauf, bzw. eine Masseinheit für einen entgangenen Mahlertrag und einen Verlust aufgrund eines erhöhten Energieverbrauchs, die durch Verschleiss der Mahlkomponenten verursacht werden. Auf der y-Achse gibt der Graph Kosteneinheiten für diese Masseinheiten, bzw. Kosten über den zeitlichen Verlauf an. Der Graph ist derart normiert, dass keine Kosten, kein entgangener Mahlertrag und kein Verlust aufgrund erhöhten Energieverbrauchs erfolgen, sofern die
Mahlanlage einen Ertrag produziert, der dem Ertragssollwert für die Anlage entspricht. Eine Energieverlustkurve 300 und eine Ertragsveriustkurve 310 beginnen daher am Nullpunkt des Graphen. Über die Zeit steigt der Verschleissgrad an den Komponenten der Mahlanlage und der Mahlertrag beim Betrieb der Mahlanlage nimmt ab. Das heisst der Wert des entgangenen Mahlertrags und der Verlust aufgrund eines erhöhten Energieverbrauchs nehmen zu. In dem gezeigten Beispiel ermittelte die Analyseeinheit einen linearen Anstieg für den entgangenen Mahlertrag und den Verlust aufgrund erhöhten Energieverbrauchs über die Zeit. Zudem wird in dem Graph der Verlauf an Ertragsverlust aufgrund einer Wartung der Mahlanlage über die Zeit, bzw. das Alter der Mahlanlage, als Wartungsverlustkurve 320 angezeigt. Zu Beginn des Betriebs einer Mahlanlage, insbesondere bei einer ersten Inbetriebnahme einer Mahlanlage, zum Zeitpunkt Null, liegt kein oder nur ein vernachlässigbarer Verschleiss der Komponenten der Mahlanlage vor. Sollte dennoch eine Wartung, beispielsweise lediglich zur Inspektion der Komponenten, durchgeführt werden, muss die Mahlanlage angehalten werden, wodurch ein durch die Wartung verursachter Wartungsverlust entsteht. Der Wartungsverlust setzt sich z. B. aus dem entgangenen Ertrag, wenn der Mahlbetrieb stillsteht, und den Aufwand zur Durchführung der Wartung oder Inspektion zusammen. Zu Beginn der Inbetriebnahme der Mahlanlage ist daher der Wartungsverlust sehr hoch. Mit zunehmendem Alter und damit zunehmendem Verschleiss der Komponenten nimmt der Wartungsverlust ab. Bei dem gezeigten Beispiel hat die Analyseeinheit einen exponentiellen Abfall der Kurve 320 ermittelt. Es wird betont, dass die Kurven 300, 310 und 300 zu den Verlustwerten der Mahlanlage nur für einen Zeitraum in der Vergangenheit durch Messdaten bestimmt werden. Für einen Zeitraum in der Zukunft werden die Kurven durch die Analyseeinheit auf der Grundlage von Messdaten, ggf. von Spezifikationsdaten und ggf. von zusätzlichen zur Verfügung stehenden Informationen ermittelt. Zu einem aktuellen Zeitpunkt TA kann damit ein Wartungszeitpunk† TW in der Zukunft optimal festgelegt werden, indem derjenige Zeitpunkt bestimmt wird, an dem der künftige Wartungsverlust, dargestellt durch die Kurve 320, dem künftigen Mahlertragsverlust, dargestellt durch die Kurve 310 entspricht. Es wird angemerkt, dass anstelle von separaten Kurven für die Energieverlustkurve 300 und die
Erfragsverlustkurve 310 eine Mahlertragsverlustkurve ermittelt werden kann, welche auf den aggregierten Daten zu diesen Kurven basiert. Die aggregierte Mahlerfragsverlustkurve spiegelt somit den zusammengefassten Wert aller Faktoren wieder, welche den Mahlertrag aufgrund von Verschleiss schmälern. In Figur 4b ist eine graphische Darstellung der Ergebnisse aus einer Analyse der
Analyseeinheit 6 zu einer anderen Mahlanlage gezeigt. Die x-Achse und die y-Achse entsprechen den Achsen aus Figur 4a. Hier wurde eine aggregierte Mahlertragsverlustkurve 410 ermittelt, welche den Verlust an Mahlertrag angib†, der durch einen entgangenen Gewinn und erhöhte Energiekosten verursacht durch Alterung und Verschleiss der Anlagenkomponenten verursacht wird. Die Kurve beginnt nicht am Ursprung des Graphen, da zu diesem Zeitpunkt bereits ein Mahlertragsverlust vorliegt. Ein Wartungsverlust wird durch die Wartungsverlustkurve 420 angegeben. Wie im vorhergehenden Beispiel nimmt der Wartungsverlust exponentiell mit der Zeit ab. Ein optimierter Wartungszeitpunkt in der Zukunft wird durch den Schnittpunkt der Graphen 410 und 420 ermittelt, an dem der künftige Wartungsverlust dem künftigen Mahlertragsverlust entspricht. Der Verlauf eines Gesamtverlusts wird durch Graph 460 angegeben, wofür der Mahlertragsverlust und der Wartungsverlust addiert werden. In Figur 4b werden zudem Zeitbereiche definiert, die einem Zeitraum für eine vorsorgliche Wartung 430, einem Zeitraum für eine vorhergesagte optimierte Wartung 440 und einem Zeitraum für eine Wartung bei Ausfall von Komponenten 450 entsprechen. Ein aktueller Zeitpunkt TA liegt in der Regel im Bereich 430 einer vorsorglichen Wartung, bei der jedoch ein höherer Ertragsverlust bei Stillstand der Mahlanlage vorlieg†, als durch die Wartung kompensiert werden kann. Ein künftiger optimaler Wartungszeitpunk† TW liegt im Zeitraum für eine vorhergesagte optimierte Wartung 440, in dem sich die Kurven 410 und 420 einander annähern in dem der Scheitelpunkt der Gesamtverlustkurve 460 liegt. Um diesen Scheitelpunkt verläuft die Gesamtverlustkurve 460 zumindest annähernd waagerecht, so dass sich der Gesamtverlustkosten zu unterschiedlichen Zeiten in diesem Bereich nur geringfügig unterscheiden. DerZeitraum für eine vorhergesagte optimierte Wartung 440 könnte z. B. durch einen Bereich der Gesamtverlustkurve 460 bestimmt werden, in dem die Kurve eine Steigung von weniger als 15 Grad, vorzugsweise weniger als 10 Grad und besonders bevorzugt weniger als 5 Grad aufweist. Somit ergibt sich ein optimierter Wartungszeitraum im Sinne der vorliegenden Erfindung. Eine spätere Wartung birgt die Gefahr des Ausfalls der Mahlanlage aufgrund eines Versagens von Mahlkomponenten, was zu einem stark erhöhten Mahlertragsverlust führt.
Zusammengefasst, wird mit Hilfe der vorliegenden Erfindung der Betrieb von Mahlanlage verbessert, indem die Wartung und die Instandhaltung der Anlage optimiert wird. Dies erfolgt durch eine technische Überwachung der Anlagenkomponenten und der mit der Anlage verarbeiteten Produkte. Weiter wird der Betriebe verbessert, indem eine Digitalisierung der Überwachung erfolgt und Überwachungsergebnisse übersichtlich und verständlich angezeigt werden. Ein Verfahren und ein System nach der vorliegenden Erfindung sind zum Messung des Verschleisszustandes von Getreideverarbeitungswalzen einschliesslich Riffel- und Glattwalzen für entsprechendes Mahlgut unter Verwendung einer Walzenverschleissmessvorrichtung geeignet. Messparameter der Walzenverschleiss- messvorrichtung werden vorteilhaft auf einen digitale Cloud-Plattform hochgeladen und die gemessenen Messparameter der Walzenverschleissmessvorrichtung automatisch von der Analyseeinheit der digitalen Plattform analysiert. Ein Benutzer erhält eine automatisierte Anzeige der Verschleissergebnisse und -berichte mit Vorhersagen und Empfehlungen zum Walzenwechsel und zusätzliche Prozesstransparenz/Optimierung in einem visualisierten, massgeschneiderten Dashboard-Format auf seinem persönlichen Unternehmenskonto übertragen, das ihm bei ein Analgenhersteller als Serviceleistung zur Verfügung stellen kann. Für einen Betreiber einer Mahlanlage ist es von äusserster Wichtigkeit Ertragsverluste und Standzeiten zu vermeiden. Ertragsverluste entstehen aus technischer Sicht insbesondere durch die Abnutzung der Komponenten der Mahlanlage, was zu einem Abfall der Durchlaufleistung führt. Bei Verschleiss von Mahlwalzen zum Vermahlen eines Mahlgutes ist ein höherer Andruck der Walzen eines Mahlwalzenpaares erforderlich, wodurch der Energieverbrauch der Mahlanlage steigt.
In den Figur 5a bis 5d sind verschiedene Beispiele von Oberflächenbeschaffenheiten bei Riffelwalzen gezeigt, die unterschiedliche Verschleissdefekte aufweisen. Dabei zeigt der Graph 900 eine aktuelle Riffelkontur und der Graph 910 eine Ideallinie dieser Riffelwalze zum Vergleich. Bei einer rein visuellen Überprüfung sind derartige Verschleissunterschiede nicht erkennbar. Der erhöhte Energieverbrauch führt zu einer Erwärmung der Mahlkomponenten und deren Umfelds, wodurch die Feuchtigkeit im Umfeld und im Mahlprodukt vermindert wird. Somit führt ein Verschleiss zu verminderter Produktqualität und -quantität. Es ist daher entscheidend den richtigen Zeitpunkt für eine Wartung oder einen Austausch der Komponenten, insbesondere der Mahlwalzen, zu finden, um eine hohe Produktqualität beizubehalten und die Betriebskosten zu optimieren. Bei der Vermeidung der negativen Auswirkungen durch Verschleiss ist das Verfahren und das System zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage sowie die Mahlanlage mit einem solchen System nach der vorliegenden Erfindung behilflich. Nachfolgend wird das Verfahren am Beispiel von Verschleiss an Glattwalzen und Riffelwalzen von Mahlanlagen erläutert. Das Verfahren kann aber auch bei anderen Komponenten der Mahlanlage angewendet werden. Vereinfach† dargestell† kann eine Oberflächentemperatur einer Mantelfläche wenigstens einer Walze der Mahlanlage und/oder die Temperatur eines Mahlproduktes gemessen werden, und zwar mit wenigstens zwei Temperaturfühlern, welche an unterschiedlichen Stellen der wenigstens einen Walze odereines Produktschleiers die Temperatur messen. Bei einem Überwachungsverfahren nach der Erfindung ist es möglich, die Temperatur dort zu erfassen und zu überwachen, wo sie erzeugt wird, nämlich an der Oberfläche der Walzen. Ferner wird zur Überwachung der Walzentemperatur die Temperatur eines Mahlproduktes unmittelbar überwacht, da die Walze Wärme auf das Mahlprodukt überträgt und durch die Messung der Temperatur des Mahlproduktes ein Rückschluss auf die Temperatur der Mahlwalzen möglich ist.
In einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens und des Systems zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage wird auf einer Überwachungsvorrichtung für eine automatisierte Optimierung einer Steuerung einer Mahlanlage aufgebaut, wie sie in der Patentschrift EP 3500370 Bl der Anmelderin dargestell† ist. Bei dieser Überwachungsvorrichtung wird die Steuerung der Mahlanlage, insbesondere deren Mahlwalzen, durch die Auswertung von Messdaten zu Komponenten der Mahlanlage mittels einer maschinell lernenden Einheit über die Lebensdauer automatisiert optimiert. Die Überwachungsvorrichtung bestimmt jedoch keinen optimierten Wartungszeitpunk† basierend auf Verschleissmessdaten, Betriebsmessdaten, Spezifikationsdaten und ggf. zusätzlichen Informationen, wie es die vorliegende Erfindung vorschlägt. Zumindest für die Ausgestaltung der Mahlanlage, die Anordnung von Messsensoren an Mahlwalzen, die Beschreibung von Verschleiss an Glattwalzen und an Riffelwalzen und anderen mit dem Betrieb von Mahlanlagen zusammenhängende Merkmale bei der vorliegenden Erfindung wird vollumfänglich auf die Beschreibung dazu aus der Patentschrift EP 3500370 Bl zurückgegriffen. Diese Beschreibung soll hiermit in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung aufgenommen werden. Dies betrifft insbesondere die Beschreibung folgender Figuren aus EP 3500370 Bl . In Figur 2 wird die Erkennung eines Riffeltyps einer Riffelwalze mittels Messwerten an der Walze beschrieben, wobei die Oberflächenstruktur der Walze sowohl in der x-Achse, wie in dery-Achse angegeben wird. In den Figuren 3 und 4 wird eine Mahlanlage beschrieben, die eine
Mahlwalze mit mehreren Temperatursensoren und Datensendern aufweis†. Die Figuren 5a und 5b zeigen zwei mögliche Ausführungsvarianten des Integrierens von Sensoren in eine oder beide Walzen der Walzenpaarung der Mahlanlage. In Figur 5a wie 5b wird die Beschleunigungsmessung mittels eines Accelerometers durchgeführt. In Figur 6 wird ein Ausführungsbeispiel zur Anordnung von Messsensoren an einer Mahlanlage gezeigt. Als Messsensor wird z. B. ein Verschleisssensor, ein Drucksensor, ein Temperatursensor, ein Vibrationssensor, ein Beschleunigungssensor/Accelerometer, ein Kraftsensor oder ein Deformationssensor, etc. eingesetzt. Figur 7 schildert die Anordnung von Messsensoren. Die Figuren 8 und 9 erläutern die Integration von Messsensoren. Bei einer Variante des Überwachungsverfahrens nach der vorliegenden
Erfindung wird die Oberflächenbeschaffenheit von Glattwalzen 2.1 , wie sie beispielhaft in Figur 6a gezeigt sind, kontinuierlich oder periodisch geprüft. Mit den Messdaten der Messsensoren kann der zeitliche Verlauf der Rauigkeit der Oberfläche überwacht werden. In Figur 6b ist die Oberflächenrauigkeit über die Länge der Walze gezeigt. Die Beschaffenheit der Oberfläche kann beispielsweise mittels optischer Messsensoren erfasst werden. Vorzugsweise wird die Rauigkeit der Oberfläche aber mit einem Abtastmesssensor ermittelt, der eine empfindliche Diamantspitze umfasst, welche die Oberfläche abtastet. Aus den Abtastmessdaten ermittelt die Analyseeinheit das Oberflächenprofil und ermittelt daraus einen Verschleisszustand, bzw. Verschleissgrad der Glattwalze. Dies erfolgt beispielweise durch Vergleich mit einem theoretischen oder idealen Referenzoberflächenprofil, oder durch Vergleich unterschiedlicher Messungen über die Zeit. Weiter ordnet die Analyseeinheit dem Verschleissgrad einen Wartungsverlust zu, sofern bei diesem Verschleissgrad ein Wartung durchgeführt würde. Der Warfungsveriust kann z. B. aus den aktuellen Messdaten zu Qualität und Quantität des Mahlprodukts zum Zeitpunkt des betrachteten Verschleissgrads ermittelt werden. Der Wartungsverlust kann auch anhand eins Referenzwerts für den Mahlertrag ermittelt werden. Aus dem Verlauf des Verschleissgrads, bzw. des Wartungsverlusts ermittelt die Analyseeinheit einen künftigen Verschleissgrad und einen künftigen Wartungsverlust zuordnet. Weiter ermittelt die
Analyseeinheit über die Zeit der Messung der Oberflächenrauigkeit den tatsächlichen Mahlerfragswert aus Betriebsdaten der Mahlanlage während diesem Zeitraum. Daraus wird einen tatsächlicher Mahlertragsverlust relativ zu einem Ertragssollwert der Mahlanlage bestimmt, woraus ein künftiger Mahlertragsverlust in der Zukunft ableitet wird. Mittels dieser ermittelten Prognosen für den Wartungsverlust und den Mahlertragsverlust legt die
Analyseeinheit einen Wartungszeitpunk† TW in der Zukunft optimiert fest, indem als künftiger Wartungszeitpunk† TW derjenige Zeitpunkt festgelegt wird, an dem der künftige Wartungsverlust aufgrund des Verschleisses der Oberfläche der Glattwalze dem künftigen Mahlertragsverlust entspricht, wie es in den Figuren 4a und 4b gezeigt ist. In Figur 7 ist ein Beispiel für einen Messbericht gezeigt, wie er von der
Ausgabeeinheit für die Messdaten aus Figur 6b angezeigt werden kann. In dem Bericht erhält ein Betreiber neben Angaben zur Messmethode, wie Messort, Messarf und Rollenidentifikation, auch Angaben zu einem mittleren Rauhigkeitswert gemäss der Norm DIN EN ISO 4287 und eine Klassifikation der Rauigkeit, wie etwa «in Ordnung», «übetwachen» oder «kritisch».
Bei einerweiteren Variante des Überwachungsverfahrens nach der vorliegenden Erfindung wird die Oberflächenbeschaffenheit von Riffelwalzen 2.2, wie sie beispielhaft in Figur 8a gezeigt sind, kontinuierlich oder periodisch geprüft. Mit den Messdaten der Messsensoren kann derzeitliche Verlauf eines Verschleiss der Riffel überwacht werden. In Figur 8b ist eine aus den Messdaten ermittelte Oberflächenkontur der Riffel gezeigt. Bei dem Überwachungsverfahren wird der Verlauf Abnutzung dieser Kontur über die Zeit überwacht und daraus ein Verschleissverlauf für die Zukunft generiert. Wie bei der vorhergehenden Variante des Verfahrens für Glattwalzen, ermittelt die Analyseeinheit aus den Messdaten zur Oberflächenkontur einen Verschleisszustand der Riffelwalze und ordnet diesem einen Verschleissgrad und einen Wartungsverlust zu. Weiter wird aus mehreren zu unterschiedlicher Zeit erfassten Messdaten ein künftiger Verschleisszustand abgeleitet sowie ein zugehöriger künftiger Verschleissgrad und künftiger Wartungsverlust zuordne†. Gleichzeitig ermittelt die Analyseeinheit aus Messdaten zum Betriebszustand der Mahlanlage einen Mahlertragswert, der den Ertrag aus dem Betrieb der Mahlanlage angibt, und bestimmt daraus einen Mahlertragsverlust relativ zu einem Ertragssollwert für diese Mahlanlage. Aus mehreren zu unterschiedlicher Zeit erfassten Messdaten zum Betriebszustand wird ein künftiger Betriebszustand und daraus ein künftiger Mahlertragsverlust in der Zukunft ableite†. Erfindungsgemäss legt die Analyseeinheit daraus einen Wartungszeitpunkt in der Zukunft optimiert fest, indem als künftiger Wartungszeitpunkt derjenige Zeitpunkt bestimmt wird, an dem der künftige Wartungsverlust durch den Verschleiss der Riffelwalze dem künftigen Mahlertragsverlust entspricht.
In Figur 9a ist ein Beispiel für einen Messbericht gezeigt, wie er von der Ausgabeeinheit für die Riffelwalze aus Figur 8b angezeigt werden kann. In dem Bericht wird der Graph 900 der gemessenen Riffelkontur in einem definierten Messbereich gezeigt. Weiter erhält ein Betreiber Angaben zu aktuellen Werten der Riffelkontur, zu Zielwerten und zu üblichen Toleranzwerten. Weiter kann eine Kategorisierung eines Verschleisszustands von Riffelkanten, der Gesamtrolle und des Rollenstumpfes angegeben werden, wie etwa «scharf», «stumpf» und «kritisch». Weiter können die Riffel charakterisierende Winkel angegeben werden, wie weiter unten beschrieben wird. In Figur 9b ist ein Analyseberich† gezeigt, wie er für die Riffelwalze aus Figur 8b vorliegt. Darin wird wiederum der Graph der Riffelkontur 900 gemäss den Messdaten, wie in Figur 9a, gezeigt dargestellt. Weiter wird eine theoretische Ideallinie 910 für die Riffelkontur als Vergleich abgebildet. Ferner werden zusätzliche Kenndaten der aktuellen Riffelkontur angegeben, wie etwa ein
Abnutzungsverhältnis, eine Abnutzungshöhe, eine Reduzierung der Höhe, eine Spaltbreite zu einer parallelen Riffelwalze, ein Wert für die Parallelität der Walzen, etc. Letztlich wird eine klassifizierte Empfehlung abgegeben, wie etwa «Riffelung noch intakt», «Riffelung am Ende der Lebensdauer» oder «Riffelung sollte ersetzt werden». Weitere Analyseergebnisse werden in Zusammenhang mit Figur 13 erläutert. In Figur 9c wird beispielhaft ein
Prognosebericht zu dieser Riffelwalze gezeigt. Der Prognosebericht gibt den Analysegraph, wie in Figur 4a erläutert, für den Verschleiss bei dieser Riffelwalze an. Weitergibt der Prognosebericht Werte für den Erfragsverlust, den Verlust aufgrund erhöhtem Energieverbrauch, aktuelle Wartungskosten, einen Verschleissgrad, eine zu erwartende Lebenszeit und eine Zeit bis zur nächsten empfohlenen Wartung der Riffelwalze an. In diesem Beispiel beträgt die Betriebslebenszeit noch 15,25 Monate. Eine Wartung der Walze wird in 11 Monaten empfohlen.
In den Figuren 10a und 10b sind Beispiele für Riffelkonturen zur Erläuterung der Charakteristika bei Riffelwalzen gezeigt. Die Riffel einer Riffelwalze werden anhand von Figur 10a beschrieben. Riffel von Riffelwalzen weisen folgende Flächen auf: eine
Quetschfläche 500, die auch als Land beschrieben wird, eine Freifläche, bzw. Rückfläche 510. die hinter einem Riffel zur einer Grundfläche 520 führt, und eine Schneidfläche 530, welche in eine Schneidkante 540 mit der Quetschfläche 500 ausbildet. Die bevorzugte Drehrichtung bei der Verwendung der Riffelwalze ist skizziert mit Pfeil 550 angezeigt. Flache Riffelkonturen (links in Figur 10b) werden für kleines Mahlgut und tiefe Riffelkonturen (rechts in Figur 10b) für gröberes Mahlgut verwendet. Die Höhe, bzw. die Tiefe der Riffel erstreckt sich dabei von der Grundfläche 520 bis zur Quetschfläche 500. In Figur 11 sind tabellarisch unterschiedliche Ausführungsformen von Riffelkonturen aufgezeigt, wie sie heute bei Riffelwalzen Verwendung finden. Die verschiedenen Ausführungsformen unterscheiden sich dabei primär durch Winkel, welche die Schneidfläche und die Freifläche zu einer Normalen der Walzenoberfläche einnimmt. Verschiedene Ausführungsformen von Riffelwalzen werden für unterschiedliches Mahlgut und für unterschiedliche Qualitätsanforderungen verwendet. Eine Mahlanlage wird entsprechend ihrem Einsatz mit passenden Riffelwalzen ausgesfaftet.
Figur 12 zeigt eine schemafische Darstellung der Charakteristika bei einer Riffelwalzen mit Verschleiss. Dabei zeigt der Graph 900 wieder die aktuell gemessene Oberflächenkonfur und der Graph 910 eine Ideallinie, wie in den Figuren 10a und 10b erläutert. Ferner werden Abstände von benachbarten Riffeln zueinander definiert: TI entspricht einem Abstand vom Grund bis zu einer der Schneidkante 540 gegenüberliegenden Kante der Quetschfläche 500, T2 entspricht einem Abstand vom Grund zur Schneidkante 540, L entspricht der Länge der Quetschfläche und T entspricht einem Abstand von einer Schneidkante 540 bis zur nächsten Schneidkante eines benachbarten Riffels. Weiter werden die Riffel mit charakteristischen Höhen beschrieben: Hb entspricht einer Höhe vom Grund bis zur Quetschfläche und Ha einer Höhe vom Grund bis zum höchsten Punkt einer gemessenen Quetschoberfläche. Zudem beschreiben verschiedene Rundungsradien den Verschleiss einer Konturform: r2 beschreibt einen Radius am Grund und r3 einen Radius an der Quetschfläche. Ein Winkel a gibt den Winkel zwischen einer Freifläche und der Normalen und ein Winkel b gibt den Winkel zwischen einer Schneidfläche und der Normalen an. Die Winkel a und b werden zur Typenbezeichnung von Riffelarten verwendet, wie es in Figur 11 aufgelistet ist. Alle die genannten Charakteristika können mittels der Sensorik des Überwachungssystems nach der Erfindung erfasst und zur Bestimmung des Verschleissgrad der Riffelwalze verwendet werden, wie oben beschrieben.
Zur Bestimmung eines Energiesparpotentials wird von der Analyseeinheit beispielsweise ein mathematisches Modell für unterschiedliche Weizensorten verwendet, das aufgrund von realen Versuchen mit statistischer Versuchsplanung an einem Laboiwalzenstuhl erarbeitet wurde. Bei dem Modell werden der Verschleiss der Walzen in Prozent bezogen auf die Querschnittsfläche der Riffel als Variable A, der Massenstrom in Kilogramm pro Stunde als Variable B und der Abstoss auf einem 1120 MicrometerSieb in Prozent als Variable C verwendet. Aus den Versuchen hat sich ein Modell zur Berechnung der spezifischen Mahlenergie gemäss folgender Formel ergeben:
Spez. Mahlenergie = 1.845 + 0.057A + 10.00185B - 0.05C - 0.00042AB - 8.000184A= Damit ist aus dem Vergleich zwischen einem beliebigen abgenutzten Riffel und einem neuen Riffel das Energiesparpotential bestimmbar.
In Figur 13 ist nun ein Analysebericht zu einer Riffelwalze gezeigt, der gemäss dem erfindungsgemässen Überwachungsverfahren erstellt wurde. Bei dieser Form des Berichts können bestimmte Kennwerte der Riffelwalze manuell eingegeben werden, wie etwa die Orientierung der Riffel, eine Typenangabe und Massangaben zur Quetschfläche des Riffeltyps. Die Orientierung wird von der Analyseeinheif verwendet, um die gemessene Riffelkontur in die Idealkontur einzufügen. Die Typenangabe kann z. B. für die Bestimmung von Referenzwinkel, bzw. Sollwinkeln der Riffelkonfur dienen. Die Massangaben zur Quetschfläche kann ebenfalls als Referenzwert dienen. Die Referenzwerte können zur Bestimmung von Schwellenwerten für die Analyse durch die Analyseeinheit herangezogen werden. Das Überwachungsverfahren ermittelt dann auf der Grundlage dieser Angaben, der gemessenen Daten, der Betriebsdaten und ggf. von Spezifikafionsdaten den Verschleissgrad, den Wartungsverlust, den Mahlertragsverlust und eine optimierte künftige Wartungszeit, wie oben geschildert. Beispielsweise werden Spezifikationsdaten zu unterschiedlichen Weizenarten verwendet. In dem Analysebericht können die
Analyseergebnisse z. B. durch Verschleiss in Prozent zum Sollwert, durch Verhältnisse von Messwert und Sollwert oder durch Klassifizierungen, wie oben geschildert angegeben werden.
In Figur 14 ist ein Beispiel für einen Prognosebericht zu der im Analysebericht aus Figur 13 beschriebenen Riffelwalze gezeigt. Die Prognose bezieht sich hier auf das
Energiesparpotential, wie oben beschrieben, und wird anhand eines drei-dimensionalen Graphen veranschaulicht, der Variablen aus der Formel für die spezifische Mahlenergie graphisch darstellt. Weiter gibt der Prognosebericht die Energiekosten mit und ohne Verschleiss der Riffelwalzen an. Diese Kalkulation kann dann zur Bestimmung des optimalen künftigen Wartungszeitpunkts gemäss dem Überwachungsverfahren der Erfindung herangezogen werden.
Bei einer Mahlanlage, die mit einem Überwachungssysfem nach der vorliegenden Erfindung ausgestatte† ist, können unnötige Standzeiten aufgrund von Wartungsarbeiten oder Materialausfall verhindert werden, die Produktivität und die Lebensdauer kann verbessert werden und die Kosten für den Betrieb der Anlage können transparent geplant und optimiert werden.
Referenzliste Mahlanlage 410 Mahlertragsverlustkurve, 2.1, 2.2 Mahlwalze 420 Wartungsverlustkurve Steuereinheit 430 vorsorglicher Wartungszeitraum Sensorik 440 vorhergesagter Wartungszeitraum.1 ...4.8 Messsensoren 450 Wartungszeitraum bei Ausfall Identifikationsmittel Analyseeinheit 500 Quetschfläche Cloud-Plattform 510 Freifläche Datensender 520 Grundfläche Datenempfänger 530 Schneidfläche 0 Datenpool 540 Schneidkante I Modul maschinelles Lernen 550 Drehrichtung 2 Ausgabeeinheit 3 Servicemodul 900 Kontur Riffelwalze 4 Statistikmodul 910 Ideallinie Riffelwalze 5 6 Rechenvorrichtung TA aktueller Zeitpunkt 7 Speisewalze TW künftiger Zeitpunkt 8 Speisewalze 9 Datenübertragung 0 Verschleissdaten 0 Betriebsmessdaten 0 Spezifikationsdaten 00 Mahlgut 10 Mahlprodukt 00 Datenerfassung 10 Erhebung Spezifikationsdaten 20 Analyseschritt 30 Wartungsschritt 40 Aktualisierungsschritt 50 Abschlussschritt 00 Wartungsverlust 10 künftiger Wartungsverlust 20 Ertragsverlust 40 künftiger Mahlertragsverlust

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum optimierten Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage (1), insbesondere an Mahlwalzen (2) der Mahlanlage, das einen optimierten künftigen Zeitpunkt für eine Wartung der Mahlanlage mittels einer Steuereinheit (3) zur Steuerung der Mahlanlage detektiert, einer Sensorik (4) zum Erfassen von Messdaten
(40, 50) zu technischen Parametern bezüglich eines Verschleisszustands einer Komponente und eines Betriebszustands der Mahlanlage, einer Analyseeinheit (6) zur Analyse eines Verschleissverhalten der Mahlanlage sowie wenigstens einem Datensender (8) und wenigstens einem Datenempfänger (9) zum Austausch von Daten, wobei die Sensorik (4) Messdaten zum Verschleisszustand (40) wenigstens einer
Komponente (2) und zum Betriebszustand (50) der Mahlanlage periodisch oder kontinuierlich über die Zeit erfasst, die Analyseeinheit (6) den Messdaten (40) zu wenigstens einem Parameter zum Verschleisszustand wenigstens einer Komponente einen Verschleissgrad der wenigstens einen Komponente zuordnet und dem Verschleissgrad einen Wartungsverlust zuordnet, der einem Ertragsverlust aufgrund einer technischen Wartung der wenigstens einen Komponente entspricht, die Analyseeinheit (6) aus mehreren zu unterschiedlicher Zeit erfassten Messdaten (40) einen künftigen Verschleisszustand zu einem Zeitpunkt in der Zukunft ableitet und dem künftigen Verschleisszustand einen künftigen Verschleissgrad und einen künftigen Wartungsverlust zuordne†, die Analyseeinheit (6) den Messdaten (50) zu wenigstens einem Parameter zum Betriebszustand der Mahlanlage einen Mahlertragswert zuordnet, der den Ertrag aus dem Betrieb der Mahlanlage angibt, und einen Mahlertragsverlust relativ zu einem Ertragssollwert der Mahlanlage bestimmt, die Analyseeinheit (6) aus mehreren zu unterschiedlicher Zeit erfassten Messdaten (50) einen künftigen Betriebszustand und daraus einen künftigen Mahlertragsverlust zu einem Zeitpunkt in der Zukunft ableite† und die Analyseeinheit (6) einen Wartungszeitpunk† (TW) in der Zukunft optimiert, indem als künftiger Wartungszeitpunkt (TW) derjenige Zeitpunkt festgeleg† wird, an dem der künftige Wartungsverlust dem künftigen Mahlertragsverlust entspricht.
2. Verfahren zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage nach Anspruch 1, wobei die Analyseeinheit (6) die Messdaten (40, 50) unterschiedlicher Parameter zum Verschleisszustand wenigstens einer Komponente und/oder zum Betriebszustands der Mahlanlage mittels einem Aggregiermodul aggregiert und auf der Basis der aggregierten Messdaten einen aggregierten Verschleissgrad der wenigstens einen Komponente und einen zugehörigen Wartungsverlust zuordne† und/oder dem Betriebszustands der Mahlanlage einen aggregierten Mahlertragswertverlust zuordne†.
3. Verfahren zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Analyseeinheit mittels eines Regressionsmoduls und/odereinem Interpolationsmoduls eine Prognose des künftigen Wartungsverlusts und des künftigen Mahlerfragsverlusts erstell†.
4. Verfahren zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Analyseeinheit (6) mittels einem Modul zum maschinellen Lernen (11) den künftigen Wartungsverlust und den künftigen Mahlertragsverlust automatisiert optimiert.
5. Verfahren zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Modul zum maschinellen Lernen (11) ein Regelsignal an die Steuereinheit (3) zur Regelung des Betriebs der Mahlanlage ( 1 ) sendet, womit der Betrieb der Mahlanlage entsprechend einem gewünschten Wartungszeitpunkt derart selbst-adaptiv optimiert wird, dass der künftige Wartungszeitpunk† einem optimierten Wartungszeitpunk† entspricht.
6. Verfahren zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei eine Optimierung des Betriebs der Mahlanlage durch eine Optimierung in Bezug auf eine Parallelität von Mahlwalzen einer Walzenpaarung, einen Abstand der Mahlwalzen zueinander und/oder eine
Drehgeschwindigkeit der Mahlwalzen, basierend auf den von dem Modul zum maschinellen Lernen (11) ermittelten künftigen Wartungsverlust und den künftigen Mahlertragsverlust erfolgt.
7. Verfahren zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorik (4) mehrere Messsensoren (4.1,..., 4.8) umfasst, die Messdaten zu einer Temperatur von Komponenten, einem Rollenprofil und/oder einer Rauigkeit von Mahlwalzen der Mahlanlage, einer Drehgeschwindigkeit der Mahlwalzen, einer Vibration der Mahlwalzen, einem Abstand von Walzen eines Mahlwalzenpaares, einen Energieverbrauch der Mahlanlage, einer Produktionsquantität der Mahlanlage, einem Mahlgrad des gemahlenen Mahlgutes, einer Zeit seit einer letzten Wartung und/oder Standzeiten der Mahlanlage erfassen.
8. Verfahren zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Spezifikationsdaten der Mahlanlage ( 1 ) und/oder eines zu mahlenden Mahlgutes ( 100) aus einem Datenpool ( 10) zum Optimieren des Wartungszeitpunkt in der Zukunft, für die Bestimmung des künftigen Wartungsverlust und des künftigen Mahlerfragsverlusts verarbeitet werden.
9. Verfahren zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage nach Anspruch 8, wobei der Datenpool ( 10) Daten betreffend einer spezifischen Mahlanlage bereitstellt, insbesondere Daten zu Kosten für Material und Arbeit bei einer Wartung, Energiekosten zum Betrieb der Mahlanlage und/oder Informationen zum Mahlgut (100).
10. Verfahren zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage nach Anspruch 8 oder 9, wobei der Datenpool (10) Messdaten (40, 50) zu technischen Parametern bezüglich eines Verschleisszustands einer Komponente und/oder eines Betriebszustands von anderen, vergleichbaren Mahlanlagen bereitstellt zur Optimierung der Bestimmung des künftigen Wartungsverlust und des künftigen Mahlertragsverlusts durch Vergleich und/oder Einbezug dieser Messdaten.
11. Verfahren zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer
Mahlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Ausgabeeinheit (12) einen Verschleissgrad wenigstens einer Komponente und/oder einen Wartungsverlust bzgl. wenigstens einer Komponente und/oder einen Mahlertragsverlust der Mahlanlage (1) als zeitlichen Verlauf visuell anzeigt.
12. Verfahren zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer
Mahlanlage nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Ausgabeeinheit (12) ein visualisiertes, massgeschneidertes Dashboard-Format umfasst, das derart ausgebildet ist, dass eine automatisierte Anzeige von Verschleissberichten, empfohlenen künftigen Wartungszeiten und Informationen zum Mahlbetrieb und zu dessen Optimierung erfolgt.
13. Verfahren zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer
Mahlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messdaten zu technischen Parametern bezüglich eines Verschleisszustands einer Komponente und eines Betriebszustands der Mahlanlage mittels der Datensender (8) in eine Cloud-Plattform (7) geladen werden und/oder der Datenpool mit Daten betreffend einer spezifischen Mahlanlage und/oder Daten betreffend anderer, vergleichbarer Mahlanlagen in einer Cloud-Plaftform (7) zur Verfügung gestellt werden.
14. Verfahren zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Servicemodul (13) basierend auf dem ermittelten künftigen Wartungsverlust und dem künftigen Mahlertragsverlust automatisiert einen zeitlichen Ablauf einer Wartung der Mahlanlage triggert und/oder mittels automatisierter Signalgenerierung und -Übertragung auslöst und/oder ein Angebot für eine Wartung der Komponenten und/ oder eine Wartungsbestellung automatisiert erstellt mittels welchem die Wartung der Mahlanlage triggerbar ist.
15. Verfahren zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer
Mahlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Komponente der Mahlanlage, insbesondere eine Mahlwalze, durch ein Identifikationsmittel (5). das elektronisch gespeicherte Daten bezüglich der Komponente aufweist, eindeutig identifiziert wird.
16. Verfahren zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Analyseeinheit (6) zumindest den aktuellen Verschleissgrad und den aktuellen Mahlertragswert an die Steuereinheit zur automatisierten Steuerung der Mahlanlage übermittelt.
17. Verfahren zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer
Mahlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Analyseeinheit (6) aus den Messdaten (40, 50) zu technischen Parametern bezüglich eines Verschleisszustands einer Komponente und/oder aus den Messdaten zum Betriebszustand der Mahlanlage wenigstens eine für einen spezifischen Verschleiss erforderliche spezifische Wartungsarbeit ermittelt und einen künftigen Wartungszeitpunkt für diese erforderliche spezifische Wartungsarbeit als denjenigen Zeitpunkt festgelegt, an dem der spezifische künftige Wartungsverlust resultierend aus diesem spezifischen Verschleiss dem spezifischen künftigen Mahlertragsverlust resultierend aus diesem spezifischen Verschleiss entspricht.
18. System zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage ( 1 ) , insbesondere an Mahlwalzen (2) der Mahlanlage, das eine Steuereinheit (3) zur Steuerung der Mahlanlage ( 1 ) , eine Sensorik (4) zum Erfassen von Messdaten (40, 50) zu technischen Parametern bezüglich eines Verschleisszustands einer Komponente und eines Betriebszustands der Mahlanlage, eine Analyseeinheit (6) zur Analyse eines Verschleissverhalten der Mahlanlage sowie Datensender (8) und Datenempfänger (9) zum Austausch von Daten mit der Analyseeinheit aufweist, die Sensorik (4) derart ausgelegt ist, dass Messdaten (40, 50) zum Verschleisszustand wenigstens einer Komponente und zum Betriebszustands der Mahlanlage periodisch oder kontinuierlich über die Zeit erfassbar sind, die Analyseeinheit (6) dazu konfiguriert ist, den Messdaten (40) zu wenigstens einem Parameter zum Verschleisszustand wenigstens einer Komponente einen
Verschleissgrad der wenigstens einen Komponente zu zuordnen und dem Verschleissgrad einen Wartungsverlust zu zuordnen, der einem Mahlertragsverlust aufgrund einer technischen Wartung der wenigstens einen Komponente entspricht, die Analyseeinheit (6) dazu konfiguriert ist, aus mehreren zu unterschiedlicher Zeit erfassten Messdaten (40) einen künftigen Verschleisszustand zu einem Zeitpunkt in der Zukunft abzuleiten und einen künftigen Verschleissgrad und einen künftigen Wartungsverlust zu zuordnen, die Analyseeinheit (6) dazu konfiguriert ist, den Messdaten (50) zu wenigstens einem Parameter zum Betriebszustands der Mahlanlage einen Mahlertragswert zu zuordnen, der den Ertrag aus dem Betrieb der Mahlanlage angibt, und einen Mahlertragsverlust relative zu einem Ertragssollwert der Mahlanlage bestimmt, die Analyseeinheit (6) dazu konfiguriert ist, aus mehreren zu unterschiedlicher Zeit erfassten Messdaten (50) einen künftigen Betriebszustand und daraus einen künftigen Mahlertragsverlust zu einem Zeitpunkt in der Zukunft abzuleiten, die Analyseeinheit (6) dazu konfiguriert ist, einen Wartungszeitpunkt in der Zukunft zu optimieren, indem als künftiger Wartungszeitpunkt derjenige Zeitpunkt festgeleg† wird an dem der künftigen Wartungsverlust dem künftigen Mahlertragsverlust entspricht.
19. System zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage nach dem vorhergehenden Anspruch, das zur Ausführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 17 ausgebildet ist.
20. System zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18 und 19, wobei an einer Mahlwalze (2, 2.1, 2.2) der Mahlanlage ( 1 ) wenigstens ein Temperatursensor (4.1 ) und ein Vibrationssensor (4.2), ein Datensender (8) und ein Mikroprozessor angeordnet sind zum Bereitstellen der Messdaten über die Mahlwalze für die Analyseeinheit (6).
21. System zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18 bis 20, wobei die Analyseeinheit (6) und/oderein Datenpool (10) mit Daten betreffend einer spezifischen Mahlanlage in einer digitalen Cloud-Plattform (7)vorgesehen sind.
22. System zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18 bis 21, wobei eine Komponente, insbesondere eine Mahlwalze (2), ein Identifikationsmittel (5) aufweis†, das elektronisch gespeicherte Daten bezüglich der Komponente zur eindeutigen Identifikation aufweist.
23. System zum Überwachen eines Verschleiss an Komponenten einer Mahlanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 18 bis 22, wobei die Analyseeinheit (6) ein Modul zum maschinellen Lernen (11) und ein Servicemodul (13) umfasst, insbesondere auch ein Aggregiermodul und/oderein Regressionsmodul umfasst, die in einer Cloud-Plattform (7) vorliegen.
23. Mahlanlage zum Vermahlen von Mahlgut mit wenigstens einer Mahlwalzenpaarung, die ein System nach einem der Ansprüche 18 bis 23 umfasst.
22. Mahlanlage nach dem vorhergehenden Anspruch, die zum Mahlen von Weizen und/oder Roggen und/oder Durum und/oder Hafer und/oder Gerste und/oder Erbsen und/oder Kichererbsen und/oder Hülsenfrüchte und/oder Raps und/oder Soja und/oder Kakao und/oder Kaffee als Mahlgut ausgebildet ist.
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