FI119034B - Menetelmä ja järjestelmä kuormitusmittausten suorittamiseksi ja hyödyntämiseksi paperinvalmistukseen liittyvien koneenosien ja laitteiden kunnossapidossa - Google Patents

Description

119034

Menetelmä ja järjestelmä kuormitusmittausten suorittamiseksi ja hyödyntämiseksi paperinvalmistukseen liittyvien koneenosien ja laitteiden kunnossapidossa Förfarande och system för att utföra och utnyttja belastningsmätningar vid under-häll av maskindelar och anordningar som hänför sig tili papperstillverkning 5

Keksinnön kohteena on menetelmä ja järjestelmä paperinvalmistukseen liittyvien koneenosien, laitteiden ja järjestelmien kunnossapidossa, jossa paperinvalmistuk-10 seen liittyvien koneenosien, laitteiden ja järjestelmien kuntoa, tilaa ja/tai suorituskykyä valvotaan valvontajärjestelmillä, joilla tehdään kuormitusmittauksia ja kerätään kuormitusmittaussignaaleja käsittävää kuoimitusmittausdataa. Keksinnön kohteena on lisäksi menetelmä käyttövarmuusmallin luomiseksi, jossa käyttövar-muusmallissa sovelletaan kriittisyysanalyysiä ja/tai käyttövarmuusanalyysiä, ja 15 jolla tuotetaan tietoa paperikoneen koneenosien ja komponenttien kestävyyden ja vikaantumiseen ennustamiseksi.

Keksintö kohdistuu paperinvalmistukseen liittyviin koneisiin ja laitteisiin, joita ♦'·1: ovat mm. massan, pehmopaperin, paperin ja kartongin valmistukseen sekä jälki- • · ;1·1: 20 käsittelyyn käytettävät koneet ja laitteet. Keksintö liittyy erityisesti näiden konei- j {1: den ja laitteiden sekä niiden yhteydessä olevien tärinälle ja värähtelylle altistuvien ΐ",: sähkölaitteiden, hydrauliikka- ja pneumatiikkakomponenttien sekä automaatiojär- ..1·1 jestelmien kunnossapitoon ja toiminnan tarkkailuun sekä tuotannon tukemiseen.

• · ·

Keksintö on sovellettavissa kaikkiin paperinvalmistukseen liittyvien koneiden ja 25 laitteiden mekaanisten osien kunnossapidossa ja erityisesti niissä kohteissa, joissa ..li1 esiintyy merkittäviä mekaanisia kuormituksia, kuten rullaimissa ja kalentereissa.

*·· • · • · • · · * ((1 j 1 Kunnossapitotoiminnan ja tuotannon tuen tavoitteena on saavuttaa maksimaalinen käyttövarmuus ja suorituskyky minimikustannuksin. Kunnossapidolla käsitetään ··. 30 tässä yhteydessä mm. seuraavat osa-alueet: ···· · 2 119034 - proaktiivinen kunnossapito, jossa suoritetaan vikaantumiseen ja kulumiseen liittyviä mittauksia ja analyysejä, joiden avulla pyritään ennaltaehkäisemään vikaantumisen syntyminen, - ennustava kunnossapito, j oka käsittää kunnonvalvonnan j a kuntotestauksen, 5 - ennaltaehkäisevä kunnossapito, joka käsittää määräaikaishuollot, - laitetoimittajan tarjoama asiakastuki, joka neuvoo ja ohjaa tarvittaessa, - etätoimenpiteenä suoritettava vianetsintä, jossa laitetoimittaja tai muu huolto-sopimuskumppani suorittaa vianmäärityksen etädiagnostiikkajäijestelmiä hyväksikäyttäen, 10 - varsinaiset korjaustoimenpiteet, jotka tehdään vikaantumisen ilmettyä, - dokumentointipalvelu, joka voi olla esim. tuotantolaitoksen ulkopuolisessa palvelimessa ylläpidetty laitedokumenttien ylläpitopalvelu, ja - erillistarkastukset, joita tehdään esim. hitsaussaumojen ja konerakenteiden kulumisen selvittämiseksi.

15

Osana paperikoneiden ja vastaavien kunnossapitotoimintaa on erilaisten kunnos-sapitomittausten, kuten värähtelymittausten tai kuormitusmittausten tekeminen. Kunnossapitomittauksilla pyritään havaitsemaan kunnossapitotoimia tarvitsevat ·*·*: kohteet.

20 # e i :': Tekniikan tason mukaisesti konetoimittaja saattaa tehdä värähtelymittauksia tai kuormitusmittauksia kertaluontoisesti, tai tarvittaessa, kun mittaukseen on antanut aihetta vikatilanne tai määräaikaistarkastus. Mittaustulokset analysoidaan ja nii- • # · :...· den perusteella päätetään jatkotoimenpiteistä.

25

Paperinvalmistukseen liittyvien koneenosien ja komponenttien kestävyyttä, elin- ··* ·...* kaarta ja huoltotarvetta arvioidaan tekniikan tason mukaan kriittisyysanalyyseillä ;j* ja käyttövarmuusmalleilla, joista yleisimmin käytetty on RCM-malli (RCM, Re- liability Centered Maintenance). Käyttövarmuusmallilla saatuja tuloksia käytetään 30 mm. komponenttien vikaantumistodennäköisyyksien ja vaihtotiheyden arviointiin ···· •;..J ja näiden arvioiden perusteella suunnitellaan varaosien valikoima ja määrä. Ny- 3 119034 kyisten käyttövarmuusmallien antamat tulokset eivät ole kovin tarkkoja eikä niissä huomioida esim. koneiden käyttötavasta, kuten ajonopeudesta, aiheutuvia kuormitustason muutoksia.

3 Tulevaisuudessa paperin tai kartongin tuotantolaitoksen kunnossapidon tavoitteena on siirtyä yhä enenevässä määrin perinteisistä kunnossapitomenetelmistä pro-aktiivisen ja ennustavan kunnossapidon suuntaan, jolloin mittauksiin perustuvilla ennakoivilla kunnossapitotoimenpiteillä minimoidaan vikaantumisen ilmeneminen ja samalla tuotantokatkosten aiheuttamat menetykset.

10

Esillä olevan keksinnön päämääränä on esittää menetelmä ja jäijestelmä paperinvalmistukseen liittyvien koneenosien, laitteiden ja jäijestelmien kunnossapidossa, joilla menetelmällä ja jäijestelmällä ennakoidaan mekaanisten rakenteiden kun-nossapitotarvetta.

15

Esillä olevan keksinnön päämääränä on lisäksi esittää menetelmä ja jäijestelmä paperinvalmistukseen liittyvien koneenosien, laitteiden ja jäijestelmien kunnossapidossa, joilla menetelmällä ja jäijestelmällä kuormitusmittaustuloksia analysoi-daan aiempaa tarkemmin.

20 • · * ;1 2; Esillä olevan keksinnön lisäpäämääränä on esittää menetelmä ja jäijestelmä pape- ·· · :3: rinvalmistukseen liittyvien koneenosien, laitteiden ja jäijestelmien kunnossapiti 1 dossa, jossa kuormitusmittausdataa hyödynnetään aiempaa tehokkaammin.

··· • · • 1 25 Esillä olevan keksinnön lisäpäämääränä on esittää menetelmä ja jäijestelmä pape-rinvalmistukseen liittyvien koneenosien, laitteiden ja jäijestelmien kunnossapi- «·« dossa, joiden avulla kerätään kumulatiivista tietoa mekaanisiin osiin kohdistuvasta · · rasituksesta kuormitusmittausten perusteella.

2 ···· 3 • · * · ··· m 30 Vielä esillä olevan keksinnön lisäpäämääränä on esittää menetelmä ja jäijestelmä t · » · ....: paperinvalmistukseen liittyvien koneenosien, laitteiden ja järjestelmien kunnossa- 4 119034 pidossa, joissa kuormitusmittaustietoa käytetään käyttövaimuusmallien tarkentamiseen.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle paperinvalmistukseen liittyvien koneenosien, 5 laitteiden ja järjestelmien kunnossapidossa, jossa paperinvalmistukseen liittyvien koneenosien, laitteiden ja järjestelmien kuntoa, tilaa ja/tai suorituskykyä valvotaan valvontajärjestelmillä, joilla tehdään kuormitusmittauksia ja kerätään kuormitus-mittaussignaaleja käsittävää kuormitusmittausdataa on pääasiallisesti tunnusomaista se, mitä on esitetty itsenäisessä patenttivaatimuksessa 1.

10

Keksinnön mukaiselle menetelmälle käyttövarmuusmallin luomiseksi on puolestaan tunnusomaista se, mitä on esitetty itsenäisessä patenttivaatimuksessa 12.

Keksinnön mukaiselle järjestelmälle paperinvalmistukseen liittyvien koneenosien 15 ja laitteiden kunnossapidossa, jossa paperinvalmistukseen liittyvien koneenosien ja laitteiden kuntoa, tilaa ja/tai suorituskykyä valvotaan valvontajärjestelmillä, joilla tehdään kuormitusmittauksia ja kerätään kuormitusmittaussignaaleja käsittävää kuormitusmittausdataa on pääasiallisesti tunnusomaista se, mitä on esitetty * · · • *.: itsenäisessä patenttivaatimuksessa 14.

j*V 20 • · : Keksinnön mukaisesti tuotantolaitoksen koneyksiköiden tai rakenneyksiköiden ·*** *...· koneenosille, laitteille ja/tai järjestelmille suoritetaan jatkuvasti kuormitusmitta- « • · » ····* uksia, joiden tulokset käsitellään lujuusopillisilla, tilastollisilla tai muilla soveltu- • * · *···' villa laskentamenetelmillä, edullisesti Rainflow-menetelmällä. Mainittua lasken- 25 tamenetelmää käyttäen mittausdata pakataan vakiokokoiseen matriisiin, josta » · • ',(i määritetään haluttuja tunnuslukuja. Näin voidaan määrittää esim. tunnusluku, joka • ♦ • · ilmaisee kuhunkin mittauskohteeseen kohdistuvan mekaanisen kuormituksen.

* * Määritettyjen tunnuslukujen kumulatiivisella keräämisellä saadaan aikaan kuormi- • · · · • · *···* tushistoria, josta voidaan ennakoida kyseisen mittauskohteen tuleva kunnossapito- 30 tarve ja elinikä.

·· « • « · • » • 5 119034

Keksinnön mukaisesti kuormitusmittauksia suoritetaan kunnonvalvontajärjestelmällä, joka käsittää koneenosien mittauksia ja rakenteiden yhteyteen tai erilleen sijoitettuja diagnostiikkayksiköitä, jotka valvovat mittauksen kohteena olevien koneyksiköiden toimintaa reaaliaikaisesti. Tällainen kunnonvalvontajärjestelmä S tunnetaan hakij an patenttihakemuksesta FI-20040311.

Esillä olevan keksinnön etuna on mahdollisuus määrittää tuotantolaitoksen laitteiden elinkaari ja elinikä merkittävästi tarkemmin kuin tekniikan tason mukaisissa menetelmissä, jotka perustuvat aiemmista kunnossapitotoimenpiteistä tehtyihin 10 arvioihin. Näissä arvioissa ei ole voitu ottaa huomioon esim. päivitysten tai ajotavan muutosten tuomia vaikutuksia laitteiden kuormituksiin. Keksinnön mukainen menetelmä ja järjestelmä tuovat merkittävää parannusta laitteiden kunnossapidon suunnitteluun ja toteuttamiseen.

15 Esillä olevan keksinnön perusajatuksena on monimutkaisen ja määrältään suuren kuormitusmittausdatan prosessointi yksinkertaisiksi tunnusluvuiksi, joista voidaan helposti arvioida koneenosiin, laitteisiin ja järjestelmiin kohdistuvaa kuormitusta, käytön kuormittavuutta, käytön kuluttavuutta, kestävyyttä ja elinkaarta.

»* · • · · • · • * ·*·*: 20 Keksinnön edullisen lisäsuoritusmuodon mukaisesti mitatut ja määritetyt kuormi- • · i tustunnusluvut kytketään valittuihin prosessisuureisiin, esim. koneen nopeuteen, pyörivän osan massaan, nippivoimaan, vedenpoiston tehokkuuteen, lämpötilaan, ,.!· paineeseen tai paperirainasta määritettyihin ominaisuuksiin. Näin määritetystä * · · datasta voidaan analysoida kunkin prosessisuureen vaikutusta tarkasteltavan ko-25 neenosan, laitteen tai komponentin kuormitukseen, jolloin elinikäennusteiden ..!:' tarkkuutta voidaan edelleenkin parantaa.

• · · * · • · • · · *:* Keksinnön toisen edullisen lisäsuoritusmuodon mukaisesti keksinnön mukaisella • · · · menetelmällä määritettyjä kuormitustunnuslukuja käytetään käyttövarmuusmallin 30 syöttötietoina. Tällöin käyttövarmuusanalyysissä voidaan huomioida koneenosiin, ···· ·:··· laitteisiin, komponentteihin ja järjestelmiin kohdistunut todellinen kuormitus, joi- 6 119034 loin käyttövarmuusmallin antaman kunnossapitoon liittyvät ennusteet täsmentyvät merkittävästi.

Esillä oleva keksintö saa aikaan kokonaisjäijestelmän, jonka avulla minkä tahansa 5 kuormitusmittauksen kohteena olevan koneenosan, laitteen, komponentin tai järjestelmän elinikä ja vikaantuvuus voidaan ennustaa luotettavasti.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole kuitenkaan tarkoitus 10 ahtaasti rajoittaa.

Kuvio 1 esittää esimerkkiä paperikoneen yhteyteen jäljestetystä mittaus- ja tieto-jenkeruujäijestelmästä, jonka avulla keksinnön mukaista menetelmää voidaan toteuttaa.

15

Kuvio 2 havainnollistaa keksinnön mukaisella menetelmällä suoritettua kuormi-tusmittausdatankäsittelyä ja kuormitustunnuslukujen laskentaa.

:***: Kuvio 3A esittää keksinnön mukaisella menetelmällä määritettyä kumulatiivisen :**]: 20 kuormituskertymän käyrää.

• · • 9 « • · · ··· · ···

Kuvio 3B esittää keksinnön mukaisella menetelmällä määritettyä hetkellisen kuormitustason käyrää.

·«· • · • · ··· 25 Kuvio 3C esittää keksinnön mukaisella menetelmällä määritettyä kuormitus- » • ·» ·*.: tasomuutosta kuvaavaa käyrää.

··· • · « · ««· „*·’ Kuviossa 1 esitetään esimerkki mittaus- ja tietojenkeruujärjestelmästä, jonka avul- ·♦· la keksinnön mukaista menetelmää voidaan toteuttaa. Kuviossa 1 paperinvalmis- ··· 30 tuslinjan 100 yksikkö, joka tässä esimerkissä on rullainyksikkö 105, on varustettu ·«·· ·;··: yhdellä tai useammalla kunnonvalvontajäijestelmään kuuluvalla diagnostiikkayk- 7 119034 siköllä 110, joita käytetään keksinnön mukaisessa menetelmässä kuormitusmit-tausdatan keräämiseen. Diagnostiikkayksiköllä 110 mitataan koneenosien, laitteiden, komponenttien ja järjestelmien kuormitusta erityisesti niissä kohteissa, joissa esiintyy merkittäviä kuormitustasoja. Diagnostiikkayksiköllä 110 mitataan edulli-5 sesti kuormitusmittausten lisäksi muita mekaanisesta kunnosta kertovia suureita, kuten liikeaikoja, kitkoja ja värähtelyjä. Diagnostiikkayksiköllä 110 kerätty tieto siirretään tiedonkeruu)äqestelmään, joka tässä esimerkissä on tiedonkeruuyksikkö 120. Tiedonkeruuyksikkö 120 saa edullisesti kunnonvalvontaan liittyvää dataa myös tuotantolaitoksen kunnonvalvontayksiköltä 130, suorituskykymittareilta 140 10 ja laatumittauksista 150.

Tiedonkeruuyksikkö 120 käsittää tietokannan, johon tallennetaan diagnostiik- kayksiköiltä 110 ja muilta kunnonvalvontajärjestelmiltä kerättyä dataa. Myös muuta paperinvalmistuksen tuotantolaitoksesta saatavaa dataa, jota voidaan käyt- 15 tää hyödyksi keksinnön mukaisessa menetelmässä, voidaan tuoda tiedonkeruuyk- sikölle 120. Tiedonkeruuyksikkö 120 lähettää edullisesti dataa viestinvälitysjäijes- telmälle eli SMAI-yksikölle 160 (SMAI, Solution for Messaging and Application

Integration), joka on hakijan kehittämä viestinvälitysjäijestelmä mm. vikaantumi- •V. seen liittyvän datan käsittelyyn sekä siirtoon etähuoltokeskukseen 200 palomuuri- • · 20 en 170,210 kautta tiedonsiirtoyhteyden 180 välityksellä.

• · * · • * · • · · ··« · t j Edellä kuvattu tiedonkeruuyksikkö 120 on toiminnallinen kokonaisuus, joka voi >#*:* olla erillinen yksikkö, joka käsittää tarvittavan prosessorikapasiteetin tiedonkäsit- • « · :.,,! telyyn j a muistikapasiteetin sekä tietokantatoiminnot tiedon tallentamiseen, tai sen 25 toiminnot voi olla sisällytetty muun kunnonvalvontajärjestelmän yksiköiden yh- * ...T teyteen tai SMAI-yksikön 160 yhteyteen.

·«· • · « · • · · j· Viestinvälitysjäijestelmä eli SMAI-yksikkö 160 on sijoitettu tuotantolaitoksessa :’ j esim. muiden informaatiojärjestelmien yhteyteen tai muuhun sopivaan paikkaan, * 30 johon on järjestettävissä tiedonsiirtoyhteydet toisaalta diagnostiikkayksiköihin ««·* ·;··; 110 ja muihin kunnonvalvontajärjestelmiin ja toisaalta etähuoltokeskukseen 200.

8 119034

Tarvittavat tiedonsiirtoyhteydet voidaan jäljestää langallisesti tai langattomasti sinänsä tunnettua tekniikka soveltaen. SMAI-yksikkö 160 voi olla myös yhteydessä myös tuotantolaitoksen 100 tehdastietojäijestelmä 155. Tehdastietojärjestelmä 155 kerää, käsittelee ja ylläpitää tietoja, jotka liittyvät tuotantolaitoksen 100 tuo-5 tannon seurantaan ja hallintaan. Yhteys SMAI-yksikön 160 ja tehdastietojäqes-telmän 155 välille voidaan vaihtoehtoisesti jäljestää myös tiedonkeruuyksikön 120 kautta (katkoviiva kuviossa 1).

Keksinnön mukaisella menetelmällä kerättyä dataa voidaan käsitellä tuotantolai-10 toksen tietojäijestelmissä tai etähuoltokeskuksen 200 tietojärjestelmissä 220, 230, 240, mikäli tuotantolaitos 100 on liitetty etähuoltotoimintaan. Etähuoltokeskuksen 200 tuotantolaitokselle kohdistamat palvelut ja toimenpiteet 300 käsittävät mm. prosessituen, etävianetsinnän, kuntotestit, palvelutasosopimukset ja takuuseuran-nan. Näiden toimintojen tukena käytetään edullisesti keksinnön mukaisella mene-15 telmälläjajäij estelmällä määri te ttyj ä kuormitustunnuslukuj a.

Keksintöä voidaan hyödyntää myös muunlaisen kuin edellä selostetun mittausjärjestelmän avulla. Edellytyksenä on, että saatavilla on reaaliaikaisesti kerättyä ·’♦*: kuormitusmittausdataa.

i‘·': 20 • ♦ : Kuviossa 2 havainnollistetaan esimerkin avulla mittaus- ja tiedonkeruujäijestel- • · · a : ’ j mällä mitatun kuormitusmittausdatan käsittelyn eri vaiheita. Vaiheessa 1 suorite- 4> *·* taan kuormitussignaalin mittaus ja tehdään mittaussignaalille mahdolliset taipeel- liset esikäsittelytoimenpiteet, kuten suodatus. Kuormitussignaali käsittää esim. 25 tunnin ajalta 3,6 miljoonaa näytettä ja sitä mitataan esim. näytteenottotaajuudella 1000 näytettä/s. Tämän suuruista datamäärää ei ole käytännössä mahdollista käsi- ··· *...: teliä sellaisenaan.

a a a a * · · ·

Mittausdata pakataan vaiheessa 2 esim. sinänsä tunnetulla Rainflow-menetelmällä 30 tai muulla soveltuvalla vastaavalla menetelmällä vakiokokoiseen taulukkoon eli ·»«· matriisiin. Kuviossa 2 esitetyssä esimerkissä kuormitusmittausdatamatriisin kukin 9 119034 sarake käsittää tietyn korkuisia kuormituspiikkejä ja kukin rivi on mitattu eri kes-kikuormatasolla. Tässä esimerkissä kuormitusmittausdatamatriisin riveillä mitta-uskohteen keskikuormataso on luokiteltu tasakokoisiin luokkiin - 30...+70 kN ja sarakkeiden kuormituspiikkien vaihteluväli on 0.. .32 kN.

5

Kuormitusmittausdatamatriiseja voi olla useita, jos halutaan tutkia koneen eri toimintatiloja, esim. rullaimella eri sekvenssin osia, erikseen. Kuvion 2 vaihetta 2 esittävässä laatikossa on esitetty esimerkki Rainflow-tyyppiseen matriisiin pakatusta kuormitusmittausdatamatriisista 2D-Ml sekä kerroinvektorista Mci· Jotta 10 tähän muotoon pakattua dataa voitaisiin hyödyntää, on se muunnettava edelleen käsiteltävämpään muotoon.

Vaiheessa 2 kuormitusmittausdatamatriisin 2D-Ml dataa käsitellään kertomalla matriisin alkioiden arvot kerroinvektorilla Mci, joka painottaa kunkin rivin jokais-15 ta arvoa. Kerroinvektorin Mci alkioiden arvot valitaan sen mukaan, mitataanko kohteen väsymis-, kulumis- vai myötämiskestävyyttä. Kerroinvektorilla Mci kertominen painottaa esim. suurempia kuormituspiikkejä enemmän kuin pieniä piikkejä sekä huomioi keskikuorman vaikutuksen silloin, kun ollaan mittauskohteen •V; myötörajan lähellä. Kerroinvektorilla Mci kertomisen seurauksena kuormitusmit- • φ ·*·*· 20 tausdatamatriisin 2D-ML datan lujuusopillisesti oikea informaatio säilyy. Kerroin- φ φ • **; vektorin arvot voidaan laskea soveltuvalla kaavalla, esim. käyttäen ikkunointi- φφφ φ funktiota.

φ φ # φ • φ φ φ φ φ # # : Vaiheessa 3 kuormitusmittausdatamatriisin kunkin sarakkeen arvot lasketaan yh- 25 teen, jolloin eri keskikuormilla mitatut kuormituspiikit tulevat summatuiksi. Näin φ muodostuu 1-dimensioinen kuormitusmittausdatamatriisi 1D-ML, josta esimerkki ··· on esitetty kuviossa 2 vaihetta 3 esittävässä laatikossa.

φ • · · φ ·*·· :***: Vaiheessa 4 1-dimensioinen kuormitusmittausdatamatriisi 1D-Ml kerrotaan ker- *·· 30 roinvektorilla Mc2, jonka alkioiden arvot valitaan sen mukaan, mitataanko koh- • · · φ teen väsymis-, kulumis- vai myötämiskestävyyttä. Tuloksena saadaan 1- 119034 ίο dimensioinen vektori, jonka alkioiden arvot on esitetty kuvaajana vaihetta 5 esittävässä laatikossa. Kuvaajassa vaaka-akseli esittää keskikuorman mukaan painotetun kuoimituspiikin korkeutta ja pystyakseli kunkin suuruisen kuormituspiikin lukumäärää eli kunkin suuruisen kuormituspiikin kumulatiivista kertymää.

5

Vaiheessa 6 lasketaan yhteen vaiheessa 4 lasketun vektorin alkiot, mikä vastaa vaiheessa S esitetyn käyrän pinta-alan integrointia. Tuloksena saadaan yksi tunnusluku eli kumulatiivista kuormituskertymää kuvaava tunnusluku I, joka edustaa mitatun voiman mittauskohteeseen kohdistamaa kuormittavuutta tai kuluttavuutta.

10

Edellä, vaiheissa 1-6, selostettuja toimia toistetaan edullisesti tasavälein, esim. kerran minuutissa, tunnissa tai koneen toimintasekvenssissä, jolloin määritetään kumulatiiviselle kuormituskertymätunnusluvulle I uusi arvo. Näin eri ajanhetkillä määritettyjä kumulatiivisia kuormituskertymätunnuslukuja 1 kerätään prosessitie-15 tokantaan DB kuvion 2 vaiheessa 7. Kerätty tieto voidaan esittää esim. vaiheen 7 laatikossa esitettynä kuormitushistoriakäyränä, jossa kumulatiivinen kuormitus-kertymätunnusluku I on esitetty ajan funktiona. Mainittu kuvaaja selostetaan kuvion 3A selostuksen yhteydessä yksityiskohtaisemmin.

·· « • · · * · • · ·1·'· 20 Kuviossa 2 esitettyjen vaiheiden lisäksi käsiteltävät matriisit sovitetaan tarvittaes- • · : sa keskenään sopivan kokoisiksi, jotta niillä voidaan toteuttaa tarvittavat mate- ··· · maattiset operaatiot. Sovitus tehdään sinänsä tunnetuilla menetelmillä, esim. »n- *:1 terpoloimalla.

» · · · 1 ·«· • · • · ·· · 25 Seuraavassa selostetaan tarkemmin keksinnön mukaisella menetelmällä määritet-tyjä tunnuslukuja, joiden kuvaajia on esitetty kuvioissa 3A, 3B ja 3C.

·· · • · • · • · · ·;· Kuviossa 3A esitetään keksinnön mukaisella menetelmällä määritetty kumulatii- • · « ♦ vinen kuormituskertymätunnusluku I ajan funktiona. Kumulatiivinen kuormitus- * 30 kertymätunnusluku I kertoo, kuinka suuri yhteenlaskettu kuormitus on kohdistu- »··· · 11 119034 nut mittauskohteeseen sinä aikana, kun kuormitusmittausdataa on kerätty mittaus-kohteesta.

Määrittämällä kumulatiivisen kuormituskertymätunnusluvun historiakäyrästä 5 kahden näytepisteen välinen erotusosamäärä, joka vakionäytevälillä vastaa erotusta, saadaan hetkellinen kuormitustaso selville. Tätä hetkellistä kuormitustasoa kuvaavan kuormitustasoarvon II kuvaaja ajan funktiona on esitetty kuviossa 3B. Kuormitustasoarvo II ilmaisee, minkä tasoinen kuormitus mittauskohteeseen kohdistuu kullakin hetkellä ja sille voidaan asettaa hälytysrajat. Tällöin saadaan aikai-10 seksi hälytys, kun vikatilanteesta kertova hetkellinen kuormitus nousee hälytysra-ja-arvoa korkeammaksi.

Määrittämällä edelleen kuviossa 3B esitetystä kuormitustasoarvoa kuvaavasta käyrästä toinen derivaatta saadaan selville kuormitustason muutosnopeus ja -15 suunta. Näin määritettyä kuormitustason muutosnopeutta ajan funktiona kuvaava käyrä on esitetty kuviossa 3C. Kuormitustason muutoskäyrästä Ir nähdään, mihin suuntaan kuormitus on kehittymässä ja minkälaisella nopeudella kehitys etenee. Normaalitilanteessa kuormitustason muutoskäyrän pitäisi olla tasainen ja kuormi-tustasomuutosarvojen lähellä nollaa. Myös kuormitustason muutosarvolle Ir voi- • ♦ "·*: 20 daan asettaa hälytysrajat, joiden mukaan tehdään hälytys operaattorille, kunnossa- * · : pitotoiminnalle ja/tai etähuoltokeskukseen, kun hälytysrajat on ylitetty.

• ·· • · • « • * · <t|j· Keksinnön mukainen jäijestelmä kuormitusmittaussignaalien käsittelemiseksi • a * ί,.,ί käsittää välineet mitatun kuormitusmittausdatan käsittelemiseksi siten, että kuor- 25 mitusmittausdatasta muodostuu yksi tai useampi kuormitustunnusluku, joka ilmai-see mittauskohteena olevaan koneenosaan, laitteeseen, komponenttiin tai jäqes- »♦· telmään kohdistuvan kuormitustason. Käsittely aikaansaadaan tarkoitukseen so- ·;· veltuvalla tietokoneohjelmalla.

··« • ♦ • ♦ 30 Keksinnön edullisen lisäsuoritusmuodon mukaisesti mitatut/määritetyt kuormitus- ···· ....: tunnusluvut kytketään valittuihin prosessisuureisiin, esim. koneen nopeuteen, pyö- 12 119034 rivän osan massaan tai nippivoimaan, tai muihin mittauksiin, kuten painemittauk-siin, lämpötilamittauksiin, värähtelymittauksiin tai paperirainan laatumittauksiin. Näin määritetystä datasta voidaan analysoida kunkin prosessisuureen vaikutusta tarkasteltavan kohteen kuormitukseen, jolloin elinikäennusteiden tarkkuutta voi-5 daan edelleenkin parantaa. Esim. suurilla nippikuormilla ajettaessa voidaan määrittää tuleva koneenosien tai komponenttien vaihtotarve.

Keksinnön toisen edullisen suoritusmuodon mukaisesti keksinnön mukaisella menetelmällä määritettyjä kuormitustunnuslukuja käytetään syöttötietoina mittaus-10 kohteena olevan koneenosan, laitteen, komponentin tai järjestelmän käyttövar-muusmallissa tai käyttövarmuutta arvioivassa järjestelmässä, kuten RCM-jäijestelmässä (RCM, Reliability Centered Maintenance) tai muissa vastaavissa järjestelmissä, joita käytetään paperinvalmistukseen liittyvien laitteiden käyttövarmuuden määrittämiseen. Käyttövarmuusmallissa sovelletaan kriittisyysanalyy-15 siä ja käyttövarmuusanalyysiä. Käyttövarmuusmäärityksellä pyritään ennustamaan koneenosien, laitteiden ja komponenttien vikaantumisväliä ja siitä seuraavaa optimaalista vaihtotiheyttä, ja sen avulla voidaan esim. määrittää tarpeellinen va-raosavarasto. Erityisen tärkeää on määritellä varaosatarve kriittisille komponen-jV. teille, joiden vikaantuminen saattaa keskeyttää koko tuotannon.

jv. 20 • · 13 119034 omaista kovemmat ja kuluminen voidaan ottaa huomioon ennakoivassa kunnossapidossa. Vastaavasti saavutetaan säästöjä silloin, kun ajo-olosuhteet ovat olleet tavanomaista vähemmän kuormittavia ja koneenosien huolto-/vaihtoajankohtaa voidaan lykätä.

5

Keksintöä on edellä selostettu vain eräisiin sen edullisiin sovellusesimerkkeihin viitaten, joiden yksityiskohtiin keksintöä ei ole kuitenkaan tarkoitus mitenkään ahtaasti rajoittaa. Monet muunnokset ja muunnelmat ovat mahdollisia seuraavien patenttivaatimuksien määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

10 M · • 1 · • · • · ·1 1 * « i • · • · • · • » I t · m ··· 1 ·«1 • 1 • « ··· m »«« • · · ·1· • · • · ·«· *«·· • · • · • · ··· ··# ·1·« • · a • a • · ··1 * * «M • tl · a

Claims (15)

1. Menetelmä paperinvalmistukseen liittyvien koneenosien, laitteiden ja jäijes-telmien kunnossapidossa, jossa paperinvalmistukseen liittyvien koneenosien, lait- 5 teiden ja jäijestelmien kuntoa, tilaa ja/tai suorituskykyä valvotaan valvontajärjestelmillä, joilla tehdään kuormitusmittauksia ja kerätään kuormitusmittaussignaale-ja käsittävää kuormitusmittausdataa, jossa menetelmässä pakataan mitatut kuormi-tusmittaussignaalit kuormitusmittausdatamatriisiin, tunnettu siitä, että niitattua kuormitusmittausdataa käsitellään siten, että kuormitusmittausdatasta muodoste-10 taan yksi tai useampi kuormitustunnusluku, joka ilmaisee mittauskohteena olevaan koneenosaan tai laitteeseen kohdistuvaa kumulatiivista kuormituskertymää (I), kuormitustasoa (II) tai kuormitustason muutosta (Ir), ja jota kumulatiivista kuormituskertymää (I) käytetään mainittuun koneenosaan tai laitteeseen käyttöiän aikana kohdistuneen kuormituksen määrittämiseen, jolloin näin määritettyä kumu-15 latiivista kuormituskertymää (I) käytetään mainitun koneenosan tai laitteen eliniän ja kulumisen ennustamiseen ja siten kunnossapitotarpeen ennakoimiseen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä • 1 · * V käsittää vaiheet, joissa: »1 « : V 20 - pakataan mitatut kuormitusmittaussignaalit kuormitusmittausdatamatriisiin * a : (2D-Ml), joka käsittää eri keskikuormitusarvoilla mitattuja kuormitusmittaus- • 4 · 4 · ’.··1 signaaleja, • 44 ···· - muodostetaan ensimmäinen kerroinvektori (Mci) kuormitusmittausdatan pai- 4 4 ’···1 nottamiseksi, ,, 25 - kerrotaan kuormitusmittausdatamatriisi (2D-Ml) ensimmäisellä kerroinvekto- ·1..;1 rilla (Ma), • 4 4 4 7. lasketaan yhteen kuormitusmittausdatamatriisin sarakkeiden alkioiden arvot a 1 yksidimensioisen kuormitusmittausdatamatriisin (1D-ML) muodostamiseksi, 44· 4 4 *·;·1 - muodostetaan toinen kerroinvektori (Mc2) kuormitusmittausdatan painottami- a 30 seksi, 44 a 4 a · a a a · 15 119034 - kerrotaan yksidimensioinen kuoimitusmittausdatamatriisi (1D-Ml) toisella kerroinvektorilla (Mc2) painotetun yksidimensioisen kuormitusmittausdata-matriisin muodostamiseksi, ja - lasketaan yhteen painotetun yksidimensioisen kuormitusmittausdatamatriisin 5 alkioiden arvot kumulatiivisen kuormituskertymätunnusluvun (I) muodostamiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuormi-tusmittaussignaalit pakataan kuormitusmittausdatamatriisiin käyttäen Rainflow- 10 menetelmää.

4. .Tonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ensimmäisen ja toisen kerroinvektorin (Mci, Mc2) arvot valitaan riippuen siitä, mitataanko kohteen väsymis-, kulumis- vai myötämiskestävyyttä. 15

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuormitusmittausdatan käsittely suoritetaan reaaliaikaisesti online-mittausjäq estetyllä. ·· * • 9 · • · • * ·· * • V 20

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että · : peräkkäisistä kuormituskertymätunnusluvuista (I) lasketaan erotus hetkellisen ··· • · t *... * kuormitustasoarvon (II) määrittämiseksi.

• · · ♦ ··· • · · • · *··»' 7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 25 peräkkäisistä hetkellisistä kuormitustasoarvoista (II) lasketaan erotus hetkellisen · *., 4 kuormitustason muutosarvon (Ir) määrittämiseksi.

« · • ·*« * * 8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että «·· • · *·;** mainittuja kuormitustunnuslukuja (I, II, Ir) määritetään edullisesti tasavälein. *:**: 30 • t ♦ • · · • · • · 16 119034

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu kumulatiivinen kuormituskertymätunnusluku (I) ja/tai kuormitustasotun-nusluku (II) ja/tai kuormitustason muutostunnusluku (Ir) tallennetaan tietokantaan (DB) kuormitustunnuslukuarvojen pitkäaikaiseksi seuraamiseksi. 5

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 9 mukaisen menetelmän käyttö, jossa menetelmässä muodostettua kumulatiivista kuormituskertymätunnuslukua (I) ja/tai kuormitustasotunnuslukua (II) ja/tai kuormitustason muutostunnuslukua (IR) käytetään 10. ennakoivan kunnossapitotoiminnan suunnitteluun, ja/tai - kuormituksen analysointiin yhdessä prosessisuureiden, kuten koneen nopeuden, pyörivän osan massan ja/tai nippivoiman, ja/tai muiden mittausten, kuten painemittausten ja/tai lämpötilamittausten ja/tai värähtelymittausten ja/tai pa-perirainan laatumittausten, kanssa, ja/tai 15. käyttövarmuusmallin parametreinä, j a/tai - varaosavaihtovälien suunnitteluun, ja/tai - varaosavaraston kokoonpanon suunnitteluun, ja/tai - koneen tai koneenosan tai järjestelmän tai komponentin eliniän ja kulumisen M · : V ennustamiseen. O t : V 20

· : 11. Jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että • M « · * · · · 1 kumulatiiviselle kuormituskertymätunnusluvulle (I) ja/tai kuormitustasotunnuslu- M» vulle (II) ja/tai kuormitustason muutostunnusluvulle (IR) asetetaan hälytysrajat ja • · ’·2 aikaansaadaan hälytyssignaali, kun yksi tai useampi mainituista kuormitustunnus- ,, 25 luvuista (I, IL, Ir) ylittää tai alittaa asetetun hälytysraja-arvon eli siirtyy pois salli- • f t · tulta alueelta.

• · • • ·« * 12. Menetelmä käyttövarmuusmallin luomiseksi, jossa käyttövarmuusmallissa ·· *·;·' sovelletaan kriittisyysanalyysiä ja/tai käyttövarmuusanalyysiä, ja jolla tuotetaan : : 30 tietoa paperikoneen koneenosien j a komponenttien kestävyyden j a vikaantumisen 2 » : \1 ennustamiseksi, tunnettu siitä, että käyttövarmuusmallin syöttötietona käytetään 17 119034 jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukaisella menetelmällä reaaliaikaisesti määritettyjä kuormitustunnuslukuja.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käyttövar-5 muusmallia päivitetään jatkuvasti syöttötietona käytettyjen kuormitustunnusluku- jen perusteella.

14. Järjestelmä paperinvalmistukseen liittyvien koneenosien ja laitteiden kunnossapidossa, jossa paperinvalmistukseen liittyvien koneenosien ja laitteiden kuntoa, 10 tilaa ja/tai suorituskykyä valvotaan valvontajärjestelmillä, joilla tehdään kuormi-tusmittauksia ja kerätään kuormitusmittaussignaaleja käsittävää kuormitusmit-tausdataa, jossa järjestelmässä pakataan mitatut kuormitusmittaussignaalit kuor-mitusdatamatriisiin, tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää välineet mitatun kuormitusmittausdatan käsittelemiseksi siten, että kuormitusmittausdatasta muo-15 dostuu yksi tai useampi kuormitustunnusluku, joka ilmaisee mittauskohteena olevaan koneenosaan, laitteeseen, komponenttiin tai järjestelmään kohdistuvan kuormitustason tunnuslukuina, joita ovat kumulatiivinen kuormituskertymätun-nusluku (I), kuormitustasotunnusluku (IL) ja kuormitustason muutostunnusluku • n · • (Ir), ja joka kumulatiivinen kuormituskertymätunnusluku (Γ) on sovitettu käytet-·· * • V 20 täväksi mainittuun koneenosaan tai laitteeseen käyttöiän aikana kohdistuneen • · : kuormituksen määrittämiseen, jolloin näin määritetty kumulatiivinen kuormitus- kertymä (I) on käytettävissä mainitun koneenosan tai laitteen eliniän ja kulumisen *· • · · ϊ ennustamiseen j a siten kunnossapitotarpeen ennakoimiseen. • · • · ·*·

14 119034

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä t · *., ] käsittää tietokoneohj elman kumulatiivisen kuormituskertymätunnusluvun (I) j a/tai • · • · kuormitustasotunnusluvun (IL) ja/tai kuormitustason muutostunnusluvun (IR) las- * * kemiseksi. · « • ··· *:*·; 30 M I • 4 · • · • f