FI97751B

FI97751B - Process and device for monitoring the working of rotary machine parts

Info

Publication number: FI97751B
Application number: FI932311A
Authority: FI
Inventors: Asko Olavi Pietarila
Original assignee: Asko Olavi Pietarila
Priority date: 1993-05-21
Filing date: 1993-05-21
Publication date: 1996-10-31
Also published as: FI97751C; FI932311A0; FI932311A

Description

97751 MENETELMÄ JA LAITE PYÖRIVIEN KONEENOSIEN TOIMINNAN VALVOMISEKSI.97751 METHOD AND APPARATUS FOR MONITORING THE OPERATION OF ROTARY MACHINE PARTS.

55

Keksinnön kohteena on menetelmä ns. tahdistetun aikakeski-arvon muodostamiseksi sekä menetelmän mukainen elektroninen laite, jonka avulla voidaan valvoa teollisuusprosesseissa erilaisten pyörivien koneenosien toimintakuntoa, toimintaa IQ ja vaikutusta prosessiin. Menetelmän mukaan jonkin proses sin toiminnan vaihtelua mittaavan anturin signaalista erotellaan pyörivän koneenosan osuus vaihtelusta muodostamalla uudella tavalla elektroniikkaa soveltamalla sinällänsä tunnettu ns. tahdistettu aikakeskiarvo käyttämällä hyväksi sen muodostamisessa pyörimisliikettä mittaavan tahtipulssi-anturin signaalia. Tahdistettu aikakeskiarvo kuvaa pyörivän laitteen vaikutusta mitattavaan prosessin toimintaan pyörimisliikkeen yhden kierroksen aikana.The invention relates to a method called to generate a synchronized time average value, and an electronic device according to the method for monitoring the operating condition, IQ operation and effect on the process of various rotating machine parts in industrial processes. According to the method, the share of the rotating machine part is separated from the signal of a sensor measuring the variation of the operation of a process by forming electronics in a new way by applying the so-called synchronized time average utilizing in its generation the signal of a synchronous pulse sensor measuring rotational motion. The synchronized time average describes the effect of the rotating device on the measured process operation during one revolution of the rotational motion.

2g Teollisuusprosessien kunnon-, käytön- ja käynninvalvonnassa on jo vuosikymmeniä käytetty menestyksekkäästi eräänä analysointimenetelmänä ns. tahdistetun aikakeskiarvon muodos-tustekniikkaa. Tekniikan mukaan pyörivän koneenosan vaikutus prosessin toimintaan ja sen aiheuttama osuus mitatusta 25 prosessivaihtelusta saadaan esille siten, että jotakin prosessimuuttujaa mittaavan anturin signaalista muodostetaan pyörivän koneenosan pyörimistä mittaavan tahtipulssi-anturin antamien tahtipulssien avulla ns. tahdistettu aikakeskiarvo (synchronous time averaging, signal recovery).2g For decades, the so-called so-called analysis method has been used successfully in the monitoring of the condition, use and operation of industrial processes. synchronous time averaging technique. According to the technique, the effect of a rotating machine part on the operation of the process and the share of the measured process variation caused by it is obtained by generating a signal from a sensor measuring a process variable with the so-called pulses of a rotating machine part. Synchronous time averaging (signal recovery).

20 Tahdistettu aikakeskiarvo muodostetaan tavallisesti siten, että mitattu ja tietokoneen muistiin tallennettu prosessi-' vaihtelusignaali katkotaan kahden peräkkäisen tahtipulssin välisen ajan (pyörähdysjakson) pituisiksi pätkiksi, joista muodostetaan uusi pisteittäin keskiarvoistettu yhden pyö-25 rähdysjakson pituinen signaali, tahdistettu aikakeskiarvo.The synchronized time average is usually formed by breaking the measured process variation signal stored in the computer's memory into lengths of time between two consecutive clock pulses (spin cycle) to form a new point-averaged signal of one spin-cycle time.

’ Keskiarvoistus tapahtuu laskemalla vuorollaan esimerkiksi 97751 2 sadan signaalipätkän tahtipulssista tietyllä aikaetäisyy-dellä olevien pisteiden arvojen keskiarvo ja ottamalla se uuden tahdistetun aikakeskiarvosignaalin vastaavan kohdan pisteeksi. Tahdistetun aikakeskiarvon menetelmän antamasta 5 tuloksesta käytetään joskus ja etenkin telojen vaikutusta prosessiin mitattaessa ja telojen ja huopien muotoa mitattaessa myös nimitystä konesuuntainen profiili tai dynaaminen pyöreysprofiili. Tyypillisiä sovelluksia em. tekniikasta käytetään paperikoneiden käynninvalvonnassa mm. Kajaani-10 laisen Sensodec Oy:n ja Amerikkalaisen Measurex Corporation‘The averaging is done by in turn calculating, for example, the average of the values of the points at a certain time distance from the clock pulse of 97751 2 signal blocks and taking it as the point of the corresponding point of the new synchronized time average signal. The result of the synchronized time-averaging method 5 is sometimes referred to as the machine direction profile or dynamic roundness profile, especially when measuring the effect of the rolls on the process and when measuring the shape of the rolls and felts. Typical applications of the above technology are used in the monitoring of paper machines, e.g. Kajaani-10 from Sensodec Oy and the American Measurex Corporation

Ltd. käynninvalvontalaitteissa, mittaamaan mm. paperikoneen puristinosan telojen ja huopien sekä muiden koneenosien vaikutusta paperikoneen valmistamaan paperin laatuun jatku-vatoimisesti sekä mittaamaan telojen toimintaa ja toiminta-15 kuntoa kuvaavia pyöreysprofiileita sekä telojen ja huopien värähtelyprofiileita.Ltd. in access control devices, to measure e.g. the effect of the rollers and felts of the press section of the paper machine and other machine parts on the quality of the paper produced by the paper machine continuously and to measure the roundness profiles describing the operation and condition of the rolls and the vibration profiles of the rolls and felts.

Tahdistettu aikakeskiarvo muodostetaan tavallisesti proses-simittaustietokoneella, jolloin prosessivaihtelua ja pro-20 sessilaitteen pyörimisliikettä mitataan tarkoitukseen kehi tetyillä sopivilla antureilla, antureiden antamat signaalit käsitellään elektronisesti vahvistaen ja suodattaen ja muutetaan digitaaliseen muotoon analogia/digitaalimuuntimilla, tallennetaan tietokoneen muistiin sekä käsitellään sen jäl-25 keen tietokoneen ohjelmalla tahdistetun aikakeskiarvon muodostamiseksi muistiin tallennetusta mittatiedosta, sekä erilaisten tunnuslukujen laskemiseksi sen jälkeen tahdistetusta aikakeskiarvosta. Tavanomaisessa käynninvalvontajärjestelmässä käytetään tavallisesti yhtä aikaa useita antu-30 reita mittaamaan eri prosessisuureita sekä monia tahtipuls- siantureita useiden kohteiden samanaikaiseksi valvomiseksi tahdistetun aikakeskiarvon tekniikan avulla. Tahdistetun aikakeskiarvon muodostusrutiinit kuuluvat myös useiden markkinoilla olevien signaalianalysaattoreiden vakiotoimin-35 töihin.The synchronized time average is usually generated by a process measurement computer, whereby the process variation and the rotational movement of the process device are measured with specially designed sensors, the signals from the sensors are electronically amplified and filtered and digitized by computer with analog / digital converters, stored a program for generating a synchronized time average from the measurement data stored in the memory, and for calculating various key figures from the subsequently synchronized time average. In a conventional access control system, multiple sensors are typically used simultaneously to measure different process variables as well as multiple synchronous pulse sensors to monitor multiple objects simultaneously using a synchronized time average technique. Synchronized time-averaging routines are also part of the standard operation of several signal analyzers on the market.

97751 397751 3

Menetelmäkeksinnölle on pääasiassa tunnusomaista se, mitä ' on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa ja laitekeksinnölle on tunnusomaista se, mitä on esitetty pa- tenttivaatimuksen 6 tunnusmerkkiosassa.The method invention is mainly characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1 and the device invention is characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 6.

55

Menetelmäkeksintö perustuu oivallukseen muodostaa tahdistettu aikakeskiarvo uudenlaisella elektronisella signaalinkäsittelymenetelmällä, joka voidaan toteuttaa edellä kuvattua yksinkertaisemmalla laitteistolla ja siksi edullisemmin 10 ja jonka menetelmän mukaan on mahdollista toteuttaa elekt roninen mittalaite, joka voi valvoa paperikoneiden ja muiden koneistojen yksittäisten koneenosien toimintaa ja vaikutusta prosessin toimintaan. Yksinkertaisemmasta toteutus-periaatteesta johtuen keksinnön mukainen mittalaite on hin-15 naltaan edellä mainittuja käynninvalvontalaitteita ja ana lysaattoreja edullisempi, koska siinä ei tarvitse käyttää mm. analogia/ digitaali-muunninta eikä signaalinkäsittely-tietokonetta ja koska sitä voidaan soveltaa helposti ja edullisesti myös yksikanavaisena mittalaitteena yhden koh-20 teen valvontaan. Menetelmän mukaista laitetta voidaan käyt tää edullisesti mm. paperikoneen yksittäisen telan, esimerkiksi kivitelan tai muovimateriaalilla tai kuitumateriaalilla päällystetyn puristinosan telan toiminnan ja konesuun-taisen profiilivaihtelun valvontaan, ilman että täytyisi 25 investoida huomattavasti kalliimpiin ja tekniikaltaan moni mutkaisiin käynninvalvontajärjestelmiin tai analysaattorei-hin, mutta menetelmä ei sinällänsä rajoitu mitenkään pape-rikonesovelluksiin vaan on käyttökelpoinen kaikenlaisissa mittauksissa missä aikaisemminkin on sovellettu tai voidaan 30 soveltaa tahdistetun aikakeskiarvon menetelmää.The method invention is based on the realization of generating a synchronized time average by a new type of electronic signal processing method which can be implemented with simpler equipment and therefore more advantageously 10 and which can implement an electronic measuring device that can monitor the operation and impact of individual machine parts. Due to the simpler implementation principle, the measuring device according to the invention is more advantageous than the above-mentioned access monitoring devices and analyzers, because it is not necessary to use e.g. analog-to-digital converter and not a signal processing computer, and because it can be easily and inexpensively applied as a single-channel measuring device for monitoring a single target. The device according to the method can be used advantageously e.g. to monitor the operation and machine direction profile variation of a single roll of a paper machine, e.g. for all types of measurements where the synchronized time average method has been or may be applied in the past.

Keksintö perustuu siihen, että tahdistettu aikakeskiarvo muodostetaan prosessivaihtelua mittaavan anturin, esimerkiksi paperin laatuvaihtelua mittaavan paperin neliömassa-, 35 kosteus-, paksuus-, kiilto- , opasiteetti- tai formaatioan-turin tai muun paperin laatuanturin tai puristinosan telo- 97751 4 jen nippiväliä (telojen laakeripukkien välistä suhteellista siirtymää) mittaavan etäisyysanturin tai telojen värähtelyä mittaavan värähtelyanturin tai muun prosessisuureen vaihtelua mittaavan anturin signaalista sekä pyörivän ko-5 neenosan, esimerkiksi paperikoneen puristinosan huovan tai telan, kalanterin telan, pumpun roottorin, painelajittimen roottorin tai muun pyörivän koneenosan pyörimisliikettä mittaavan pyörimisnopeusanturin tahtipulssisignaalista siten, että mitatun prosessisuureen hetkellisiä arvoja tallo lennetään tahtipulssianturin tahdistaman elektronisen lo giikan ohjaamien elektronisten kytkinten kytkeminä jänni-tearvoina muistiyksikköinä toimivien kondensaattoreiden jännitteiksi ja että tallennusvaiheessa prosessisuuretta vastaavaa signaalia myös keskiarvoistetaan sopivasti tah-15 distetun aikakeskiarvon muodostamiseksi, jolloin jokaisen yksittäisen analogisena muistielementtinä toimivan kondensaattorin jännite vastaa aina yhtä jatkuvasti muodostuvan aikakeskiarvon pistettä. Edelleen keksinnön mukaan tahdistettu aikakeskiarvo muodostetaan kytkemällä anturin signaa-20 li elektronisen logiikan ohjaamana hetkellisesti ja sopi vasti ajoitettuna elektronisten kytkinten, esimerkiksi transistoreiden tai ns. analogiakytkinten tai vaihtoehtoisesti nopeiden releiden avulla vastuksen tai muun sopivan elektronisen kytkennän kautta vuorotellen kerrallaan aina 25 yhden kondensaattorin napoihin, jolloin yksittäisen konden saattorin jännitteeksi muodostuu tyypillisesti muutaman sadan kytkennän jälkeen tahdistetun aikakeskiarvon vastaava jännite ja yhteensä kaikkien muistiyksikköinä toimivien kondensaattoreiden jännitteistä tahdistettua aikakeskiarvoa : 30 vastaavat jännitearvot, samalla kun muista lähteistä kuin tahtipulssin antavasta pyörivästä tahdistetusta koneenosasta aiheutuva vaihtelu keskiarvoistuu merkityksettömän pieneksi suhteessa pyörivän koneenosan aiheuttamaan vaihteluun. Keskiarvoistus perustuu siihen, 35 että kukin yksittäinen muistielementtinä toimiva kondensaattori latautuu vuorotellen kytkentähetkellään hetkelli- 97751 5 sesti vastuksen tai muun sopivan elektronisen kytkennän kautta kondensaattorin sillä hetkellä vallitsevasta jännitteestä kohden kytkentähetkellä vallitsevaa signaalin ar-' voa, jolloin vastuksen ja kondensaattorin muodostaman RC- 5 piirin aikavakion määräämän vaikutuksen mukaan kytkentähet kellä vallitseva jännite muuttaa kondensaattorin jännitettä lähemmäksi pyörivän komponentin vaikutusta kuvaavaa arvoa, ja muiden koneenosien aiheuttamat satunnaiset vaihtelut, jotka eivät esiinny tarkkailtavan koneenosan pyörimisliik-10 keen tahdissa pienenevät suhteelliselta osuudeltaan merki tyksettömiksi. Kun kuhunkin yksittäiseen muistielementtinä toimivaan kondensaattoriin liittyvä vastaava kytkin on auki (suuri-impedanssisessa tilassa) säilyttää kondensaattori jännitearvonsa tai purkaantuu hitaasti kohti jännitteen 15 nolla-arvoa, mikäli sen rinnalle on kytketty purkaantumis-vastus.The invention is based on the fact that the synchronized time average is formed by the nip spacing of a sensor measuring a process variation, for example a paper measuring the quality variation of paper, the nip spacing from the signal of a distance sensor measuring the distance between the bearing brackets or a vibration sensor measuring the vibration of the rollers or another process variable and a rotating machine part, for example that the instantaneous values of the measured process variable are stored as voltage units connected as voltage units connected by electronic switches controlled by the electronic logic synchronized by the synchronous pulse sensor. and that in the recording step the signal corresponding to the process variable is also averaged to form a suitably synchronized time average, the voltage of each individual capacitor acting as an analog memory element always corresponding to one point of the continuously generated time average. Furthermore, according to the invention, the synchronized time average is formed by momentarily switching the signal of the sensor, controlled by electronic logic, and suitably timed by electronic switches, for example transistors or so-called by means of analog switches or alternatively high-speed relays, via a resistor or other suitable electronic connection, alternately at a time to 25 single-capacitor terminals, the voltage of a single capacitor typically after a few hundred connections while the variation due to sources other than the rotating synchronized machine part providing the synchronous pulse is averaged insignificantly with respect to the variation caused by the rotating machine part. The averaging is based on the fact that each individual capacitor acting as a memory element is momentarily charged alternately at the moment of switching through a resistor or other suitable electronic connection from the current voltage of the capacitor to the current signal value at the time of switching. depending on the effect, the voltage at the time of switching changes the capacitor voltage closer to the value describing the effect of the rotating component; When the corresponding switch associated with each individual capacitor acting as a memory element is open (in the high-impedance state), the capacitor retains its voltage value or discharges slowly towards the zero value of the voltage 15, if a discharge resistor is connected in parallel.

Keksintö perustuu edelleen siihen, että anturisignaalijännite kytketään hetkellisesti vuorotellen kuhunkin yksittäi-20 seen kondensaattoriin elektronisen logiikan ohjaamana siten, että ensimmäisen kytkin sulkeutuu hetkeksi pyörimisliikettä mittaavan tahtipulssianturin antamasta tahtipuls-sista, seuraava kytkin tämän jälkeen ja kytkentätoimenpi-teet etenevät siten järjestyksessään, että kunkin yksittäi-25 sen kytkimen kytkentähetki on aina samanvaiheisena suhteessa valvottavan koneenosan pyörimisliikkeeseen, ts. yksittäinen kytkentä tapahtuu aina saman kiinteän ajan kuluttua tahtipulssianturin antaman pulssin jälkeen, joka pulssi saadaan aina pyörivän laitteen ollessa tietyssä asennos-30 saan. Tahtipulssianturin signaali toimii siten kytkentähet- kien vaiheistuksen ohjaajana. Kunkin muistielementtinä toimivan kondensaattorin jännitteeksi muodostuu siten pyörivän koneenosan aiheuttamasta vaihtelusta tiettyä pyö-rimisvaihetta kuvaava osuus, ja muistielementteinä toimivi-35 en kondensaattoreiden jännitteet yhdessä kuvaavat koko pyö rivän koneenosan yhden kierroksen aiheuttamia prosessivaih- 97751 6 teluita, esimerkiksi pyörivän telan vaikutusta telaparin läpi kulkevan rainan paksuuteen. Muistielementteinä toimivien kondensaattoreiden jännitteet voidaan mitata ja käsitellä joko samanaikaisesti ja jatkuvatoimisesti edellä ku-5 vattujen kytkentätapahtumien kanssa kytkemällä sopiva vah vistin sopivine rekisteröinti- ja näyttölaitteineen edellä esitetyn vastuksen tai muun sopivan elektronisen kytkennän kondensaattorien puoleiseen päähän, jolloin muistiyksikköi-nä toimivien kondensaattoreiden jännite kytkeytyy vahvisti-10 melle ja voidaan käyttää edelleen hälytysten, näyttöjen ja signaalinsiirron tarpeisiin tai kytkemällä erillisillä kytkimillä kunkin kondensaattorin jännite vuorollaan logiikan ohjaamana vahvistimen napoihin.The invention is further based on the fact that the sensor signal voltage is momentarily alternately connected to each individual capacitor under the control of electronic logic so that the first switch closes momentarily from the synchronous pulses of the synchronous pulse transducer, the next switch thereafter and the switching operations The switching moment of the switch is always in phase with respect to the rotational movement of the monitored machine part, i.e. a single switching always takes place after the same fixed time after the pulse given by the synchronous pulse sensor, which pulse is always obtained when the rotating device is in a certain position. The signal of the synchronous pulse sensor thus acts as a phasing controller for the switching moments. The voltage of each capacitor acting as a memory element thus forms a part describing a certain rotational phase of the variation caused by the rotating machine part, and the voltages of the capacitors acting as memory elements together describe the process revolution . The voltages of the capacitors acting as memory elements can be measured and processed either simultaneously and continuously with the switching events described above by connecting a suitable amplifier with suitable recording and display devices to the capacitor-side end of the above resistor or other suitable electronic connection. 10 and can be further used for alarms, displays and signal transmission or by connecting the voltage of each capacitor to the amplifier terminals in turn, controlled by separate switches.

15 Keksinnön mukaisesti kytkentätehtäviä ohjaavan elektronisen logiikan toiminta perustuu vaihelukkotekniikan käyttöön siten, että elektroninen vaihelukko tahdistuu telan tai vastaavan mitattavan koneenosan pyörimistaajuuteen ja että vaihelukon toimintataajuuden monikerralla värähtelevä jän-20 niteohjattu oskillaattori antaa sopivantaajuiset telan tai muun tahdistetun koneenosan pyörimistaajuuden monikerralla esiintyvät kellopulssit kytkimien ohjaukseen siten, että yhtä koneenosan pyörähdysjaksoa kohden tullaan kytkemään jännite vuorollaan kaikkiin keksinnön mukaisessa mittalai-25 teessä oleviin muistielementteinä toimiviin kondensaatto- reihin. Vaihelukon oskillaattorin taajuus on siten telan tai muun valvottavan kohteen pyörimistaajuus kerrottuna muistiyksikköinä toimivien kondensaattoreiden määrällä, joiden määrä valitaan halutun analysointitarkkuuden mukaan 30 ja on tyypillisesti 100- 400 kappaletta. Vaihelukkoteknii kan käytön avulla mahdollistetaan kaikkien laitteen muisti-elementteinä toimivien kondensaattoreiden tehokas käyttö koko ajan mitattavan pyörivän koneenosan eri pyörintänope-uksilla, millä on merkitystä mm. paperikonesovelluksissa, 35 joissa paperikoneen ja sitä kautta sen yksittäisten telojen nopeudet voivat vaih-della mm. valmistettavan paperin lajin !> 1 tttrfc lllli i i i Et 97751 7 perusteella. Keksinnön mukainen laite voidaan toteuttaa * toimivana myös ilman vaihelukon käyttöä joko siten, että käytetään kiinteää kytkentätaajuutta ja muistielementtien • määrä on riittävän suuri ottaen huomioon kaikki halutut ko- 5 neenosan pyörimistaajuudet tai että käytetään jollakin muulla periaatteella määräytyvää sopivan logiikan ohjaamaa valinnaista kytkentätaajuutta.According to the invention, the operation of the electronic logic controlling the switching tasks is based on the use of phase lock technology so that the electronic phase lock synchronizes to the rotational speed of the for one rotation period of the machine part, a voltage will be connected in turn to all the capacitors acting as memory elements in the measuring device according to the invention. The frequency of the phase lock oscillator is thus the rotational frequency of the roll or other monitored object multiplied by the number of capacitors acting as memory units, the number of which is selected according to the desired analysis accuracy 30 and is typically 100-400 pieces. The use of phase-lock technology enables the efficient use of all capacitors acting as memory elements of the device at different rotational speeds of the continuously rotating machine part, which is important e.g. in paper machine applications, 35 in which the speeds of the paper machine and thereby its individual rolls can vary e.g. based on the type of paper to be produced!> 1 tttrfc lllli i i i Et 97751 7. The device according to the invention can also be implemented * without the use of a phase lock, either by using a fixed switching frequency and a sufficiently large number of memory elements • taking into account all desired machine part rotational frequencies or by using an optional switching frequency determined by other principles.

Laitekeksintö perustuu oivalluksiin keksinnön mukaista tah-10 distettua aikakeskiarvoa käyttävän koneenosan toimintaa ja kuntoa valvovan laitteiston rakenteesta. Laitekeksintöä selostetaan seuraavassa eräiden edullisten sovellusmuotojen avulla viittaamalla oheisiin kuviin, joissa 15 Kuvio 1 esittää laitteiston toimintaperiaatteen sekä tah distetun aikakeskiarvon muodostamistekniikan toimintaperiaatteenThe device invention is based on insights into the structure of the apparatus for monitoring the operation and condition of a machine part using the synchronized time average according to the invention. The device invention will now be described by means of some preferred embodiments with reference to the accompanying figures, in which Figure 1 shows the operating principle of the apparatus and the operating principle of the synchronized time averaging technique.

Kuvio 2 esittää lohkokaavion muodossa keksinnön mukaisen 20 tahdistetun aikakeskiarvon tekevän laitteen toiminnan sekä erään edullisen tavan kytkeä keksinnön mukaisessa laitteessa signaali muistielementteinä toimiviin kondensaattoreihin ja niiltä edelleen vahvistimelle analysoitavaksi jatkotoi-• menpiteitä varten.Figure 2 shows in block diagram form the operation of a synchronized time averaging device 20 according to the invention and a preferred way of connecting a signal in the device according to the invention to capacitors acting as memory elements and from there to an amplifier for further analysis.

2525

Kuvio 3 esittää erään edullisen tavan toteuttaa useiden koneenosien valvonta yhdellä tahdistetun aikakeskiarvon muodostavalla elektronisella yksiköllä. 1 2 3 4 5 6Figure 3 shows a preferred way of implementing the monitoring of several machine parts with one electronic unit forming a synchronized time average. 1 2 3 4 5 6

Kuviossa 1 on esitetty telojen (1,2) muodostaman puristus- 2 vyöhykkeen eli nipin läpi kulkeva nauhamainen materiaali, 3 esimerkiksi paperi (3), jonka paksuusvaihtelua mitataan 4 paksuusanturilla (4). Ylemmän telan (1) vaikutuksen selvil 5 le saamiseksi paperin paksuuteen sekä muiden koneenosien, 6 kuten toisen alemman telan (2) vaikutuksen eliminoimiseksi mittaustuloksista, mitataan ylätelan (1) pyörimisliikettä 97751 8 kuvaavat tahtipulssit tahtipulssianturilla (5), joka antaa pulssin jokaista telan kierrosta kohden aina kun tela on tietyssä asennossa ja tahtipulssianturin toiminnan edellyttämä merkki (6) on anturin kohdalla. Paksuusvaihteluanturin 5 (4) antama signaali sekä tahtipulssianturin (5) antama sig naali viedään keksinnön mukaiselle tahdistetun aika-keskiarvon muodostavalle mittalaiteelle (7), joka muodostaa tahdistetun aikakeskiarvon sekä sen vaihtelua vastaavia tunnuslukuja ja esittää ne näyttölaitteellaan (8) , muodos-10 taa tarvittaessa hälytyksen hälytysyksiköllään (9) ja antaa ylätelan (1) aiheuttaman paperin paksuusvaihtelua vastaavan virta-, jännite- tai muun sopivan viestin sekä hälytysvies-tit lähetinyksiköllään (10). Kuviossa 1 on myös esitetty, miten tahdistettu aikakeskiarvo synnytetään menetelmän mu-15 kaisesti paksuusanturin signaalista (11) ja ylätelan (1) pyörimistä vastaavasta tahtipulssisignaalista (12), jossa menetelmässä paksuussignaalia (11) aletaan summaamaan jokaisen tahtipulssin (12) esiintymisen jälkeen pisteittäin muistiyksiköissä aikaisemmin vallitsevan aikakeskiarvoa ku-20 vaavien vastaavien arvojen kanssa, jota esittävät kuviossa summasignaalit (13) viiden ensimmäisen tahtipulssin ja sadannen tahtipulssin (14) jälkeen ja tuhannennen tahtipulssin jälkeen (15) siten, että jokaisen uuden keskiarvoiste-tun signaalin vaikutus uuteen muodostuvaan keskiarvoon on 25 muutaman prosentin luokkaa, ja joka vaikutus voidaan määrä tä sopivalla mitoituksella menetelmäkeksinnon mukaista laitetta toteutettaessa. Ylätelan (1) vaikutus tallentuu sum-masignaaliin, koska telan epäpyöreyden aiheuttamat häiriöt ovat aina samanpituisen ajan päässä tahtipulssista, kun 30 taas alatelan (2) vaikutus häviää, koska sen aiheuttamien häiriöiden paikka vaihtelee suhteessa ylätelalta (1) saatavaan tahtipulssiin.Figure 1 shows a strip-like material, 3 for example paper (3), passing through a compression zone, i.e. a nip, formed by rollers (1,2), the thickness variation of which is measured by 4 thickness sensors (4). In order to find out the effect of the upper roll (1) on the paper thickness and to eliminate the effect of other machine parts 6 such as the second lower roll (2) from the measurement results, the pulses 97751 8 describing the rotation of the upper roll (1) are measured with a synchronous pulse sensor (5). whenever the roller is in a certain position and the mark (6) required for the operation of the synchronous pulse sensor is at the sensor. The signal from the thickness variation sensor 5 (4) and the signal from the synchronous pulse sensor (5) are applied to a synchronized time-averaging measuring device (7) according to the invention, which generates a synchronized time average and its variables and displays them with its display device (8). an alarm with its alarm unit (9) and gives a current, voltage or other suitable message corresponding to the variation in the thickness of the paper caused by the upper roll (1), as well as alarm messages with its transmitter unit (10). Figure 1 also shows how the synchronized time average is generated according to the method from the thickness sensor signal (11) and the synchronous pulse signal (12) corresponding to the rotation of the upper roll (1), in which method the thickness signal (11) is summed point by point after each occurrence. with the corresponding values representing the prevailing time average represented by the sum signals (13) after the first five clock pulses and the hundredth clock pulse (14) and after the thousandth clock pulse (15), so that the effect of each new averaged signal on the new average which effect can be quantified by implementing an apparatus according to the method invention. The effect of the upper roll (1) is stored in the sum signal because the disturbances caused by the roundness of the roll are always at the same time from the synchronous pulse, while the effect of the lower roll (2) disappears because the interference varies with the synchronous pulse from the upper roll (1).

Kuviossa 2 on esitetty yksityiskohtaisemmin keksinnön mu-35 kaisen tahdistetun aikakeskiarvon muodostavan mittalaitteen toimintaa. Mittalaite käsittää jonkin prosessivaihtelua · Hl r Silta l llU .Figure 2 shows in more detail the operation of the synchronized time average measuring device according to the invention. The measuring device comprises some process variation · Hl r Bridge l llU.

97751 9 mittaavan anturin (16), anturisignaalin vahvistus- ja suo-* datusyksikön (17), vastuksen tai muun sopivan elektroniikan tai elektronisen kytkennän (18) , koneenosan pyörimisliiket-' ta mittaavan tahtipulssianturin (19), signaalinkäsittelye- 5 lektroniikan tahtipulssien aikaansaamiseksi (20), tahti- pulssien taajuuteen tahdistuvan vaihelukon (21), kytkimien ohjauslogiikan (22), signaalin vastuksen tai muun sopivan elektroniikan (18) kautta kondensaattoreille kytkevät ana-logiakytkimet (23), muistielementteinä eli muistiyksikköinä 10 toimivat kondensaattorit (24), kondensaattoreiden purkautu-misvastukset (25), vahvistinyksikön (26) , huippuarvon ilmaisimen (27), tehollisarvon ilmaisimen (28), muun sopivan elektronisen ilmaisimen (29), näyttöyksikön (30), hälytys-yksikön (31) ja viestiyksikön (32).97751 9 a sensor (16), a sensor signal amplification and filtering unit (17), a resistor or other suitable electronics or electronic connection (18), a synchronous pulse sensor (19) measuring the rotational movement of the machine part, for generating synchronous pulses of the signal processing electronics ( 20), analog switches (23) connecting to capacitors via phase-synchronous phase lock (21), switch control logic (22), signal resistor or other suitable electronics (18), capacitors (24) acting as memory elements or memory units 10, discharge of capacitors resistors (25), an amplifier unit (26), a peak value detector (27), an rms value detector (28), another suitable electronic detector (29), a display unit (30), an alarm unit (31) and a message unit (32).

1515

Prosessivaihtelua kuvaava signaali, esimerkiksi paperin paksuus-, neliömassa-, kosteus, opasiteetti-, kiilto- tai formaatiovaihtelu- tai nippivälivaihtelu- tai koneenosan värähtelysignaali tai muu sopiva signaali, mitataan antu-20 rilla (16) , joka kytkeytyy vahvistinyksikön (17) kautta vastuksen tai muun sopivan elektroniikan (18) kautta edelleen alogiakytkinten (23) napoihin. Tarkkailun kohteena olevan koneenosan pyörimisliike mitataan tahtipulssiantu-' rilla (19) ja pyörimisliikkeestä synnytetään pulssit jo- 25 kaista kierrosta kohden kun pyörivä koneenosa on samassa vaiheessaan tahtipulssisignaalinkäsittely-yksiköllä (20), johon pyörimistaajuuteen vaihelukko (21) tahdistuu synnyttäen jänniteohjatussa oskillaattorissaan pyörimistaajuudelle moninkertaisen taajuuden joka samoin kuin tahtipulssi 30 ohjaavat ohjauslogiikan (22) toimintaa, joka antaa ohjaus signaalit analogiakytkimille (23), siten että ne vuoro-* telien yksi kerrallaan kytkevät anturin (16) ja vahvistin- yksikön (17) muodostaman prosessivaihtelusignaalin vastuksen (18) kautta kondensaattoreiden (24) napoihin peräkkäin 35 järjestyksessään vuorotellen yhteen muistiyksikkönä toimi vaan kondensaattoriin (24) kerrallaan, jolloin ne latautu- 97751 10 vat kohti prosessisignaalin sen hetkistä arvoa, ja jolloin usean kytkentäkierroksen jälkeen kunkin kondensaattorin (24) jännite vastaa sitä osaa prosessivaihtelusignaalista, jonka pyörivä tahdistettu mittauksen kohteena oleva ko-5 neenosa aiheuttaa ja jota vaihtelua vastaava jännite on jatkuvasti kytkentätapahtumien tapahtuessa myös mitattavissa ja havaittavissa vastuksen (18) kytkimien (23) puoleisessa päässä vahvistinyksiköllä (26) ja on myös mitattavissa ja havaittavissa jokaisen kondensaattorin navoista aina 10 niin haluttaessa. Kondensaattoreiden (24) jännitteet yhdessä muodostavat tahdistetun aikakeskiarvon, ts. yhden kierroksen aikana syntyvät pyörivän koneenosan aiheuttamat pro-sessivaihtelut. Tahdistetussa aikakeskiarvossa esiintyvän prosessivaihtelua vastaavan jännitevaihtelun suuruutta 15 tarkkaillaan vahvistin- ja signaalinkäsittely-yksiköllä (26) ja edelleen huipusta-huippuunilmaisimella (27), tehol-lisarvoilmaisimella (28) ja muilla sopivilla ilmaisimilla (29), ja vaihtelun suuruudet näytetään näyttöyksiköllä (30) ja liian suurista vaihteluista hälytetään hälytysyksiköllä 20 (31), joka antaa elektronisen hälytysviestin, sekä tarvit taessa myös ääni- ja valohälytysviestin tai muun sopivan viestin. Vaihtelu ja sen suuruutta kuvaavat viestit voidaan viedä muille prosessilaitteille hälytyksiä, rekisteröintiä ja prosessinohjausta varten viestiyksiköstä (32) joka antaa 25 vaihteluihin verrannolliset jännite-, virta-, taajuus- tai muut sopivat viestit.A signal describing a process variation, for example a paper thickness, basis weight, moisture, opacity, gloss or formation variation or nip intermediate variation or machine part oscillation signal or other suitable signal, is measured by a sensor (16) coupled via a amplifier unit (17) or via other suitable electronics (18) further to the terminals of the alogy switches (23). The rotational movement of the monitored machine part is measured by a synchronous pulse sensor (19) and pulses are generated from the rotational movement for each revolution when the rotating machine part is in phase with the synchronous pulse signal processing unit (20). as well as the synchronous pulse 30 control the operation of the control logic (22) which provides control signals to the analog switches (23) so that they alternately switch the process variation signal formed by the sensor (16) and the amplifier unit (17) through the resistor (18) 24) to the poles 35 in succession, respectively, acting alternately as a memory unit to the capacitor (24) at a time, whereby they are charged towards the current value of the process signal, and where after several switching cycles the voltage of each capacitor (24) ite corresponds to the part of the process variation signal caused by the rotating synchronized machine part to be measured and the voltage corresponding to the variation is continuously measurable and detectable at the switches (23) side of the resistor (18) and is also measurable and detectable during switching events always 10 of the terminals of each capacitor if desired. The voltages of the capacitors (24) together form a synchronized time average, i.e. the process variations caused by the rotating machine part during one revolution. The magnitude of the voltage variation 15 corresponding to the process variation in the synchronized time average is monitored by the amplifier and signal processing unit (26) and further by the peak-to-peak detector (27), the power value detector (28) and other suitable detectors (29), and the variations are displayed (30). Excessive variations are alarmed by an alarm unit 20 (31) which issues an electronic alarm message and, if necessary, an audible and visual alarm message or other suitable message. Messages describing the variation and its magnitude can be exported to other process devices for alarms, registration and process control from a message unit (32) which provides voltage, current, frequency or other suitable messages proportional to the variations.

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen tahdistetun aikakeskiarvon muodostavan laitteen erästä edullista sovellusmuotoa, 30 kun samalla yksiköllä mitataan ja valvotaan vuorotellen useita pyöriviä kohteita ja niiden vaikutusta prosessiin. Prosessivaihteluita mitataan antureilla (33) ja pyörivien prosessilaitteiden pyörimisliikkettä tahtipulssiantureilla (34), jotka signaalit kytketään tahdistetun aikakeskiarvon 35 muodostavalle yksikölle (35) multipleksereiden (36,37) kautta jota ohjaa ohjausyksikkö, ohjauslogiikka (38), joka 11 97751 ohjaa myös multiplekseriyksikköä (39), joka kytkee tulos-tusyksiköt (40, 41 ja 42) kunkin mittauksen vaatimaan ennalta määrättyyn tilaan. Ohjauslogiikka kytkee yhden pro-- sessivaihtelua mittaavan anturin (33) signaalin ja yhden 5 tahtipulssianturin signaalin (34) kerrallaan analysoitavak si tahdistetun aikasarjan muodostavalle yksikölle (35), joka muodostaa signaaleista tahdistetun aikasarjan, jonka vaihtelun suuruus ja mahdolliset hälytykset ja lähtöviestit annetaan ohjauslogiikan ohjaamina vastaavilla yksiköillä 10 (40, 41 ja 42) 15 20 25 1 35Figure 3 shows a preferred embodiment of a synchronized time averaging device according to the invention, when several rotating objects and their effect on the process are alternately measured and monitored by the same unit. Process variations are measured by sensors (33) and rotational motion of rotating process devices by synchronous pulse sensors (34), which signals are coupled to a synchronous time average unit 35 (35) via multiplexers (36,37) controlled by a control unit, control logic (38) also controlled by 1175751 ), which switches the output units (40, 41 and 42) to a predetermined state required for each measurement. The control logic connects one process variation sensor signal (33) and one 5 clock pulse sensor signal (34) at a time to an synchronized time series generating unit (35) for analysis, which generates a synchronized time series of signals. with units 10 (40, 41 and 42) 15 20 25 1 35

Claims

A method of generating a synchronized time average for determining a process variation caused by a rotating machine portion of a signal from a process variations measuring sensor (16) by means of synchronizing pulses from a synchronizing encoder (19), characterized in that the synchronized time the partial value is formed by coupling an appropriately filtered and amplified process variation signal over a resistor or other suitable electronics (18) by means of analog connections or other suitable couplings (23) controlled by a logic (22) controlled by pulses from the synchronization pulse alternating one transmits in sequential order to the poles of capacitors (24) serving as memory elements, voltages being charged in the capacitors (24) serving as memory information and correspond to the synchronized time average value which the synchronized time mean value returns ormation can further be read during the formation process of the time value and also at other times by means of an amplifier unit (26) and from which the nature and size of the variation caused by the machine part can be determined for monitoring the functionality and condition of the machine part for process control, display units, recording devices and alarms.

Method for forming a synchronized time average value for determining a process variation caused by a rotating machine part according to claim 1, characterized in that in the formation of a switching frequency for the logic controlling the analog couplings (23), one of a phase read (21) is used which is synchronized. with the synchronization pulses from the synchronization pulse transducer (19), given frequency which is a multiple of the synchronization pulse frequency and is determined by the number of capacitors (24) used as a memory element.

Method for generating a synchronized time average for determining a process variation caused by a rotating machine part according to claim 1, characterized in that in forming a switching frequency for the logic (22) controlling the analog switching (23), a suitable fixed frequency or on the basis of the frequency of the synchronization pulses given by the synchronizing pulse sensor (19), preferably variable frequency.

"Method for forming a synchronized time average for determining a process variation caused by a rotating noise part according to claim 1, 2 or 3, characterized in that when determining the size and strength of the variation in the synchronized time average, which yields that of a rotating machine-part-caused process variation is used from a top-to-top indicator (27), an indicator (28) acting on an appropriately selected frequency band for the power value of the signal or another suitable indicator (29) which determines the magnitude of the signal variation.

A method of forming a synchronized time average for determining process variations caused by rotating machine parts according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that process variations caused by several rotating machine parts are monitored by a unit (35) forming a synchronized time value, by using it multiplexed so that alternately, under the control of the control logic (38), a signal from a sensor (33) which measures process variations is coupled, and a signal from a synchronization encoder (34) which measures the rotational movement of a rotating machine and control output units (40, 41 and 42) in a corresponding manner according to the conditions with a control unit (38).

6. Apparatus for forming a synchronized time mean for determining the strength of a process variation caused by a rotating machine part, which apparatus comprises a pro. the variation of the test magnitude measuring sensor (16), an amplifier and filtering unit (17) for the sensor signal, a resistor or "similar suitable electronic coupling (18), a synchronizing pulse sensor (19) measuring the rotational movement of the machine part, signal processing electronics (20) of synchronization pulses, a phase read (21) synchronized with the frequency of the synchronization, the pulses, a control logic (22) for the couplings, analog couplings (23) which, over an resistor or other suitable electronics, connect the signal to the capacitors, which capacitors (24), capacitor resistance resistors (25), an amplifier unit (26), a peak value indicator (27), a power value indicator (28), another suitable electronic indicator (29), a display unit (30) ), an alarm unit (31) and a signaling unit (32), characterized in that in the device a synchronized time intermediate value is formed by coupling an appropriate filtered and amplified signal over an resistor or other suitable electronics (18) by means of analog connections (23) which are controlled by a logic controlled by pulses from a synchronization pulse (19) alternately one in transmitter in sequential order to the poles on capacitors (24) which serve as memory units, whereby voltages charged to the capacitors (24) serving as memory units form an information that echoes and corresponds to the synchronized time value, which synchronized time value giving voltage information can be further read during the time value's second processing process, and also an amplifier unit (26) and from which the nature and size of the variation caused by the machine part can be determined for monitoring the functional ability and condition of the machine part for process control, display units, recording devices and alarms, and in which in the formation of switching frequency for the logic which controlling the analog connections, one of the phase reads synchronized with the synchronization pulses from the synchronization pulse (19) is used which is a multiple of the synchronization pulse frequency and is determined by the number of capacitors used (24) which serve as memory units or the control logic (22), which controls the analogy connections, uses a suitable fixed frequency and in which to determine the magnitude and strength of the variation in the synchronized time mean that corresponds to the process variation caused by a rotating machine part, an indicator (27) is used for the peak value, an indicator (28). ) for the signal power value or another suitable indicator (29) and in which the strength and size of the process variation is further coupled to a display unit (30), an alarm unit (31) and a signaling unit (32).