NL8801465A

NL8801465A - Monitoring system for strip-material processing - stores and analyses parameters measured using sensors for accurate prediction

Info

Publication number: NL8801465A
Application number: NL8801465A
Authority: NL
Original assignee: Bronkhorst Ind B V
Priority date: 1988-06-07
Filing date: 1988-06-07
Publication date: 1990-01-02

Abstract

The system monitors a process in which a strip of material is guided over several rollers, it being possible to measure one or more parameters e.g. the roller bearing clearance. The parameters are stored together and/or analysed. Sensors can be provided for a roller and the strip material, supplying a common analysis and/or storage unit for their signals. Filters can be provided for the latter.

Description

WERKWIJZE VOOR HET BEWAKEN VAN EEN PROCES, EN PROCESBEWAKINGSSYSTEEMMETHOD FOR MONITORING A PROCESS AND PROCESS MONITORING SYSTEM

Bij bepaalde processen, zoals papierfabricageprocessen, staalwalserijen en verpakkingsprocessen, wordt hetzij bij een storing onderhoud gepleegd, hetzij ter voorkoming van deze onregelmatige storing periodiek preventief onderhoud gepleegd. Indien de methode van het preventieve onderhoud wordt gebezigd, dient, ter voorkoming dat nog steeds onregelmatige storingen optreden, dit onderhoud in de praktijk veelvuldig te worden uitgevoerd. Zelfs indien dit veelvuldig wordt uitgevoerd, kan het optreden van storing, waarvan het verloop in de tijd veelal een stochastisch karakter heeft, niet geheel worden uitgesloten.Certain processes, such as papermaking processes, steel rolling mills and packaging processes, carry out maintenance in the event of a malfunction, or periodic preventive maintenance to prevent this irregular malfunction. If the preventive maintenance method is used, this maintenance must be carried out frequently in practice to prevent irregular faults still occurring. Even if this is carried out frequently, the occurrence of disturbance, the course of which often has a stochastic character over time, cannot be entirely excluded.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding een proces zodanig te bewaken en een systeem daartoe te verschaffen, dat nauwkeuriger kan worden bepaald, wanneer preventief onderhoud dient plaats te vinden.It is an object of the present invention to monitor a process and to provide a system thereto that can be more precisely determined when preventive maintenance is to take place.

Dit doel wordt bereikt door de werkwijze volgens conclusie 1.This object is achieved by the method of claim 1.

Door gegevens van de materiaalbaan tezamen te analyseren (of op te slaan en later te analyseren) met een parameter van de wals, kan in een vroegtijdig stadium de signatuur van een storing van de wals in de materiaalbaan worden waargenomen en zodoende het preventief onderhoud voor een geschikt moment gepland worden.By analyzing (or storing and later analyzing) the material web data with a roller parameter, the signature of a failure of the roller in the web can be detected at an early stage and thus preventive maintenance for a appropriate time.

Verdere doeleinden van de onderhavige uitvinding betreft het kwantificeren van de invloed van bepaalde instel-grootheden op de papierbaan en het verminderen van de geproduceerde hoeveelheid papier die niet aan bepaalde normen voldoet, zogeheten cassé.Further objectives of the present invention are to quantify the influence of certain control parameters on the paper web and to reduce the amount of paper produced which does not meet certain standards, so-called cassé.

Verdere kenmerken, details en voordelen van de onferhavige uitvinding zullen duidelijk worden aan de hand van een beschrijving, waarin gerefereerd zal worden aan een teWening, waarin tonen: fig. 1 een schema van een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze en het systeem volgens de onderhavige uitvinding; fig. 2 een perspectivisch aanzicht van een detail uit het schema van fig. 1; fig. 3 een schema van een voorkeursuitvoeringsvorm van een verwerking van de signalen uit fig. 1.Further features, details and advantages of the present invention will become apparent from a description, which will refer to a feature, in which: Fig. 1 shows a schematic of a preferred embodiment of the method and system of the present invention; fig. 2 shows a perspective view of a detail from the diagram of fig. 1; FIG. 3 is a schematic diagram of a preferred embodiment of a processing of the signals of FIG. 1.

fig. 4 een schematisch uitvoeringsvoorbeeld van de filtering uit fig. 3; en fig. 5A en 5B een grafiek van meetresultaten gedaan aan een lager.Fig. 4 shows a schematic embodiment of the filtering from Fig. 3; and FIGS. 5A and 5B are a graph of measurement results made at a bearing.

Een papiermachine l (fig. 1) omvat op algemeen bekende wijze: - een oploopkast 2 waarin verdunde vezelsubstantie wordt opgebracht; - een zeefsectie 3 waarin het blad wordt gevormd en een groot deel van het water wordt verwijderd; - een perssectie 4 waarin het papierblad wordt uitgeperst; - een droogsectie 5 waarin het papier wordt voorgedroogd, gelijmd en nagedroogd; - een kalandersectie 6; en - een oprolsectie 7.A paper machine 1 (fig. 1) comprises in a generally known manner: - a run-up box 2 in which diluted fiber substance is applied; a sieve section 3 in which the sheet is formed and a large part of the water is removed; a press section 4 in which the paper sheet is squeezed; - a drying section 5 in which the paper is pre-dried, glued and post-dried; a calendar section 6; and - a roll-up section 7.

De eerst nog vrij natte materiaalbaan 8 wordt uiteindelijk als rol 9 met de gewenste oppervlaktebehandeling en de gewenste dikte afgeleverd.The material web 8, which is still fairly wet, is finally delivered as a roll 9 with the desired surface treatment and the desired thickness.

Op enige plaats in de papierbaan, bijvoorbeeld in de droogsectie 5, zijn veelal sensors opgenomen, zoals bijvoorbeeld diktesensors 12, 13, vochtigheidsensors 16, 17 en vlokgroottesensors 18, 19.Sensors such as, for example, thickness sensors 12, 13, moisture sensors 16, 17 and flake size sensors 18, 19 are usually included at some point in the paper web, for instance in the drying section 5.

Voorts zijn aan walsen 21, 22 sensors 23, 24 respectievelijk 26, 27 aangebracht. In het getekende uitvoeringsvoorbeeld zijn slechts twee walsen van sensors voorzien; vanzelfsprekend kunnen ook slechts één of meerdere, bijvoorbeeld alle walsen van sensors zijn voorzien.Furthermore, sensors 23, 24 and 26, 27 are mounted on rollers 21, 22 respectively. In the illustrated exemplary embodiment, only two rollers are provided with sensors; it goes without saying that only one or more, for example all rollers, can be provided with sensors.

Een wals 21 (fig. 2) is bijvoorbeeld aan zijn aseinde 31 ingespannen in een lager 32, voorzien van lagerrol-len 33 en 34. De sensor 26 voelt bijvoorbeeld de trillingen van het lager, door middel van een versnellingsopnemer, die bijvoorbeeld met een buitenring 36 van het lager is gekoppeld. Sensor 27 voelt bijvoorbeeld een temperatuur van het lager, welke temperatuur afhankelijk kan zijn van de (niet-getoonde) toevoer van smeringsvloeistof.A roller 21 (fig. 2) is, for example, clamped at its shaft end 31 in a bearing 32, provided with bearing rollers 33 and 34. The sensor 26, for example, senses the vibrations of the bearing, by means of an accelerometer, which, for example, is outer ring 36 of the bearing is coupled. For example, sensor 27 senses a temperature of the bearing, which temperature may depend on the lubricant supply (not shown).

Zoals schematisch in fig. 1 getoond, worden de sensoruitgangen naar een rekentuig 37 (general or special purpose computer) geleid, waarmee, zoals schematisch aangegeven, een randapparaat 38, een afdrukeenheid 39, of bijvoorbeeld een (niet-getoonde) telefoonlijn, zijn gekoppeld.As shown schematically in Fig. 1, the sensor outputs are led to a computer 37 (general or special purpose computer), to which, as schematically indicated, a peripheral device 38, a printing unit 39, or for instance a telephone line (not shown) are coupled .

In het rekentuig 37 worden bijvoorbeeld van de machine 1 (fig. 3) sensorsignalen in A/D-omzetters 41 gedigitaliseerd, evenals de van de papierbaan 8 afkomstige sensorsignalen in de A/D-omzetters 42. In programmadelen 43 respectievelijk 44 worden zowel de van de papierbaan als van de machine afkomstige signalen omgezet in het frequentiedomein door middel van FFT (Fast Fourier Transform). Het programma-deel 46 levert nu kruiscorrelaties tussen van de papierbaan en de machine afkomstige signalen; programmadeel 47 maakt een toestandsweergave hiervan mogelijk, terwijl programmadeel 48 een trendweergave, dat wil zeggen een verandering in de tijd hiervan mogelijk maakt. In programmadeel 49 worden de signalen digitaal gefilterd en worden de in het tijdsdomein gefilterde waarden bij programmadeel 41 per onderdeel geanalyseerd; programmadeel 52 maakt een weergave van de toestand van de respectievelijke sensoren mogelijk, programmadeel 53 een specificatie per sensor en programmadeel 54 een trendmatige analyse. Het diagnoseprogrammadeel 56 kan via dubbele pijl 57 informatie in het juiste formaat leveren voor een (niet-getoond) expertsysteem, dat bijvoorbeeld automatisch kan vaststellen wanneer een bepaald lager uiterlijk vervangen dient te worden, wanneer de eerste geschikte gelegenheid hiertoe bestaat, etc.For example, in the computer 37, sensor signals from the machine 1 (Fig. 3) are digitized in A / D converters 41, as are the sensor signals from the paper web 8 in the A / D converters 42. In program parts 43 and 44, respectively, the from the paper path as signals from the machine converted to the frequency domain by means of FFT (Fast Fourier Transform). The program portion 46 now provides cross-correlations between signals from the paper web and the machine; program section 47 allows a state display thereof, while program section 48 allows a trend display, i.e. a change in time thereof. In program section 49, the signals are digitally filtered and the time domain filtered values at program section 41 are analyzed per section; program section 52 allows a display of the state of the respective sensors, program section 53 a specification per sensor and program section 54 a trend analysis. The diagnostic program section 56 can provide information in the correct format via a double arrow 57 for an expert system (not shown), which, for example, can automatically determine when a certain lower appearance needs to be replaced, when the first suitable opportunity exists, etc.

Programmadeel 49 kan bijvoorbeeld een overdrachts-karakteristiek vanFor example, program section 49 may have a transfer characteristic of

behelsen (d.i. formule van een tweepolig laag-doorlaatfilter in het tijdsdomein (z-transformatie)) (zie fig. 4). Zoals algemeen bekend is de filterkarakteristiek, behalve van de coëfficiënten Hq, B]_ en B2 afhankelijk van de bemonsterfre-quentie. De bemonsteringsfrequentie moet in elk geval, vanwege het vermijden van vouweffecten, tweemaal zo groot zijn als de maximaal te verwachten frequenties in het meetsig-naal (thans wordt uitgegaan van een bemonsteringsfrequentie fsA2 kHz). Zo kunnen bijvoorbeeld de papierbaansensors zich dwars op de papierbaan bewegen, hetgeen een bepaalde frequentie met zich meebrengt. Eventueel dienen verkregen signalen voorafgaand aan A/D-conversie gefilterd te worden.(i.e. formula of a bipolar low-pass filter in the time domain (z-transformation)) (see Fig. 4). As is well known, the filter characteristic depends on the sampling frequency, except for the coefficients Hq, B1 and B2. In any case, due to the avoidance of folding effects, the sampling frequency must be twice the maximum expected frequencies in the measurement signal (a sampling frequency fsA2 kHz is now assumed). For example, the paper web sensors can move transversely to the paper web, which entails a certain frequency. Any signals obtained must be filtered prior to A / D conversion.

Eerste meetresultaten (fig. 5A en 5B) geven vibraties (f)'tussen 0 en 50 Hz weer (in relatieve decibels (dB)). De asfrequentie bedroeg 10 Hz (zie signaalpieken bij 10, 20, 30, etc.). De secundaire, dat wil zeggen lagere, signaalpieken uit de meetresultaten leveren een informatie omtrent de omwentelingsfrequentie van het rollichaam uit het lager, defecten in binnen- respectievelijk buitenring van het lager, en dergelijke. Indien de informatie uit de secundaire pieken wordt gecorreleerd met de gemeten papierbaaninforma-tie, kan in een vroegtijdig stadium worden gedetecteerd, wanneer bepaalde lagerafwijkingen invloed op, bijvoorbeeld dikte van de materiaalbaan hebben.First measurement results (Fig. 5A and 5B) show vibrations (f) 'between 0 and 50 Hz (in relative decibels (dB)). The axis frequency was 10 Hz (see signal peaks at 10, 20, 30, etc.). The secondary, i.e. lower, signal peaks from the measurement results provide information about the revolving frequency of the roller body from the bearing, defects in inner and outer ring of the bearing, and the like. If the information from the secondary peaks is correlated with the measured paper web information, it can be detected at an early stage when certain bearing deviations affect, for example, thickness of the web.

Andere aan een lager te meten grootheden, zoals temperatuur en/of smeeroliedruk kunnen op soorgelijke wijze met baan-parameters gecorreleerd worden.Other quantities to be measured at a lower level, such as temperature and / or lubricating oil pressure, can similarly be correlated with path parameters.

In het geval van een papiermachine zullen als papierbaansensoren veelal een gewichtssensor, een vochtgehal-tesensor, een formatiesensor (ter bepaling van de vlok-grootte) en/of tenminste één diktesensor worden gehanteerd.In the case of a paper machine, a weight sensor, a moisture content sensor, a formation sensor (for determining the flake size) and / or at least one thickness sensor will usually be used as the paper web sensors.

Becijferingen hebben uitgewezen, dat een onder-houdsbesparing van 10% met behulp van de onderhavige uitvinding haalbaar moet zijn; in absolute termen belopen de onderhoudskosten van een papiermachine in de miljoenen guldens per jaar.Figures have shown that a maintenance saving of 10% should be achievable using the present invention; in absolute terms, the maintenance costs of a paper machine run into millions of guilders per year.

Claims

Method for monitoring a process in which a material web is guided over one or more rollers, wherein at least one parameter of the material web can be measured, a parameter of the roller, for example the bearing deflection, is measured, and the parameters are stored in common and / or analyzed.

Process monitoring system comprising a roller bearing sensor, a material web sensor, and a common means for analysis and / or storage of the sensor signals.

Process monitoring system according to claim 2, comprising filters for filtering sensor signals.

Process monitoring system according to claim 2 or 3, provided with A / D converters for converting the sensor signals into digital signals.

Process monitoring system according to claim 4, comprising one or more digital filters for filtering the digital sensor signals.

Process monitoring system according to claims 2-5, wherein a cross correlation between a signal from a lower origin and a signal from the material web is performed.

Process monitoring system according to claim 6, wherein the cross correlation is determined using digital fourier transform and inverse digital fourier transform.

Paper machine provided with a process monitoring system according to any one of claims 2-7.