WO2007056882A1 - Verfahren zur ermittlung mindestens eines betriebszustandes und vorrichtung hierzu - Google Patents
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- G05B2219/37252—Life of tool, service life, decay, wear estimation
Definitions
- the invention relates to a method for determining at least one operating state of a machine or the like, in particular an agitator mill and a device for determining an operating state, preferably on an agitator mill.
- E P-A-1043070 discloses a method and apparatus for controlling the operating parameters of a fine rolling mill for chocolate production
- DE-A-19931181 discloses a method for optimizing process control and process monitoring in a chocolate making facility.
- At least one system component is assigned at least one sensor.
- a model is created for the characterization of partial aspects of the process.
- the invention is based on the object of developing a method for determining at least one operating state of a machine, in particular an agitator mill, with which a current state of wearing elements can be characterized.
- the object is solved with the features of claim 1.
- the invention further relates to a device for determining at least one operating state of a working machine, in particular a stirred mill.
- a device for determining at least one operating state of a working machine in particular a stirred mill.
- at least one sensor is provided close to the working space, wherein the sensor is connected to a process computer, in which the received data are processed, evaluated and stored and these actual data (actual states) are compared with target data (target states) to send control data to the work machine if required.
- both a volume of wear elements which decreases over time can be considered or a smallest permissible size of the wear elements.
- the product to be mashed comprises two phases, a main liquid phase and a solid phase to be milled.
- frequency bands of the vibrations in the grinding chamber which are product-specific, farm-specific and grain-dependent, are now detected by means of the sensors. As was recognized by the inventors, frequency bands are also dependent on the size of the grinding media. The spectra are normalized in height to emphasize their shape.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung mindestens eines Betriebszustandes einer Maschine oder dergleichen, insbesondere einer Rührwerksmühle sowie eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Betriebszustandes, vorzugsweise an einer Rührwerksmühle. Sie ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein, einen Betriebsparameter beschreibendes Signal erfasst und so aufbereitet wird, dass der Betriebszustand beschreibbar wird.
Description
Verfahren zur Ermittlung mindestens eines Betriebszustandes und Vorrichtung hierzu
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung mindestens eines Betriebszustandes einer Maschine oder dergleichen, insbesondere einer Rührwerksmühle sowie eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Betriebszustandes, vorzugsweise an einer Rührwerksmühle.
Es ist bekannt, Betriebskenngrössen von Arbeitsmaschinen zu ermitteln und Prozesse zu überwachen. So offenbart die E P-A- 1043070 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Betriebsparameter eines Feinwalzwerkes für die Schokoladeherstellung und die DE-A-19931181 ein Verfahren zur Optimierung der Prozessführung und Prozessüberwachung in einer Anlage zur Schokoladeherstellung.
Bei einem weiteren Verfahren zur Online-Prozessüberwachung und Prozessmodellierung gemäss WO 02/097541 ist mindestens einem Anlagenteil wenigstens ein Sensor zugeordnet. Für mindestens einen Maschinenparameter und mindestens einen Produktparameter wird ein Modell zur Charakterisierung von Teilaspekten des Prozesses erstellt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Ermittlung mindestens eines Betriebszustandes einer Maschine, insbesondere einer Rührwerksmühle zu entwickeln, mit dem ein aktueller Zustand von Verschleisselementen charakterisierbar wird. Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch (Online-)Erfassung von Vibrationen wird der quantitative und/oder qualitative Zustand von Verschleisselementen im Arbeitsraum einer Arbeitsmaschine ermittelt. Durch Speicherung und Auswertung von Frequenzbändern sind Aussagen zur Grosse der Verschleisselemente resp. zum Verschleissfortschritt (im Hinblick auf notwendige Erneuerungsvorgänge etc.) ableitbar.
Zur Erfassung und Auswertung solcher Betriebsparameter sind verschiedene Verfahren zur Analyse von Spektren anwendbar, zum Beispiel mittels Systemidentifikation, statistische Verfahren oder eine Korrelationsanalyse. Als vorteilhaft anwendbar hat sich jedoch die Analyse von Hauptkomponenten (Principal component analysis - PCA) erwiesen.
Während beim Stand der Technik Betriebszustände qualitativ ermittelbar sind und ein unerwünschter Zustand ab Beginn seiner Entstehung detektierbar und anzeigbar ist, wird beim erfindungsgemässen Verfahren ein Verschleisszustand auch quantitativ ermittelt und beschrieben, so dass zum Beispiel eine Restlebensdauer effektiver nutzbar wird. Bisher musste hier zum Beispiel eine Rührwerksmühle geöffnet werden um den Verschleiss der Mahlkörper beurteilen zu können. Dies ist nicht nur zeitaufwändig, sondern verursacht Produktions- und Materialverlust sowie Reinigungsaufwand.
In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens beschrieben.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Ermittlung mindestens eines Betriebszustandes einer Arbeitsmaschine, insbesondere einer Rührwerksmühle. Zur Lösung dieser Aufgabe ist mindestens ein Sensor nahe beim Arbeitsraum vorgesehen, wobei der Sensor mit einem Prozessrechner verbunden ist, in der die empfangenen Daten aufbereitet, ausgewertet und gespeichert werden und diese Ist-Daten (Ist- Zustände) mit Solldaten (Sollzuständen) verglichen werden um bei Bedarf Steuerdaten an die Arbeitsmaschine zu senden.
Dabei kann sowohl ein mit der Zeit abnehmendes Volumen von Verschleisselementen betrachtet werden oder eine kleinste zulässige Grosse der Verschleisselemente.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
Aussen am Mahlraum einer Rührwerksmühle sind zwei Online-Sensoren zur Erfassung von Vibrationsspektren angeordnet, die Frequenzen bis ca. 25 kHz aufnehmen können. Während ein Sensor möglichst nahe am Produktauslass der Rührwerksmühle angeord-
net ist, ist der zweite Sensor möglichst weit, aber noch im Bereich der Bearbeitungszone von diesem beabstandet.
Das zu vermählende Produkt umfasst zwei Phasen, eine flüssige Hauptphase und zu vermählende feste Phase.
Im. Betrieb werden nun mittels der Sensoren Frequenzbänder der Vibrationen im Mahl- raum (Bearbeitungszone) erfasst, die produktspezifisch, betriebsspezifisch und mahl- körperabhängig sind. Wie von den Erfindern erkannt wurde, sind Frequenzbänder auch von der Grosse der Mahlkörper abhängig. Die Spektren werden bezüglich ihrer Höhe normalisiert um ihre Form hervorzuheben.
Mittels der an sich bekannten PCA werden diese Frequenzen bzw. Spektren dann einer Verteilungsanalyse unterzogen, so dass die Mahlkörper verschiedenen Grössenklassen zugeordnet werden können.
Claims
1. Verfahren zur Ermittlung mindestens eines Betriebszustandes von Maschinen, insbesondere zur Ermittlung des Verschleisses von Verschleisselementen von Rührwerksmühlen durch Erfassung und Auswertung mindestens eines charakterisierenden Betriebsparameters, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein, einen Betriebsparameter beschreibendes Signal erfasst und so aufbereitet wird, dass der Betriebszustand qualitativ und/oder quantitativ beschreibbar wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbereitung des Signals mittels einer Analyse von Hauptkomponenten erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebszustand der Mahlkörperverschleiss ausgewählt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Vibrationsspektren im Arbeitsraum erfasst und aufgenommen werden und mittels PCA eine Kurve ermittelt wird, die einen Verschleisszustand charakterisiert.
5. Vorrichtung zur Ermittlung mindestens eines Betriebszustandes insbesondere einer Rührwerksmühle, wobei als Betriebszustand der Verschleiss der Mahlkörper genommen wird und Betriebsparameter mittels mindestens eines Sensors erfasst werden, der am Mahlraum angeordnet und mit einem Prozessrechner verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor nahe am Produktauslass der Rührwerksmühle und/oder von diesem Produktauslass beabstandet angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Sensor am Mahlraum angeordnet ist, der vom ersten Sensor möglichst weit beabstandet ist, aber noch in der Bearbeitungszone angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass Frequenzen von 0 kHz bis ca. 25 kHz erfasst werden.
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