WO2020173701A1 - Verfahren und vorrichtung zur erkennung eines bahnabrisses einer faserbahn, industrielle anlage sowie computerprogrammprodukt - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erkennung eines bahnabrisses einer faserbahn, industrielle anlage sowie computerprogrammprodukt Download PDF

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WO2020173701A1
WO2020173701A1 PCT/EP2020/053550 EP2020053550W WO2020173701A1 WO 2020173701 A1 WO2020173701 A1 WO 2020173701A1 EP 2020053550 W EP2020053550 W EP 2020053550W WO 2020173701 A1 WO2020173701 A1 WO 2020173701A1
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WO
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parameters
web
anomaly
industrial plant
fiber
Prior art date
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PCT/EP2020/053550
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Ingo Meier
Steffen Hofmann
Jürgen MIELKE
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F7/00—Other details of machines for making continuous webs of paper
    • D21F7/04—Paper-break control devices
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G9/00—Other accessories for paper-making machines
    • D21G9/0009—Paper-making control systems

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for detecting a web breakage of a fiber web.
  • the invention also relates to a computer program product and an industri elle system.
  • An industrial plant for the production of a fibrous web is in particular a paper machine.
  • a paper machine comprises a first part, the wet section, and a second part, the dryer section.
  • a fiber-containing solution or suspension is sprayed onto a sieve.
  • the layer thus formed is pressed with the aid of a press section and fed to a dryer section with the aid of a conveyor belt.
  • Theimipar tie serves in particular to dry the fibrous web provided by the wet part. During the drying and subsequent winding of the fiber-containing web, web breaks of the fiber-containing fiber web sometimes occur.
  • one aspect of the invention is to identify a possible cause in the event of a web break.
  • the object is achieved by a method according to claim 1.
  • the object is also achieved by a device according to claim 13.
  • the object is achieved by a computer program product according to claim 13, by a device according to claim 14 and by an industrial system according to claim 15.
  • the invention is based on the insight that a web break occurs mainly in the second part of the industrial plant, in particular in the dryer section.
  • malfunctions in the first part of the industrial plant in particular in the wet part, can at least favor a web tear of the fiber-containing web.
  • first parameters are determined and stored with the aid of sensors and / or encoders in the first part of the industrial plant.
  • second parameters are advantageously determined and stored with the aid of sensors and / or encoders in the second part of the industrial system.
  • a deposit is advantageously made in the form of a time series.
  • the time series or the first and / or second parameters are preferably stored in a data memory of a computing unit or in a cloud.
  • the first parameters and the second parameters are preferably stored as a function of time, in particular as time series.
  • the time series through are advantageous Time stamp, preferably identified by the time of the determination.
  • Time series from first parameters are preferably examined for a first anomaly and time series from second parameters are examined for a second anomaly.
  • An analysis of the respective first parameters and / or the respective second parameters is preferably carried out on the basis of the first or second parameters already stored.
  • those parameters are examined which were recorded in a time range before the web break. Such a time range can be between a minute and an hour long.
  • recordings of speeds and torques of the drive are therefore preferably analyzed for a second anomaly.
  • the analysis is advantageously carried out by calculating the web tension, for example through speed differences between individual drives. If a second anomaly is found, a user can determine the reason for the web break and, if necessary, adjust the second parameters for the corresponding drives.
  • Such an adjustment preferably takes place automatically.
  • An adaptation is preferably carried out in such a way that a control or regulation of the drives is modified in such a way that high web tensions of the fiber-containing material web are avoided.
  • the first parameters are a temperature of a fiber-containing solution, a concentration of the fibers in the solution, concentrations of auxiliary substances or a pH value of the respective solution in question.
  • a first parameter can be a state of a nozzle, a pressure in the supply line of the solution to the nozzle and / or its fluctuation.
  • a speed and / or a torque of the respective drive come into question as a second parameter.
  • a thickness of the fiber-containing material web can be a second parameter.
  • settings of a regulation for example an I component, a P component and / or a D component of a PID regulation, can be first or second parameters.
  • a measured web tension at a predeterminable position in the second part can be a second parameter.
  • anomalies can be recognized in the form of a pattern in the respective time series. An anomaly can thus indicate a weak point in the fibrous web which is provided by the first part of the industrial plant.
  • the second parameters in the second part of the industrial plant can be set in such a way that a web break of the supposedly defective fibrous web is avoided.
  • the industrial system is used to produce and / or process the fiber-containing material web, the industrial system comprising a first part, in particular a wet part, and a second part, in particular a drying section , the method comprising the steps of:
  • the first anomaly is displayed to a user.
  • An anomaly is preferably understood to mean a deviation of the respective parameter beyond a predetermined tolerance.
  • an anomaly can be understood to mean a change in a difference between two parameters.
  • a rapid increase in the respective first and / or the respective second parameter can be an anomaly.
  • a fiber-containing web is in particular a paper web or a cardboard web.
  • the fibers are in particular pulp fibers.
  • the fiber-containing web is provided, preferably by spraying a fiber-containing solution onto a sieve.
  • a sieve is preferably designed as a conveyor belt.
  • the fiber-containing material web is advantageously provided from the first part of the industrial plant to the second part of the industrial plant.
  • the fiber-containing web is processed further.
  • a first part of the industrial plant the fiber-containing web is processed further.
  • the second part of the industrial plant being designed as a drying section.
  • the second part can also include other components such as a winder.
  • the fiber-containing web is guided over rollers and is dries.
  • the respective roller is connected to a drive and is driven by the drive.
  • the respective drive is operated with a speed and a torque.
  • the speed and / or the torque of the respective drive can each be determined and stored as a second parameter.
  • the speed of the respective drive can be determined with the help of an encoder, the encoder being assigned to the respective drive.
  • the torque can be determined with the help of a current sensor, the current sensor being assigned to the respective encoder.
  • Second parameters are in particular the respective speed and / or the respective torque of the respective drive.
  • a second parameter can be a web tension of the fiber-containing material web between two rollers, the respective roller being linked to the respective drive.
  • the respective first and / or second parameters are preferably stored in a data memory of a computing unit.
  • the respective first and / or second parameter is advantageously stored as a function of time, in particular in the form of a time series.
  • first and / or second parameter preferably takes place.
  • the difference or the sum of individual first and / or second parameters can also advantageously be displayed
  • the web tension can be determined from a difference between the speeds of adjacent rollers.
  • a reason for a web break can be a defective bearing of the respective roll or an incorrectly set control device.
  • a role can become dirty Cause web break. Soiling of the respective role can also be a second parameter.
  • the control of the respective drive can be set for further operation in such a way that the risk of a web tear is minimized.
  • a further analysis of the first parameters for a first anomaly is advantageously carried out.
  • First parameters relate to and / or advantageously describe the processes in the first part of the industrial plant.
  • the first parameters serve as an example to describe a wet part of a paper machine.
  • a first anomaly can be an increased temperature of the fiber-containing solution, an unusual fiber orientation on the wire section, an at least partially clogged nozzle, or an improperly functioning pump.
  • a first anomaly can be recognized by a deviation in each case of a first parameter beyond a tolerance limit for the respective first parameter.
  • a first anomaly can be an unfavorable fiber orientation or an unfavorable fiber distribution in the fiber-containing material web.
  • the first anomaly can be displayed to the user.
  • a possible source of error can be determined and the error eliminated.
  • an attempt can be made to avoid the respective anomaly with the aid of a control of the first part of the industrial plant.
  • regulation of the pressure or the temperature of the fiber-containing solution can be adapted.
  • the invention advantageously enables complete monitoring of the industrial system. In the event of a web break, only the second part of the industrial system is usually examined today.
  • the invention also enables the first part to be examined and thus a general malfunction in the industrial system to be recognized. Avoiding such malfunctions leads to the avoidance of web breaks and therefore to an improved operational stability of the industrial plant.
  • the first parameters and / or the second parameters are analyzed after a web break.
  • a web tear is in particular a tear in the fiber-containing web. Such a web break often occurs in the second part of the industrial plant.
  • the analysis of the first and / or second parameters is preferably carried out for a time range that extends before the web break.
  • An analysis of the first and / or second parameters is advantageously carried out after a web break in order to identify which deviations could have led to the web break.
  • the second parameters when a first anomaly or a second anomaly of the second parameters is detected, the second parameters are changed in such a way that a web tension of the fiber-containing material web is reduced.
  • the advantageous embodiments of the invention are in particular special as operating methods, in particular as Radiosonic driving a paper machine, designed.
  • An operating method is characterized in particular by intervening in the operating sequence of the industrial plant, a method for monitoring only detecting and / or indicating a malfunction.
  • the respective drive is advantageously controlled or regulated, so that the web tension of the fiber-containing material web is reduced at least in some areas.
  • the second parameters can advantageously be set in such a way that a web break of the fiber-containing material web in the second part is avoided in the future.
  • the recognition is taken into account that changes in the first part of the industrial system only become effective at a later point in time in the second part of the system.
  • the first parameters can advantageously be examined for a first anomaly.
  • the processes in the first part of the industrial installation can also be adapted particularly advantageously in such a way that a web break is less likely.
  • the material application can be increased for a certain time in order to increase the stability of the fiber-containing material web.
  • a renewed web break can advantageously be avoided by changing the second parameters, especially if the quality of the fiber-containing material web provided by the first part of the industrial plant cannot be provided directly with higher stability.
  • the first parameters when a first anomaly of the first parameters is detected, the first parameters are changed in such a way that a maximum voltage assumes a sufficiently high value so that no web break occurs when the second part is functioning properly.
  • the first parameters are preferably changed in such a way that the fiber-containing material web is reinforced.
  • the reinforcement of the fiber-containing material web can remain in place until a first and / or second anomaly no longer occurs.
  • the maximum tension is preferably the web tension which the fiber-containing material web can withstand without the web tearing.
  • the maximum voltage can be determined experimentally and stored.
  • the maximum tension is usually dependent on the type and design of the fiber-containing material web. Accordingly, the type and design of the fiber-containing material web are preferably determined and the maximum voltage is accordingly made available to determine the anomaly.
  • the analysis of the second parameters comprises the following steps:
  • the second anomaly is present when the maximum tension is exceeded by the web tension.
  • the web tension can be calculated from a difference in each case between two torques and / or two speeds of adjacent drives.
  • the web tension can be determined directly by a web tension sensor.
  • the web tension can take place by imposing an oscillation and determining the respective natural frequency of the oscillation.
  • the web tensions between several drives determined during the operation of the industrial plant are preferably stored.
  • a deposit is advantageously made as a time series or as a function of time.
  • the web tension is advantageously a second parameter.
  • a comparison of the calculated and / or measured web tension with the maximum tension is preferably carried out with the aid of a computing unit and / or a control device.
  • the maximum voltage is calculated using the first parameters.
  • the maximum tension is usually dependent on the properties of the fiber-containing material web.
  • the maximum voltage can therefore be calculated from the first parameters, in particular with the aid of a semiempirical model. Experimentally determined factors can support the calculation.
  • the maximum voltage is preferably used to decide whether there is a second anomaly in the second parameters.
  • the first parameters are in particular:
  • the web tension is preferably determined with the aid of a sensor, in particular a tensile load cell.
  • first parameters for the first part of the industrial plant and second parameters for the second part of the industrial plant By assigning first parameters for the first part of the industrial plant and second parameters for the second part of the industrial plant, the evaluation and / or the detection of an anomaly can be carried out particularly efficiently.
  • the respective first parameter and / or the respective second parameter is stored as a time series.
  • a time series is advantageously the time course of the respective parameter as a function of time.
  • the time is preferably chosen as the time.
  • the time series is advantageously synchronized using time stamps.
  • the time stamps are preferably set by the clock.
  • parameters By storing the parameters as time series, parameters can be compared to one another simply and reliably.
  • the at least first parameter in each case and / or the at least one second parameter in each case are stored as a function of time, the respective first parameters and / or the respective second parameters being analyzed with the aid of an algorithm that based on artificial intelligence.
  • the first parameters and / or second parameters are advantageously stored in the form of a time series or as a function of time.
  • the time is understood in particular to be the operating time of the industrial plant.
  • An analysis of the first and / or second parameters as a function of time can also take into account a change in the respective parameter over time.
  • An analysis is preferably carried out using a suitable algorithm, in particular a monitored or unsupervised adaptive algorithm.
  • the display is preferably made to the user. For example, if a clogged nozzle is detected, suggest temporarily increasing the pressure and / or increasing the temperature of the fiber-containing solution.
  • the first parameters and / or the second parameters are stored in a data memory, in particular a cloud, in each case as a function of time.
  • time series are preferably stored as time series, with the time series advantageously being able to be set using common time stamps.
  • the time can serve as an example of the time stamp.
  • the first parameters and / or the second parameters can preferably be stored on a decentralized server, in particular in a cloud.
  • the analysis of the presence of a first and / or second anomaly is preferably carried out by means of the computing unit, the computing unit preferably being connected to the cloud.
  • the calculation of whether there is a first anomaly or a second anomaly is preferably carried out with the aid of a computer program which runs on the arithmetic unit.
  • Saving the first parameters and the second parameters in a cloud has the advantage that the computing capacity, which is usually required for controlling and regulating the industrial plant, is not decimated.
  • the stored first parameters and / or the stored second parameters are used to adapt the algorithm, which is based on artificial intelligence.
  • An adaptation of the algorithm is understood to mean, in particular, a learning of a neural network or some other algorithm.
  • Data from time ranges which were detected shortly before a web break are preferably used to adapt the algorithm.
  • the first parameters and / or the second parameters that lie in a time range preceding the web break are analyzed in order to identify a pattern, with a warning signal being sent to the if such a pattern occurs later User takes place.
  • a pattern can be a typical deviation in a parameter from an average value or a rapid increase in a difference between two second parameters.
  • Computer program product for performing a method according to one of the preceding claims, insofar as the computer program product is executed on a processing unit.
  • the computer program is preferably designed as an application (APP) to run on a decentralized server.
  • APP application
  • the computer program is preferably stored on a computer-readable medium.
  • the computer Program product loaded into the main memory of a computing unit and executed from there by at least one CPU.
  • the computer program product is preferably executed on a decentralized server.
  • the computer program product is preferably executed in the cloud.
  • the device for monitoring an industrial plant comprises:
  • a computing unit for analyzing first parameters for a first anomaly and / or second parameters for a second anomaly
  • a display for interaction with a user, and an interface for providing settings for the industrial system
  • the device is preferably connected to at least one sensor and / or at least one transmitter.
  • the respective sensor and / or the respective transmitter are advantageously used to provide first parameters or second parameters.
  • the device preferably provides the first or second parameter provided in each case with a time stamp and stores the first and / or second parameter.
  • the device is preferably connected to a data memory.
  • the industrial plant is designed in particular as a paper machine.
  • the industrial plant comprises a device as described above.
  • the first part is preferably designed as a wet part.
  • the wet part advantageously includes a wire section and a press section.
  • the wet part comprises a device for providing and / or for applying a fiber-containing solution to the wire section.
  • the second part of the industrial plant is preferably designed as a dryer section.
  • the dryer section is preferably used to dry the fibrous web that has been provided by the first part of the industrial plant.
  • the dryer section advantageously comprises a plurality of Rol len over which the fiber-containing web is guided.
  • the rollers are usually heated and serve to dry the fiber-containing web.
  • the respective role can be driven by a drive.
  • the respective drive has a speed and a torque during operation.
  • the torque and / or the speed are preferably provided by the power supply of the respective drive and / or with the aid of an encoder.
  • the industrial installation preferably comprises a controller for the first part and / or the second part of the installation.
  • the control is preferably designed as a control center.
  • FIG 1 shows an industrial plant
  • FIG 2 sensors, encoders and time series as well
  • 1 shows an industrial installation 100.
  • the industrial installation comprises a first part 100a and a second part 100b.
  • the first part 100a is designed as a wet part.
  • the first part comprises a vessel 5.
  • the vessel 5 is used to provide a fiber-containing solution.
  • the fiber-containing solution is provided via tubes 6 to a plurality of nozzles D1, D2, D3.
  • the respective nozzle D1, D2, D3 is used to apply the fiber-containing solution to a wire section 2.
  • the wire section is used to separate the fibers from the solution.
  • the fibers are provided to a press section 3 in the form of a fiber mat.
  • the press section 3 forms the fiber-containing web 1.
  • the fiber-containing web is provided to the second part of the industrial plant 100b.
  • the second part 100b is designed as a dryer section 4.
  • the dryer section comprises a plurality of rollers, the respective roller being coupled to a drive M.
  • At least some of the drives M are coupled to an encoder G1, ..., G4.
  • the respective encoder G1, ..., G4 is used to record the respective speed of the respective drive M.
  • the fibrous material web 1 runs through the dryer section and is rolled up on a roll 15.
  • a control device SE is used to control the respective drive M.
  • the control device SE is used to control or regulate the respective torque and / or the respective speed of the respective drive M.
  • the control device preferably comprises a control device RE.
  • the control device RE is used to control the first parameters xl, ..., xn and / or second parameters yl, ..., yn.
  • a first parameter xl,..., Xn can be the opening of the respective nozzle Dl, D2, D3, a temperature of the fiber-containing solution or the pressure of the fiber-containing solution in the tubes 6.
  • a second parameter yl, ..., yn is preferably a temperature in the dryer section 4, a torque of a drive M or a speed of a drive M.
  • the fiber-containing solution is sprayed onto a fiber mat through the respective nozzle D1, D2, D3.
  • the fiber mat with the Fa ⁇ fibers is fed to a press section. 3
  • the press section 3 is used to shape the fiber-containing material web 1.
  • the fiber-containing material web is then dried in the drying section 4.
  • the dryer section 4 the fiber-containing Wa ⁇ runs renbahn 1 via the plurality of rollers and is further ge dried. In the dryer section, it may load in a strong train ⁇ , ie a high web tension B, the fibrous web 1 coming to a web break.
  • FIG. 2 shows sensors S1, ... Sn, sensors Gl, ..., Gn and time series 16a, ..., 16n, 17a, ... 17n.
  • the sensors Sl, ..., Sn make vorzugswei ⁇ se first parameter xl, ..., xn ready.
  • the encoder Gl, ..., Gn are preferably each arranged a drive M and / or a role ⁇ .
  • the respective encoder Gl, ..., Gn generally provides second parameters yl, ..., yn.
  • the first parameters xl, ..., xn and the second parameters yl, ..., yn are stored as a function of the time t. ⁇ preferential as the parameters xl, x, yl, yn in time series 16a, ... 16n (for first parameter), 17a ... deposited, 17n (ter for second Parame ⁇ ).
  • a deposit is preferably carried out in a spei ⁇ cher.
  • the data memory is preferably det as a cloud surebil ⁇ .
  • the possible method comprises a plurality of method steps v1, ..., v8, as explained below.
  • a first method step vl the first parameters xl, ..., xn and / or second parameters yl, ..., yn of sensors Sl, ..., Sn and / or encoder Gl, ..., Gn determined and stored.
  • Storage is preferably carried out by storing in a processing unit RE.
  • the computation unit RE can be used as so- ⁇ -called Edge device and / or as a remote server, in particular ⁇ sondere as a cloud, be formed.
  • the parameters xl, ... xn, yl, yn are preferably stored as time series 16a, ... 16n, 17a, ..., 17n.
  • a time stamp such as the time is advantageously used to synchronize the individual time series 16a, ..., 17n.
  • the second procedural F ⁇ is rensuze V2, and advantageously, the further method steps ⁇ v3, ..., v8 executed.
  • the second parameters yl, ..., yn are analyzed.
  • the web tension is preferably provided from the speeds and / or the torques of the respective drive M.
  • a third method step v3 at least ei ⁇ ne provided web tension is examined whether a maximum web tension B max has been exceeded. If the maximum web tension B-max is exceeded, the reason for the web break F is probably in the dryer section.
  • a fourth method step v4 the exceeding of the maximum web tension B-max is displayed to a user.
  • options can be displayed to the user What measures can be used to prevent web breaks F in the future.
  • the respective drives M can be controlled or regulated in the context of the fourth method step v4 in such a way that such a web break F no longer occurs.
  • an analysis of the first parameters xl,..., Xn takes place in a fifth method step v5.
  • the first parameters xl,..., Xn are preferably checked for a first anomaly.
  • the anomaly can be displayed to a user.
  • Measures can advantageously be shown to the user to eliminate the anomaly.
  • such measures can include cleaning a nozzle D1, D2, D3.
  • the first parameters xl, ..., xn can be changed in such a way that the first anomaly is eliminated.
  • a brief rise in temperature or a brief rise in pressure are conceivable.
  • the second parameters yl,..., Yn can be set in such a way that a second anomaly will probably not occur.
  • the speeds and / or the torques of the respective drives are set in such a way that the web tension B is reduced at least in some areas.
  • a manual analysis of the first parameters xl, ..., xn and / or the second parameters yl, ..., yn can also take place.
  • This analysis is carried out, for example, with the help of artificial intelligence.
  • Such an analysis can advantageously be used to identify patterns which occur before a web break. Analysis can reveal reasons in of the industrial installation 100 can be recognized in order to achieve a higher operational reliability of the industrial installation.
  • the invention relates to a method for monitoring an industrial plant 100, a program product and an industrial plant Computerpro 100.
  • the industri ⁇ elle system 100 comprises two parts 100a, 100b.
  • the industri ⁇ elle system 100 constructed in particular as paper machine used for the production and / or for processing a fibrous web 1.
  • a first part 100a of the industri economic plant 100 in particular a paper machine xl first parameter, ..., xn provided.
  • second parameters yl, ..., yn are provided in a second part 100b.
  • the Pa ⁇ parameters xl, xn be yl, yn preferably as time series 16a, ..., 16n, 17a, ..., 17n deposited.
  • an analysis of the second Para ⁇ meter yl, ..., yn indicate a second anomaly. If no second anomaly can be determined, the first parameters xl, ..., xn are examined for a first anomaly.
  • Ana lysis ⁇ preferably the parameters xl, ..., yn examined, which have been deposited in a time range prior to the web break F. If a first or second anomaly is detected, these and optional measures to avoid such web breaks F are displayed to the user.
  • the first parameters xl, ..., xn and / or the second parameters yl, ..., yn can be set in such a way that web breaks F are avoided in the future.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer industriellen Anlage (100), ein Computerprogrammprodukt und eine industriellen Anlage (100). Die industrielle Anlage (100) umfasst zwei Teile (100a, 100b). In einem ersten Teil (100a) der industriellen Anlage (100), insbesondere einer Papiermaschine, werden erste Parameter (x1,…,xn) bereitgestellt. Die industrielle Anlage (100), insbesondere als Papiermaschine ausgebildet, dient zur Herstellung und/oder zur Bearbeitung einer faserhaltigen Warenbahn (1). In einem zweiten Teil (100b) werden zweite Parameter (y1,…,yn) bereitgestellt. Die Parameter (x1,…,xn,y1,…,yn) werden, vorzugsweise als Zeitreihen (16a,…,16n,17a,…,17n) hinterlegt. Bei einem Bahnabriss im zweiten Teil (100b) erfolgt zunächst eine Analyse der zweiten Parameter (y1,…,yn) auf eine zweite Anomalie hin. Kann keine zweite Anomalie festgestellt werden, werden die ersten Parameter (x1,…,xn) auf eine erste Anomalie hin untersucht. Bei der Analyse werden vorzugsweise die Parameter (x1,…xn, y1,…,yn) untersucht, welche in einem Zeitbereich vor dem Bahnabriss (F) hinterlegt worden sind. Bei Feststellung einer ersten oder zweiten Anomalie werden diese und optional Maßnahmen zur Vermeidung solcher Bahnabrisse (F) dem Benutzer angezeigt. Optional können die ersten Parameter x1,…,xn und/oder die zweiten Parameter y1,…,yn so eingestellt werden, dass Bahnabrisse F in Zukunft vermieden werden.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung eines Bahnabrisses einer Faserbahn, industrielle Anlage sowie Computerprogramm produkt
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung eines Bahnabrisses einer Faserbahn. Weiter betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt und eine industri elle Anlage.
Eine industrielle Anlage zur Herstellung einer faserhaltigen Warenbahn ist insbesondere eine Papiermaschine. Eine Papier maschine umfasst einen ersten Teil, den Nassteil, und einen zweiten Teil, die Trockenpartie.
Im Nassteil wird eine faserhaltige Lösung oder Suspension auf ein Sieb gesprüht. Die sich dadurch gebildete Schicht wird mit Hilfe einer Pressenpartie gepresst und mit Hilfe eines Transportbands einer Trockenpartie zugeführt. Die Trockenpar tie dient insbesondere zur Trocknung der vom Nassteil bereit gestellten faserhaltigen Warenbahn. Beim Trocknen und beim anschließenden Aufwickeln der faserhaltigen Warenbahn treten zuweilen Bahnabrisse der faserhaltigen Faserbahn auf.
Bahnabrisse führen in der Regel zu einem Stillstand einer Pa piermaschine. Ein solcher Stillstand kostet den Betreiber der Papiermaschine nachteilhaft viel Geld.
Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, Stillstände einer industriellen Anlage möglichst zu vermeiden.
Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, drohende Bahnab risse zu vermeiden.
Darüber hinaus ist ein Aspekt der Erfindung, bei einem Bahn abriss eine mögliche Ursache zu erkennen. Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird weiter durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 13 gelöst. Darüber hinaus wird die Aufgabe durch ein Compu terprogrammprodukt nach Anspruch 13, durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 14 und durch eine industrielle Anlage nach An spruch 15 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Er findung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung gründet auf der Einsicht, dass ein Bahnabriss hauptsächlich im zweiten Teil der industriellen Anlage, ins besondere in der Trockenpartie, auftritt.
In der Regel führt eine Fehlfunktion eines Antriebs zu einer lokal erhöhten Bahnspannung der Warenbahn und damit ggf. zu einem Bahnabriss der faserhaltigen Warenbahn im zweiten Teil der industriellen Anlage.
Alternativ oder zusätzlich können Fehlfunktionen im ersten Teil der industriellen Anlage, insbesondere im Nassteil, ei nen Bahnabriss der faserhaltigen Warenbahn zumindest begüns tigen .
Vorteilhaft werden mit Hilfe von Sensoren und/oder Gebern im ersten Teil der industriellen Anlage erste Parameter bestimmt und hinterlegt. Weiter werden vorteilhaft mit Hilfe von Sen soren und/oder Gebern im zweiten Teil der industriellen Anla ge zweite Parameter bestimmt und hinterlegt. Eine Hinterle gung erfolgt vorteilhaft jeweils in Form einer Zeitreihe. Vorzugsweise werden die Zeitreihen oder die ersten und/oder zweiten Parameter auf einem Datenspeicher einer Recheneinheit oder in einer Cloud hinterlegt.
Eine Hinterlegung der ersten Parameter und der zweiten Para meter erfolgt vorzugsweise als Funktion der Zeit, insbesonde re als Zeitreihen. Vorteilhaft sind die Zeitreihen durch Zeitstempel, vorzugsweise durch die Uhrzeit der Bestimmung, gekennzeichnet .
Vorzugsweise werden Zeitreihen aus ersten Parametern auf eine erste Anomalie und Zeitreihen aus zweiten Parametern auf eine zweite Anomalie hin untersucht.
Eine Analyse der jeweils ersten Parameter und/oder der je weils zweiten Parameter erfolgt vorzugsweise anhand der be reits hinterlegten ersten oder zweiten Parameter. Vorzugswei se werden diejenigen Parameter untersucht, welche in einem Zeitbereich vor dem Bahnabriss aufgenommen worden sind. Ein solcher Zeitbereich kann zwischen einer Minute und einer Stunde lang sein.
Im Falle des Bahnabrisses werden daher vorzugsweise Aufzeich nungen von Drehzahlen und Drehmomenten des Antriebs auf eine zweite Anomalie hin analysiert. Die Analyse erfolgt vorteil haft durch die Berechnung der Bahnspannung, beispielsweise durch Drehzahl-Differenzen einzelner Antriebe. Bei Feststel lung einer zweiten Anomalie kann ein Benutzer den Grund für den Bahnabriss ermitteln und gegebenenfalls die zweiten Para meter für die entsprechenden Antriebe anpassen.
Bevorzugt erfolgt eine solche Anpassung automatisch. Eine An passung erfolgt vorzugsweise derart, dass eine Steuerung oder Regelung der Antriebe derart modifiziert wird, so dass hohe Bahnspannungen der faserhaltigen Warenbahn vermieden werden.
Kann bei einer Analyse der Drehzahlen und/oder der Drehmomen te keine Fehlfunktion eines Antriebs festgestellt werden, so scheint eine Fehlfunktion im Nassteil der Papiermaschine vor zuliegen. In diesem Fall erfolgt eine Analyse der dort ermit telten ersten Parameter.
Als erste Parameter kommen eine Temperatur einer faser haltigen Lösung, eine Konzentration der Fasern in der Lösung, Konzentrationen von Hilfsstoffen oder ein pH-Wert der jewei- ligen Lösung in Frage. Darüber kann ein erster Parameter ein Zustand einer Düse sein, ein Druck in der Zuleitung der Lö sung zur Düse und/oder dessen Schwankung.
Als zweite Parameter kommen eine Drehzahl und/oder ein Dreh moment des jeweiligen Antriebs in Frage. Darüber hinaus kann eine Dicke der faserhaltigen Warenbahn ein zweiter Parameter sein. Darüber hinaus können Einstellungen einer Regelung, beispielsweise ein I-Anteil, ein P-Anteil und/oder ein D- Anteil einer PID-Regelung, erste oder zweite Parameter sein. Schließlich kann eine gemessene Bahnspannung an einer vorgeb- baren Position im zweiten Teil ein zweiter Parameter sein.
Mit Hilfe von Algorithmen, die vorzugsweise auf künstlicher Intelligenz beruhen, können Anomalien in Form eines Musters in der jeweiligen Zeitreihe erkannt werden. Eine Anomalie kann somit auf eine Schwachstelle in der faserhaltigen Waren bahn hindeuten, welche vom ersten Teil der industriellen An lage bereitgestellt wird.
Bei Erkennen einer solchen ersten Anomalie im ersten Teil der industriellen Anlage können die zweiten Parameter im zweiten Teil der industriellen Anlage derart eingestellt werden, dass ein Bahnabriss der vermeintlich fehlerhaften faserhaltigen Warenbahn vermieden wird.
Bei dem Verfahren zum Überwachen einer industriellen Anlage auf einen Bahnabriss einer faserhaltigen Warenbahn dient die industrielle Anlage zur Herstellung und/oder Bearbeitung der faserhaltigen Warenbahn, wobei die industrielle Anlage einen ersten Teil, insbesondere ein Nassteil, und einen zweiten Teil, insbesondere eine Trockenpartie, umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Bestimmung und Hinterlegung von ersten Parametern des ers ten Teils und zweiten Parametern des zweiten Teils,
- Analyse der zweiten Parameter auf eine zweite Anomalie, - Bei Feststellung, dass keine zweite Anomalie bei den zwei ten Parametern vorliegt erfolgt eine Analyse der ersten Para meter auf eine erste Anomalie hin;
- bei Feststellung der ersten Anomalie bei den ersten Parame tern wird die erste Anomalie einem Benutzer angezeigt.
Unter einer Anomalie wird vorzugsweise eine Abweichung des jeweiligen Parameters über eine vorgegebene Toleranz hinaus verstanden. Darüber hinaus kann unter einer Anomalie eine Än derung einer Differenz von jeweils zwei Parametern verstanden werden. Schließlich kann ein schneller Anstieg des jeweiligen ersten und/oder des jeweiligen zweiten Parameters eine Anoma lie sein.
Eine faserhaltige Warenbahn ist insbesondere eine Papierbahn oder eine Pappebahn. Die Fasern sind insbesondere Zellstoff- Fasern .
In einem ersten Teil der industriellen Anlage wird die faser haltige Warenbahn, vorzugsweise durch Aufsprühen einer faser haltigen Lösung auf ein Sieb, bereitgestellt. Vorteilhaft er folgt eine weitere Bearbeitung der auf dem Sieb befindlichen Fasern mit Hilfe einer Pressenpartie. Das Sieb ist vorzugs weise als Transportband ausgebildet.
Die faserhaltige Warenbahn wird vorteilhaft von dem ersten Teil der industriellen Anlage an den zweiten Teil der indust riellen Anlage bereitgestellt.
Im zweiten Teil der industriellen Anlage wird die faserhalti ge Warenbahn weiterbearbeitet. Insbesondere erfolgt ein
Trocknen der faserhaltigen Warenbahn, wobei der zweite Teil der industriellen Anlage als Trockenpartie ausgebildet ist. Der zweite Teil kann auch weitere Komponenten wie einen Auf wickler umfassen.
Die faserhaltige Warenbahn wird im zweiten Teil der industri ellen Anlage über Rollen geführt und mit Hilfe der Rollen ge- trocknet. Die jeweilige Rolle ist mit einem Antrieb verbunden und wird von dem Antrieb angetrieben. Der jeweilige Antrieb wird mit einer Drehzahl und einem Drehmoment betrieben. Die Drehzahl und/oder das Drehmoment des jeweiligen Antriebs kön nen jeweils als zweite Parameter bestimmt und hinterlegt wer den. Die Drehzahl des jeweiligen Antriebs kann mit Hilfe ei nes Gebers ermittelt werden, wobei der Geber dem jeweiligen Antrieb zugeordnet ist. Das Drehmoment kann mit Hilfe eines Strom-Sensors ermittelt werden, wobei der Stromsensor dem je weiligen Geber zugeordnet ist.
Zweite Parameter sind insbesondere die jeweilige Drehzahl und/oder das jeweilige Drehmoment des jeweiligen Antriebes. Darüber kann ein zweiter Parameter eine Bahnspannung der fa serhaltigen Warenbahn zwischen zwei Rollen sein, wobei die jeweilige Rolle mit dem jeweiligen Antrieb verknüpft ist.
Die Hinterlegung des jeweiligen ersten und/oder zweiten Para meters erfolgt vorzugsweise in einem Datenspeicher einer Re cheneinheit. Vorteilhaft erfolgt eine Hinterlegung des jewei ligen ersten und/oder zweiten Parameters als Funktion der Zeit, insbesondere in Form einer Zeitreihe.
Bevorzugt erfolgt darüber hinaus ein Anzeigen eines zeitli chen Verlaufes des jeweiligen ersten und/oder zweiten Parame ters. Vorteilhaft können auch die Differenz oder die Summe einzelner erster und/oder zweiter Parameter angezeigt
und/oder hinterlegt werden.
Im Falle eines Bahnabrisses kann analysiert werden, ob eine erhöhte Bahnspannung der faserhaltigen Warenbahn zwischen zwei Rollen aufgetreten ist. Die Bahnspannung kann durch eine Differenz von Drehzahlen benachbarter Rollen ermittelt wer den .
Ein Grund für einen Bahnabriss kann ein defektes Lager der jeweiligen Rolle oder eine falsch eingestellte Regeleinrich tung sein. Zudem kann eine Verschmutzung einer Rolle zu einem Bahnabriss führen. Eine Verschmutzung der jeweiligen Rolle kann auch ein zweiter Parameter sein.
Bei einer erhöhten Bahnspannung in dem Bereich, in welchem der Bahnabriss erfolgt ist, kann eine weitere Analyse den Grund für die Anomalie ermitteln. Darüber hinaus kann die Steuerung des jeweiligen Antriebs für den weiteren Betrieb derart eingestellt werden, dass das Risiko für einen Bahnab riss minimiert wird.
Sollte dagegen bei einem Bahnabriss keine zweite Anomalie festgestellt werden, so wird ein solches Ergebnis vorteilhaft hinterlegt und/oder dem Benutzer angezeigt.
Vorteilhaft erfolgt eine weitere Analyse der ersten Parameter auf eine erste Anomalie hin.
Erste Parameter betreffen und/oder beschreiben vorteilhaft die Vorgänge im ersten Teil der industriellen Anlage.
Beispielhaft dienen die ersten Parameter zur Beschreibung ei nes Nassteils einer Papiermaschine.
Eine erste Anomalie kann eine erhöhte Temperatur der faser haltigen Lösung, eine ungewöhnliche Faserausrichtung auf der Siebpartie, eine zumindest zum Teil verstopfte Düse, oder ei ne nicht ordnungsgemäß funktionierende Pumpe sein. Eine erste Anomalie kann durch eine Abweichung jeweils eines ersten Pa rameters über eine Toleranzgrenze für den jeweils ersten Pa rameter hinaus erkannt werden. Darüber hinaus kann eine erste Anomalie eine unvorteilhafte Faserausrichtung oder eine un vorteilhafte Faserverteilung in der faserhaltigen Warenbahn sein .
Bei Feststellen einer ersten Anomalie, kann die erste Anoma lie dem Benutzer angezeigt werden. Während einer Wartung des zweiten Teils der industriellen Anlage, wo der Bahnabriss er folgte, kann, ausgehend von der Analyse anhand der ersten Pa- rameter, eine mögliche Fehlerquelle ermittelt werden und der Fehler beseitigt werden.
Darüber hinaus kann mit Hilfe einer Steuerung des ersten Teils der industriellen Anlage die jeweilige Anomalie zu ver meiden versucht werden. Beispielhaft kann eine Regelung des Druckes oder der Temperatur der faserhaltigen Lösung ange passt werden.
Durch die Erfindung ist vorteilhaft eine vollständige Überwa chung der industriellen Anlage möglich. Bei einem Bahnabriss wird heute in der Regel lediglich der zweite Teil der indust riellen Anlage untersucht. Durch die Erfindung kann auch der erste Teil untersucht werden und so eine übergreifende Fehl funktion in der industriellen Anlage erkannt werden. Das Ver meiden solcher Fehlfunktionen führt zu einer Vermeidung von Bahnabrissen und demnach zu einer verbesserten Betriebsstabi lität der industriellen Anlage.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Analyse der ersten Parameter und/oder der zweiten Para meter nach einem Bahnabriss.
Ein Bahnabriss ist insbesondere ein Riss der faserhaltigen Warenbahn. Ein solcher Bahnabriss erfolgt oft im zweiten Teil der industriellen Anlage.
Vorzugsweise erfolgt die Analyse der ersten und/oder zweiten Parameter für einen Zeitbereich, der sich vor dem Bahnabriss erstreckt .
Vorteilhaft erfolgt eine Analyse der ersten und/oder zweiten Parameter nach einem Bahnabriss, um zu erkennen, welche Ab weichungen zu dem Bahnabriss geführt haben könnten.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt bei Feststellung einer ersten Anomalie oder zweiten Anomalie der zweiten Parameter eine Veränderung der zweiten Parameter derart, dass eine Bahnspannung der faserhaltigen Warenbahn reduziert wird.
Die vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung sind insbe sondere als Betriebsverfahren, insbesondere als Betriebsver fahren einer Papiermaschine, ausgestaltet.
Ein Betriebsverfahren zeichnet sich insbesondere durch ein Eingreifen in den Betriebsablauf der industriellen Anlage aus, wobei ein Verfahren zur Überwachung lediglich eine Fehl funktion detektiert und/oder anzeigt.
Vorteilhaft erfolgt bei Feststellung einer ersten Anomalie oder einer zweiten Anomalie die Steuerung oder Regelung des jeweiligen Antriebs, so dass die Bahnspannung der faserhalti gen Warenbahn zumindest bereichsweise reduziert wird.
Vorteilhaft können bei Feststellen einer zweiten Anomalie die zweiten Parameter derart eingestellt werden, so dass ein Bahnabriss der faserhaltigen Warenbahn im zweiten Teil zu künftig vermieden wird. Mit dieser Ausgestaltung wird der Er kenntnis Rechnung getragen, dass Änderungen im ersten Teil der industriellen Anlage erst zu einem späteren Zeitpunkt im zweiten Teil der Anlage wirksam werden.
Vorteilhaft kann bei Vorliegen der zweiten Anomalie eine Un tersuchung der ersten Parameter auf eine erste Anomalie vor genommen werden.
Besonders vorteilhaft können die Vorgänge im ersten Teil der industriellen Anlage zudem derart angepasst werden, so dass ein Bahnabriss weniger wahrscheinlich ist. Beispielhaft kön nen der Materialauftrag für eine bestimmte Zeit erhöht wer den, um die Stabilität der faserhaltigen Warenbahn zu erhö hen .
Durch eine Veränderung der zweiten Parameter kann vorteilhaft ein erneuter Bahnabriss vermieden werden, insbesondere falls die Qualität der vom ersten Teil der industriellen Anlage be- reitgestellten faserhaltigen Warenbahn nicht unmittelbar in höherer Stabilität bereitgestellt werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt bei Feststellung einer ersten Anomalie der ersten Pa rameter eine Veränderung der ersten Parameter derart, dass eine Maximalspannung einen ausreichend hohen Wert annimmt, so dass bei ordnungsgemäßer Funktion des zweiten Teils kein Bahnabriss erfolgt.
Eine Veränderung der ersten Parameter erfolgt vorzugsweise derart, dass die faserhaltige Warenbahn verstärkt wird. Die Verstärkung der faserhaltigen Warenbahn kann solange bestehen bleiben, bis eine erset und/oder zweite Anomalie nicht mehr auftritt .
Die Maximalspannung ist vorzugsweise die Bahnspannung, welche die faserhaltige Warenbahn aushält, ohne dass es zum Bahnab riss kommt.
Die Maximalspannung kann experimentell ermittelt werden und hinterlegt werden. Die Maximalspannung ist in der Regel von der Art und Ausführung der faserhaltigen Warenbahn abhängig. Demnach erfolgt vorzugsweise eine Feststellung der Art und Ausführung der faserhaltigen Warenbahn und eine dementspre chende Bereitstellung der Maximalspannung zur Feststellung der Anomalie.
Durch eine Anpassung der ersten Parameter kann zumindest ein Wiederholen der Bahnspannung wirksam vermieden werden.
Insbesondere ist eine solche Maßnahme bis zu einer vorgesehe nen Wartung des ersten Teils der industriellen Anlage vor teilhaft, da eine bereits geplante Wartung nicht eher termi niert werden muss, um einen Bahnabriss zu vermeiden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Analyse der zweiten Parameter folgende Schritte:
- Berechnung der Bahnspannung der Warenbahn aus den zweiten Parametern,
- Vergleich der Bahnspannung mit einer Maximalspannung,
- wobei die zweite Anomalie bei einem Überschreiten der Maxi malspannung durch die Bahnspannung vorliegt.
Eine Berechnung der Bahnspannung kann aus einer Differenz je weils zweier Drehmomente und/oder zweier Drehzahlen benach barter Antriebe erfolgen.
Darüber hinaus kann die Bahnspannung durch einen Bahnspan- nungs-Sensor direkt bestimmt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Bahnspannung durch Auf prägen einer Schwingung und einer Bestimmung der jeweiligen Eigenfrequenz der Schwingung erfolgen.
Die während dem Betrieb der industriellen Anlage festgestell ten Bahnspannungen zwischen jeweils mehreren Antrieben werden vorzugsweise hinterlegt. Eine Hinterlegung erfolgt vorteil haft als Zeitreihe oder als Funktion der Zeit. Vorteilhaft ist die Bahnspannung ein zweiter Parameter.
Ein Vergleich der berechneten und/oder gemessenen Bahnspan nung mit der Maximalspannung erfolgt vorzugsweise mit Hilfe einer Recheneinheit und/oder einer Steuereinrichtung.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Maximalspannung anhand der ersten Parameter berech net .
Die Maximalspannung ist in der Regel von den Eigenschaften der faserhaltigen Warenbahn abhängig. Insbesondere mit Hilfe eines semiempirischen Modells kann die Maximalspannung daher aus den ersten Parametern berechnet werden. Experimentell er mittelte Faktoren können die Berechnung unterstützen. Die Maximalspannung dient vorzugsweise zur Entscheidung, ob eine zweite Anomalie in den zweiten Parametern vorliegt.
Durch die Berechnung der Maximalspannung anhand der ersten Parameter kann vorteilhaft festgestellt werden, ob eine zwei te Anomalie zum Bahnabriss der faserhaltigen Warenbahn ge führt hat .
Durch die Berechnung der Maximalspannung aus den ersten Para metern kann eine besonders sichere Bestimmung der zweiten Anomalie erfolgen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind erste Parameter insbesondere:
- eine Temperatur, eine chemische Zusammensetzung einer fa serhaltigen Lösung, eine gemittelte Ausrichtung der Fasern zueinander,
wobei die zweiten Parameter insbesondere:
- eine Temperatur der faserhaltigen Warenbahn, eine gemessene Bahnspannung, ein Drehmoment eines jeweiligen Antriebs, eine Drehzahl des jeweiligen Antriebs sind.
Die Bahnspannung wird vorzugsweise mit Hilfe eines Sensors, insbesondere einer Zugmessdose, ermittelt.
Durch die Zuordnung von ersten Parametern für den ersten Teil der industriellen Anlage und zweiten Parameter für den zwei ten Teil der industriellen Anlage können die Auswertung und/oder das Erkennen einer Anomalie besonders effizient er folgen .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der jeweilige erste Parameter und/oder der jeweilige zweite Parameter als Zeitreihe hinterlegt.
Eine Zeitreihe ist vorteilhaft der zeitliche Verlauf des je weiligen Parameters als Funktion der Zeit. Vorzugsweise wird als Zeit die Uhrzeit gewählt.
Vorteilhaft erfolgt eine Synchronisation der Zeitreihen durch Zeitstempel. Die Zeitstempel sind vorzugsweise durch die Uhr zeit festgelegt.
Durch die Hinterlegung der Parameter als Zeitreihen kann ein Vergleich von Parametern zueinander einfach und sicher erfol gen .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden der zumindest jeweils erste Parameter und/oder der zu mindest eine jeweils zweite Parameter als Funktion der Zeit hinterlegt, wobei die jeweils ersten Parameter und/oder die jeweils zweiten Parameter mit Hilfe eines Algorithmus analy siert werden, der auf künstlicher Intelligenz beruht.
Eine Hinterlegung der ersten Parameter und/oder zweiten Para meter erfolgt vorteilhaft in Form einer Zeitreihe oder als Funktion der Zeit. Unter der Zeit wird insbesondere die Be triebszeit der industriellen Anlage verstanden.
Eine Analyse der ersten und/oder zweiten Parameter als Funk tion der Zeit kann auch eine Änderung des jeweiligen Parame ters von der Zeit berücksichtigen.
Eine Analyse erfolgt vorzugsweise mit einem geeigneten Algo rithmus, insbesondere einem überwachten oder unüberwachten lernfähigen Algorithmus.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei Feststellung der ersten Anomalie und/oder der zwei ten Anomalie eine Möglichkeit zur Vermeidung der jeweiligen Anomalie angezeigt.
Die Anzeige erfolgt vorzugsweise an den Benutzer. Beispiels weise kann bei Feststellung einer verstopften Düse vorge- schlagen werden, den Druck kurzzeitig zu erhöhen und/oder die Temperatur der faserhaltigen Lösung zu erhöhen.
Darüber hinaus kann bei einer hohen Bahnspannung automatisch durch Anpassung der jeweiligen Drehzahl und/oder des jeweili gen Drehmoments des jeweiligen Antriebes ein Bahnabriss der faserhaltigen Warenbahn vermieden werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die ersten Parameter und/oder die zweiten Parameter in einem Datenspeicher, insbesondere einer Cloud, jeweils als Funktion der Zeit hinterlegt.
Eine Hinterlegung erfolgt vorzugsweise als Zeitreihen, wobei die Zeitreihen vorteilhaft über gemeinsame Zeitstempel in Be zug setzbar sind.
Als Zeitstempel kann beispielhaft die Uhrzeit dienen.
Die ersten Parameter und/oder die zweiten Parameter sind vor zugsweise auf einem dezentralen Server, insbesondere in einer Cloud, speicherbar.
Vorzugsweise erfolgt die Analyse des Vorliegens einer ersten und/oder zweiten Anomalie mittels der Recheneinheit, wobei die Recheneinheit vorzugsweise mit der Cloud in Verbindung steht .
Die Berechnung, ob eine erste Anomalie oder eine zweite Ano malie vorliegt, erfolgt vorzugsweise mit Hilfe eines Compu terprogramms, welches auf der Recheneinheit abläuft.
Die Speicherung der ersten Parameter und der zweiten Parame ter in einer Cloud hat den Vorteil, dass die Rechenkapazität, welche in der Regel zur Steuerung und Regelung der industri ellen Anlage erforderlich ist, nicht dezimiert wird. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dienen die hinterlegten ersten Parameter und/oder die hinter legten zweiten Parameter, zur Anpassung des Algorithmus, der auf künstlicher Intelligenz beruht.
Unter einer Anpassung des Algorithmus wird insbesondere ein Anlernen eines neuronalen Netzes oder eines sonstigen Algo rithmus verstanden.
Vorzugsweise werden Daten aus Zeitbereichen, welche kurz vor einem Bahnabriss detektiert worden sind, zur Anpassung des Algorithmus herangezogen.
Auch in diesem Beispiel ist der Einsatz von lernfähigen Algo rithmen vorteilhaft. Beispielhaft ist der Einsatz eines Rand- om-Tree-basierter Algorithmus vorteilhaft.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden bei einem Bahnabriss die ersten Parameter und/oder die zweiten Parameter analysiert, die in einem, dem Bahnabriss vorangehenden Zeitbereich liegen, um ein Pattern zu erkennen, wobei bei einem späteren Auftreten eines solchen Patterns ein Warnsignal an den Benutzer erfolgt.
Ein Pattern kann eine typische Abweichung in einem Parameter von einem Durchschnittswert sein oder ein schneller Anstieg einer Differenz zweier zweiten Parameter.
Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines Verfahrens ge mäß einem der vorangehenden Ansprüche, insofern das Computer programmprodukt auf einer Recheneinheit ausgeführt wird.
Das Computerprogramm ist vorzugsweise als Applikation (APP) zum Ablauf auf einem dezentralen Server ausgebildet.
Das Computerprogramm ist vorzugsweise auf einem Computer lesbaren Medium gespeichert. Vorzugsweise wird das Computer- Programmprodukt in den Arbeitsspeicher einer Recheneinheit geladen und von dort von zumindest einer CPU ausgeführt.
Vorzugsweise erfolgt die Ausführung des Computerprogrammpro duktes auf einem dezentralen Server. Vorzugsweise wird das Computerprogrammprodukt in der Cloud ausgeführt.
Die Vorrichtung zur Überwachung einer industriellen Anlage umfasst :
- ein Interface zum Empfang von ersten Parametern und/oder von zweiten Parametern,
- eine Recheneinheit zur Analyse von ersten Parametern auf eine erste Anomalie und/oder zweiten Parametern auf eine zweite Anomalie hin,
optional eine Anzeige zur Interaktion mit einem Benutzer, und ein Interface zur Bereitstellung von Einstellungen für die industrielle Anlage,
wobei die Vorrichtung zur Durchführung eines hier beschriebe nen Verfahrens ausgebildet ist.
Vorzugsweise steht die Vorrichtung mit zumindest einem Sensor und/oder zumindest einem Geber in Verbindung. Der jeweilige Sensor und/oder der jeweilige Geber dienen vorteilhaft zur Bereitstellung von ersten Parametern oder zweiten Parametern.
Die Vorrichtung versieht vorzugsweise dem jeweils bereitge stellten ersten oder zweiten Parameter einen Zeitstempel und hinterlegt den ersten und/oder zweiten Parameter.
Die Vorrichtung steht vorzugsweise mit einem Datenspeicher in Verbindung .
Die industrielle Anlage ist insbesondere als Papiermaschine ausgebildet. Die industrielle Anlage umfasst eine Vorrichtung gemäß den vorstehenden Ausführungen.
Bei der industriellen Anlage ist der erste Teil vorzugsweise als Nassteil ausgebildet. Das Nassteil umfasst vorteilhaft eine Siebpartie und eine Pressenpartie. Darüber hinaus um fasst das Nassteil eine Vorrichtung zur Bereitstellung und/oder zum Aufbringen einer faserhaltigen Lösung auf die Siebpartie .
Der zweite Teil der industriellen Anlage ist vorzugsweise als Trockenpartie ausgebildet. Die Trockenpartie dient vorzugs weise zum Trocknen der faserhaltigen Warenbahn, welche vom ersten Teil der industriellen Anlage bereitgestellt worden ist .
Die Trockenpartie umfasst vorteilhaft eine Mehrzahl von Rol len, über welche die faserhaltige Warenbahn geführt ist. Die Rollen sind in der Regel beheizt und dienen zum Trocknen der faserhaltigen Warenbahn.
Die jeweilige Rolle kann mit einem Antrieb angetrieben wer den. Der jeweilige Antrieb weist beim Betrieb jeweils eine Drehzahl und jeweils ein Drehmoment auf.
Das Drehmoment und/oder die Drehzahl werden vorzugsweise von der Stromversorgung des jeweiligen Antriebes und/oder mit Hilfe eines Gebers bereitgestellt.
Vorzugsweise umfasst die industrielle Anlage eine Steuerung für den ersten Teil und/oder den zweiten Teil der Anlage. Die Steuerung ist vorzugsweise als Leitstelle ausgebildet.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren weiter be schrieben und erläutert. Die in den Figuren gezeigten Ausfüh rungen sind lediglich beispielhaft und schränken die Erfin dung keinesfalls ein.
Es zeigen
FIG 1 eine industrielle Anlage,
FIG 2 Sensoren, Geber und Zeitreihen sowie
FIG 3 ein mögliches Verfahren. FIG 1 zeigt eine industrielle Anlage 100. Die industrielle Anlage umfasst einen ersten Teil 100a und einen zweiten Teil 100b. Der erste Teil 100a ist als Nassteil ausgeführt. Der erste Teil umfasst ein Gefäß 5. Das Gefäß 5 dient zur Bereit stellung einer faserhaltigen Lösung. Die faserhaltige Lösung wird über Rohre 6 einer Mehrzahl von Düsen Dl, D2, D3 bereit gestellt. Die jeweilige Düse Dl, D2, D3 dient zum Aufbringen der faserhaltigen Lösung auf eine Siebpartie 2. Die Siebpar tie dient zur Trennung der Fasern von der Lösung. Die Fasern werden in Form einer Fasermatte einer Pressenpartie 3 bereit gestellt. Die Pressenpartie 3 formt die faserhaltige Waren bahn 1. Die faserhaltige Warenbahn wird dem zweiten Teil der industriellen Anlage 100b bereitgestellt.
Der zweite Teil 100b ist als Trockenpartie 4 ausgebildet. Die Trockenpartie umfasst eine Mehrzahl von Rollen, wobei die je weilige Rolle mit einem Antrieb M gekoppelt ist.
Zumindest ein Teil der Antriebe M ist mit einem Geber G1,...,G4 gekoppelt. Der jeweilige Geber G1,...,G4 dient zur Erfassung der jeweiligen Drehzahl des jeweiligen Antriebs M.
Die faserhaltige Warenbahn 1 durchläuft die Trockenpartie und wird auf einer Rolle 15 aufgerollt. Zur Steuerung des jewei ligen Antriebs M dient eine Steuereinrichtung SE . Die Steuer einrichtung SE dient zur Steuerung oder Regelung des jeweili gen Drehmoments und/oder der jeweiligen Drehzahl des jeweili gen Antriebs M.
Die Steuereinrichtung umfasst vorzugsweise eine Regeleinrich tung RE. Die Regeleinrichtung RE dient zur Regelung von ers ten Parametern xl,...,xn und/oder zweiten Parametern yl,...,yn.
Ein erster Parameter xl,...,xn kann die Öffnung der jeweiligen Düse Dl, D2, D3, eine Temperatur der faserhaltigen Lösung o- der der Druck der faserhaltigen Lösung in den Rohren 6 sein. Ein zweiter Parameter yl,...,yn ist vorzugsweise eine Tempera tur in der Trockenpartie 4, ein Drehmoment eines Antriebs M oder eine Drehzahl eines Antriebs M.
Beispielhafte Funktionsweise der industriellen Anlage 100:
Die faserhaltige Lösung wird durch die jeweilige Düse Dl, D2, D3 auf eine Fasermatte gesprüht. Die Fasermatte mit den Fa¬ sern wird einer Pressenpartie 3 zugeführt. Die Pressenpartie 3 dient zur Formung der faserhaltigen Warenbahn 1. Die faser haltige Warenbahn wird anschließend in der Trockenpartie 4 getrocknet. In der Trockenpartie 4 läuft die faserhaltige Wa¬ renbahn 1 über die Mehrzahl der Rollen und wird weiter ge trocknet. In der Trockenpartie kann es bei einer starken Zug¬ belastung, d.h. einer hohen Bahnspannung B, der faserhaltigen Warenbahn 1 zu einem Bahnabriss kommen.
Bei einem Bahnabriss wird die industrielle Anlage in der Re¬ gel gestoppt und ein Fehler hündisch behoben.
Um weitere Bahnabrisse zu vermeiden, wird mit dem nachfolgen¬ den beispielhaften Verfahren (siehe FIG 3) ein naheliegender Grund für den Bahnabriss ermittelt.
FIG 2 zeigt Sensoren Sl,...Sn, Geber Gl,...,Gn und Zeitreihen 16a,...,16n, 17a, ...17n. Die Sensoren Sl,...,Sn stellen vorzugswei¬ se erste Parameter xl,...,xn bereit. Die Geber Gl,...,Gn sind vorzugsweise jeweils einem Antrieb M und/oder einer Rolle zu¬ geordnet. Der jeweilige Geber Gl,...,Gn stellt in der Regel zweite Parameter yl,...,yn bereit.
Die ersten Parameter xl,...,xn und die zweiten Parameter yl,...,yn werden als Funktion der Zeit t hinterlegt. Vorzugs¬ weise werden die Parameter xl , xn, yl , yn in Zeitreihen 16a, ...16n (für erste Parameter), 17a,...,17n (für zweite Parame¬ ter) hinterlegt. Eine Hinterlegung erfolgt vorzugsweise in einem Datenspei¬ cher. Der Datenspeicher ist vorzugsweise als Cloud ausgebil¬ det .
FIG 3 zeigt ein mögliches Verfahren. Das mögliche Verfahren umfasst eine Mehrzahl an Verfahrensschritten vl,...,v8, wie nachfolgend ausgeführt.
In einem ersten Verfahrensschritt vl werden die ersten Para meter xl,...,xn und/oder zweite Parameter yl,...,yn von Senso ren Sl,...,Sn und/oder Geber Gl,...,Gn ermittelt und hinterlegt. Ein Hinterlegen erfolgt vorzugsweise durch ein Speichern in einer Recheneinheit RE. Die Recheneinheit RE kann als soge¬ nanntes Edge-Device und/oder als dezentraler Server, insbe¬ sondere als Cloud, ausgebildet sein.
Die Parameter xl , ...xn, yl , yn werden vorzugsweise als Zeitrei hen 16a, ...16n, 17a, ..., 17n hinterlegt. Vorteilhaft dient ein Zeitstempel wie die Uhrzeit zur Synchronisation der einzelnen Zeitreihen 16a,...,17n.
Bei Feststellung eines Bahnabrisses F wird der zweite Verfah¬ rensschritt V2 sowie vorteilhaft die weiteren Verfahrens¬ schritte v3,...,v8 ausgeführt.
Beim zweiten Verfahrensschritt v2 werden die zweiten Parame ter yl,...,yn analysiert. Hierbei wird vorzugsweise aus den Drehzahlen und/oder den Drehmomenten des jeweiligen Antriebs M jeweils die Bahnspannung bereitgestellt.
Bei einem dritten Verfahrensschritt v3 wird die zumindest ei¬ ne bereitgestellte Bahnspannung untersucht, ob eine maximale Bahnspannung B-max überschritten worden ist. Bei einem Über schreiten der maximalen Bahnspannung B-max liegt der Grund für den Bahnabriss F wahrscheinlich in der Trockenpartie.
Bei einem vierten Verfahrensschritt v4 wird das Überschreiten der maximalen Bahnspannung B-max einem Benutzer angezeigt. Darüber hinaus können dem Benutzer Möglichkeiten angezeigt werden, durch welche Maßnahmen Bahnabrisse F in Zukunft un terbunden werden können.
Alternativ oder zusätzlich können im Rahmen des vierten Ver fahrensschritt v4 die jeweiligen Antriebe M derart gesteuert oder geregelt werden, dass ein solcher Bahnabriss F nicht mehr auftritt.
Sollte die Analyse der zweiten Parameter ergeben, dass keine zweite Anomalie bei den zweiten Parametern aufgetreten ist, so erfolgt in einem fünften Verfahrensschritt v5 eine Analyse der ersten Parameter xl,...,xn. Vorzugsweise werden im fünften Verfahrensschritt v5 die ersten Parameter xl,...,xn auf eine erste Anomalie hin überprüft.
Bei Feststellung einer ersten Anomalie kann die Anomalie ei nem Benutzer angezeigt werden. Vorteilhaft können dem Nutzer Maßnahmen aufgezeigt werden, die Anomalie zu beseitigen. Bei spielhaft können solche Maßnahmen eine Reinigung einer Düse Dl, D2, D3 umfassen. Alternativ können erste Parameter xl,...,xn derart geändert werden, dass die erste Anomalie beho ben wird. Hierbei ist z.B. ein kurzzeitiger Temperaturanstieg oder ein kurzzeitiger Druckanstieg denkbar.
Alternativ oder zusätzlich können bei Vorliegen der ersten Anomalie in einem siebten Verfahrensschritt v7 die zweiten Parameter yl,...,yn so eingestellt werden, dass eine zweite Anomalie wahrscheinlich ausbleibt. Beispielsweise werden hierzu die Drehzahlen und/oder die Drehmomente der jeweiligen Antriebe derart eingestellt, dass die Bahnspannung B zumin dest bereichsweise vermindert ist.
In einem achten Verfahrensschritt v8 kann auch eine manuelle Analyse der ersten Parameter xl,...,xn und/oder der zweiten Pa rameter yl,...,yn erfolgen. Diese Analyse erfolgt beispielhaft mit Hilfe von künstlicher Intelligenz. Durch eine solche Ana lyse können vorteilhaft Muster erkannt werden, welche vor ei nem Bahnabriss auftreten. Durch die Analyse können Gründe in der industriellen Anlage 100 erkannt werden, um eine höhere Betriebssicherheit der industriellen Anlage zu erreichen.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Überwachen einer industriellen Anlage 100, ein Computerpro grammprodukt und eine industriellen Anlage 100. Die industri¬ elle Anlage 100 umfasst zwei Teile 100a, 100b. Die industri¬ elle Anlage 100, insbesondere als Papiermaschine ausgebildet, dient zur Herstellung und/oder zur Bearbeitung einer faser haltigen Warenbahn 1. In einem ersten Teil 100a der industri ellen Anlage 100, insbesondere einer Papiermaschine werden erste Parameter xl,...,xn bereitgestellt. In einem zweiten Teil 100b werden zweite Parameter yl,...,yn bereitgestellt. Die Pa¬ rameter xl , xn, yl , yn werden vorzugsweise als Zeitreihen 16a,..., 16n, 17a,..., 17n hinterlegt. Bei einem Bahnabriss im zwei¬ ten Teil 100b erfolgt zunächst eine Analyse der zweiten Para¬ meter yl,...,yn auf eine zweite Anomalie hin. Kann keine zweite Anomalie festgestellt werden, werden die ersten Parameter xl,...,xn auf eine erste Anomalie hin untersucht. Bei der Ana¬ lyse werden vorzugsweise die Parameter xl,...,yn untersucht, welche in einem Zeitbereich vor dem Bahnabriss F hinterlegt worden sind. Bei Feststellung einer ersten oder zweiten Ano malie werden diese und optional Maßnahmen zur Vermeidung sol cher Bahnabrisse F dem Benutzer angezeigt. Optional können die ersten Parameter xl,...,xn und/oder die zweiten Parameter yl,...,yn so eingestellt werden, dass Bahnabrisse F in Zukunft vermieden werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Überwachen einer industriellen Anlage (100) auf einen Bahnabriss einer faserhaltigen Warenbahn (1), wobei die industrielle Anlage (100) zur Herstellung und/oder Bear beitung der faserhaltigen Warenbahn (1) dient, wobei die in dustrielle Anlage (100) einen ersten Teil (100a), insbesonde¬ re ein Nassteil, und einen zweiten Teil (100b), insbesondere eine Trockenpartie, umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- Bestimmung und Hinterlegung von ersten Parametern (cΐ,..ch) des ersten Teils (100a) und zweiten Parametern (yl,...,yn) des zweiten Teils (100b),
- Analyse der zweiten Parameter (yl,...,yn) auf eine zweite Anomalie (A2 ) ,
- Bei Feststellung, dass keine zweite Anomalie bei den zwei¬ ten Parametern (yl,...,yn) vorliegt erfolgt eine Analyse der ersten Parameter (cΐ,..ch) auf eine erste Anomalie (Al) hin;
- bei Feststellung der ersten Anomalie (Al) bei den ersten Parametern wird die erste Anomalie (Al) einem Benutzer ange zeigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Analyse der ersten Parameter (cΐ,..ch) und/oder der zweiten Parameter (yl,...,yn) nach einem Bahnabriss der faserhaltigen Warenbahn erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei Feststellung einer ersten Anomalie (Al) der ersten Parameter (xl,...,xn) o- der einer zweiten Anomalie (A2) der zweiten Parameter
(yl,...,yn) eine Veränderung der zweiten Parameter (yl,...,yn) derart erfolgt, dass eine Bahnspannung (B) der faserhaltigen Warenbahn reduziert wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei Feststellung einer ersten Anomalie (Al) der ersten Para meter (xl,...,xn) eine Veränderung der ersten Parameter
(xl,...,xn) derart erfolgt, dass eine Maximalspannung (B-max) einen ausreichend hohen Wert annimmt, so dass bei ordnungsge- mäßer Funktion des zweiten Teils (100b) kein Bahnabriss er folgt.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Analyse der zweiten Parameter (yl,...,yn) folgende Schritte umfasst :
- Berechnung der Bahnspannung (B) der Warenbahn (XX) aus den zweiten Parametern (yl,...,yn);
- Vergleich der Bahnspannung (B) mit einer Maximalspannung (B-Max) ,
- wobei die zweite Anomalie bei einem Überschreiten der Maxi¬ malspannung (B-max) durch die Bahnspannung (B) vorliegt.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbe sondere nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Maximal¬ spannung (B-max) anhand der ersten Parameter (xl,...,xn) be¬ rechnet wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der jeweilige erste Parameter (xl,...,xn) und/oder der jeweili¬ ge zweite Parameter (yl,...,yn) als Zeitreihe
(16a, ..., 16n, 17a, ..., 17n) hinterlegt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die jeweils ersten Parameter (xl,...,xn) und/oder der jeweils zweiten Parameter (yl,...,yn) als Funktion der Zeit hinterlegt werden und wobei die jeweils ersten Parameter (xl,...,xn) und/oder die jeweils zweiten Parameter (yl,...,y2) mit Hilfe eines Algorithmus analysiert werden, der auf künstlicher In¬ telligenz beruht.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei Feststellung der ersten Anomalie (Al) und/oder der zwei ten Anomalie (A2) eine Möglichkeit zur Vermeidung der jewei¬ ligen Anomalie (Al, A2 ) angezeigt wird.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die ersten Parameter (xl,...,xn) und/oder die zweiten Parameter (yl,...,xn) in einem Datenspeicher, insbesondere einer Cloud, jeweils als Funktion der Zeit (t) hinterlegt werden.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die hinterlegten ersten Parameter (xl,...,xn) und/oder die hin terlegten zweiten Parameter (yl,...,yn), zur Anpassung des Al gorithmus dienen, der auf künstlicher Intelligenz beruht.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei einem Bahnabriss die ersten Parameter (xl,...,xn) und/oder die zweiten Parameter (yl,...,yn) analysiert werden, die in ei¬ nem dem Bahnabriss vorangehenden Zeitbereich liegen, um ein Pattern zu erkennen, wobei bei einem späteren Auftreten eines solchen Patterns ein Warnsignal an den Benutzer erfolgt.
13. Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, insofern das Compu terprogrammprodukt auf einer Recheneinheit ausgeführt wird.
14. Vorrichtung zur Überwachung einer industriellen Anlage, wobei die Vorrichtung umfasst:
- ein Interface zum Empfang von ersten Parametern (xl,...,xn) und/oder von zweiten Parametern (yl,...,yn),
- eine Recheneinheit zur Analyse von ersten Parametern auf eine erste Anomalie und/oder zweiten Parametern auf eine zweite Anomalie hin,
optional eine Anzeige zur Interaktion mit einem Benutzer, und ein Interface zur Bereitstellung von Einstellungen für die industrielle Anlage,
wobei die Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ausgebildet ist.
15. Industrielle Anlage, insbesondere eine Papiermaschine, umfassend eine Vorrichtung nach Anspruch 14.
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