EP3699356A1 - 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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Publication number
EP3699356A1
EP3699356A1 EP19159046.2A EP19159046A EP3699356A1 EP 3699356 A1 EP3699356 A1 EP 3699356A1 EP 19159046 A EP19159046 A EP 19159046A EP 3699356 A1 EP3699356 A1 EP 3699356A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
parameters
web
anomaly
fiber
industrial plant
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19159046.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Ingo Meier
Steffen Hofmann
Jürgen MIELKE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
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Priority to US17/432,516 priority patent/US20220145539A1/en
Priority to EP20706968.3A priority patent/EP3911797A1/de
Priority to PCT/EP2020/053550 priority patent/WO2020173701A1/de
Priority to CN202080030971.4A priority patent/CN113710848B/zh
Publication of EP3699356A1 publication Critical patent/EP3699356A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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 industrial installation.
  • 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.
  • the dryer section is used in particular to dry the fibrous web provided by the wet section. During the drying and subsequent winding of the fiber-containing web, web breaks of the fiber-containing fiber web sometimes occur.
  • Web breaks usually cause a paper machine to come to a standstill. Such a standstill disadvantageously costs the operator of the paper machine a lot of money.
  • one aspect of the invention is to identify a possible cause 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 installation 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 installation in particular in the wet part, can at least favor a web break of the fiber-containing material 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 transmitters in the second part of the industrial installation.
  • 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 a 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 takes place preferably on the basis of the first or second parameters already stored. Preferably 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 the speeds and torques of the drive are 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 detected, a user can determine the reason for the web break and, if necessary, adapt 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 auxiliaries 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 second parameters.
  • 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 controller, 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 therefore indicate a weak point in the fiber-containing material 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.
  • 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 material web is provided, preferably by spraying a fiber-containing solution onto a sieve. Further processing of the fibers located on the wire is advantageously carried out with the aid of a press section.
  • the 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.
  • the fiber-containing web is dried, the second part of the industrial plant being designed as a drying section.
  • the second part can also comprise further components such as a winder.
  • the fibrous web is guided over rollers and dried with the aid of the rollers.
  • 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 aid of an encoder, the encoder being assigned to the respective drive.
  • the torque can be determined with the aid 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 parameter is 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.
  • a time profile of the respective first and / or second parameter is preferably displayed.
  • the difference or the sum of individual first and / or second parameters can also advantageously be displayed and / or stored.
  • the web tension can be determined from a difference in 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 break 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 a malfunctioning pump.
  • a first anomaly can be recognized by a deviation of a respective 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 installation.
  • a regulation of the pressure or the temperature of the fiber-containing solution can be adapted.
  • the invention advantageously enables complete monitoring of the industrial installation.
  • the second part of the industrial system is usually examined today.
  • the first part can also be examined and a general malfunction in the industrial plant can be recognized. Avoiding such malfunctions leads to avoidance of web breaks and therefore to 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 designed in particular as an operating method, in particular as an operating method of a paper machine.
  • An operating method is characterized in particular by intervening in the operating sequence of the industrial installation, 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.
  • This refinement takes account of the fact 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 web can withstand without the web breaking.
  • 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 is preferably determined and the maximum voltage is accordingly made available to determine the anomaly.
  • such a measure is advantageous up to the planned maintenance of the first part of the industrial installation, since maintenance that has already been planned does not have to be terminated earlier in order to avoid a web break.
  • the web tension can be calculated from the difference 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 impressing 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 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 take place 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 determined by the time.
  • parameters By storing the parameters as time series, parameters can be compared to one another simply and reliably.
  • the at least first parameter and / or the at least one second parameter are stored as a function of time, with the first parameter and / or the second parameter being analyzed with the aid of an algorithm that is based on artificial Intelligence is based.
  • 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 mean 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, it can be suggested if a blocked nozzle is found to increase the pressure briefly and / or to increase 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 related by means of 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 a first anomaly or a second anomaly is present is preferably carried out with the aid of a computer program which runs on the processing unit.
  • the storage of 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.
  • Adaptation of the algorithm is understood to mean, in particular, 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 computing 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 is preferably 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 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 drying section is preferably used to dry the fiber-containing material web which has been provided by the first part of the industrial plant.
  • the dryer section advantageously comprises a plurality of rollers over which the fiber-containing material web is guided.
  • the rollers are usually heated and serve to dry the fiber-containing web.
  • the respective roller can be driven with 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 100.
  • the industrial plant 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 serves 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 material web 1.
  • the fiber-containing material web is provided to the second part of the industrial installation 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 regulating device RE.
  • the control device RE is used to control first parameters x1, ..., xn and / or second parameters y1, ..., yn.
  • a first parameter x1,..., Xn can be the opening of the respective nozzle D1, D2, D3, a temperature of the fiber-containing solution or the pressure of the fiber-containing solution in the tubes 6.
  • a second parameter y1, ..., yn is preferably a temperature in the dryer section 4, a torque of a drive M or a speed of a drive M.
  • Exemplary mode of operation of the industrial plant 100 The fiber-containing solution is sprayed onto a fiber mat through the respective nozzle D1, D2, D3.
  • the fiber mat with the fibers is fed to a press section 3.
  • the press section 3 is used to shape the fiber-containing web 1.
  • the fiber-containing web is then dried in the dryer section 4.
  • the drying section 4 the fiber-containing material web 1 runs over the majority of the rollers and is dried further.
  • the fibrous web 1 come to a web break.
  • FIG 2 shows sensors S1, ... Sn, sensors G1, ..., Gn and time series 16a, ..., 16n, 17a, ... 17n.
  • the sensors S1, ..., Sn preferably provide first parameters x1, ..., xn.
  • the transmitters G1, ..., Gn are preferably each assigned to a drive M and / or a roller.
  • the respective encoder G1, ..., Gn generally provides second parameters y1, ..., yn.
  • the first parameters x1, ..., xn and the second parameters y1, ..., yn are stored as a function of the time t.
  • the parameters x1, ..., xn, y1, ..., yn are preferably stored in time series 16a, ... 16n (for first parameters), 17a, ..., 17n (for second parameters).
  • the data memory is preferably designed as a cloud.
  • FIG 3 shows one possible method.
  • the possible method comprises a plurality of method steps v1, ..., v8, as explained below.
  • a first method step v1 the first parameters x1, ..., xn and / or second parameters y1, ..., yn are determined by sensors S1, ..., Sn and / or transmitters G1, ..., Gn and deposited.
  • Storage is preferably carried out by storing in a processing unit RE.
  • the computing unit RE can be designed as a so-called edge device and / or as a decentralized server, in particular as a cloud.
  • the parameters x1, ... xn, y1, ..., 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 parameters y1, ..., 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 the at least one provided web tension is examined to determine 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 x1,..., Xn takes place in a fifth method step v5.
  • the first parameters x1,..., 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.
  • first parameters x1, ..., 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 y1,..., 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 x1, ..., xn and / or the second parameters y1, ..., yn can also take place.
  • This analysis is carried out, for example, with the help of artificial intelligence.
  • Such an analysis can advantageously 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 installation 100, a computer program product and an industrial installation 100.
  • the industrial installation 100 comprises two parts 100a, 100b.
  • the industrial system 100 in particular designed as a paper machine, is used to produce and / or process a fiber-containing web 1.
  • first parameters x1,..., Xn are provided in a first part 100a of the industrial system 100, in particular a paper machine.
  • second parameters y1, ..., yn are provided in a second part 100b.
  • the parameters x1, ..., xn, y1, ..., yn are preferably stored as time series 16a, ..., 16n, 17a, ..., 17n.
  • the second parameters y1,..., Yn are initially analyzed for a second anomaly. If no second anomaly can be found, the first parameters x1, ..., xn are examined for a first anomaly. During the analysis, the parameters x1,..., Yn, which were stored in a time range before the web break F, are preferably examined. If a first or second anomaly is detected, these and optional measures to avoid such web breaks F are displayed to the user. Optionally, the first parameters x1, ..., xn and / or the second parameters y1, ..., yn can be set so 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

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung eines Bahnabrisses einer Faserbahn. Weiter betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt und eine industrielle Anlage.
  • Eine industrielle Anlage zur Herstellung einer faserhaltigen Warenbahn ist insbesondere eine Papiermaschine. Eine Papiermaschine 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 Trockenpartie dient insbesondere zur Trocknung der vom Nassteil bereitgestellten 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 Papiermaschine. 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 Bahnabrisse zu vermeiden.
  • Darüber hinaus ist ein Aspekt der Erfindung, bei einem Bahnabriss 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 Computerprogrammprodukt nach Anspruch 13, durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 14 und durch eine industrielle Anlage nach Anspruch 15 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung gründet auf der Einsicht, dass ein Bahnabriss hauptsächlich im zweiten Teil der industriellen Anlage, insbesondere 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, einen Bahnabriss der faserhaltigen Warenbahn zumindest begünstigen.
  • 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 Sensoren und/oder Gebern im zweiten Teil der industriellen Anlage zweite Parameter bestimmt und hinterlegt. Eine Hinterlegung 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 Parameter erfolgt vorzugsweise als Funktion der Zeit, insbesondere 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 jeweils zweiten Parameter erfolgt vorzugsweise anhand der bereits hinterlegten ersten oder zweiten Parameter. Vorzugsweise 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 Aufzeichnungen von Drehzahlen und Drehmomenten des Antriebs auf eine zweite Anomalie hin analysiert. Die Analyse erfolgt vorteilhaft durch die Berechnung der Bahnspannung, beispielsweise durch Drehzahl-Differenzen einzelner Antriebe. Bei Feststellung einer zweiten Anomalie kann ein Benutzer den Grund für den Bahnabriss ermitteln und gegebenenfalls die zweiten Parameter für die entsprechenden Antriebe anpassen.
  • Bevorzugt erfolgt eine solche Anpassung automatisch. Eine Anpassung 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 Drehmomente keine Fehlfunktion eines Antriebs festgestellt werden, so scheint eine Fehlfunktion im Nassteil der Papiermaschine vorzuliegen. In diesem Fall erfolgt eine Analyse der dort ermittelten ersten Parameter.
  • Als erste Parameter kommen eine Temperatur einer faserhaltigen Lösung, eine Konzentration der Fasern in der Lösung, Konzentrationen von Hilfsstoffen oder ein pH-Wert der jeweiligen Lösung in Frage. Darüber kann ein erster Parameter ein Zustand einer Düse sein, ein Druck in der Zuleitung der Lösung zur Düse und/oder dessen Schwankung.
  • Als zweite Parameter kommen eine Drehzahl und/oder ein Drehmoment 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 vorgebbaren 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 Warenbahn hindeuten, welche vom ersten Teil der industriellen Anlage 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 ersten Teils und zweiten Parametern des zweiten Teils,
    • Analyse der zweiten Parameter auf eine zweite Anomalie,
    • Bei Feststellung, dass keine zweite Anomalie bei den zweiten Parametern vorliegt erfolgt eine Analyse der ersten Parameter auf eine erste Anomalie hin;
    • bei Feststellung der ersten Anomalie bei den ersten Parametern 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 Änderung einer Differenz von jeweils zwei Parametern verstanden werden. Schließlich kann ein schneller Anstieg des jeweiligen ersten und/oder des jeweiligen zweiten Parameters eine Anomalie 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 faserhaltige Warenbahn, vorzugsweise durch Aufsprühen einer faserhaltigen Lösung auf ein Sieb, bereitgestellt. Vorteilhaft erfolgt eine weitere Bearbeitung der auf dem Sieb befindlichen Fasern mit Hilfe einer Pressenpartie. Das Sieb ist vorzugsweise als Transportband ausgebildet.
  • Die faserhaltige Warenbahn wird vorteilhaft von dem ersten Teil der industriellen Anlage an den zweiten Teil der industriellen Anlage bereitgestellt.
  • Im zweiten Teil der industriellen Anlage wird die faserhaltige 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 Aufwickler umfassen.
  • Die faserhaltige Warenbahn wird im zweiten Teil der industriellen Anlage über Rollen geführt und mit Hilfe der Rollen getrocknet. 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 können jeweils als zweite Parameter bestimmt und hinterlegt werden. Die Drehzahl des jeweiligen Antriebs kann mit Hilfe eines 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 jeweiligen 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 faserhaltigen Warenbahn zwischen zwei Rollen sein, wobei die jeweilige Rolle mit dem jeweiligen Antrieb verknüpft ist.
  • Die Hinterlegung des jeweiligen ersten und/oder zweiten Parameters erfolgt vorzugsweise in einem Datenspeicher einer Recheneinheit. Vorteilhaft erfolgt eine Hinterlegung des jeweiligen ersten und/oder zweiten Parameters als Funktion der Zeit, insbesondere in Form einer Zeitreihe.
  • Bevorzugt erfolgt darüber hinaus ein Anzeigen eines zeitlichen Verlaufes des jeweiligen ersten und/oder zweiten Parameters. 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 werden.
  • Ein Grund für einen Bahnabriss kann ein defektes Lager der jeweiligen Rolle oder eine falsch eingestellte Regeleinrichtung 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 Bahnabriss 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 eines Nassteils einer Papiermaschine.
  • Eine erste Anomalie kann eine erhöhte Temperatur der faserhaltigen Lösung, eine ungewöhnliche Faserausrichtung auf der Siebpartie, eine zumindest zum Teil verstopfte Düse, oder eine nicht ordnungsgemäß funktionierende Pumpe sein. Eine erste Anomalie kann durch eine Abweichung jeweils eines ersten Parameters über eine Toleranzgrenze für den jeweils ersten Parameter hinaus erkannt werden. Darüber hinaus kann eine erste Anomalie eine unvorteilhafte Faserausrichtung oder eine unvorteilhafte Faserverteilung in der faserhaltigen Warenbahn sein.
  • Bei Feststellen einer ersten Anomalie, kann die erste Anomalie dem Benutzer angezeigt werden. Während einer Wartung des zweiten Teils der industriellen Anlage, wo der Bahnabriss erfolgte, kann, ausgehend von der Analyse anhand der ersten Parameter, 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 vermeiden versucht werden. Beispielhaft kann eine Regelung des Druckes oder der Temperatur der faserhaltigen Lösung angepasst werden.
  • Durch die Erfindung ist vorteilhaft eine vollständige Überwachung der industriellen Anlage möglich. Bei einem Bahnabriss wird heute in der Regel lediglich der zweite Teil der industriellen Anlage untersucht. Durch die Erfindung kann auch der erste Teil untersucht werden und so eine übergreifende Fehlfunktion in der industriellen Anlage erkannt werden. Das Vermeiden solcher Fehlfunktionen führt zu einer Vermeidung von Bahnabrissen und demnach zu einer verbesserten Betriebsstabilität der industriellen Anlage.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Analyse der ersten Parameter und/oder der zweiten Parameter 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 Abweichungen 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 insbesondere als Betriebsverfahren, insbesondere als Betriebsverfahren 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 Fehlfunktion 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 faserhaltigen 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 zukünftig vermieden wird. Mit dieser Ausgestaltung wird der Erkenntnis 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 Untersuchung der ersten Parameter auf eine erste Anomalie vorgenommen werden.
  • Besonders vorteilhaft können die Vorgänge im ersten Teil der industriellen Anlage zudem derart angepasst werden, so dass ein Bahnabriss weniger wahrscheinlich ist. Beispielhaft können der Materialauftrag für eine bestimmte Zeit erhöht werden, um die Stabilität der faserhaltigen Warenbahn zu erhöhen.
  • Durch eine Veränderung der zweiten Parameter kann vorteilhaft ein erneuter Bahnabriss vermieden werden, insbesondere falls die Qualität der vom ersten Teil der industriellen Anlage bereitgestellten 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 Parameter 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 Bahnabriss 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 dementsprechende 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 vorgesehenen Wartung des ersten Teils der industriellen Anlage vorteilhaft, da eine bereits geplante Wartung nicht eher terminiert 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 Maximalspannung durch die Bahnspannung vorliegt.
  • Eine Berechnung der Bahnspannung kann aus einer Differenz jeweils zweier Drehmomente und/oder zweier Drehzahlen benachbarter Antriebe erfolgen.
  • Darüber hinaus kann die Bahnspannung durch einen Bahnspannungs-Sensor direkt bestimmt werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Bahnspannung durch Aufprägen einer Schwingung und einer Bestimmung der jeweiligen Eigenfrequenz der Schwingung erfolgen.
  • Die während dem Betrieb der industriellen Anlage festgestellten Bahnspannungen zwischen jeweils mehreren Antrieben werden vorzugsweise hinterlegt. Eine Hinterlegung erfolgt vorteilhaft als Zeitreihe oder als Funktion der Zeit. Vorteilhaft ist die Bahnspannung ein zweiter Parameter.
  • Ein Vergleich der berechneten und/oder gemessenen Bahnspannung 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 berechnet.
  • 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 ermittelte 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 zweite Anomalie zum Bahnabriss der faserhaltigen Warenbahn geführt hat.
  • Durch die Berechnung der Maximalspannung aus den ersten Parametern 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 faserhaltigen 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 zweiten Teil der industriellen Anlage können die Auswertung und/oder das Erkennen einer Anomalie besonders effizient erfolgen.
  • 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 jeweiligen 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 Uhrzeit festgelegt.
  • Durch die Hinterlegung der Parameter als Zeitreihen kann ein Vergleich von Parametern zueinander einfach und sicher erfolgen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden der zumindest jeweils erste Parameter und/oder der zumindest eine jeweils zweite Parameter als Funktion der Zeit hinterlegt, wobei die jeweils ersten Parameter und/oder die jeweils zweiten Parameter mit Hilfe eines Algorithmus analysiert werden, der auf künstlicher Intelligenz beruht.
  • Eine Hinterlegung der ersten Parameter und/oder zweiten Parameter erfolgt vorteilhaft in Form einer Zeitreihe oder als Funktion der Zeit. Unter der Zeit wird insbesondere die Betriebszeit der industriellen Anlage verstanden.
  • Eine Analyse der ersten und/oder zweiten Parameter als Funktion der Zeit kann auch eine Änderung des jeweiligen Parameters von der Zeit berücksichtigen.
  • Eine Analyse erfolgt vorzugsweise mit einem geeigneten Algorithmus, insbesondere einem überwachten oder unüberwachten lernfähigen Algorithmus.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei Feststellung der ersten Anomalie und/oder der zweiten Anomalie eine Möglichkeit zur Vermeidung der jeweiligen Anomalie angezeigt.
  • Die Anzeige erfolgt vorzugsweise an den Benutzer. Beispielsweise kann bei Feststellung einer verstopften Düse vorgeschlagen 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 jeweiligen 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 Bezug setzbar sind.
  • Als Zeitstempel kann beispielhaft die Uhrzeit dienen.
  • Die ersten Parameter und/oder die zweiten Parameter sind vorzugsweise 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 Anomalie vorliegt, erfolgt vorzugsweise mit Hilfe eines Computerprogramms, welches auf der Recheneinheit abläuft.
  • Die Speicherung der ersten Parameter und der zweiten Parameter in einer Cloud hat den Vorteil, dass die Rechenkapazität, welche in der Regel zur Steuerung und Regelung der industriellen Anlage erforderlich ist, nicht dezimiert wird.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dienen die hinterlegten ersten Parameter und/oder die hinterlegten 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 Algorithmus 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 Algorithmen vorteilhaft. Beispielhaft ist der Einsatz eines Random-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 gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, insofern das Computerprogrammprodukt 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 Computerlesbaren Medium gespeichert. Vorzugsweise wird das Computerprogrammprodukt in den Arbeitsspeicher einer Recheneinheit geladen und von dort von zumindest einer CPU ausgeführt.
  • Vorzugsweise erfolgt die Ausführung des Computerprogrammproduktes 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 beschriebenen 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 bereitgestellten 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 umfasst 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 vorzugsweise zum Trocknen der faserhaltigen Warenbahn, welche vom ersten Teil der industriellen Anlage bereitgestellt worden ist.
  • Die Trockenpartie umfasst vorteilhaft eine Mehrzahl von Rollen, 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 werden. 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 beschrieben und erläutert. Die in den Figuren gezeigten Ausführungen sind lediglich beispielhaft und schränken die Erfindung 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 Bereitstellung einer faserhaltigen Lösung. Die faserhaltige Lösung wird über Rohre 6 einer Mehrzahl von Düsen D1, D2, D3 bereitgestellt. Die jeweilige Düse D1, D2, D3 dient zum Aufbringen der faserhaltigen Lösung auf eine Siebpartie 2. Die Siebpartie dient zur Trennung der Fasern von der Lösung. Die Fasern werden in Form einer Fasermatte einer Pressenpartie 3 bereitgestellt. Die Pressenpartie 3 formt die faserhaltige Warenbahn 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 jeweilige 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 jeweiligen Antriebs M dient eine Steuereinrichtung SE. Die Steuereinrichtung SE dient zur Steuerung oder Regelung des jeweiligen Drehmoments und/oder der jeweiligen Drehzahl des jeweiligen Antriebs M.
  • Die Steuereinrichtung umfasst vorzugsweise eine Regeleinrichtung RE. Die Regeleinrichtung RE dient zur Regelung von ersten Parametern x1, ..., xn und/oder zweiten Parametern y1, ..., yn.
  • Ein erster Parameter x1, ..., xn kann die Öffnung der jeweiligen Düse D1, D2, D3, eine Temperatur der faserhaltigen Lösung oder der Druck der faserhaltigen Lösung in den Rohren 6 sein. Ein zweiter Parameter y1, ..., yn ist vorzugsweise eine Temperatur 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 D1, D2, D3 auf eine Fasermatte gesprüht. Die Fasermatte mit den Fasern wird einer Pressenpartie 3 zugeführt. Die Pressenpartie 3 dient zur Formung der faserhaltigen Warenbahn 1. Die faserhaltige Warenbahn wird anschließend in der Trockenpartie 4 getrocknet. In der Trockenpartie 4 läuft die faserhaltige Warenbahn 1 über die Mehrzahl der Rollen und wird weiter getrocknet. In der Trockenpartie kann es bei einer starken Zugbelastung, d.h. einer hohen Bahnspannung B, der faserhaltigen Warenbahn 1 zu einem Bahnabriss kommen.
  • Bei einem Bahnabriss wird die industrielle Anlage in der Regel gestoppt und ein Fehler händisch behoben.
  • Um weitere Bahnabrisse zu vermeiden, wird mit dem nachfolgenden beispielhaften Verfahren (siehe FIG 3) ein naheliegender Grund für den Bahnabriss ermittelt.
  • FIG 2 zeigt Sensoren S1, ...Sn, Geber G1, ..., Gn und Zeitreihen 16a, ..., 16n, 17a, ...17n. Die Sensoren S1, ..., Sn stellen vorzugsweise erste Parameter x1, ..., xn bereit. Die Geber G1, ..., Gn sind vorzugsweise jeweils einem Antrieb M und/oder einer Rolle zugeordnet. Der jeweilige Geber G1, ..., Gn stellt in der Regel zweite Parameter y1, ..., yn bereit.
  • Die ersten Parameter x1, ..., xn und die zweiten Parameter y1, ..., yn werden als Funktion der Zeit t hinterlegt. Vorzugsweise werden die Parameter x1, ..., xn, y1, ..., yn in Zeitreihen 16a, ...16n (für erste Parameter), 17a, ..., 17n (für zweite Parameter) hinterlegt.
  • Eine Hinterlegung erfolgt vorzugsweise in einem Datenspeicher. Der Datenspeicher ist vorzugsweise als Cloud ausgebildet.
  • FIG 3 zeigt ein mögliches Verfahren. Das mögliche Verfahren umfasst eine Mehrzahl an Verfahrensschritten v1, ..., v8, wie nachfolgend ausgeführt.
    In einem ersten Verfahrensschritt v1 werden die ersten Parameter x1, ..., xn und/oder zweite Parameter y1, ..., yn von Sensoren S1, ..., Sn und/oder Geber G1, ..., Gn ermittelt und hinterlegt. Ein Hinterlegen erfolgt vorzugsweise durch ein Speichern in einer Recheneinheit RE. Die Recheneinheit RE kann als sogenanntes Edge-Device und/oder als dezentraler Server, insbesondere als Cloud, ausgebildet sein.
    Die Parameter x1, ...xn, y1, ..., yn werden vorzugsweise als Zeitreihen 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 Verfahrensschritt V2 sowie vorteilhaft die weiteren Verfahrensschritte v3, ..., v8 ausgeführt.
  • Beim zweiten Verfahrensschritt v2 werden die zweiten Parameter y1, ..., 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 eine bereitgestellte Bahnspannung untersucht, ob eine maximale Bahnspannung B-max überschritten worden ist. Bei einem Überschreiten 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 unterbunden werden können.
  • Alternativ oder zusätzlich können im Rahmen des vierten Verfahrensschritt 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 x1, ..., xn. Vorzugsweise werden im fünften Verfahrensschritt v5 die ersten Parameter x1, ..., xn auf eine erste Anomalie hin überprüft.
  • Bei Feststellung einer ersten Anomalie kann die Anomalie einem Benutzer angezeigt werden. Vorteilhaft können dem Nutzer Maßnahmen aufgezeigt werden, die Anomalie zu beseitigen. Beispielhaft können solche Maßnahmen eine Reinigung einer Düse D1, D2, D3 umfassen. Alternativ können erste Parameter x1, ..., xn derart geändert werden, dass die erste Anomalie behoben 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 y1, ..., 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 zumindest bereichsweise vermindert ist.
  • In einem achten Verfahrensschritt v8 kann auch eine manuelle Analyse der ersten Parameter x1, ..., xn und/oder der zweiten Parameter y1, ..., yn erfolgen. Diese Analyse erfolgt beispielhaft mit Hilfe von künstlicher Intelligenz. Durch eine solche Analyse können vorteilhaft Muster erkannt werden, welche vor einem 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 Computerprogrammprodukt und eine industriellen Anlage 100. Die industrielle Anlage 100 umfasst zwei Teile 100a, 100b. Die industrielle Anlage 100, insbesondere als Papiermaschine ausgebildet, dient zur Herstellung und/oder zur Bearbeitung einer faserhaltigen Warenbahn 1. In einem ersten Teil 100a der industriellen Anlage 100, insbesondere einer Papiermaschine werden erste Parameter x1, ..., xn bereitgestellt. 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, ..., 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.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Überwachen einer industriellen Anlage (100) auf einen Bahnabriss einer faserhaltigen Warenbahn (1), wobei die industrielle Anlage (100) zur Herstellung und/oder Bearbeitung der faserhaltigen Warenbahn (1) dient, wobei die industrielle Anlage (100) einen ersten Teil (100a), insbesondere ein Nassteil, und einen zweiten Teil (100b), insbesondere eine Trockenpartie, umfasst, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
    - Bestimmung und Hinterlegung von ersten Parametern (x1, ...xn) des ersten Teils (100a) und zweiten Parametern (y1, ..., yn) des zweiten Teils (100b),
    - Analyse der zweiten Parameter (y1, ..., yn) auf eine zweite Anomalie (A2),
    - Bei Feststellung, dass keine zweite Anomalie bei den zweiten Parametern (y1, ..., yn) vorliegt erfolgt eine Analyse der ersten Parameter (x1, ...xn)auf eine erste Anomalie (A1) hin;
    - bei Feststellung der ersten Anomalie (A1) bei den ersten Parametern wird die erste Anomalie (A1) einem Benutzer angezeigt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Analyse der ersten Parameter (x1, ...xn) und/oder der zweiten Parameter (y1, ..., yn) nach einem Bahnabriss der faserhaltigen Warenbahn erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei Feststellung einer ersten Anomalie (A1) der ersten Parameter (x1, ..., xn) oder einer zweiten Anomalie (A2) der zweiten Parameter (y1, ..., yn) eine Veränderung der zweiten Parameter (y1, ..., 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 (A1) der ersten Parameter (x1, ..., xn) eine Veränderung der ersten Parameter (x1, ..., xn) derart erfolgt, dass eine Maximalspannung (B-max) einen ausreichend hohen Wert annimmt, so dass bei ordnungsgemäßer Funktion des zweiten Teils (100b) kein Bahnabriss erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Analyse der zweiten Parameter (y1, ..., yn) folgende Schritte umfasst:
    - Berechnung der Bahnspannung (B) der Warenbahn (XX) aus den zweiten Parametern (y1, ..., yn);
    - Vergleich der Bahnspannung (B) mit einer Maximalspannung (B-Max),
    - wobei die zweite Anomalie bei einem Überschreiten der Maximalspannung (B-max) durch die Bahnspannung (B) vorliegt.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Maximalspannung (B-max) anhand der ersten Parameter (x1, ..., xn) berechnet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der jeweilige erste Parameter (x1, ..., xn) und/oder der jeweilige zweite Parameter (y1, ..., yn) als Zeitreihe (16a, ..., 16n, 17a, ..., 17n) hinterlegt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die jeweils ersten Parameter (x1, ..., xn) und/oder der jeweils zweiten Parameter (y1, ..., yn) als Funktion der Zeit hinterlegt werden und wobei die jeweils ersten Parameter (x1, ..., xn) und/oder die jeweils zweiten Parameter (y1, ..., y2) mit Hilfe eines Algorithmus analysiert werden, der auf künstlicher Intelligenz beruht.
  9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei Feststellung der ersten Anomalie (A1) und/oder der zweiten Anomalie (A2) eine Möglichkeit zur Vermeidung der jeweiligen Anomalie (A1, A2) angezeigt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die ersten Parameter (x1, ..., xn) und/oder die zweiten Parameter (y1, ..., 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 (x1, ..., xn) und/oder die hinterlegten zweiten Parameter (y1, ..., yn), zur Anpassung des Algorithmus dienen, der auf künstlicher Intelligenz beruht.
  12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei bei einem Bahnabriss die ersten Parameter (x1, ..., xn) und/oder die zweiten Parameter (y1, ..., yn) analysiert werden, 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.
  13. Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, insofern das Computerprogrammprodukt auf einer Recheneinheit ausgeführt wird.
  14. Vorrichtung zur Überwachung einer industriellen Anlage, wobei die Vorrichtung umfasst:
    - ein Interface zum Empfang von ersten Parametern (x1, ..., xn) und/oder von zweiten Parametern (y1, ..., 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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