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用于預警顫動檢測和資產(chǎn)保護管理的方法

文檔序號:2444642閱讀:203來源:國知局
用于預警顫動檢測和資產(chǎn)保護管理的方法
【專利摘要】本發(fā)明具體實施監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理方面的不同組合的應用作為研發(fā)預警顫動警報系統(tǒng)的方式。配置預警顫動警報系統(tǒng)可與不使用警報設定來根據(jù)諸如整體RMS、選定的振動頻率、斜率分析和小波分析的不同趨勢狀況研發(fā)警報策略一樣簡單。較高等級的警報通過使用時間積分方法來說明警報變量的強度和持續(xù)時間。將這些不同方面與預測性模型組合合并處理操作狀況以增強對較早檢測的警報靈敏度并減少誤報。最終,將所述不同警報方面與諸如模糊邏輯的基于規(guī)則的決策方法組合允許基于對不同數(shù)據(jù)流的定性分析而發(fā)出警報。例如,整體RMS、頻帶和模糊化的斜率分析趨勢數(shù)據(jù)的所述組合為警報狀況形成如果-那么關系。使用趨勢數(shù)據(jù)的組合以進行警報的解譯的其它實例包括多變量回歸、主分量和聚類分析。
【專利說明】用于預警顫動檢測和資產(chǎn)保護管理的方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]無。
[0003]有關聯(lián)邦贊助的研究或開發(fā)聲明
[0004]不適用。
[0005]發(fā)明背景
[0006]本發(fā)明涉及檢測和防止揚克(Yankee)烘缸上的刮墨刀顫動的方法、成分和設備。如至少在美國專利 7,691,236,7, 850,823,5, 571,382,5, 187,219,5, 179,150,5, 123,152、4,320, 582和3,061, 944中所述,在紙巾制造過程中,紙張在加熱干燥圓筒(稱為揚克或揚克烘缸)上干燥。通常使用粘附材料來涂覆揚克表面以幫助濕紙張粘附到烘缸。這改進了熱傳遞,從而允許更有效地干燥紙張。最重要的是,這些粘附劑提供所需粘附以使干燥紙張很好地起縐。起縐是將紙張沖擊到硬刀片(稱作刮墨刀)上的過程,因此在機器方向上壓縮紙張、產(chǎn)生折疊紙張結(jié)構(gòu)。起縐使紙張中的大量纖維與纖維接合鍵斷裂,賦予體積、伸展性、吸收性和柔軟性的性質(zhì),所述性質(zhì)為紙巾的特性。由涂覆的粘附劑所提供的粘附量在形成這些紙巾性質(zhì)中起重要作用。
[0007]此外,本發(fā)明涉及檢測和防止用于清潔揚克表面的殘余涂層以及在維護操作期間起縐刮墨刀上的切斷刮墨刀的刮墨刀的顫振。本發(fā)明著重于起縐操作,但是清潔和切斷刀片的方法延伸也同等適用。
[0008]揚克涂層也用于保護揚克和起縐刀片表面使其免于過度磨損的目的。在這個角色中,涂覆劑改進紙巾機的運行能力。隨著起縐刮墨刀磨損,其必須用新的刮墨刀替換。更換刀片的過程代表著紙巾機停工或損失生產(chǎn)的重要來源,因為當進行刀片更換時,無法生產(chǎn)起縐產(chǎn)品。脫模劑(通常為烴油)結(jié)合涂覆聚合物使用。這些脫模劑有助于紙巾網(wǎng)從起縐刀片上均勻脫落,且還潤滑刀片并保護刀片使其免受過度磨損。
[0009]揚克涂層與起縐刮墨刀之間的適當且持久的相互作用對紙張性質(zhì)形成和機器運行能力具有決定性。在正常操作中,起縐刮墨刀尖端架在烘缸表面上的涂層中且經(jīng)歷最小的平面外移動。然而,如果平面外移動的振幅變得足夠高,那么起縐刮墨刀將在紙張上方和下方振蕩,導致形成顫動,其表現(xiàn)為十字方向(CD)缺陷。由顫動引起的紙張缺陷將表現(xiàn)為在CD上的多個孔或形成蕾絲外觀。涂層缺陷可呈現(xiàn)當用閃光燈觀察時可看見的長CD標記。在嚴重顫動情況下,刮墨刀將穿過揚克涂層而與烘缸表面直接接觸。如果這種情況發(fā)生,那么可能導致對烘缸表面的潛在損壞,金屬表面上出現(xiàn)水平溝槽。一旦烘缸表面被損壞,其僅可通過使機器停止生產(chǎn)并重新研磨烘缸表面而修復。由于生產(chǎn)損失和工藝成本以及因壁厚度的減小不利地影響容器壓力等級而引起烘缸使用壽命減少,所以重新研磨的操作成本很高。因此,制造者有必要密切監(jiān)控過程并且識別何時存在顫動。
[0010]起縐刮墨刀上的過度振動(造成顫動狀況)可起源于機械和操作或工藝條件。機械振動源的實例包括壓輥、泵、毛氈、揚克圓筒軸承等等以及由熱的非均勻性引起的烘缸圓度變形。一旦識別到機械振動源,用來校正問題的維護干預通常需要關閉器材,從而導致生產(chǎn)損失。相反地,引發(fā)過度振動的操作實踐或工藝條件可以包括紙張濕度等級、化學涂層、機器速度、基本重量、配料、刀棍撤出和裝載壓力等等,其可以在不中斷生產(chǎn)的情況下處理。
[0011]無論來源為何,刮墨刀所經(jīng)歷的過度振動可以造成顫動狀況,其影響到產(chǎn)品質(zhì)量、機器運行能力和資產(chǎn)值。操作員將通常依靠可以聽到的聲音變化或目視檢查(紙張質(zhì)量或揚克烘缸表面)作為存在顫動的第一指示。然而,這種方法是主觀的且不可靠,經(jīng)常導致在狀況已經(jīng)變得嚴重后才檢測到顫動,因此使校正措施步驟變得更加困難。為了改進顫動檢測的可靠性和檢測靈敏度,可以釆用使用壓電和/或麥克風傳感器的狀況監(jiān)控(CM)技術。CM在造紙業(yè)中具有悠久歷史,但是主要用于旋轉(zhuǎn)組件的軸承監(jiān)控。在起縐刮墨刀上使用CM的實例有限且在這些情況下基于傳感器信號電平超過警報限制遵循傳統(tǒng)CM方法對測量值進行分析。使用這種方法,系統(tǒng)狀態(tài)由傳感器信號趨勢評定。平坦趨勢被視為正常狀況,而向上傾斜趨勢表示磨損狀況,且階狀變化被視為組件故障。揚克圓筒操作的動力可以使傳感器信號產(chǎn)生較大變動,而不達到顫動狀況。因此,相較于基于磨損和故障檢測等級的常規(guī)CM,數(shù)據(jù)分析變得更加復雜。
[0012]之前對解決這個問題所做的嘗試包括:Aurelio Alessadrini and PieroPagani,Chatter Marks: Origin,Evolution and Influence of the CrepingDoctors, Ind.Carta vol.41,n0.4,June2003,ppl20_129、S.Archer, V.Grigoriev,G.Furman, L.Bondayj and W.Suj Chatter and Soft Tissue Production:Process DrivenMechansimsj Tissue World Americas,F(xiàn)eb_Mar2009,pp33_35、S.Zhang,J.Mathew, LMa, Y.Sun, and A.Mathew,Statistical condition monitoring based on vibrationsignals, Proceedings VET0MAC-3&ACISM-2004,pp.1238-1243,New Delhi, India, M.Fugate,H.Sohn,and C.Farrar, Vibration-based damage detection using statisticalprocess control, Mechanical Systems and Signal Processing, Vol.15,Issue4,July2001,pp707_721、H.SohnjC.Farrar, Damage diagnosis using time series analysisof vibration signals, Smart Materials and Strucures,VollO,2001,pp.446—451、A.Hengj S.Zhang, A.Tan, and J.Mathew, Rotating machinery prognostics: State of theart,challenges and opportunities.Mechanical Systems and Signal Processing,23,2009,pp.724—739,A,Messaoud,C.Weihs,and F.Heringj Detection of chatter vibrationin a drilling process using multivariate control charts, ComputationalStatistics&Data Analysis, Vol.52,2008,3208-3219、A.A,Junior, F.C.Lobato deAlmeida, Automatic faults diagnosis by application of neural network systemand condition-based monitoring using vibration signals, Proceedings of the2008IAJC-1JME International Conference,ISBM978-1-60643-379-9、以及 A.G.RehornJ.Jiang, P.0rbanj State-of-the-art methods and results in tool conditionmonitoring:review, Int J Adv.Manuf Technol,26,2005,pp.693-710。不幸的是,到目前為止這些嘗試中沒有一種令人滿意地解決由刮墨刀顫動引起的問題。
[0013]因此,對于用于檢測并防止刮墨刀中的顫動的方法、成分和設備存在明確的需要和實用性。本章節(jié)中描述的技術不意在構(gòu)成任何專利、公開或本文中提及的其它信息相對于本發(fā)明而言是“現(xiàn)有技術”的許可,除非另有明確指定為如此。此外,本章節(jié)不應被解釋為意指已經(jīng)進行了調(diào)查或不存在如37CFR§ 1.56(a)中定義的其它相關信息。發(fā)明概要
[0014]本發(fā)明的至少一個實施方案涉及一種檢測并解決來自用在起縐處理、清潔和/或切斷操作中的揚克烘缸刀片的顫動的方法。所述方法包括下列步驟:
[0015]在一個時段內(nèi),傳感器被構(gòu)造并配置來測量當刮墨刀使紙質(zhì)產(chǎn)品起縐時所述刮墨刀的振動頻率和振幅,從而測量由時間標定的振動的頻率和振幅,
[0016]將所述測量值收集成時間波形,
[0017]將所述波形轉(zhuǎn)換成具有包括相異振動帶的頻譜的快速傅立葉變換,
[0018]使所述振動帶的特性與所述刮墨刀的可接受性能性質(zhì)相關且界定可接受振動帶的基線,
[0019]從所述相關的特性預測與刮墨刀顫動相關的可接受振動帶的所述基線的偏離程度,和
[0020]當振動帶上的數(shù)據(jù)點超過偏離程度時輸出已發(fā)生的過度顫動。
[0021]傳感器可以是加速計和/或壓電加速計。可以通過數(shù)據(jù)處理裝置來分析測量值并對其建模,所述數(shù)據(jù)處理裝置被構(gòu)造且配置來利用選自由RMS數(shù)據(jù)趨勢、神經(jīng)網(wǎng)絡技術、多元回歸分析、AR、ARMAX、偏最小二乘法和其任何組合組成的組的一種方法。相關性中的至少一個可以通過比較振動帶的特性與刀片使用年數(shù)而確定。可以通過構(gòu)造且配置來利用RMS數(shù)據(jù)趨勢的數(shù)據(jù)處理裝置而分析測量值并對其建模且其中所述確定至少部分通過注意到鋸齒形振動帶的斜率在使用相同刀片的情況下隨著時間推移連續(xù)增加且當更換刀片時變成中斷而做出。
[0022]本方法還可以包括下列步驟:將因顫動引起的與所述基線的偏離定義為僅在因振幅增加和所述增加的持續(xù)時間大于所述波形中全部數(shù)據(jù)劇增的平均持續(xù)時間兩者引起偏離超過所述基線的平均和標準偏離時發(fā)生。所述方法還可以包括下列步驟:預定刀片太舊而無法滿足使用需求時的斜率以及當這種斜率在波形上顯現(xiàn)時替換刀片。
[0023]所述相關性的至少一個可以通過比較振動帶的特性與選自軌道軸承、平衡性、烘缸潤滑性、灰塵等級、濕度等級、溫度、毛氈使用年數(shù)、級別、配料成分、化學涂層、清潔刀片狀態(tài)(打開或關閉)、機器速度、外部源振動、外部壓力源和其任何組合的一個因素而確定。由所述因素引起的振動帶的特性范圍可以如此寬廣使得傳感器必須能夠檢測跨四個數(shù)量級的頻率帶寬。在至少一個實施方案中,傳感器僅間接測量刮墨刀的振動,因為其未參與到刀片自身而是參與到刀架,所述刀架參與到刀片并且為刀片提供更多的剛性支撐,但是其未使振動減輕到無法進行精確測量的程度。測量可以同步和/或異步進行。輸出可以是警報。
[0024]額外特征和優(yōu)點在本文中進行描述,且將從下列詳細描述中變得顯而易見。
[0025]附圖簡述
[0026]圖1示出利用測量刮墨刀的操作的加速計傳感器的本發(fā)明的實施方案的側(cè)視圖。
[0027]圖2示出利用兩個加速計傳感器來測量刮墨刀的操作的本發(fā)明的實施方案的透視圖。
[0028]圖3A是利用本發(fā)明的加速計的RMS趨勢的圖形。
[0029]圖3B是利用本發(fā)明的加速計的RMS趨勢的展開圖的圖形。
[0030]圖4是利用本發(fā)明的加速計包括警報設定點的RMS趨勢的圖形。[0031]圖5是根據(jù)利用本發(fā)明的加速計的RMS數(shù)據(jù)的時間積分警報和累積警報圖。
[0032]圖6是利用從利用本發(fā)明的加速計獲得的數(shù)據(jù)的預測性模型的RMS殘留物的圖形。
[0033]圖7是示出預警顫動檢測且用于防止誤警報的預測性建模的優(yōu)點的圖形組。
[0034]圖8是揚克烘缸上的不同顫動標記間隔的估計振動頻率的圖形。
[0035]圖9是具有和不具有涂層中可見的顫動的積分頻帶(15_20kHz)的趨勢圖形。
[0036]圖1OA是對于一個揚克圓筒旋轉(zhuǎn)周的來自利用本發(fā)明的加速計的原始傳感器數(shù)據(jù)。
[0037]圖1OB是圖1OA中的數(shù)據(jù)的快速傅立葉變換(FFT)。
[0038]圖1OC是來自圖1OA顯示為尺寸圖的記錄加速計時間波形信號的小波分析。
[0039]圖1OD是來自圖1OA僅示出從0.225到0.272秒的區(qū)域的波形的展開圖。
[0040]圖1OE是圖1OC中僅示出從0.23到0.264秒的區(qū)域的尺寸圖的展開圖。
[0041]圖11是RMS趨勢數(shù)據(jù)的斜率分析的圖形。
【具體實施方式】
[0042]提供下列定義來確定在本申請中如何使用術語且特定來說將如何解釋權利要求書。定義的組織僅是出于方便且不意在將任何定義限于任何特定類別。
[0043]如本文所使用的“斜角”或“斜面”指代在刀片的前沿與刀片的后沿之間形成表面的刀片部分且通常是刀片的“工作表面”。
[0044]“體積”意指紙巾網(wǎng)的密度的倒數(shù),且通常以單位cm3/g表示。這是紙巾網(wǎng)的另一重要的真實可感知性能部分。體積的增加一般增加布樣易吸收感知。紙巾網(wǎng)的體積的一部分通過起縐賦予。
[0045]“十字機器方向”或“CD”意指在纖維結(jié)構(gòu)和/或包括纖維結(jié)構(gòu)的纖維結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的相同平面中垂直于機器方向的方向。
[0046]“刮墨刀”意指鄰近于另一件器材布置的刀片使得刮墨刀可幫助將布置在該件器材上的材料從器材移除。刮墨刀一般出于許多不同目的用在許多不同行業(yè)中,舉例來說,諸如其用來幫助在處理期間從一件器材移除材料。材料的實例包括但不限于紙巾網(wǎng)、紙網(wǎng)、膠水、殘留累積物、浙青和其組合。器材的實例包括但不限于鼓、板、揚克烘缸和輥。刮墨刀通常用于造紙、非梭織制造、煙草行業(yè)以及印刷、涂覆和粘附過程。在特定實例中,刮墨刀以反映使用刀片的至少一個目的的名義而提及。
[0047]“纖維”意指具有遠超其表觀寬度的表觀長度的細長顆粒。更具體來說,且如在本文所使用,纖維指代這類適于造紙過程的纖維。
[0048]“高度拋光”意指已經(jīng)通過連續(xù)發(fā)展處理從相對粗糙的沙礫到具有合適潤滑度且高度平坦且基本上無缺陷的精細沙礫的表面。這類連續(xù)發(fā)展在本文中將被稱為“步進拋光過程”。
[0049]“機器方向”或“MD”意指平行于通過造紙機器和/或產(chǎn)品制造器材的纖維結(jié)構(gòu)流的方向。
[0050]“紙質(zhì)產(chǎn)品”意指任何形成的纖維結(jié)構(gòu)產(chǎn)品,傳統(tǒng)上但不一定包括纖維素纖維。在一個實施方案中,本發(fā)明的紙質(zhì)產(chǎn)品包括紙巾-毛巾紙質(zhì)產(chǎn)品。紙巾-毛巾紙質(zhì)產(chǎn)品的非限制性實例包括毛巾、面巾、浴巾、餐巾等等。
[0051]如在本文中所使用的“紙張控制”指代在較高速度下不具有導致失控的振動、渦動、輕彈、顫振或網(wǎng)的編織。
[0052]“柔軟性”意指當消費者手持特定產(chǎn)品、使其擦過他/她的皮膚或在他/她手中弄皺時他/她所感知的觸覺。這種觸感由若干種物理性質(zhì)的組合提供。有關柔軟性的最重要物理特征之一是一般被本領域技術人員視為制造產(chǎn)品的紙網(wǎng)的剛度。剛度繼而通常被視為直接取決于網(wǎng)的強度。
[0053]“強度”意指在使用狀況下維持物理完整性以及防扯、防破損、防撕裂的產(chǎn)品的能力,和其構(gòu)成網(wǎng)。
[0054]“紙巾網(wǎng)”、“紙網(wǎng)”、“網(wǎng)”、“紙張”、“紙巾”、“紙巾產(chǎn)品”和“紙質(zhì)產(chǎn)品”全部可互換
使用且意指由包括下列步驟的過程制造的紙張:形成含水造紙配料、在有小孔的表面上沉積這種配料,諸如長網(wǎng)線,和從所述配料移除水的一部分(例如,通過重力或真空輔助的排水)、形成胚網(wǎng),且在常規(guī)紙巾制造過程中,將胚網(wǎng)從形成表面轉(zhuǎn)移到載體織物或毛氈,且接著到揚克烘缸,或直接從形成表面轉(zhuǎn)移到揚克烘缸。替代地,在TAD紙巾制造過程中,胚網(wǎng)可以比形成表面低的速度行進轉(zhuǎn)移到另一織物或表面。網(wǎng)接著被轉(zhuǎn)移到織物,其在織物上通過空氣干燥到通常介于10%到50%的干燥度,且最終轉(zhuǎn)移到揚克烘缸以進行最后的干燥和起縐,之后其被纏繞到卷筒上。
[0055]“水溶的”意指在25攝氏度下可在水中溶解至少3%重量比的材料。
[0056]在上述定義或本申請中其它處陳述的描述與字典一般使用或通過引用并入本申請的來源中陳述的意思(明確或暗指)不一致的情況下,本申請以及尤其權利要求書術語被理解為根據(jù)本申請中的定義或描述解釋,且不根據(jù)一般定義、字典定義、或通過引用并入的定義解釋。鑒于上述內(nèi)容,如果術語僅可以在其由字典解釋的情況下,在由Kirk-OthmerEncyclopedia of Chemical Technology,第 5 版,(2005),(由 Wiley, John&Sons, Inc.出版)定義的情況下理解,那么本定義應控制術語在權利要求書中如何定義。
[0057]在本發(fā)明的至少一個實施方案中,方法檢測到起縐刮墨刀顫動開始。這種方法通過向機器操作員警示刀片顫動狀況即將發(fā)生允許操作員采取正確措施,從而避免運行能力問題并防止對揚克烘缸表面的破壞。所述方法使用在刮墨刀刀架附近操作的至少一個壓電加速計利用信號分析。在至少一個實施方案中,分析方法通過使用時間積分方法而與常規(guī)CM技術不同。作為第一等級方法,基于強度高于警報限制和持續(xù)時間追蹤信號。這允許解決強烈但持續(xù)時間短的振動,以及長時間較弱振動。通過將本方法延伸到使用處理輸入數(shù)據(jù)的預測性模型、烘缸表面上的空間解析MD高振動區(qū)域的小波分析以及預測漸漸滲入的警報狀況的開始的趨勢斜率分析而描述增強的監(jiān)控。在所有情況下,通過跟蹤累積的時間積分值,因此提供歷史性記錄來幫助維護時序安排,而解決了揚克烘缸在過度振動下的暴露。
[0058]在至少一個實施方案中,所述方法包括直接或間接檢測起縐刮墨刀振動的步驟。在至少一個實施方案中,傳感器技術足夠穩(wěn)健來在惡劣環(huán)境狀況下操作。所述狀況包括高灰塵等級、高濕度等級和溫度> 125°C中的一個或多個。此外,對起縐操作的幾何約束可能需要緊湊型傳感器覆蓋面積。此外,在一些環(huán)境下,傳感器必須能夠檢測跨四個數(shù)量級的頻率帶寬(例如IOHz到20kHz)。[0059]在至少一個實施方案中,所用的壓電加速計是符合這些標準的典型商業(yè)上可購得的現(xiàn)成傳感器。工業(yè)加速計(諸如型號為CM2207的SKF)是絕緣密封的且以可接受的覆蓋面積(54X30mm)加固以安裝在起縐刮墨刀刀架上或其附近。在至少一個實施方案中,加速計直接安裝在起縐刮墨刀上以在其與揚克烘缸的涂層和表面接觸時監(jiān)控刀片振動。然而,直接安裝在刮墨刀上因更多的幾何約束、更高溫度以及要求頻繁更換刀片的有限的刀片使用壽命(數(shù)小時到24小時,其取決于處理和刀片成分)而產(chǎn)生額外挑戰(zhàn)。因此,在至少一個實施方案中,傳感器安裝被定位在刮墨刀刀架上。這提供了高效替換性,因為刀架緊鄰且接觸刮墨刀且自身是固定的。
[0060]圖1中示出用于將加速計安裝在刀架上的一個可行配置的圖示。在刀架中,刮墨刀背板為傳感器安裝提供平坦剛性表面。在至少一個實施方案中,傳感器安裝方法是在刀架上具有螺孔且螺紋緊固件穿過加速計傳感器的中心。也可以使用粘附安裝,但是犧牲較高頻率檢測。所使用的其它刀架設計是梯式背部和超級皺以及所有其它本領域中已知的方法和其等效物。無論刀架設計為何,靠近刮墨刀位于結(jié)構(gòu)剛性支撐件上具有最小阻尼的傳感器安裝是優(yōu)選方法。沿著刀背CD的傳感器位置取決于機器操作。如果可能,傳感器應定位在紙張邊緣內(nèi)部且優(yōu)選地多個傳感器用來監(jiān)控CD中的不同區(qū)域。
[0061]現(xiàn)在參考圖2,示出通過揚克烘缸上的趨勢和驅(qū)動側(cè)安裝在紙張內(nèi)部的加速計的圖示。在這種情況下,安裝在驅(qū)動和趨勢側(cè)紙張邊緣附近的傳感器允許檢測所述側(cè)之間的振動頻率和振幅差。因此,使用定位為距離趨勢和驅(qū)動側(cè)邊緣等距的最少兩個傳感器是優(yōu)選方法。在原理上,也可以使用單個傳感器,但是犧牲靈敏度且監(jiān)控側(cè)與側(cè)振動。
[0062]在至少一個實施方案中,來自安裝在起縐刮墨刀附近的傳感器的信號傳輸通過硬線電纜或與振動數(shù)據(jù)獲取單元(例如,SKF MX-S在線多日志系統(tǒng))的無線通信或其任何等效物而進行。由傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)可以是原始的,例如波形,或通過微處理器處理、整合到傳感器或信號傳輸線中。數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)處理傳感器數(shù)據(jù)且顯示結(jié)果和警報狀態(tài)以及提供達成并擷取數(shù)據(jù)的方式。在至少一個實施方案中,數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)可以監(jiān)控其它處理變量(諸如機器速度)且可以使用轉(zhuǎn)速計來進行同步數(shù)據(jù)收集。從獲取系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)也可以通過以太網(wǎng)或無線路由到其中來自若干監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可被進一步分析的集中位置(在公司內(nèi)或外部)。對來自若干地址的數(shù)據(jù)進行編譯允許計算聚合的性能性質(zhì)和刀片顫動水平的相對等級。
[0063]揚克烘缸單元操作的處理變量是動態(tài)的,其時間尺度從數(shù)分鐘變化到數(shù)天。處理變量,諸如起縐刀片使用年數(shù)、毛氈使用年數(shù)、級別、配料、化學涂層、清潔刀片狀態(tài)(打開或關閉)、機器速度等等,都對起縐刮墨刀上觀察到的振動跡象有貢獻。此外,源自其它來源(諸如風扇泵、揚克烘缸軸承、壓輥、行車等等)的振動也可以通過處理結(jié)構(gòu)傳播到起縐刀片。振動源的集合導致由傳感器檢測到的整體振動跡象。對于壓電加速計傳感器,所監(jiān)控的振動跡象是可以相對于揚克烘缸旋轉(zhuǎn)同步或異步收集的時間波形。采用波形的快速傅立葉變換(FFT)給出提供獨特振動頻率和/或頻帶的頻譜。通過從FFT功率頻譜密度提取均方根(RMS)進行進一步數(shù)據(jù)縮減以獲得隨著時間推移而趨向的整體和/或帶寬振動量級值。
[0064]來自安裝在起縐刮墨刀刀架上的加速計的RMS趨勢將示出在正常操作狀況下因處理動力而發(fā)生的自然變動。不同振動源的復雜性和多種相互作用使得識別引起獨特振動頻率或頻帶的特定處理變量變成一項艱巨的任務。然而,一些一般特征(諸如刀片使用年數(shù))在RMS趨勢中清楚地觀察到呈鋸齒模式。安裝新刀片將通過改進切穿涂層和移除紙張的效率(減小拖動)而減小RMS。由于刀片隨著時間推移而降級,拖動將增加,從而導致RMS增加。為示出這點,圖3示出11天內(nèi)收集的O-1OkHz帶寬數(shù)據(jù)的RMS趨勢。趨勢由與起縐刮墨刀使用年數(shù)相關的自然處理變動基線以及其中RMS值相對于基線劇增的時段組成。
[0065]圖3上的不同特征被突出且放大區(qū)域示出起縐刀片使用年數(shù)對RMS趨勢的影響(垂直標記表示其中發(fā)生刀片更換的時段)。其中RMS等級劇增的時段可潛在地造成涂層和/或烘缸表面的降級。與這些劇增相關的振動源并非總是明顯且通常要求進一步調(diào)查處理和操作(人為和機械式)狀況。揚克涂層或烘缸表面的降級可因單個RMS劇增事件或隨著時間推移的累積效應而發(fā)生。因此,使高出自然基線的RMS偏離的頻率和振幅最小化是用于維持運行能力和資產(chǎn)保護的最佳實際方案。
[0066]作為第一等級的顫動監(jiān)控,起縐刮墨刀振動的狀態(tài)通過基于不包括劇增時段且在涂層或烘缸表面中不存在可見顫動的RMS趨勢數(shù)據(jù)的平均和標準偏離(O )使用no警報進行跟蹤。警報靈敏度是基于用戶選定的與平均值的標準偏離數(shù)量。警報(實時)是基于RMS等級或RMS等級和持續(xù)時間。僅對于RMS警報而言,當RMS值大于ns警報等級設定時,警報信號(可見、可聽或組合)被發(fā)送給操作員并被存儲在數(shù)據(jù)庫中。不同警報狀態(tài)可以通過使用多個ns設定而進行選擇。例如,2 O警報等級可以是向操作員警示RMS值呈向上趨勢但尚未達到臨界狀態(tài)的警告警報。如果RMS值繼續(xù)呈向上趨勢超過3 O警報設定,那么臨界警報可以被發(fā)送給操作員。這種警報方法一般可見于用于旋轉(zhuǎn)機器預測性維護的商用狀況監(jiān)控系統(tǒng)中。在本申請中,狀況監(jiān)控跟蹤機器的軸承、平衡性和整體整合健康。隨著軸承磨損,來自傳感器(通常是安裝在旋轉(zhuǎn)軸的軸承附近的加速計)的RMS趨勢將逐漸增加,其表明需要進行軸承維護(諸如替換或潤滑)。如果置之不理,那么RMS等級將保持在高等級或繼續(xù)向上攀升。
[0067]不同于傳統(tǒng)的狀況健康監(jiān)控,起縐處理的動力可以導致大的RMS變動而不形成顫動。因此,高于no警報等級的短暫RMS劇增不一定保證警報事件。然而,隨著RMS值高于警報設定的持續(xù)時間增加,形成顫動的可能性增加。在這種警報模式下,警報信號強度(警報*)是RMS值> n O警報等級(RMS+)和RMS+信號保持高于警報等級持續(xù)時間兩者的函數(shù)。`警報*信號的表達方式由下列給出:
[0068]
【權利要求】
1.一種檢測并解決來自在起給處理、清潔或切斷操作中使用的揚克(Yankee)烘缸刮墨刀的顫動的方法,所述方法包括下列步驟: 在一個時段內(nèi),傳感器被構(gòu)造并配置來測量當刮墨刀使紙質(zhì)產(chǎn)品起縐時所述刮墨刀的振動頻率和振幅,從而測量由時間標定的所述振動的所述頻率和振幅, 將所述測量值收集成時間波形, 將所述波形轉(zhuǎn)換成具有包括相異振動帶的頻譜的快速傅立葉變換, 使所述振動帶的特性與所述刮墨刀的可接受性能性質(zhì)相關且界定可接受振動帶的基線, 從所述相關特性預測與刮墨刀顫動相關的可接受振動帶的所述基線的偏離程度,和 當振動帶上的數(shù)據(jù)點超過所述偏離程度時輸出已發(fā)生的過度顫動。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法,其中所述傳感器是加速計。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法,其中所述傳感器是壓電加速計。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法,其中由數(shù)據(jù)處理裝置分析所述測量值并對其建模,所述數(shù)據(jù)處理裝置被構(gòu)造并配置來利用選自由RMS數(shù)據(jù)趨勢、神經(jīng)網(wǎng)絡技術、多元回歸分析、AR、ARMAX、偏最小二乘法和其任何組合組成的組的一種方法。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法,其中所述相關性的至少一個通過比較所述振動帶的特性與刀片使用年數(shù)確定。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法,其中由構(gòu)造并配置來利用RMS數(shù)據(jù)趨勢的數(shù)據(jù)處理裝置來分析所述測量值并對其建模且其中所述確定至少部分通過注意到鋸齒形振動帶的斜率在使用相同刀片的情況下隨著時間推移連續(xù)增加且當所述刀片更換時變成中斷而做出。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法,其還包括下列步驟:將因顫動引起的與所述基線的偏離定義為僅在因振幅增加和所述增加的持續(xù)時間大于所述波形中全部數(shù)據(jù)劇增的平均持續(xù)時間兩者引起偏離超過所述基線的平均和標準偏離時發(fā)生。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法,其還包括下列步驟:預定所述刀片太舊而無法滿足使用需求時的斜率以及當這個斜率在所述波形上顯現(xiàn)時更換所述刀片。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法,其中所述相關性的至少一個通過比較所述振動帶的特性與選自軌道軸承、平衡性、烘缸潤滑性、灰塵等級、濕度等級、溫度、毛氈使用年數(shù)、級別、配料成分、化學涂層、清潔刀片狀態(tài)(打開或關閉)、機器速度、外部源振動、外部壓力源和其任何組合的一個因素而確定。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法,其中由所述因素導致的所述振動帶的特性范圍是如此廣泛使得所述傳感器必須能夠檢測跨四個數(shù)量級的頻率帶寬。
11.根據(jù)權利要求1所述的方法,其中所述傳感器僅間接測量所述刮墨刀的振動,因為其未參與到所述刀片自身,而是參與到刀架,所述刀架參與到所述刀片且為所述刀片提供更加剛性的支撐件,但是其未將所述振動減輕到無法進行精確測量的程度。
12.根據(jù)權利要求1所述的方法,其中同步進行所述測量。
13.根據(jù)權利要求1所述的方法,其中異步進行所述測量。
14.根據(jù)權利要求1所述的方法,其中所述輸出是警報。
【文檔編號】D21F5/00GK103797189SQ201280044470
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年10月11日 優(yōu)先權日:2011年10月20日
【發(fā)明者】W·A·馮德拉塞克, 小加里·S·弗曼, S·L·阿徹 申請人:納爾科公司
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