Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung (des Zustandes/ Betriebszustandes) einer Hochdruck-Walzenpresse im Zuge des Zerkleinerns, Kompaktierens oder Brikettierens von Material, wobei die Walzenpresse zwei rotierend angetriebene Presswalzen aufweist, zwischen denen ein Walzenspalt gebildet ist, dessen Spaltweite während des Betriebes veränderlich ist, wobei während des Betriebes mit einem oder mit mehreren Messwert- Aufnehmern Betriebsdaten der Walzenpresse ermittelt und auf einem Rechner gespeichert werden.

Eine solche Hochdruck-Walzenpresse für die Zerkleinerung von Material wird auch als Gutbettwalzenmühle bezeichnet. Die Erfindung betrifft aber auch Hochdruck-Walzenpressen für das Kompaktieren oder Brikettieren von Material. Bei dem Material handelt es sich insbesondere um stark abrasives Material, z. B. Erz, Zementklinker, Schlacke oder Keramikgrundstoffe. Die Walzenpresse kann auch für die Kompaktierung von z. B. Düngemitteln eingesetzt werden. Eine der Presswalzen ist bevorzugt als Festwalze ausgebildet und folglich ortsfest in einem Pressengestell drehbar gelagert. Zumindest eine Presswalze ist als Loswalze ausgebildet, d. h. sie ist über Krafterzeugungsmittel, z. B. über Hydraulikzylinder, mit sich während des Betriebes veränderlicher Spaltweite gegen die andere Walze, z. B. die Festwalze anstellbar. Die beiden Presswalzen werden über Antriebe gegenläufig (synchron) angetrieben. Der Spalt zwischen den Walzen stellt sich - aufgrund der beschriebenen Anstellung der Loswalze gegen die Festwalze - ein, bis ein den Anstellkräften entsprechender Druck zwischen den Walzen wirkt. Die Spaltweite ergibt sich dabei durch das Verhältnis der Anstellkräfte zu den von dem zu verarbeitenden Material ausgehenden Reaktionskräften. Jede Presswalze weist z.B. einen rotierend angetriebenen Walzenkern und eine auf dem Walzenkern befestigte Bandage auf, welche die (verschleißfeste) Oberfläche der Walze bildet. Die Bandage kann als vollständig umlaufender (einstückiger) Ring ausgebildet sein oder alternativ von mehreren, auf dem Kern befestigten Segmenten gebildet werden. Es können aber auch Presswalzen bzw. Arbeitswalzen eingesetzt werden, die nicht mit separaten Bandagen ausgebildet sind, sondern z.B. einstückig oder segmentiert. Stets sind die Presswalzen auf der Umfangsfläche mit einer (verschleißfesten) Walzenoberfläche als Arbeitsoberfläche ausgerüstet.

In der Praxis ist es üblich, den Zustand bzw. Betriebszustand einer Hochdruck- Walzenpresse kontinuierlich bzw. quasi kontinuierlich zu überwachen, zu steuern und gegebenenfalls zu visualisieren. Dazu ist die Walzenpresse mit Messwert-Aufnehmern ausgerüstet, die verschiedene Betriebsdaten der Walzenpresse aufnehmen, die im Stand der Technik z. B. auf einem Rechner gespeichert werden können und/oder in einer Leitwarte der Anlage visualisiert werden. So werden z. B. das Drehmoment der Presswalzen, die Hydraulikdrücke in den Zylindern der Loswalze und die Spaltweite mit geeigneten Aufnehmern bzw. Sensoren gemessen, wobei die Aufnehmer/Sensoren z. B. mit einer Steuereinrichtung, z. B. einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) verbunden sind, die wiederum mit einer Leitwarte der Anlage bzw. mit einem in der Leitwarte angeordneten Rechner verbunden ist.

Aus der DE 101 06 856A1 ist eine Hochdruck-Walzenpresse für eine Gutbett zerkleinerung bekannt, bei welcher im Betrieb die Antriebs- und Bewegungs parameter mindestens einer Walze als Regelparameter gemessen werden, wobei das Verhältnis dieser Werte zueinander gebildet und dieses Verhältnis durch Verringerung oder Steigerung der Walzenanpresskraft der Walzen immer im Wesentlichen konstant gehalten wird. Dazu werden z. B. im Betrieb die Antriebsleistung eines Hauptmotors und die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen gemessen und das Verhältnis dieser als Regelgröße verwendet.

Die DE 4226 182 A1 beschreibt eine Hochdruck-Walzenpresse, bei welcher die Lagerblöcke der Loswalze gegen Hydraulikzylinder eines hydropneumatischen Systems abgestützt sind, wobei Sensoren zur Messung der sich im Betrieb an den beiden Walzenseiten einstellenden Weite des Walzenspaltes vorgesehen sind. Mit den Sensoren wird der Abstand zwischen den Lagerblöcken der beiden Walzen gemessen und die erhaltenen Signale werden über Leitungen zu den Eingängen einer Überwachungs- und Regelungseinheit geführt. Von den Sensoren wird der sich im Betrieb der Maschine einstellende Abstand der Lagerblöcke und damit auch die sich im Betrieb einstellende Weite des Walzenspaltes an beiden Walzenseiten kontinuierlich oder zeitlich getaktet gemessen und es wird die Differenz beider Messwerte errechnet und mit einem vorgegebenen Toleranzwert verglichen. Bewegt sich bei einer unsym metrischen Belastung des Walzenspaltes z. B. der Lagerblock der Loswalze nach innen und kommt es zu einer Schiefstellung der Loswalze mit einer Überschreitung des vorgegebenen Toleranzwertes, so erfolgt über die zentrale Überwachungs- und Regelungseinheit ein Regeleingriff, und zwar in diesem Fall betreffend die Beschickung des Walzenspaltes, indem Stellmotoren für Dosierklappen am Aufgabeschacht eingestellt werden.

Die Überwachung des Betriebszustandes rotierender Walzen in einer industriellen Anlage wird z. B. auch in der WO 2007/025395 A1 beschrieben, und zwar für Mühlen für die Getreideverarbeitung. Dabei werden Vibrationen überwacht und daraus ein zeitlich veränderliches elektrisches Signal erzeugt, welches einer Frequenzanalyse unterzogen wird. Die Erfassung der Vibrationen kann z. B. mittels eines am Lager der rotierenden Walze angebrachten Be schleunigungssensors erfolgen. Die Analyse kann mit einem Rechner erfolgen, der auch in ein Leitsystem einer automatisierten industriellen Anlage inte grierbar ist, welches z. B. auch Überwachungsbildschirme für die Anzeige des Betriebszustandes aufweisen kann. Die industrielle Anlage kann auch mehrere rotierende Walzen und mehrere Systeme aufweisen, wobei die einzelnen Systeme miteinander und mit einer Überwachungszentrale vernetzt sind, z. B. drahtlos vernetzt.

Die WO 2018/036978 A1 beschreibt eine selbstoptimierende, adaptive Produk tionsverarbeitungsanlage mit einer Mahlanlage, die eine Walzenpresse enthält, wobei zumindest ein Sensor zur Erfassung von Messwerten betreffend einen Zustand zumindest einer Walze vorgesehen sind, sodass Messwerte erfasst werden, die einen Zustand der Walze charakterisieren. Mit einem Daten empfänger einer Steuereinheit der Produktionsverarbeitungsanlage werden von einem Datensender der Messeinrichtung von mindestens einer Walze Mess werte empfangen. Dabei werden der Walzenbetrieb und die Breite des Spaltes zwischen den Walzen und/oder die Parallelität der Walzen von der Steuereinheit oder von einer mit der Steuereinheit verbundenen Regelvor richtung basierend auf den empfangenen Messwerten automatisiert optimiert.

Aus der DE 10 2007 004 004 B4 ist eine Walzenmühle mit zwei gegenläufig angetriebenen Mahlwalzen bekannt, die mit stiftförmigen Profilkörpern bestückt ist und bei der sich eine autogene Verschleißschutzschicht bildet. Die Walzenmühle weist eine Überwachungsvorrichtung auf, die den Verschleißzustand der stiftförmigen Profilkörper und den Zustand der autogenen Verschleißschutzschicht überprüft und darüber hinaus auch das Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein von stiftförmigen Profilkörpern feststellt. Dazu kann die Walzenmühle zumindest einen Sensor aufweisen, der bezüglich der Mahlwalze verfahrbar angeordnet sein kann.

Die Überwachung des Betriebszustandes von Maschinen wird z. B. auch in der WO 2017/197449 A1 beschrieben, wobei eine Vielzahl von Parametern der Maschine gemessen und damit Messwerte zur Verfügung gestellt werden, wobei aus diesen Messwerten normierte Indikatorwerte erzeugt werden und wobei diese normierten Indikatorwerte für die Beschreibung des Zustandes der Maschine verwendet werden. Dabei können einzelnen Maschinen ent sprechende Maschinenmodule zugeordnet sein, die jeweils mit einem Rechner ausgerüstet sind. Über ein Netzwerk können die einzelnen Maschinenmodule mit einem gemeinsamen Anlagenmodul verbunden sein. Im Übrigen können Maschinenmodule von verschiedenen Anlagen auch direkt mit einem zentralen Überwachungssystem verbunden sein, welches Sensordaten einer Vielzahl von Maschinenmodulen mehrerer Anlagen sammelt, welche gegebenenfalls auch geographisch weit verteilt liegen können, sodass auf Methoden des „Internet der Dinge“ zurückgegriffen wird.

Die US 2005/0049801 A1 befasst sich mit der Überwachung von Maschinen mit beweglichen Komponenten, wobei im Bereich der Maschine ein lokal angeordneter Analyserechner vorgesehen ist, mit dem Messwerte aufgezeichnet und ausgewertet werden können. Die ausgewerteten Daten lassen sich auf einen räumlich entfernt liegenden, externen Rechner übertragen.

In der DE 10 2008 046 921 A1 wird ein Verfahren zur Überwachung des Belastungszustandes einer Mahlanlage mit rotierenden Mahlorganen beschrieben. Zusätzlich zur Überwachung der auf das Mahlorgan wirkenden dynamischen Kraft erfolgt auch eine Überwachung des aus Leistung und Drehzahl ermittelten Antriebsdrehmomentes.

Schließlich offenbart die WO 2018/036978 A1 eine Überwachungs- und Steuerungsvorrichtung zur automatisierten Optimierung der Vermahlungslinie eines Walzensystems sowie ein entsprechendes Verfahren.

Insgesamt besteht in der Maschinen- und Anlagentechnik das Bedürfnis, den Zustand von Maschinen zu überwachen und zu visualisieren. In der Praxis erfolgt dieses im Zusammenhang mit Hochdruck-Walzenpressen in der Regel über die Erfassung der Sensordaten mithilfe herkömmlicher speicher programmierbarer Steuerungen, die mit einer Leitwarte der Anlage verbunden sind.

Im Übrigen sind sogenannte übergeordnete Lösungen bekannt, bei denen Betriebsdaten von Maschinen zentral z.B. in einer Cloud gespeichert und gegebenenfalls ausgewertet werden, sodass mit verschiedenen Endgeräten, z. B. Laptops, Tablets oder Smartphones, über das Internet auf die Daten zugegriffen werden kann.

Ausgehend von dem vorbekannten Stand der Technik liegt der Erfindung das technische Problem zugrunde, im Zusammenhang mit Hochdruck-Walzen pressen, die für die Zerkleinerung, Kompaktierung oder Brikettierung von Material bestimmt sind, ein Verfahren zu schaffen, das eine einfache, sichere und zuverlässige Überwachung eines Zustandes bzw. Betriebszustandes der Hochdruck-Walzenpresse ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren zur Überwachung einer Hochdruck-Walzenpresse der eingangs be schriebenen Art, dass die Betriebsdaten (die mit dem oder den Messwert-Aufnehmern ermittelt werden) als Rohdaten auf einem lokal im Bereich der Walzenpresse angeordneten und mit der Walzenpresse bzw. mit dem Sensor oder mit den Sensoren verbundene Edge-Computer als Analyserechner gespeichert werden, dass die Betriebsdaten bzw. Rohdaten auf dem Analyserechner mit Analyse algorithmen ausgewertet und damit Kenndaten der Walzenpresse erzeugt und diese Kenndaten auf dem Analyserechner gespeichert werden, wobei die Kenndaten von dem Analyserechner über ein drahtloses Netzwerk (d.h. drahtlos) an zumindest ein Endgerät übermittelt und auf dem Endgerät angezeigt bzw. visualisiert werden.

Der Analyserechner bzw. Edge-Computer ist bevorzugt kabelgebunden mit zumindest einem Verbindungskabel mit dem oder mit den an der Walzenpresse angeordneten Messwert-Aufnehmern verbunden.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass es vorteilhaft ist, die mit den Messwert-Aufnehmern ermittelten Betriebsdaten zunächst als Rohdaten auf einem leistungsfähigen Edge-Computer zu speichern, der lokal in unmittelbarer Nähe der Walzenpresse stationiert und besonders bevorzugt kabelgebunden mit den Sensoren verbunden ist. Dieser Edge-Computer dient jedoch nicht nur der Speicherung der Betriebsdaten als Rohdaten, sondern auch die Analyse bzw. Auswertung der Rohdaten erfolgt mit entsprechenden Algorithmen, die auf dem Edge-Computer gespeichert sind, unmittelbar auf dem Edge-Computer. Auf eine Speicherung der Betriebsdaten bzw. Rohdaten in einem übergeordneten Netzwerk oder in einer Cloud wird ebenso verzichtet wie auf eine Übertragung der Rohdaten über das Internet. Vielmehr erfolgt bereits lokal eine Analyse mit geeigneten Algorithmen und eine Speicherung der aus diesen Rohdaten mithilfe der Algorithmen erzeugten (komprimierten) Kenndaten, die z. B. in einer Datenbank auf dem Analyserechner gesammelt und von dort (z. B. für einen Abruf mit einem Endgerät) zur Verfügung gestellt werden können. Die Speicherung der Rohdaten erfolgt bevorzugt redundant auf lokalen Speichermedien, z. B. Festplatten des Edge-Computers. Dabei kann auf grundsätzlich bekannte und zur Verfügung stehende Hardware zurückgegriffen werden, d. h. es können leistungsfähige Edge-Computer mit großen Daten speichern und leistungsfähigen Prozessoren zum Einsatz kommen, wobei auf die grundsätzlich bekannten Grundsätze des „Edge-Computing“ zurückgegriffen werden kann.

Für die Ermittlung und Speicherung der Betriebsdaten können eine Vielzahl von grundsätzlich bekannten Sensoren in bzw. an der Presse verwendet werden, z. B. Messwert-Aufnehmer oder Sensoren zur Ermittlung des Drehmomentes einer oder beider Walzen, des Hydraulikdruckes in dem oder in den Zylindern für die Anstellung der Loswalze, Positionssensoren und/oder Wegsensoren für die Ermittlung der Spaltweite des Walzenspaltes und/oder für die Ermittlung der Absolutposition der Loswalze bzw. der Position der Loswalze relativ zu einem ortsfesten Pressengestell, wobei Positionssensoren z. B. im Bereich der Lager stellen der Loswalze und/oder der Festwalze angeordnet sind. Ergänzend oder alternativ können Temperatursensoren, Durchflusssensoren usw. zum Einsatz kommen. Die Sensoren können analoge Messwerte, z. B. als Stromsignale, zur Verfügung stellen, die kabelgebunden über eine geeignete Erfassungsein richtung, z. B. über einen Wandler in digitale Daten transformiert werden, sodass digitale Rohdaten auf dem Edge-Computer gespeichert werden. Wichtig ist, dass die Verarbeitung und Analyse der Rohdaten auf dem lokalen Analysec omputer („Edge-Computing“) durchgeführt wird. Alternativ können aber auch Sensoren mit digitalem Ausgang eingesetzt werden, die das Signal z.B. als codierte Impulsfolge ausgeben.

Die auf dem Edge-Computer durch Anwendung der gespeicherten Algorithmen erzeugten Kenndaten der Walzenpresse sind über ein drahtloses Netzwerk, z. B. über das Internet, online abrufbar bzw. sie lassen sich über das drahtlose Netzwerk (drahtlos) an Endgeräte übermitteln. Bei den Endgeräten kann es sich z. B. um externe PCs, Notebooks, Tablets oder Smartphones handeln. Selbst verständlich ist ein Zugriff auf die Kenndaten zum Zwecke der Information oder Visualisierung auf dem Endgerät nur durch entsprechende Zugriffsberechtigung möglich. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Edge-Computer mit einem Router, z. B. Industrierouter, verbunden, über den eine Verbindung zu einem drahtlosen Netzwerk, z. B. zum Internet, hergestellt wird, sodass ein Onlinezugang zu den in der Datenbank auf dem Edge-Computer gespeicherten Kenndaten möglich ist. In einer bevorzugten Weiterbildung erfolgt der Abruf bzw. der Zugang nicht unmittelbar über den Industrierouter, sondern über ein externes Portal, das drahtlos, z. B. über eine VPN-Verbindung (Virtual Private Network) mit dem Industrierouter in Verbindung steht. So können z. B. be rechtigte Personen über geeignete Endgeräte mit einer https-Verbindung auf das Portal und von dort (per VPN) über den Industrierouter auf die Kenndaten zugreifen. Optional besteht auch die Möglichkeit, z. B. einen Rechner für eine Fernwartung über ein VPN-Netzwerk mit dem Portal zu verbinden. Über einfache https-Verbindungen besteht dann (für Berechtigte) in der Regel nur die Möglichkeit, die Kenndaten abzurufen und folglich Informationen auf dem Endgerät zu visualisieren. Über die VPN-Verbindung besteht z. B. die Möglich keit im Sinne einer Fernwartung auf den Edge-Computer zuzugreifen. Selbst verständlich werden für das Portal und die Endgeräte entsprechende Zugangsrechte vergeben, wobei die Nachvollziehbarkeit der Zugriffe mittels Protokollen registriert wird.

Als Kenndaten können z. B. unmittelbar konkrete Daten der Maschine, z. B. der Walzenspalt, die Leistungsaufnahme oder dergleichen aktuell angezeigt und visualisiert werden. Alternativ oder ergänzend können statistische Auswer tungen als Kenndaten zur Verfügung gestellt werden, z. B. Wochen- oder Monatsberichte über die Maschinenzustände.

In besonders bevorzugter Ausführungsform handelt es sich bei den Kenndaten jedoch nicht um einfache Maschinendaten bzw. ausgewertet oder komprimierte Messdaten, die sich unmittelbar auf eine Messgröße eines Sensors beziehen (z. B. Leistung, Spaltweite oder dergleichen), sondern besonders bevorzugt werden über entsprechende Algorithmen besondere Zustände, z. B. kritische Zustände ermittelt und visualisiert oder ausgewertet.

Bevorzugt werden die Betriebsdaten und folglich die Rohdaten mit einer hohen Abtastrate von mehr als 50 Hz, z. B. mehr als 100 Hz, vorzugsweise zumindest 200 Hz aufgenommen und auf dem Analyserechner gespeichert. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass die in der Praxis üblicherweise eingesetzten speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS), die mit den Sensoren verbunden sind, in der Regel die Messdaten nicht mit hoher Geschwindigkeit bzw. hoher Abtastrate zur Verfügung stellen, verarbeiten und speichern können. Erfindungsgemäß erfolgt die Weiterleitung der Daten durch die Sensoren bevorzugt ohne eine zwischengeschaltete SPS unmittelbar an den Edge-Computer bzw. an eine mit dem Edge-Computer verbundene oder in den Edge-Computer integrierte Auswerteeinheit, die dazu geeignet ist, die Betriebsdaten mit der hohen Abtastrate aufzunehmen und zu speichern. 50 Hz bedeutet, dass 50 Messwerte pro Sekunde (d. h. ein Messwert je 20 ms) zur Verfügung gestellt werden. Die Erfindung hat erkannt, dass sich bestimmte Betriebszustände, Störzustände oder kritische Zustände nur dann oder besonders einfach dann ermitteln lassen, wenn die Betriebsdaten mit entsprechend hoher Abtastrate zur Verfügung gestellt werden. Damit entstehen extrem große Datenmengen. Da diese jedoch lokal und kabelgebunden auf dem Edge-Computer unmittelbar vor Ort gespeichert werden, lassen sich diese Datenmengen ohne Probleme handhaben. Ein Zugriff über ein drahtloses Netzwerk ist auf diese große Rohdatenmenge nicht erforderlich, da auf dem Edge-Computer die großen Datenmengen zunächst durch geeignete Auswertungen gleichsam komprimiert werden, sodass der Nutzer über ein drahtloses Netzwerk nur auf die komprimierten bzw. ausgewerteten Daten zugreifen muss. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, lediglich einen Messwert (bzw. Messwerttyp) als Rohdaten aufzunehmen und daraus mit einem Analysealgorithmus ein oder mehrere Kenndaten zu bestimmen. Bevorzugt werden jedoch mehrere verschiedene Betriebsdaten als Rohdaten aufgenommen und im Sinne einer verknüpfenden Auswertung mit einem Analysealgorithmus ausgewertet.

Besondere Bedeutung kommt der Aufnahme der Messwerte mit hohen Abtast rate z. B. bei der Erkennung eines Fremdkörperdurchgangs durch den Walzenspalt zu. So hat die Erfindung erkannt, dass sich durch eine Analyse der hochfrequenten aufgenommenen Betriebsdaten überraschend ein Fremd körperdurchgang durch den Walzenspalt der Flochdruck-Walzenpresse fest stellen lässt, und zwar insbesondere dann, wenn mehrere (verschiedene) Messwerte als Rohdaten aufgenommen und ausgewertet werden und die Kenndaten durch Verknüpfung der Signale bzw. Rohdaten mittels eines Algorithmus bestimmt werden. Dabei können als Betriebsdaten insbesondere das Drehmoment einer Presswalze oder die Drehmomente beider Presswalzen verwendet werden. In der Regel sind die Drehmomente der Presswalzen während des Betriebes in gewissen Grenzen konstant. Auch der Walzenspalt wird durch die eingangs beschriebene Art der Anstellung der Loswalze im Wesentlichen konstant gehalten. Denn in einer Hochdruck-Walzenpresse, z. B. Gutbettwalzenmühle, werden die zugeführten Partikel des Aufgabegutes nicht wie bei einem Brecher zwischen den Oberflächen der beiden Walzen gebrochen, sondern sie werden in einem Gutbett bzw. Materialbett unter hohem Druck verpresst und damit hocheffizient zerkleinert bzw. agglomeriert. Der Walzenspalt ist folglich größer als das durch den Walzenspalt hindurchgeführte und zu behandelnde Material. Überraschend wurde festgestellt, dass sich die Signale bzw. Signaländerungen geeigneter Betriebsdaten (z.B. Drehmoment, Hydraulikdruck und/oder Spaltweite) trotz der sehr hohen Trägheit der rotierenden Massen und trotz des Gewichtes der Walzen und insbesondere der Loswalze und trotz der Reibung zwischen Walzenlagerung und Rahmen erkennen lassen, und zwar erfindungsgemäß besonders bevorzugt aufgrund der hohen Abtastraten und in weiterer bevorzugter Ausgestaltung durch Verknüpfung mehrerer Signale bzw. mehrerer verschiedener Betriebsdaten durch geeignete Algorithmen. So hat die Erfindung z.B. durch Auswertung der hochfrequent aufgenommenen Rohdaten festgestellt, dass es beim Durchgang von Fremdkörpern kurzzeitig zu einem Anstieg des Drehmomentes an einer Walze oder an beiden Walzen kommt. Mit den bislang in der Praxis eingesetzten speicherprogrammierbaren Steuerungen und den vorgesehenen Visualisierungswerkzeugen am Leitrechner wurden solche kurzzeitigen Drehmomentschwankungen bislang nicht erkannt. Durch einen geeigneten Algorithmus kann der Edge-Computer nun jedoch auf der Basis der hochfrequent aufgenommenen Rohdaten einen Fremdkörperdurchgang feststellen, sodass z. B. auf einfache Weise Fremdkörperdurchgänge gezählt werden können. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, lediglich das Drehmoment einer oder beider Walzen als Rohdaten aufzunehmen und auszuwerten. Besonders bevorzugt werden zusätzlich zu dem Drehmoment bzw. zu den Drehmomenten weitere Betriebsdaten aufgenommen und ausgewertet, z.B. die Spaltweite an einer oder an mehreren Spaltpositionen und/oder der Hydraulikdruck einer oder mehrerer Hydraulikzylinder, mit denen die Loswalze gegen die Festwalze angestellt wird. Die Auswertung und z.B. Fremdkörpererkennung lässt sich folglich durch kombinierte bzw. verknüpfte Auswertung mehrerer Messwerte (bzw. mehrerer Messwerttypen) erheblich verbessern. Die beschriebenen Vorteile lassen sich gleichermaßen bei verschiedenen Maschinentypen, z.B. Walzenmühlen, Brikettiermaschinen und Kompaktiermaschinen realisieren.

Über die Endgeräte wird z. B. nicht auf die Betriebsdaten für das Drehmoment zugegriffen, sondern lediglich auf das Ergebnis der Auswertung und folglich auf die gezählten bzw. aufsummierten Fremdkörperdurchgänge oder es lässt sich eine Nachricht an ein Endgerät senden, wenn ein Fremdkörperdurchgang registriert wurde. Damit kann z. B. eine weitere Auswertung der Fremdkörperdurchgänge erfolgen, sodass z. B. zeitlich immer wieder auftretende Fremdkörperdurchgänge, Unregelmäßigkeiten oder dergleichen analysiert und festgestellt werden können. Damit kann z. B. ein Rückschluss auf den Betrieb vorgelagerter oder anderer Anlagenkomponenten gelingen, z. B. eines vorgeschalteten Brechers. Sofern es z. B. in einem vorgeschalteten Brecher insbesondere zu temporären Störungen kommt, kann sich die Beschickung der Presse mit ungewünscht großen Teilen erhöhen und dieses wäre wiederum durch die Fremdkörpererkennung zu ermitteln.

Insgesamt gelingt durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine Optimierung der Prozesse unter dem Gesichtspunkt der „Industrie 4.0“ bzw. des „Internet der Dinge“. Die Walzenpresse lässt sich zu einer „sprechenden“ Maschine erweitern. Dabei wird auf programmierte Algorithmen zurückgegriffen, wobei gegebenenfalls auch Algorithmen bzw. Methoden der künstlichen Intelligenz („Kl“) und folglich selbstlernende bzw. sich selbst optimierende Algorithmen zum Einsatz kommen.

Die beschriebene hochfrequente Abtastung des Drehmomentes ist - wie beschrieben - lediglich ein Beispiel für die erfindungsgemäße Datenanalyse, z. B. zur Überwachung eines Fremdkörperdurchgangs durch den Walzenspalt. Alternativ kann zu diesem Zweck auch ein anderer Messwert analysiert und ausgewertet werden. So besteht auch die Möglichkeit, den Hydraulikdruck an den Hydraulikzylindern hochfrequent auszuwerten, welche die Loswalze beaufschlagen. Auch durch eine solche Auswertung lassen sich kurzzeitige Schwankungen im Zuge eines Fremdkörperdurchgangs auswerten. Das Auswerteergebnis lässt sich weiter verbessern, indem ein erster Betriebsparameter in Kombination mit einem zweitem Betriebsparameter analysiert wird und durch einen Algorithmus Rückschlüsse auf das jeweilige Ereignis gezogen werden. So kann es insbesondere zweckmäßig sein, die Entwicklung des Drehmomentes mit einer Messung des Walzenspaltes zu kombinieren. In gleicher weise kann auch eine Messung des Hydraulikdruckes mit dem Walzenspalt kombiniert werden.

Ein weiteres Beispiel für die erfindungsgemäße Überwachung eines Zustandes der Walzenpresse ist die Überwachung des Verschleißzustandes der Walzenoberflächen (z.B. der Bandagen) der Hochdruck-Walzenpresse. Da der üblicherweise registrierte Walzenspalt mithilfe der Hydraulikzylinder so eingestellt wird, dass er während des Betriebes im Großen und Ganzen konstant gehalten wird, lässt sich durch die Erfassung des Walzenspaltes nicht auf den Verschleißzustand der Walzen bzw. deren Walzenoberflächen (z.B. Bandagen) schließen. Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die Position der Loswalze als Funktion der Zeit mit einem oder mit mehreren Positionssensoren aufgenommen und die Daten auf dem Analyserechner gespeichert werden. Mit einem Algorithmus kann aus den gemessenen Daten der Verschleißzustand der Walzenoberfläche bestimmt und eine Vorhersage für eine Restverwendungsdauer der Walzenoberfläche erzeugt werden. Die Positionssensoren erfassen bevorzugt die Position der Lagerstellen der Loswalze, wobei in dieser Ausführungsform eine Absolutmessung der Position der Loswalze bzw. deren Lagerstellen gemeint ist, d. h. eine Bestimmung der Position relativ zu einem ortsfesten Bezugssystem, z. B. dem Pressengestell. Während sich die Spaltweite des Pressspaltes während des Betriebes im Wesentlichen nicht ändert bzw. nicht ändern sollte, da im Zuge des Verschleißes der Walzenoberfläche/Bandage eine immer weiterere Anstellung der Loswalze gegen die Festwalze erfolgt, lässt sich der Verschleiß der Walzenoberflächen sehr einfach anhand der sich verändernden Position der Loswalze ermitteln. Denn mit zunehmendem Verschleiß der Walzenoberflächen und folglich mit abnehmendem Arbeitswalzendurchmesser wird die Loswalze immer weiter gegen die Festwalze angestellt, sodass sich die Position der Lagerstellen der Loswalze immer weiter der Position der Lager stellen der Festwalze annähert. Die Position der Lagerstellen der Loswalze ist folglich ein gutes Maß für die Abnahme der Walzendurchmesser und damit für den Verschleißzustand der Walzenoberflächen. Mithilfe eines Algorithmus kann auf der Basis von zuvor zur Verfügung gestellten Daten bzw. Erfahrungswerten eine Vorhersage für eine Restverwendungsdauer der Walze bzw. der Walzenoberflächen erzeugt werden. Auf diese Weise können mit der Erfindung Wartungsvorhersagen (Predictive maintenance) erstellt werden.

Gegenstand der Erfindung ist nicht nur das beschriebene Verfahren, sondern auch eine Anlage zum Zerkleinern, Kompaktieren oder Brikettieren von Material gemäß Anspruch 10. Es ist folglich nicht nur das Verfahren, sondern auch die Anlage unter Schutz gestellt, die mit einem Edge-Computer der beschriebenen Art ausgerüstet ist, wobei dieser Edge-Computer mit entsprechenden Pro- grammen für die Datenverarbeitung und/oder Algorithmen ausgerüstet ist, die zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens eingerichtet sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert, die lediglich Ausführungsbeispiele darstellen. Es zeigen:

Fig.1 schematisch stark vereinfacht eine erfindungsgemäße Anlage mit einer Walzenpresse, Fig. 2 eine Darstellung des Drehmomentes und der Spaltweite als

Rohdaten in Abhängigkeit von der Zeit,

Fig. 3 eine Darstellung der Loswalzenposition und des Verschleißzu standes zur Wartungsvorhersage.

In Fig. 1 ist beispielhaft eine Anlage zur Überwachung eines Zustandes einer Hochdruck-Walzenpresse 1 dargestellt, wobei diese Hochdruck-Walzenpresse 1 z. B. für das Zerkleinern von körnigem Material, alternativ auch zum Kompaktieren oder Brikettieren von Material bestimmt ist. Die Walzenpresse weist ein Pressengestell 2 und zwei drehbar in dem Pressengestell 2 gelagerte Presswalzen 3a, 3b auf, die gegenläufig rotierend angetrieben sind. Zwischen den Presswalzen ist ein Walzenspalt gebildet, dessen Spaltweite während des Betriebes veränderlich ist. Denn eine der beiden Presswalzen ist als ortsfest in dem Pressengestell 2 gelagerte Festwalze 3a ausgebildet und die andere Presswalze ist als Loswalze 3b ausgebildet, wobei diese Loswalze über Kraft erzeugungsmittel, z. B. über Hydraulikzylinder 4 gegen die Festwalze 3a anstellbar ist, sodass sich die Spaltweite des Walzenspaltes während des Betriebes ändern kann. Der Walzenspalt stellt sich während des Betriebes in Abhängigkeit der Anstellkräfte der Loswalze gegen die Festwalze ein, bis ein äquivalenter Druck zwischen den Walzen wirkt. Jede der beiden Presswalzen 3a, 3b kann dabei als Vollwalze oder segmentierte Walze ausgebildet sein oder bevorzugt einerseits einen angetriebenen Walzenkern und andererseits eine auf dem Walzenkern angeordnete Bandage (z. B. Ringbandage) aufweisen, die z. B. mit einer verschleißbeständigen Oberfläche ausgerüstet ist. Einzelheiten sind in den Figuren nicht dargestellt.

Eine solche Walzenpresse 1 kann in üblicher Weise mit einer speicher programmierbaren Steuerung bzw. SPS 5 verbunden sein, die wiederum mit einer übergeordneten Anlagensteuerung bzw. einer Leitwarte 6 verbunden sein kann. Über die Leitwarte 6 kann der Betrieb der Walzenpresse 1 gesteuert und in bekannter Weise überwacht werden. Dazu kann die SPS 5 einerseits mit den Antrieben der Walzenpresse und andererseits mit verschiedenen Messwert- Aufnehmern verbunden sein.

Erfindungsgemäß ist jedoch alternativ oder zusätzlich zu der speicher programmierbaren Steuerung 5 ein spezieller Rechner vorgesehen, nämlich ein Edge-Computer als Analyserechner 7, der kabelgebunden über ein oder mehrere Verbindungskabel 8 mit Messwert-Aufnehmern 9 der Walzenpresse verbunden ist. Dieser Edge-Computer bzw. Analyserechner 7 ist lokal in unmittelbarer Nähe der Walzenpresse stationiert. Die mit den Messwert- Aufnehmern 9 registrierten Betriebsdaten werden als Rohdaten auf diesem Analyserechner 7 gespeichert. Dazu können die Messwert-Aufnehmer 9 mit (zusätzlichen) Messeinrichtungen bzw. Messkarten 10 ausgerüstet sein, mit denen die analogen Messdaten in digitale Betriebsdaten R umgewandelt werden. Bevorzugt können für die Verbindung der Messkarte 10 an den Analyserechner 7 optische Verbindungskabel, z.B. Lichtwellenleiter für eine besonders schnelle Datenübertragung verwendet werden. Der Analyserechner 7 ist als Edge-Computer mit großen Datenspeichern 11, Prozessoren 12 und speziell eingerichteten Algorithmen 13 für die Analyse und Auswertung der Betriebsdaten vorgesehen. Bevorzugt sind in dem Analyserechner 7 mehrere Speichermedien 11 für eine redundante Datenspeicherung vorgesehen. Die Rohdaten R werden auf dem Analyserechner 7 gespeichert und mit den Analysealgorithmen 13 ausgewertet und damit werden Kenndaten K der Walzenpresse 1 erzeugt, die ebenfalls auf dem Analyserechner gespeichert werden. Erfindungsgemäß werden diese Kenndaten K von dem Analyserechner 7 über ein drahtloses Netzwerk 14 an ein oder mehrere Endgeräte 15, z. B. PCs, Tablets, Smartphones oder dergleichen übertragen, d. h. über die Endgeräte 15 kann auf die Kenndaten K zugegriffen werden. Von besonderer Bedeutung ist dabei, dass entsprechend berechtigte Nutzer über die Endgeräte 15 nur auf die bereits ausgewerteten Kenndaten K zugreifen müssen und nicht auf die sehr umfangreichen Rohdaten. Dazu können die Kenndaten K in dem Analyserechner 7 in z. B. einer Datenbank als verdichtete Daten gespeichert werden und in der Datenbank für einen Online-Zugriff über PC, Smartphone oder dergleichen bereitgestellt werden, und zwar z. B. für entsprechende Anlagenzustandsanzeigen.

Dabei können die Betriebsdaten R in herkömmlicher weise mit bekannten und gegebenenfalls ohnehin im Bereich der Walzenpresse vorgesehenen Messwert-Aufnehmern 9 aufgenommen werden, und zwar z. B. das Drehmoment einer Presswalze oder beider Presswalzen, der Hydraulikdruck der Hydraulikzylinder für die Beaufschlagung der Loswalze, Positionssensoren für die Bestimmung des variablen Walzenspaltes, Positionssensoren für die Bestimmung der Absolutposition der Loswalze bzw. der Position der Loswalze relativ zu dem ortsfesten Pressengestell, Wägezellen, Temperatursensoren, Durchflusssensoren oder dergleichen. Über die Endgeräte 15 kann z. B. in einfacher Weise der jeweilige Zustand der Walzenpresse 1 bzw. Werte der genannten Sensoren 9 in verdichteter Form angezeigt werden, sodass ein aktueller Maschinenstatus visualisierbar ist. Alternativ können statistische Auswertungen auf dem Endgerät 15 abgefragt werden, die jedoch nicht auf dem Endgerät 15, sondern auf dem Analyserechner 7 erzeugt werden, z. B. individuelle Wochenberichte, Monatsberichte oder dergleichen. Besonders bevorzugt können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch Störzustände, außergewöhnliche Zustände oder dergleichen überwacht werden.

Dazu ist es besonders vorteilhaft, wenn die Betriebsdaten als Rohdaten R mit einer hohen Abtastrate von mehr als 100 Hz, z. B. mehr als 200 Hz aufgenommen und auf dem Analyserechner 7 gespeichert werden. Dadurch entstehen große Datenmengen, die jedoch kabelgebunden über kurze Distanzen unmittelbar an den lokal positionierten Analyserechner 7 übertragen und dort gespeichert und bereits ausgewertet werden. Aus den sehr großen Datenmengen werden durch die bereits erwähnten Analysealgorithmen 13 die gewünschten Kenndaten bzw. Kennwerte K erzeugt, auf die schließlich mit den Endgeräten 15 über das drahtlose Netzwerk 14, z. B. über das Internet zugegriffen werden kann.

Dabei ist in Fig. 1 dargestellt, dass der Rechner 7 für den Online-Zugriff mit einem Industrierouter 16 verbunden ist, der in einer bevorzugten Variante über ein VPN-Netzwerk bzw. eine VPN-Verbindung 17 mit einem Portal 18 ver bunden ist. Die Endgeräte 15 greifen folglich für eine Abfrage der ausge werteten Kenndaten nicht unmittelbar auf den Industrierouter 16, sondern auf das Portal 18 zu, und zwar z. B. über gesicherte bzw. verschlüsselte https- Verbindungen 19. Im Übrigen kann optional über eine zusätzliche VPN- Verbindung 20 ein weiterer Rechner bzw. PC 21 mit dem Portal 18 verbunden sein, sodass über diesen PC im Sinne einer Fernwartung nicht nur Daten abgefragt, sondern auch auf den Analyserechner 7 bzw. auf die Walzenpresse zugegriffen werden kann. In Fig. 1 ist im Übrigen angedeutet, dass an die SPS 5 und/oder an den Rechner 7 auch Felddaten F und folglich Daten von anderen Komponenten der Anlage, z. B. einer Mahlanlage A, erfasst werden können, z. B. Betriebsdaten eines Brechers.

Schließlich ist angedeutet, dass von dem Analyserechner 7 auch Daten, Befehle oder dergleichen an die Walzenpresse 1 oder andere Komponenten der Anlage übermittelt werden können. So können z. B. die ausgewerteten Kenndaten für eine Steuerung oder Regelung der Presse oder anderer Maschinen verwendet werden.

Beispiele für bevorzugte Anwendungen der beschriebenen Anlage bzw. des beschriebenen Verfahrens sollen anhand der Figuren 2 und 3 erläutert werden.

So können gemäß Fig. 2 für die Überwachung eines Fremdkörperdurchgangs durch den Walzenspalt als Betriebsdaten die Drehmomente und/oder die Spaltweiten der beiden Presswalzen 3a, 3b aufgenommen und ausgewertet werden. In Fig. 2 sind (als Rohdaten) beispielhaft die Drehmomente M der beiden Walzen einerseits und die Spaltweiten W (an zwei verschiedenen Orten des Pressspaltes) andererseits als Funktion der Zeit t aufgetragen, und zwar im Falle eines Fremdkörperdurchgangs durch den Walzenspalt. Dabei erfolgte in der bereits beschriebenen Weise eine hochfrequente Abtastung und Speicherung mit z. B. 200 Messwerten pro Sekunde. Im Zuge eines Durchgangs eines Fremdkörpers durch den Walzenspalt kommt es zu einem kurzzeitigen Anstieg der Drehmomente M und der Spaltweiten W. Wie in Fig. 2 erkennbar, lässt sich anhand der Rohdaten ein solcher Fremdkörperdurchgang erkennen und auswerten. Interessant ist nun jedoch die Tatsache, dass der Nutzer nicht auf diese Rohdaten R zugreifen muss, sondern dass bereits im Edge-Computer 7 mit den Analysealgorithmen 13 eine Auswertung erfolgt, sodass als Kenndaten K lediglich ein erfolgter Fremdkörperdurchgang gespeichert und angezeigt werden muss. Es besteht folglich die Möglichkeit, im Analyserechner solche Fremdkörperdurchgänge durch (verknüpfende) Algorithmen zu ermitteln und „hochzuzählen“. Über die Endgeräte 15 kann im Sinne einer Abfrage auf die in einem bestimmten Zeitraum ermittelten Fremdkörperdurchgänge zugegriffen werden. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, im Falle eines Fremdkörperdurchgangs Nachrichten an die Endgeräte 15 zu senden. Grundsätzlich besteht die Möglichkeit für die Überwachung der Fremdkörperdurchgänge (lediglich) die Drehmomente an den beiden Walzen zu überwachen und mit einem Algorithmus auszuwerten. Bevorzugt wird zusätzlich auch zumindest ein anderer Messwert aufgenommen, z. B. der Walzenspalt und/oder der Flydraulikdruck der Hydraulikzylinder für die Beaufschlagung der Loswalze. Wie bereits beschrieben, lassen sich Fremdkörperdurchgänge besonders bevorzugt durch kombinierte bzw. verknüpfte Auswertung mehrerer Messwerte mithilfe des Algorithmus registrieren.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit betrifft Verschleißüberwachungen bzw. Wartungsvorhersagen, z. B. die Überwachung des Verschleißes der Bandagen der Walzenpresse. Dazu wird z. B. die Absolutposition der Loswalze 3b mit einem oder mehreren Positionssensoren überwacht. Als Position der Loswalze 3b ist die Position der Loswalze relativ zu einem ortsfesten Pressengestell 2 bezeichnet. Dazu können z. B. Positionssensoren im Bereich der Lagerstellen der Loswalze angeordnet sein. In Fig. 3 ist oben links die Position einer Lagerstelle als Funktion der Zeit dargestellt. Die Absolutposition der Loswalze 3b wird mit einem oder mit mehreren Positionssensoren erfasst. Als Position der Loswalze 3b ist die Position der Loswalze relativ zu einem ortsfesten Pressengestell 2 bezeichnet. Dazu können z.B. Positionssensoren 9 im Bereich der Lagerstellen der Loswalze 3b angeordnet sein. In Fig. 2 oben links ist die Position einer Lagerstelle als Funktion der Zeit t dargestellt. Es ist erkennbar, dass diese Rohdaten R zunächst hochfrequent aufgenommen und auf dem Analyserechner 7 gespeichert werden. Dieser erzeugt daraus die Kenndaten K, die in der Grafik unten aufgetragen sind. Es handelt sich um ein Maß für den Verschleiß V der Walzenoberfläche, z.B. der Bandage, und es ist erkennbar, dass dieses Maß mit zunehmender Betriebsdauer zunimmt, da der Arbeitswalzendurchmesser, z.B. der Bandagendurchmesser, durch den Verschleiß V abnimmt. Wenn ein bestimmter oberer Grenzwert erreicht wird, erfolgt ein Austausch der Walzen bzw. der Walzenoberflächen, z.B. der Bandage. Dieses ist durch den sprunghaften Abfall an den dargestellten Stellen erkennbar. Während die Rohdaten R tatsächlich die Positionsdaten betreffen, handelt es sich bei den Kenndaten K um Daten, die den Verschleißzustand V der Walzenoberflächen repräsentieren. Auf diese Weise lassen sich Wartungsvorhersagen treffen.