用于监测纺织机械的物理参数的系统及预测性维护的方法与流程

本发明涉及用于监测用于将纤维转变为纱线的纺丝生产线中的纺织机械的物理参数的系统。

具体地，本发明涉及用于纺织机械的监测系统，该纺织机械例如为开清棉机(诸如，抓棉机、混棉机、开棉机、混棉装载机、缩放装载机或棉丛混棉机)、梳理机、精梳机(例如，并条机、成卷机或梳棉机)以及纺纱机(诸如，粗纱机或纺纱机)。

众所周知，为了使纺丝生产线在经济上有益，它必须在没有由于损坏或处理停止引起的中断的情况下连续工作。

然而，恢复机器操作所必需的修理工作经常导致较长或较短周期的生产停工期，其取决于故障的程度。因此，在损坏或故障出现之前及时干预机器以执行由监测系统调度或引导的保养是极其重要的。维护管理的这种方法被称为术语“预测性维护”。

然而，有效地实现预测性维护系统是极其复杂的，由于只有基于来自大量情况(即，来自大量机器、大量工作时间以及应用程序和操作条件的大量历史档案)的经验，对损坏或故障的预测(基于该预测执行保养)才可被认为是可靠的，这远远超出存在于单个纺织厂中的机器。

本发明的目的是提供用于监测纺丝生产线中的纺织机器的操作的系统，以用于获得可靠的预测性维护系统。

由根据权利要求1获得的系统来实现该目的。

从根据附图通过非限制性实例给出的以下描述中，将使根据本发明实现的监测系统的特征和优点变得显而易见，附图中：

-图1是根据本发明的实施方式的纺丝生产线和监测系统的示图；

-图2是根据本发明的实施方式的监测系统的另一示图；

-图3至图6涉及根据本发明的实施方式的装配有用于监测系统的传感器的纺纱机；

-图7至图10涉及根据本发明的实施方式的装配有用于监测系统的传感器的粗纱机；

-图11至图14涉及根据本发明的实施方式的装配有用于监测系统的传感器的梳棉机；

-图15至图17涉及根据本发明的实施方式的装配有用于监测系统的传感器的成卷机；

-图18至图21涉及根据本发明的实施方式的装配有用于监测系统的传感器的并条机；

-图22至图28涉及根据本发明的实施方式的装配有用于监测系统的传感器的梳理机；

-图29涉及根据本发明的实施方式的装配有用于监测系统的传感器的开棉机；

-图30和图31涉及根据本发明的实施方式的装配有用于监测系统的传感器的抓棉机；

-图32和图33分别表示通用参数P1和P2相对于另一通用参数X的趋势以及通用参数P1相对于时间t的趋势。

根据本发明的实施方式，参考图1，纺丝生产线1安装在纺织厂中。术语“纺织厂”指进行纺织处理的工业化车间，该纺织处理由用于使纺织纤维转变为纱线或细丝所必需的一系列操作组成。

优选地，在纺织厂中安装有多个纺丝生产线1。

纺丝生产线1包括例如，安装在纺织厂中的一个或多个开清棉机2(诸如，抓棉机、混棉机、开棉机、混棉装载机、缩放装载机或棉丛混棉机)、一个或多个梳理机4、一个或多个精梳机6(例如，并条机、成卷机或梳棉机)、一个或多个纺纱机8(诸如，粗纱机或纺纱机)，以及监测系统的用于检测和/或收集所述机器2、4、6、8的特征数据的本地装置10。

本地装置10包括与相应的机器2、4、6、8接合的至少一个检测设备20，以用于检测机器的物理量，诸如，操作参数。

根据一实施方式，所述检测设备适于提供温度值；例如，所述检测设备是适于在正常处理过程中检测机器的移动机构的支撑结构的温度的温度传感器，例如，电阻温度计或热探针。

根据另一实施方式，所述检测设备适于提供压力值；例如，所述检测设备是适于检测机器的吸入管中的低压(depression)的量级的压力传感器，例如，压力转换器。

根据又一实施方式，所述检测设备适于提供加速度值；例如，所述检测设备是适于检测所述部件受到的振动的量级的加速度传感器，例如，加速计。

此外，根据一实施方式，所述检测设备适于提供距离值；例如，所述检测设备是适于检测机器的两个机构(例如，运动中的机构和固定邻接部)之间的距离以监测所述机构之间的预定距离的保持的距离传感器，例如，感应传感器。

根据另一实施方式，所述检测设备适于提供电流值；例如，所述检测设备是适于检测由机器的电机吸收的电流的电流传感器。

根据又一实施方式，所述检测设备适于提供力值；例如，所述检测设备是适于检测机器的带的张紧的力传感器，例如，称重传感器。

此外，每个机器2、4、6、8设置有用于管理处理的控制单元，该控制单元本身检测(并且可能地，存储)相应机器的状态数据，诸如，一个或多个机构的速度、吸收的电力、由电机吸收的电流、某些机构的温度等。

优选地，此外，本地装置包括图像获取装置，例如，用于捕获与机器或其机构相关的图像的至少一个网络摄像头。

根据一优选实施方式，根据图2，监测系统也包括本地传输/接收装置30，该本地传输/接收装置例如利用无线(Wi-Fi类型)技术、安装在纺织厂中、可操作地与设备20(基于其所连接的机器的类型而可能被分组为组20')、机器的控制单元并且可能地与图像获取装置连接。

此外，监测系统包括存储装置40，例如服务器，该存储装置安装在纺织厂中且可操作地连接至本地传输/接收装置30，以用于来自设备20、控制单元和/或图像获取装置的全局数据存储(即，操作数据和状态数据)。

优选地，此外，本地装置10包括本地处理设备50，例如PC，该本地处理设备安装在纺织厂中且可操作地连接至存储装置40，以用于所存储的全局数据的本地处理。

优选地，全局数据从传感器20和控制单元向传输/接收装置30的传输以及从这些传感器和控制单元向存储装置40和处理装置50的传输与纺织厂的主内部网分开进行。

优选地，多个纺丝生产线1设置有上述本地装置10以用于数据的收集和传输。

此外，监测系统包括：主存储装置60，其位于相对于纺丝生产线1的远程控制空间中；以及远程传输/接收装置70，其例如由互联网网络构成、可操作地连接至每个纺丝生产线1的本地存储装置40和/或本地处理装置50并且连接至主存储装置60，以用于从多个纺丝生产线1收集的全局数据的传输和存储。

优选地，本地收集的全局数据被时间连续地远程传输至主存储装置60(“实时”模式)；根据另一实施方式，该数据以预定频率传输，诸如每天或每周(“批处理”模式)；根据又一实施方式，该数据在出现预定事件时传输，诸如在机器停止的情况下，在接近定期保养时(“基于事件”模式)。

此外，监测系统包括远程处理装置80，诸如PC，该远程处理装置可操作地连接至互联网网络和/或主存储装置60，以用于处理来自每个纺丝生产线的全局数据。

根据本发明的机器2、4、6、8包括可操作地连接至上述本地装置10的用于检测物理量(诸如，操作参数)的至少一个设备。

纺纱机(图3至图6)

在根据本发明的纺纱机100中，所述检测设备是定位为检测空转轮104的支撑结构的温度的温度传感器102，该空转轮限定用于使由电机组110移动的纺纱机100的锭子108的粗纱线轴106移动的带的路径。具体地，所述温度传感器适于检测所述空转轮104的轴承的支撑结构的温度。

例如，所述温度传感器102与空转轮104a的支撑结构相关联，该空转轮送回纺纱机的一个经纱架(bank)与另一个经纱架之间的带106；在另一实施方式中，所述空转轮104b沿着路径的返回部分(其中，带不接合锭子)送回包括电机111a和带张紧轮111b的电机组110与纺纱机100的相同经纱架中的另一个电机组之间的带106；在又一实施方式中，所述滑轮104b沿着路径的活动部分(其中，带接合锭子)送回电机组110与纺纱机100的相同经纱架中的另一个电机组之间的带106。

在另一实施方式中，所述温度传感器与容纳在纺纱机的控制盒120中的一个或多个部件相关联，其中，一个或多个部件包括纺纱机100的拉伸滚筒122、124、126的移动机构，例如，滚筒控制齿轮和带128。

在另一实施方式中，所述温度传感器与纺纱机100的电机组110的电机111a相关联，以用于检测所述电机的温度。

根据另一实施方式，所述检测设备是检测纺纱机的带(例如，锭子移动带106或滚筒驱动带128)的张力的力传感器130。

根据另一实施方式，所述检测设备是适于检测由电机组110的电机111a中的每个吸收的电流的电流传感器140。

根据又一实施方式，所述检测设备是与空转轮104、104a、104b、104c的支撑结构或与拉伸滚筒122、124、126的轴承的支撑结构相关联的加速度传感器150。

根据又一实施方式，所述检测设备是适于检测纺纱机的吸入管中的低压的压力传感器160。

例如，所述压力传感器160与在纺纱机100的纵向端部之间延伸的吸入通道162相关联，例如在与粗纱机重叠的位置中。

优选地，两个压力传感器160设置为应用于所述吸入通道162的纵向端部附近。

优选地，此外，通过与纺纱机100的控制单元的可操作连接，除了检测的数据和机器状态数据以外，传输至监测系统的主存储装置60的数据包括与由于如下原因而出现警报相关的数据：在落纱步骤(装载/卸载管/线轴的操作)中未能推进支撑纺纱机的管和线轴的板、在处理步骤过程中粗纱的损坏、锭子和拉伸滚筒的驱动带的损坏。

粗纱机(图7至图10)

在根据本发明的粗纱机200中，所述检测设备是定位为检测粗纱机200的拉伸滚筒206、208、210的支撑结构204的温度或检测包括用于粗纱机的散热片的移动机构的盒212内部的温度的温度传感器202。

根据另一实例，所述温度传感器202定位为检测粗纱机200的电机附近的温度，该电机例如为用于驱动滑架的电机214、用于驱动线管的电机216、用于滑架的平移的电机218、驱动电桥的电机220、用于驱动线管的电机222、用于控制吸入的电机224、用于驱动电桥带的电机226、用于驱动牵伸辊的电机228以及用于驱动散热片的电机230。

根据又一实例，所述温度传感器202定位为检测包括用于管理粗纱机200的电子设备的电箱232内部的温度。

根据又一实施方式，所述检测设备是适于检测粗纱机的吸入管中的低压的压力传感器260。

例如，所述压力传感器260与在粗纱机200的纵向端部之间延伸的吸入通道262相关联，例如，在与盒212重叠的位置中。

优选地，两个压力传感器260设置为应用于所述吸入通道262的纵向端部附近。

优选地，此外，通过与粗纱机200的控制单元的可操作连接，除了检测的数据和机器状态数据以外，传输至监测系统的主存储装置60的数据包括与由于如下原因而出现警报相关的数据：例如，在处理步骤过程中粗纱的损坏、供纱架的带的损坏、管或线管的热交换器的操作异常以及管或线管的落纱步骤过程中的异常。

梳棉机(图11至图14)

在根据本发明的梳棉机300中，所述检测设备是定位在头盒304内部以检测油的温度或检测梳棉机300的拉伸组316的拉伸滚筒308、310、312、314的轴承的支撑结构306的温度的温度传感器302。

根据另一实例，所述温度传感器302定位为检测机器的电机的温度，该机器例如为用于移动机器的轴线的电机318、或用于驱动指定用于清洁圆梳的刷子的电机320、或用于驱动拉伸组的滚筒的电机321、或用于驱动开卷辊的电机323或用于驱动纺纱罐设备(spin pot device)的电机325。

根据又一实例，所述温度传感器302定位为检测包括用于管理梳棉机300的电子设备的电箱322内部的温度。

根据又一实施方式，所述检测设备是与梳棉机的支撑框架352或拉伸滚筒308、310、312、314的轴承的支撑结构306相关联的加速度传感器350。

根据又一实施方式，所述检测设备是与沿着梳棉机的精梳头(例如，考虑到空气的吸入方向，在所有精梳头的下游)延伸的吸入通道362相关联的压力传感器360，和/或分别与每个精梳头相关联以用于检测它们中的每一个上的低压的多个压力传感器360b。

优选地，此外，通过与梳棉机300的控制单元的可操作连接，除了检测的数据和机器状态数据以外，与例如由于如下原因而开始警报相关的数据被传输至监测系统的主存储装置60：用于利用待填充的罐来更换充满材料的罐的设备的失灵、跨在拉伸组的滚筒上的纤维绕组的信号、在牵伸单元的滚筒的转弯处在纤维的纱运送机(veil conveyor)中积累材料的信号、在拉伸组的出口处在纤维的落纱运送机中积累材料的信号、材料向单独精梳头的供给异常的信号、卷取机(即，指定定位罐内部的精梳/工作纤维带的设备)的失灵。

成卷机(图15至图17)

在根据本发明的成卷机400中，所述检测设备是定位为检测成卷机400的拉伸滚筒406、408、410或成卷机的训练设备的滚筒的支撑结构404的温度的温度传感器402。

根据又一实例，所述温度传感器402定位为检测成卷机的电机的温度，该电机例如为用于驱动拉伸组的电机412或用于驱动成卷机训练轧光机(lap training calenders)的电机414。

根据又一实例，所述温度传感器402定位为检测包括用于管理成卷机400的电子设备的电箱416内部的温度。

根据另一实施方式，所述检测设备是与成卷机400的拉伸滚筒406、408、410或成卷机训练设备(lap training device)的滚筒的支撑结构404相关联的加速度传感器402。

优选地，此外，通过与成卷机400的控制单元的可操作连接，除了检测的数据和机器状态数据以外，传输至监测系统的主存储装置60的数据包括与由于如下原因而出现警报相关的数据：例如，来自供纱架的带的损坏、跨在拉伸组的滚筒上的纤维绕组的信号、成卷机的形成区域中的异常、装载准备放置在成卷机训练区域中的空管的步骤中的异常以及整个帆布的翻转操作的异常。

并条机(图18至图21)

在根据本发明的并条机500中，所述检测设备是定位为检测拉伸组512或并条机500的拉伸滚筒506、508、510的支撑结构504的温度的温度传感器502。

根据另一实例，所述温度传感器502定位为检测并条机的电机的温度，该电机例如为用于罐的旋转的电机514、或用于罐的更换的电机516、或用于拉伸自调节设备的滚筒的移动的电机518、或用于拉伸组的滚筒的移动的电机520。

根据又一实例，所述温度传感器502定位为检测包括用于管理并条机500的电子设备的电箱522内部的温度。

根据另一实施方式，所述检测设备是与拉伸滚筒506、508、510的支撑结构504相关联的加速度传感器550。

根据又一实施方式，所述检测设备是与延伸通过用于从进入区域、拉伸组和/或出口区域提取材料的机器的吸入通道562相关联的压力传感器560。

优选地，此外，通过与并条机300的控制单元的可操作连接，除了检测的数据和机器状态数据以外，与由于如下原因而开始警报相关的数据被传输至监测系统的主存储装置60：例如，用于利用待填充罐来更换充满的罐的设备的失灵、跨在拉伸组的滚筒上的纤维绕组的信号、来自供纱架的带的损坏以及由于传送区域中的材料积累至出口带的拉伸组而出现的异常。

梳理机(图22至图28)

根据本发明的梳理机600包括：

-梳理鼓620；

-筒仓610，其位于所述梳理鼓620的上游，且适于将纤维片供给至所述鼓，以及

-收集设备630，位于鼓620的下游，且适于接收来自所述鼓的梳理带并且在纺纱罐640中将其卷绕。

根据一实施方式，所述检测设备是定位为检测拱形支架604的温度的温度传感器602，移动平面606的端部支撑件在该拱形支架上滑动。

根据又一实例，所述温度传感器602定位为检测包括用于管理梳理机的电子设备的电箱608内部的温度。

根据又一实例，所述温度传感器602定位为检测机器的电机的温度，该例如为用于旋转收集设备630的罐640的电机642、用于移动与鼓620接合的落纱机以从所述鼓和/或落纱组的滚筒卸载材料的电机644、用于移动与鼓620接合的刺辊以将材料装载至鼓的电机646、用于移动筒仓的滚筒以用于将纤维片供给至刺辊的电机648、用于移动筒仓的滚筒以用于迫使纤维进入筒仓以及用于纤维的粉碎的电机650、652。

根据又一实例，所述温度传感器602定位为检测用于驱动筒仓610的风扇的电机654、用于致动用于移动平面的清洁组的电机656、用于使鼓620旋转的电机658、用于使落纱组的刷子旋转的电机660以及用于使出口组朝向收集设备630移动的电机662的温度。

根据另一实施方式，所述检测设备是定位为检测移动平面606的拱形支架604与机器的固定邻接部605之间的距离以监测所述移动平面的对准(registration)的距离传感器662。

根据又一实施方式，所述检测设备是与延伸通过用于提取材料的机器的吸入通道662相关联的压力传感器664；具体地，吸入通道662具有用于从紧接刺辊上游的区域吸入的嘴部663、用于从紧接刺辊下游的区域吸入的嘴部665、用于从鼓下方区域吸入的嘴部667、用于从后梳理区提取的嘴部669、用于从落纱刷的区域提取的嘴部671、673、用于从轧光机组的区域提取的嘴部675、用于从移动平面设备的区域吸入的嘴部677以及用于从预梳理区提取的嘴部679。

优选地，此外，通过与梳理机的控制单元的可操作连接，除了检测的数据和机器状态数据以外，与由于如下原因而开始警报相关的数据被传输至监测系统的主存储装置：例如，由于指定用于梳理纤维的滚筒(例如，筒仓供给滚筒、梳理供给滚筒、鼓、落纱机、落纱滚筒、整流板以及卷取机轧光机)附近的材料堵塞而导致的失灵、所述滚筒上的警报、离开机器且在沉积于收集容器中且缺乏进入机器的预梳理区的材料的供给之前的梳理/工作带的损坏警报。

开棉机(图29)

在根据本发明的开棉机700中，所述检测设备是定位为检测开棉机的旋转滚筒(例如，开棉机700的开棉滚筒706)的轴承的支撑结构704的温度的温度传感器702。

优选地，此外，通过与开棉机的控制单元的可操作连接，除了检测的数据和机器状态数据以外，与警报出现相关的数据被传输至监测系统的主存储装置60。

抓棉机(图30和图31)

在根据本发明的抓棉机800中，所述检测设备是与抓棉机800的例如与抓棉机的自由端对应的滑架810和/或所述滑架810的例如与所述滑架的滑动引导件822、824对应的支撑柱820相关联的加速度传感器850。

根据又一实施方式，所述检测设备是与延伸通过机器(并且具体地，延伸通过用于提取待抓棉的材料的柱体820和滑架810)的吸入通道832相关联的压力传感器830。

优选地，此外，通过与抓棉机的控制单元的可操作连接，除了检测的数据和机器状态数据以外，与警报出现相关的数据被传输至监测系统的主存储装置60。

-ooo-

创新地，根据本发明的监测系统允许有效实现预测性维护，并且通过特殊计算算法，允许向维护操作者通知需要执行预测性维护保养，由于该监测系统允许收集、存储并分析来自纺丝生产线或多个纺丝生产线的大量机器的大量数据(大数据，即，数据的集合在容积、速度和种类方面非常广泛以至于需要用于提取值的特定技术和分析方法)。

有利地，此外，根据本发明的系统允许在非常长的时间内收集并存储大量数据，由此允许检测通常不可识别或不可确认的偏移现象或统计现象，该偏移现象或统计现象通常是操作条件的失灵或缓慢劣化的征兆。

根据另一有利方面，存在收集并存储机器的各种参数、识别它们之间(例如，速度、电流吸收与温度之间)的相关性的可能性。此外，系统允许分析在频率域中收集的数据以用于识别单个参数的周期性现象或这些相关性的结果。

根据又一有利方面，系统允许识别机器的一个或多个参数的性能与前一个机器的下游或上游的另一机器的性能之间的相关性，例如，梳理机或开清棉机(上游机器)的参数与纺纱机(下游机器)的参数的趋势。

例如，如图32和图33所示，能够识别通用参数P1和P2相对于另一通用参数X的趋势并且利用相关函数Φ{PI(X),P2(X)}使其关联，或者能够识别通用参数P1相对于时间t的趋势。

假定由此识别的架构在具有机械的操作参数的可用历史趋势的单个中央系统中的灵活性、积累大量信息和数据(大数据)的可能性以及开发处理和计算函数的能力，则该架构允许相关函数性和预测算法的逐渐和连续识别、发展以及演变。

纯粹通过举例的方式，能够关联多个梳理机中的梳理带的质量相对于鼓的(例如，外围)速度或相对于一历年内的环境温度的趋势。

此外，有利地，根据本发明的监测系统允许借助于异常趋势、偏移、值或任意其他异常的远程检测来激活在线支持服务。

根据又一有利方面，根据本发明的监测系统允许远程更新机器的管理软件，而无需本地干预。

清楚的是，为了满足特定需要，本领域技术人员可对上述监测系统做出改变，所有这些改变均包含在由所附权利要求限定的保护范围内。