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WO2024037827A1 - Method, computer program and cooling system for monitoring a component of the cooling system in a rolling mill - Google Patents

Method, computer program and cooling system for monitoring a component of the cooling system in a rolling mill Download PDF

Info

Publication number
WO2024037827A1
WO2024037827A1 PCT/EP2023/070324 EP2023070324W WO2024037827A1 WO 2024037827 A1 WO2024037827 A1 WO 2024037827A1 EP 2023070324 W EP2023070324 W EP 2023070324W WO 2024037827 A1 WO2024037827 A1 WO 2024037827A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
component
cooling system
characteristic data
actual
coolant
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/070324
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Christoph Hassel
Ulrich Cramer
Jens KIESSLING-ROMANUS
August Sprock
Frank Theobald
Original Assignee
Sms Group Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sms Group Gmbh filed Critical Sms Group Gmbh
Publication of WO2024037827A1 publication Critical patent/WO2024037827A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B45/00—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B45/02—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for lubricating, cooling, or cleaning
    • B21B45/0203—Cooling
    • B21B45/0209—Cooling devices, e.g. using gaseous coolants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/28—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates
    • B21B37/44—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using heating, lubricating or water-spray cooling of the product

Definitions

  • the invention relates to a method and a computer program for monitoring a component of a cooling system in a rolling mill, wherein the cooling system with the component is used to apply a coolant to a rolling stock to be cooled.
  • the invention also relates to the corresponding cooling system.
  • Known cooling systems in rolling mills essentially consist of a cooling section with a plurality of spray nozzles, which are supplied with a coolant via a system of pumps and valves.
  • the coolant is preferably supplied to the spray nozzles at a required pressure;
  • the coolant is kept in an elevated container and/or the required pressure is generated with one or more pumps.
  • the known cooling system typically includes a control device or a control circuit with an actuator for setting or regulating the actual pressure or the actual volume flow with which the coolant is applied to the rolling stock to be cooled.
  • Various components of the cooling system serve as actuators, such as the pumps, valves or the spray nozzles themselves.
  • control devices or control circuits in question offer the advantage of dynamic and precise application of the coolant with a desired target pressure or target volume flow.
  • the use of speed-controlled pumps makes it possible to keep a pressure loss - and thus an energy loss - which is generated by the said actuators in the cooling system as low as possible.
  • a total coolant flow is determined. Taking into account the total coolant flow and the working pressure of the coolant, a pump pressure is determined that should prevail on the inlet side of the pump, so that the working pressure is reached on the inlet side of the valves.
  • a control state for the pump is determined taking into account the total coolant flow, the pump pressure and a suction pressure prevailing on the inlet side of the pump. The valves and the pump are controlled according to the determined control states.
  • the control device takes into account cyclically for the respective point in time when determining the pump pressure in addition to the total coolant flow and the working pressure of the Coolant also causes a change in the total coolant flow.
  • the calibration characteristic curve of the actuators is the target characteristic data of the actuator, which describes the calibrated behavior of the actuator in a wear-free and error-free state during operation of the cooling system, which is preferably also wear-free and error-free.
  • contamination, deposits, corrosion and wear occur on the actuator and in the system in which the actuator is operated. It can also happen that the outlet openings of the spray nozzles become clogged so that the maximum amounts of cooling water can no longer be set. An even one Cooling of the rolling stock across the width of the bench is then no longer possible and there may therefore be a loss of quality during production.
  • Manual condition monitoring of the cooling system can usually only be carried out during a plant shutdown and is usually very labor-intensive, especially given the typical size of a cooling section in a rolling mill with a large number of actuators that need to be monitored with regard to their condition.
  • the invention is based on the object of developing a known method and computer program for monitoring a component of a cooling system in a rolling mill as well as a corresponding known cooling system with the component for applying a coolant to a rolling stock to be cooled in such a way that it also improves over time With a changed system characteristic curve, the coolant is always applied to the rolling stock to be cooled at a desired target pressure or a desired target volume flow.
  • the purpose of the invention is to establish preferably continuous condition monitoring of the components or actuators of cooling systems in a rolling mill.
  • the method provides that actual characteristics for the component are recorded during and/or after an operating time of the component or the actuator of the cooling system and are subsequently compared with the previously determined or predetermined target characteristics for the component.
  • the actual characteristics represent or include the actual state of the component in its environment with any negative changes that may exist.
  • the target characteristics represent the component and its environment in a fault-free, especially wear-free condition.
  • the comparison makes it possible to determine any characteristic data comparison that represents or indicates malfunctioning of the component.
  • the method then provides that measures for minimization adjustment are taken if the characteristic data deviation exceeds a predetermined threshold value.
  • the measure to be taken to minimize the characteristic data deviation can consist of issuing a warning or a note to an operator of the cooling system or to a reporting system for checking and, if necessary, repairing or replacing the respective component.
  • An additional or alternative measure for minimizing the characteristic data deviation can provide: switching on the characteristic data deviation or a correction value calculated from it as a disturbance variable in the sense of a disturbance variable connection to the control device or the controller in order to determine a corrected manipulated variable and to output the corrected manipulated variable Output of the control device or regulator to the component. This allows even better consideration of system characteristics that change over time when controlling the component.
  • the characteristic data deviation or the correction value calculated therefrom can also be applied as a disturbance variable to a setpoint specification device, which is typically connected upstream of the control device or the regulator.
  • the applied characteristic data deviation or the applied correction value calculated from it is then used in the setpoint specification device to adjust the setpoint for the control device or the regulator accordingly.
  • steps (b) to (d3) are repeated several times, preferably continuously, during operation of the cooling system or during breaks in operation of the cooling system. If the repetitions are very frequent, even small changes in the system characteristic curve can be recorded and taken into account when controlling the component or actuator.
  • the component is, for example, a pump, a valve or a spray nozzle within the cooling system.
  • the actual characteristics are at least individual points of an operating characteristic curve of the component, which describes the behavior of the used component during operation of the cooling system at the time of its detection.
  • the term “used component” means that the component shows a different behavior compared to its new or fault-free condition due to signs of use, for example due to deposits or wear.
  • the target characteristics of at least individual points of a calibrated characteristic curve of the component in a fault-free state are recorded by measurement during operation of the cooling system, typically when it is put into operation.
  • the computer program product is a physical, marketable software product that includes software code sections as a program.
  • Figure 1 shows the coolant-side part of the cooling system
  • Figure 2 shows the control part of the cooling system according to a first exemplary embodiment
  • Figure 3 shows a comparison of a calibrated characteristic curve and an operating characteristic curve of a component of the cooling system
  • Figure 4 shows the control part of the cooling system according to the invention according to a second exemplary embodiment
  • Figure 5 shows the control part of the cooling system according to the invention according to a third exemplary embodiment.
  • the invention is described in detail below with reference to the figures mentioned in the form of exemplary embodiments. In all figures, the same technical elements are designated with the same reference numerals.
  • FIG. 1 shows the coolant-side part of the cooling system 100 according to the invention.
  • the cooling system is used to cool a rolling stock 20 in a rolling mill.
  • the cooling system has a supply device 10 in order to provide the coolant, preferably at a predetermined pressure, for cooling the rolling stock.
  • the coolant is conveyed via at least one line 12 from the supply device 10 to an application device 4, for example a cooling beam with spray nozzles, for applying the coolant to the rolling stock 20.
  • an application device 4 for example a cooling beam with spray nozzles
  • the line 12 there is typically a component 3, for example in the form of a pump or a valve installed to control or regulate the pressure of the volume flow with which the coolant is to be supplied to the application device 4.
  • a pressure or volume flow meter 5 is also installed in the line to determine the current actual pressure or actual volume flow of the coolant in the line.
  • Figure 2 shows the control part of the cooling system 100.
  • component 3 here by way of example, functions as an actuator in a control circuit.
  • the control circuit has a setpoint setting device 1, for example in the form of a cooling model for specifying a setpoint pressure or a setpoint volume flow with which the coolant is to be supplied to the application device 4 and applied to the rolling stock 20.
  • the control circuit provides that these target values are compared with the actual values for the pressure or volume flow determined by the pressure or volume flow meter 5 by forming a difference in order to determine a control deviation, which is input into a controller 2.
  • the controller 2 itself serves to output a manipulated variable to the controller 2 downstream component 3, in particular a pump.
  • the controller 2 is designed to form the manipulated variable in such a way that the current actual pressure or actual volume flow of the coolant is adapted or regulated to the specified target pressure or target volume flow.
  • the coolant can also only be set to the specified target pressure or target volume flow as part of a control system.
  • the control circuit in the control there is no feedback of the actual pressure or actual volume flow of the coolant in the line 12 determined by the pressure or volume flow meter 5. Therefore, the dimensioning of the manipulated variable is usually not based on a deviation between target and actual data, but rather based on empirical values.
  • the component 3 does not remain in its original, error-free state during its period of use in the cooling system 100, but rather is subject to contamination, deposits, corrosion and/or wear. As a result, the component in its used condition no longer shows the same control behavior as when it is new or fault-free.
  • Figure 3 illustrates this different behavior of the component in the form of a comparison of a calibrated characteristic and an operating characteristic for the same component.
  • the calibrated characteristic curve represents the target characteristic curve, which shows the optimal behavior of component 3 in a new or fault-free condition.
  • the operating characteristic curve of the same component according to FIG. 3 is somewhat flatter.
  • the operating characteristic curve represents - unlike the calibrated characteristic curve - the real behavior of the same component in used condition after a certain period of operation or use.
  • At least individual points on the calibrated characteristic curve are also referred to below as target characteristics, while at least individual points on the operating characteristic curve are also referred to below as actual characteristics.
  • the operating characteristic is also referred to as the actual operating characteristic.
  • the vertical difference in the diagram in Figure 3, ie the difference in the flow of the component at the same valve opening position between the calibrated characteristic curve and the operating characteristic curve, ie between the new condition and the used condition, is referred to below as characteristic data deviation A.
  • the present invention provides that the cooling system 100 has a detection device 3a for the current degree of opening y of the component 3 and a characteristic data detection device 6 for determining at least individual points of the actual operating characteristic curve for the component 3 .
  • the operating characteristic is a diagram in which, for example, the actual flow Q or actual volume flow V is plotted against the degree of opening y of the component 3.
  • the actual pressure of the coolant can also be plotted against the degree of opening of the component.
  • the characteristic data acquisition device 6 is designed to generate at least individual points of this actual operating characteristic curve for the component as actual characteristic data in accordance with the actual pressure or actual volume flow recorded by the measuring device 5 and the associated detected degree of opening of the component.
  • the present invention provides that the cooling system 100 has a comparison and evaluation device 7 for comparing the actual characteristic data from the characteristic data acquisition device 6 with target characteristic data, which represent at least individual points of a calibrated characteristic curve for the component.
  • the Q(y) diagram in Figures 2, 4 and 5 shows the target characteristics or the calibrated characteristic curve.
  • This comparison makes it possible to determine the characteristic data deviation A illustrated in FIG. 3 and allows this characteristic data deviation to be evaluated as to whether it exceeds a predetermined threshold value or not.
  • the cooling system according to the invention sees one Output device 8 for issuing a notice or a warning to an operator of the cooling system 100 or to a reporting system when the characteristic data deviation A exceeds the threshold value. Alternatively or in addition to this information, an error derived from it can also be output.
  • the characteristic data deviation A is not only determined, but also used sensibly for the regulation or control of the component 3. This is achieved, for example, by applying the characteristic data deviation, which, as mentioned, represents the different behavior of the used component 3 compared to the new, error-free component, or a correction value calculated therefrom as a disturbance variable to the control device or the controller 2.
  • This disturbance variable connection 9 enables the control device or the controller 2 to determine a corrected manipulated variable and to output it to the component 3.
  • the corrected manipulated variable takes into account the used state of the component and its resulting changed setting behavior. In this way, a precise setting or regulation of the actual pressure or the actual volume flow of the coolant to the corresponding given target values is possible.
  • the characteristic data deviation A or the correction value calculated from it can also be output as a disturbance variable to the setpoint specification device 1.
  • the setpoint setting device 1 takes into account the setting behavior of the component 3 that has changed through use when calculating the setpoint pressure or the setpoint volume flow, which is output to the control device or the regulator 2.
  • Figure 4 shows the connection of the disturbance variable to both the control device or the regulator 2 and to the setpoint specification device 1.
  • Figure 5 shows the disturbance variable connection only to the setpoint specification device 1.
  • the said characteristic data acquisition device 6 is not only suitable for determining at least individual points of the actual operating characteristic curve for the component 3 in their used condition. Rather, the characteristic data acquisition device 6 is equally suitable for determining at least individual points of the calibrated characteristic curve for the component, namely when the component 3 is operated in its new or error-free state in a preferably also new or error-free system environment. These at least individual points of the calibrated characteristic curve, also called target characteristic data, are typically measured by measurement when the cooling system and in particular the component are put into operation.
  • Component ( actuator), especially valve, pump or spray nozzle

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Abstract

The invention relates to a method and a computer program for monitoring a component of a cooling system in a rolling mill, wherein the cooling system comprising the component is used to apply a coolant on a rolled stock to be cooled. In order to be able to apply a coolant on the rolling stock with a desired target pressure or target volume flow, not only when the component is in the new state but also with the component in the used state, the cooling system according to the invention provides for the acquisition of actual characteristic data for the component during and/or after the period of use of the component 3. These actual characteristic data are compared with predetermined target characteristic data, in order to determine a possible characteristic data deviation Δ, which represents a malfunction of the component 3 with respect to its new state. The present invention then provides various measures for minimising the characteristic data deviation, if this exceeds a predetermined threshold value.

Description

Verfahren, Computerprogramm und Kühlsystem zum Überwachen einer Komponente des Kühlsystems in einem Walzwerk Method, computer program and cooling system for monitoring a component of the cooling system in a rolling mill

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Überwachen einer Komponente eines Kühlsystems in einem Walzwerk, wobei das Kühlsystem mit der Komponente zum Aufbringen von einem Kühlmittel auf ein zu kühlendes Walzgut dient. Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch das entsprechende Kühlsystem. The invention relates to a method and a computer program for monitoring a component of a cooling system in a rolling mill, wherein the cooling system with the component is used to apply a coolant to a rolling stock to be cooled. In addition, the invention also relates to the corresponding cooling system.

Stand der Technik State of the art

Bekannte Kühlsysteme in Walzwerken bestehen im Wesentlichen aus einer Kühlstrecke mit einer Mehrzahl von Sprühdüsen, die über ein System aus Pumpen und Ventilen mit einem Kühlmittel versorgt werden. Das Kühlmittel wird den Sprühdüsen vorzugsweise mit einem erforderlichen Druck zugeführt; dazu wird das Kühlmittel in einem Hochbehälter vorgehalten und/oder der erforderliche Druck wird mit einer oder mehreren Pumpen erzeugt. Generell umfasst das bekannte Kühlsystem typischerweise eine Steuereinrichtung oder einen Regelkreis mit einem Stellglied zum Einstellen oder Regeln des Ist-Druckes oder des Ist-Volumenstromes, mit dem das Kühlmittel auf das zu kühlende Walzgut appliziert wird. Als Stellglied dienen dabei verschiedene Komponenten des Kühlsystems, wie zum Beispiel die Pumpen, Ventile oder die Sprühdüsen selbst. Die besagten Steuereinrichtungen oder Regelkreise bieten den Vorteil einer dynamischen und exakten Aufbringung des Kühlmittels mit einem gewünschten Soll-Druck oder Soll-Volumenstrom. Die Verwendung von drehzahl-geregelten Pumpen ermöglichen es, einen Druckverlust - und damit einen Energieverlust - welcher durch die besagten Stellglieder in dem Kühlsystem erzeugt wird, möglichst gering zu halten. Known cooling systems in rolling mills essentially consist of a cooling section with a plurality of spray nozzles, which are supplied with a coolant via a system of pumps and valves. The coolant is preferably supplied to the spray nozzles at a required pressure; For this purpose, the coolant is kept in an elevated container and/or the required pressure is generated with one or more pumps. In general, the known cooling system typically includes a control device or a control circuit with an actuator for setting or regulating the actual pressure or the actual volume flow with which the coolant is applied to the rolling stock to be cooled. Various components of the cooling system serve as actuators, such as the pumps, valves or the spray nozzles themselves. The control devices or control circuits in question offer the advantage of dynamic and precise application of the coolant with a desired target pressure or target volume flow. The use of speed-controlled pumps makes it possible to keep a pressure loss - and thus an energy loss - which is generated by the said actuators in the cooling system as low as possible.

Eine Vielzahl von Veröffentlichungen beschäftigen sich mit den oben beschriebenen Steuerungen und Regelungen und deren Optimierung. Eine solche Veröffentlichung ist beispielsweise die Europäische Patentanmeldung EP 3 495 056 A1. Dieses Dokument beschreibt ein Betriebsverfahren für eine Kühlstrecke zum Kühlen von heißem Walzgut aus Metall, wobei die Kühlstrecke eine Pumpe aufweist, die aus einem Kühlmittelreservoir Kühlmittel entnimmt und das Kühlmittel über ein Leitungssystem einer Anzahl von Kühlmittelauslässen zuführt, die über den Kühlmittelauslässen vorgeordnete Ventile gesteuert werden. Die Steuereinrichtung der Kühlstrecke führt zyklisch folgende Schritte aus: Unter Berücksichtigung von Kühlmittelströmen, die zu einem jeweiligen Zeitpunkt über die Kühlmittelauslässe abgegeben werden sollen, werden in Verbindung mit einem eingangsseitig der Ventile anstehenden Arbeitsdrucks des Kühlmittels Ansteuerzustände für die Ventile ermittelt. Durch Aufsummieren der Kühlmittelströme wird ein Gesamtkühlmittelstrom ermittelt. Unter Berücksichtigung des Gesamtkühlmittelstromes und des Arbeitsdrucks des Kühlmittels wird ein Pumpendruck ermittelt, der eingangsseitig der Pumpe herrschen soll, so dass eingangsseitig der Ventile der Arbeitsdruck erreicht wird. Unter Berücksichtigung des Gesamtkühlmittelstromes, des Pumpendrucks und eines eingangsseitig der Pumpe herrschenden Saugdrucks wird ein Ansteuerzustand für die Pumpe ermittelt. Die Ventile und die Pumpe werden entsprechend den ermittelten Ansteuerzuständen angesteuert. Um auch ohne eine Speichermöglichkeit für Kühlmittel zwischen der Pumpe und den Kühlmittelauslässen auf ineffiziente Weise jederzeit mit hoher Genauigkeit die benötigte Menge an Kühlmittel bereitstellen zu können, berücksichtigt die Steuereinrichtung zyklisch für den jeweiligen Zeitpunkt bei der Ermittlung des Pumpendrucks zusätzlich zu dem Gesamtkühlmittelstrom und dem Arbeitsdruck des Kühlmittels auch eine Änderung des Gesamtkühlmittelstromes. A large number of publications deal with the controls and regulations described above and their optimization. One such publication is, for example, the European patent application EP 3 495 056 A1. This document describes an operating method for a cooling section for cooling hot metal rolling stock, the cooling section having a pump which consists of removes coolant from a coolant reservoir and supplies the coolant via a line system to a number of coolant outlets, which are controlled via valves arranged upstream of the coolant outlets. The control device of the cooling section cyclically carries out the following steps: Taking into account coolant flows that are to be delivered via the coolant outlets at a given time, control states for the valves are determined in conjunction with a working pressure of the coolant on the inlet side of the valves. By adding up the coolant flows, a total coolant flow is determined. Taking into account the total coolant flow and the working pressure of the coolant, a pump pressure is determined that should prevail on the inlet side of the pump, so that the working pressure is reached on the inlet side of the valves. A control state for the pump is determined taking into account the total coolant flow, the pump pressure and a suction pressure prevailing on the inlet side of the pump. The valves and the pump are controlled according to the determined control states. In order to be able to provide the required amount of coolant in an inefficient manner with high accuracy at any time, even without a storage option for coolant between the pump and the coolant outlets, the control device takes into account cyclically for the respective point in time when determining the pump pressure in addition to the total coolant flow and the working pressure of the Coolant also causes a change in the total coolant flow.

Ungeachtet von diesem Stand der Technik ist es üblich, bei der Inbetriebnahme eines Kühlsystems eine Kalibrierkennlinie der Stellglieder aufzunehmen, um deren Betriebspunkte später schnell einstellen zu können. Bei der Kalibrierkennlinie der Stellglieder, auch Grundkennlinie genannt, handelt es sich um Soll-Kenndaten des Stellgliedes, die das kalibrierte Verhalten des Stellgliedes in einem verschleiß- und fehlerfreien Zustand während des Betriebs des vorzugsweise ebenfalls verschleiß- und fehlerfreien Kühlsystems beschreiben. In der Praxis kommt es im Laufe der Zeit zu Verschmutzungen, Ablagerungen, Korrosion und Verschleiß an dem Stellglied und in der Anlage, in der das Stellglied betrieben wird. Auch kann es vorkommen, dass die Auslassöffnungen der Sprühdüsen verstopfen, so dass die maximalen Kühlwassermengen nicht mehr eingestellt werden können. Eine gleichmäßige Abkühlung des Walzgutes über der Bankbreite ist dann nicht mehr gegeben und es kommt deshalb eventuell zu Qualitätsverlusten während der Produktion. Regardless of this state of the art, it is common practice to record a calibration characteristic curve of the actuators when starting up a cooling system in order to be able to quickly set their operating points later. The calibration characteristic curve of the actuators, also called the basic characteristic curve, is the target characteristic data of the actuator, which describes the calibrated behavior of the actuator in a wear-free and error-free state during operation of the cooling system, which is preferably also wear-free and error-free. In practice, over time, contamination, deposits, corrosion and wear occur on the actuator and in the system in which the actuator is operated. It can also happen that the outlet openings of the spray nozzles become clogged so that the maximum amounts of cooling water can no longer be set. An even one Cooling of the rolling stock across the width of the bench is then no longer possible and there may therefore be a loss of quality during production.

Alle diese genannten negativen Veränderungen an dem Stellglied oder im Umfeld des Stellgliedes werden traditionell in einer sogenannten Anlagenkennlinie erfasst, die sich im Laufe der Betriebszeit des Kühlsystems verändern kann. Der Begriff „Änderung der Anlagenkennlinie“ wird nachfolgend als Synonym für die besagten negativen Veränderungen verwendet. All of these negative changes mentioned on the actuator or in the area surrounding the actuator are traditionally recorded in a so-called system characteristic curve, which can change over the course of the cooling system's operating time. The term “change in the system characteristic curve” is used below as a synonym for the negative changes in question.

Für eine genaue bzw. aktuelle Einstellung einer Komponente bzw. eines Stellgliedes in einem Kühlsystem ist es deshalb erforderlich, jeweils deren aktuelle Betriebskennlinie zu kennen, die sich aus einer Überlagerung der Grundkennlinie mit der Anlagenkennlinie ergibt; siehe dazu das Vorlesungsskript „Mess-, Steuer- und Regelungstechnik“ des Instituts für Verfahrenstechnik der Universität Linz, Wälser Str. 42, 4060 Leonding/A. For an accurate or current setting of a component or an actuator in a cooling system, it is therefore necessary to know their current operating characteristic curve, which results from a superposition of the basic characteristic curve with the system characteristic curve; see the lecture notes “Measurement, control and regulation technology” from the Institute for Process Engineering at the University of Linz, Wälser Str. 42, 4060 Leonding/A.

Eine manuelle Zustandsüberwachung des Kühlsystems kann meistens nur während eines Anlagenstillstandes durchgeführt werden und ist regelmäßig sehr personalaufwändig, insbesondere bei der typischen Größe einer Kühlstrecke in einem Walzwerk mit einer Vielzahl von im Hinblick auf ihren Zustand zu überwachenden Stellgliedern. Manual condition monitoring of the cooling system can usually only be carried out during a plant shutdown and is usually very labor-intensive, especially given the typical size of a cooling section in a rolling mill with a large number of actuators that need to be monitored with regard to their condition.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Verfahren und Computerprogramm zur Überwachung einer Komponente eines Kühlsystems in einem Walzwerk sowie ein entsprechendes bekanntes Kühlsystem mit der Komponente zum Aufbringen von einem Kühlmittel auf ein zu kühlendes Walzgut dahingehend weiterzubilden, dass auch bei sich im Laufe der Zeit veränderter Anlagekennlinie das Kühlmittel stets mit einem gewünschten Soll-Druck oder einem gewünschten Soll- Volumenstrom auf das zu kühlende Walzgut appliziert wird. The invention is based on the object of developing a known method and computer program for monitoring a component of a cooling system in a rolling mill as well as a corresponding known cooling system with the component for applying a coolant to a rolling stock to be cooled in such a way that it also improves over time With a changed system characteristic curve, the coolant is always applied to the rolling stock to be cooled at a desired target pressure or a desired target volume flow.

Diese Aufgabe wird durch das im Patent Anspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Zweck der Erfindung ist es, eine vorzugsweise kontinuierliche Zustandsüberwachung von den Komponenten bzw. Stellgliedern von Kühlsystemen in einem Walzwerk zu etablieren. Das Verfahren sieht vor, dass während und/oder nach einer Betriebszeit der Komponente bzw. des Stellgliedes des Kühlsystems Ist-Kenndaten für die Komponente erfasst werden und nachfolgend mit den zuvor ermittelten bzw. vorgegebenen Soll-Kenndaten für die Komponente verglichen werden. Die Ist- Kenndaten repräsentieren bzw. inkludieren dabei den Ist-Zustand der Komponente in ihrem Umfeld mit allen eventuell vorhandenen negativen Veränderungen. Die Soll- Kenndaten repräsentieren dagegen die Komponente und Ihr Umfeld in fehlerfreiem, insbesondere verschleißfreiem Zustand. Der Vergleich ermöglicht die Ermittlung einer eventuellen Kenndaten-Abgleichung, die ein Fehlverhalten der Komponente repräsentiert bzw. anzeigt. Das Verfahren sieht dann vor, dass Maßnahmen zur Minimierung-Abgleichung ergriffen werden, wenn die Kenndaten-Abweichung einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Mit den erfassten Ist-Kenndaten für die Komponente und aus deren Vergleich mit den Soll-Kenndaten für die Komponente kann auf Verschleißzustände an der Komponente rückgeschlossen werden. Hierdurch können verlässliche Daten auch zur Wartung und Instandhaltung ermittelt werden. Auf diese Weise kann die Produktionszeit des Walzwerkes erhöht werden, indem ungeplante Anlagenausfälle während des Produktionsbetriebes vermieden und Wartungsarbeiten in die geplanten Wartungsstillstände verschoben werden. This task is solved by the method claimed in patent claim 1. The purpose of the invention is to establish preferably continuous condition monitoring of the components or actuators of cooling systems in a rolling mill. The method provides that actual characteristics for the component are recorded during and/or after an operating time of the component or the actuator of the cooling system and are subsequently compared with the previously determined or predetermined target characteristics for the component. The actual characteristics represent or include the actual state of the component in its environment with any negative changes that may exist. The target characteristics, on the other hand, represent the component and its environment in a fault-free, especially wear-free condition. The comparison makes it possible to determine any characteristic data comparison that represents or indicates malfunctioning of the component. The method then provides that measures for minimization adjustment are taken if the characteristic data deviation exceeds a predetermined threshold value. With the recorded actual characteristics for the component and from their comparison with the target characteristics for the component, conclusions can be drawn about wear conditions on the component. This means that reliable data can also be determined for maintenance and repair. In this way, the production time of the rolling mill can be increased by avoiding unplanned system downtimes during production operations and by postponing maintenance work to the planned maintenance shutdowns.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel kann die zu ergreifende Maßnahme zur Minimierung zur Kenndaten-Abweichung darin bestehen, eine Warnung oder einen Hinweis an eine Bedienperson des Kühlsystems oder an ein Meldesystem auszugeben zur Überprüfung und erforderlichenfalls zur Reparatur oder zum Austausch der jeweiligen Komponente. According to a first exemplary embodiment, the measure to be taken to minimize the characteristic data deviation can consist of issuing a warning or a note to an operator of the cooling system or to a reporting system for checking and, if necessary, repairing or replacing the respective component.

Eine zusätzliche oder alternative Maßnahme zur Minimierung zur Kenndaten- Abweichung kann vorsehen: Aufschalten der Kenndaten-Abweichung oder eines daraus berechneten Korrekturwertes als Störgröße im Sinne einer Störgrößenaufschaltung auf die Steuereinrichtung oder den Regler zum Ermitteln einer korrigierten Stellgröße und zum Ausgeben der korrigierten Stellgröße am Ausgang der Steuereinrichtung oder des Reglers an die Komponente. Dadurch kann eine noch bessere Berücksichtigung von einer im Laufe der Zeit geänderten Anlagenkennlinie bei der Ansteuerung der Komponente realisiert werden. An additional or alternative measure for minimizing the characteristic data deviation can provide: switching on the characteristic data deviation or a correction value calculated from it as a disturbance variable in the sense of a disturbance variable connection to the control device or the controller in order to determine a corrected manipulated variable and to output the corrected manipulated variable Output of the control device or regulator to the component. This allows even better consideration of system characteristics that change over time when controlling the component.

Gemäß einer weiteren Maßnahme kann alternativ oder zusätzlich die Kenndaten- Abweichung oder der daraus berechnete Korrekturwert auch als Störgröße auf eine Sollwert-Vorgabeeinrichtung erfolgen, die typischerweise der Steuereinrichtung oder dem Regler vorgeschaltet ist. Die aufgeschaltete Kenndaten-Abweichung oder der daraus berechnete aufgeschaltete Korrekturwert wird dann in der Sollwert- Vorgabeeinrichtung dazu verwendet, den Sollwert für die Steuereinrichtung oder den Regler entsprechend anzupassen. According to a further measure, alternatively or additionally, the characteristic data deviation or the correction value calculated therefrom can also be applied as a disturbance variable to a setpoint specification device, which is typically connected upstream of the control device or the regulator. The applied characteristic data deviation or the applied correction value calculated from it is then used in the setpoint specification device to adjust the setpoint for the control device or the regulator accordingly.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel werden zumindest einzelne der Schritte (b) bis (d3) während des Betriebs des Kühlsystems oder während Betriebspausen des Kühlsystems mehrfach, vorzugsweise kontinuierlich wiederholt. Bei großer Häufigkeit der Wiederholungen können auch kleine Änderungen der Anlagenkennlinie erfasst und bei der Ansteuerung der Komponente bzw. des Stellgliedes berücksichtigt werden. According to a further exemplary embodiment, at least some of the steps (b) to (d3) are repeated several times, preferably continuously, during operation of the cooling system or during breaks in operation of the cooling system. If the repetitions are very frequent, even small changes in the system characteristic curve can be recorded and taken into account when controlling the component or actuator.

Bei der Komponente handelt es sich beispielsweise um eine Pumpe, ein Ventil oder eine Spritzdüse innerhalb des Kühlsystems. The component is, for example, a pump, a valve or a spray nozzle within the cooling system.

Bei den Ist-Kenndaten handelt es sich um zumindest einzelne Punkte einer Betriebskennlinie der Komponente, die das Verhalten der gebrauchten Komponente im Betrieb des Kühlsystems zum Zeitpunkt ihrer Erfassung beschreibt. Der Begriff „gebrauchte Komponente“ meint, dass die Komponente aufgrund von Gebrauchsspuren, d.h. zum Beispiel aufgrund von Ablagerungen oder Verschleiß gegenüber ihrem neuwertigen oder fehlerfreien Zustand ein verändertes Verhalten zeigt. Die Soll-Kenndaten zumindest einzelner Punkte einer kalibrierten Kennlinie der Komponente in fehlerfreiem Zustand werden während des Betriebs des Kühlsystems, typischerweise bei dessen Inbetriebnahme, messtechnisch erfasst. The actual characteristics are at least individual points of an operating characteristic curve of the component, which describes the behavior of the used component during operation of the cooling system at the time of its detection. The term “used component” means that the component shows a different behavior compared to its new or fault-free condition due to signs of use, for example due to deposits or wear. The target characteristics of at least individual points of a calibrated characteristic curve of the component in a fault-free state are recorded by measurement during operation of the cooling system, typically when it is put into operation.

Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Computerprogrammprodukt gemäß Patentanspruch 9 und durch ein Kühlsystem gemäß Anspruch 10 gelöst. Die Vorteile dieser Lösung entsprechen den oben in Bezug auf das genannte Verfahren genannten Vorteilen. The above-mentioned object of the invention is further achieved by a computer program product according to claim 9 and by a cooling system according to claim 10. The advantages of this solution correspond to the advantages mentioned above in relation to the mentioned method.

Bei dem Computerprogrammprodukt handelt es sich um ein physikalisches vertriebsfähiges Software-Produkt, das Softwarecodeabschnitte als Programm umfasst. The computer program product is a physical, marketable software product that includes software code sections as a program.

Der Beschreibung sind insgesamt 5 Figuren beigefügt, wobei A total of 5 figures are included in the description, where:

Figur 1 den kühlmittelseitigen Teil des Kühlsystems; Figure 1 shows the coolant-side part of the cooling system;

Figur 2 den steuerungstechnischen Teil des Kühlsystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; Figure 2 shows the control part of the cooling system according to a first exemplary embodiment;

Figur 3 eine Gegenüberstellung von einer kalibrierten Kennlinie und einer Betriebskennlinie einer Komponente des Kühlsystems; Figure 3 shows a comparison of a calibrated characteristic curve and an operating characteristic curve of a component of the cooling system;

Figur 4 den steuerungstechnischen Teil des erfindungsgemäßen Kühlsystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und Figure 4 shows the control part of the cooling system according to the invention according to a second exemplary embodiment; and

Figur 5 den steuerungstechnischen Teil des erfindungsgemäßen Kühlsystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Figure 5 shows the control part of the cooling system according to the invention according to a third exemplary embodiment. The invention is described in detail below with reference to the figures mentioned in the form of exemplary embodiments. In all figures, the same technical elements are designated with the same reference numerals.

Figur 1 zeigt den kühlmittelseitigen Teil des erfindungsgemäßen Kühlsystems 100. Das Kühlsystem dient zum Kühlen eines Walzgutes 20 in einem Walzwerk. Zu diesem Zweck weist das Kühlsystem eine Bereitstellungseinrichtung 10 auf, um das Kühlmittel vorzugsweise mit einem vorbestimmten Druck zur Kühlung des Walzgutes bereitzustellen. Das Kühlmittel wird über mindestens eine Leitung 12 von der Bereitstellungseinrichtung 10 zu einer Aufbringungseinrichtung 4, beispielsweise einem Kühlbalken mit Sprühdüsen geleitet zum Applizieren des Kühlmittels auf das Walzgut 20. In der Leitung 12 ist typischerweise eine Komponente 3, beispielsweise in Form einer Pumpe oder eines Ventils eingebaut zum Steuern oder Regeln des Druckes des Volumenstroms, mit dem das Kühlmittel der Aufbringungseinrichtung 4 zugeführt werden soll. Auch ist in der Leitung ein Druck- oder Volumenstrommesser 5 eingebaut zum Ermitteln des jeweils aktuellen Ist-Druckes oder Ist-Volumenstroms des Kühlmittels in der Leitung. Figure 1 shows the coolant-side part of the cooling system 100 according to the invention. The cooling system is used to cool a rolling stock 20 in a rolling mill. For this purpose, the cooling system has a supply device 10 in order to provide the coolant, preferably at a predetermined pressure, for cooling the rolling stock. The coolant is conveyed via at least one line 12 from the supply device 10 to an application device 4, for example a cooling beam with spray nozzles, for applying the coolant to the rolling stock 20. In the line 12 there is typically a component 3, for example in the form of a pump or a valve installed to control or regulate the pressure of the volume flow with which the coolant is to be supplied to the application device 4. A pressure or volume flow meter 5 is also installed in the line to determine the current actual pressure or actual volume flow of the coolant in the line.

Der in Figur 1 zu erkennende horizontale Pfeil nach links deutet die Strömungsrichtung des Kühlmittels von der Bereitstellungseinrichtung 10 zu der Aufbringungseinrichtung 4 an. The horizontal arrow to the left that can be seen in Figure 1 indicates the direction of flow of the coolant from the supply device 10 to the application device 4.

Figur 2 zeigt den steuerungstechnischen Teil des Kühlsystems 100. Zu erkennen ist, dass die Komponente 3, hier beispielhaft als Stellglied in einem Regelkreis fungiert. Der Regelkreis weist neben der Komponente 3 eine Sollwert-Vorgabeeinrichtung 1 auf, beispielsweise in Form eines Kühlmodels zum Vorgeben eines Soll-Druckes oder eines Soll-Volumenstromes, mit dem das Kühlmittel der Aufbringungseinrichtung 4 zugeführt und auf das Walzgut 20 appliziert werden soll. Der Regelkreis sieht vor, dass diese Soll-Werte mit den von dem Druck- oder Volumenstrommesser 5 ermittelten Ist-Werten für den Druck oder den Volumenstrom durch Differenzbildung verglichen werden zur Ermittlung einer Regelabweichung, die Eingang findet in einen Regler 2. Der Regler 2 selbst dient zum Ausgeben einer Stellgröße an die dem Regler 2 nachgeschaltete Komponente 3, insbesondere eine Pumpe. Der Regler 2 ist ausgebildet, die Stellgröße so zu bilden, dass der jeweils aktuelle Ist-Druck oder Ist- Volumenstrom des Kühlmittels auf den vorgegebenen Soll-Druck oder Soll- Volumenstrom angepasst bzw. geregelt wird. Figure 2 shows the control part of the cooling system 100. It can be seen that component 3, here by way of example, functions as an actuator in a control circuit. In addition to the component 3, the control circuit has a setpoint setting device 1, for example in the form of a cooling model for specifying a setpoint pressure or a setpoint volume flow with which the coolant is to be supplied to the application device 4 and applied to the rolling stock 20. The control circuit provides that these target values are compared with the actual values for the pressure or volume flow determined by the pressure or volume flow meter 5 by forming a difference in order to determine a control deviation, which is input into a controller 2. The controller 2 itself serves to output a manipulated variable to the controller 2 downstream component 3, in particular a pump. The controller 2 is designed to form the manipulated variable in such a way that the current actual pressure or actual volume flow of the coolant is adapted or regulated to the specified target pressure or target volume flow.

Alternativ zu dem in Figur 2 gezeigten Regelkreis kann das Kühlmittel auch lediglich auf den vorgegebenen Soll-Druck oder Soll-Volumenstrom im Rahmen einer Steuerung eingestellt werden. Bei der Steuerung erfolgt im Unterschied zu dem Regelkreis keine Rückkopplung des von dem Druck- oder Volumenstrommesser 5 ermittelten Ist-Druckes oder Ist-Volumenstromes des Kühlmittels in der Leitung 12. Deshalb erfolgt dann auch die Dimensionierung der Stellgröße in der Regel nicht nach Maßgabe einer Abweichung zwischen Soll- und Ist-Daten, sondern vielmehr nach Maßgabe von Erfahrungswerten. As an alternative to the control circuit shown in FIG. 2, the coolant can also only be set to the specified target pressure or target volume flow as part of a control system. In contrast to the control circuit, in the control there is no feedback of the actual pressure or actual volume flow of the coolant in the line 12 determined by the pressure or volume flow meter 5. Therefore, the dimensioning of the manipulated variable is usually not based on a deviation between target and actual data, but rather based on empirical values.

Erfahrungsgemäß bleibt die Komponente 3 während ihrer Einsatzdauer in dem Kühlsystem 100 nicht in ihrem ursprünglichen fehlerfreien Zustand, sondern sie unterliegt vielmehr Verschmutzungen, Ablagerungen, Korrosion und/oder Verschleiß. Dies hat zur Folge, dass die Komponente in ihrem besagten gebrauchten Zustand nicht mehr dasselbe Regelverhalten zeigt wie in neuwertigem bzw. fehlerfreiem Zustand. Experience has shown that the component 3 does not remain in its original, error-free state during its period of use in the cooling system 100, but rather is subject to contamination, deposits, corrosion and/or wear. As a result, the component in its used condition no longer shows the same control behavior as when it is new or fault-free.

Figur 3 veranschaulicht dieses unterschiedliche Verhalten der Komponente in Form einer Gegenüberstellung einer kalibrierten Kennlinie und einer Betriebskennlinie für dieselbe Komponente. Für beide Kennlinien ist gemäß Figur 3 beispielhaft der Durchfluss Q über der Ventilöffnung y der Komponente aufgetragen. Die kalibrierte Kennlinie repräsentiert dabei die Soll-Kennlinie, die das optimale Verhalten der Komponente 3 in neuwertigem bzw. fehlerfreiem Zustand zeigt. Demgegenüber verläuft die Betriebskennlinie derselben Komponente gemäß Figur 3 etwas flacher. Die Betriebskennlinie repräsentiert - anders als die kalibrierte Kennlinie - das reale Verhalten derselben Komponente in gebrauchtem Zustand nach einer gewissen Betriebsdauer bzw. Einsatzzeit. Zumindest einzelne Punkte auf der kalibrierten Kennlinie werden nachfolgend auch als Soll-Kenndaten bezeichnet, während zumindest einzelne Punkte auf der Betriebskennlinie nachfolgend auch als Ist- Kenndaten bezeichnet werden. Die Betriebskennlinie wird auch als Ist- Betriebskennlinie bezeichnet. Die vertikale Differenz in dem Diagramm in Figur 3, d. h. die Differenz im Durchfluss der Komponente bei einer gleichen Ventilöffnungsstellung zwischen der kalibrierten Kennlinie und der Betriebskennlinie, d. h. zwischen dem neuwertigen Zustand und dem gebrauchten Zustand wird nachfolgend als Kenndaten- Abweichung A bezeichnet. Figure 3 illustrates this different behavior of the component in the form of a comparison of a calibrated characteristic and an operating characteristic for the same component. For both characteristics, as shown in FIG. 3, the flow Q is plotted over the valve opening y of the component as an example. The calibrated characteristic curve represents the target characteristic curve, which shows the optimal behavior of component 3 in a new or fault-free condition. In contrast, the operating characteristic curve of the same component according to FIG. 3 is somewhat flatter. The operating characteristic curve represents - unlike the calibrated characteristic curve - the real behavior of the same component in used condition after a certain period of operation or use. At least individual points on the calibrated characteristic curve are also referred to below as target characteristics, while at least individual points on the operating characteristic curve are also referred to below as actual characteristics. The operating characteristic is also referred to as the actual operating characteristic. The vertical difference in the diagram in Figure 3, ie the difference in the flow of the component at the same valve opening position between the calibrated characteristic curve and the operating characteristic curve, ie between the new condition and the used condition, is referred to below as characteristic data deviation A.

Zur Berücksichtigung dieses geänderten Einstellverhaltens der Komponente sieht die vorliegende Erfindung vor, dass das Kühlsystem 100 eine Erfassungseinrichtung 3a für den jeweils aktuellen Öffnungsgrad y der Komponente 3 und eine Kenndaten- Erfassungseinrichtung 6 zum Ermitteln von zumindest einzelnen Punkten der Ist- Betriebskennlinie für die Komponente 3 aufweist. To take this changed setting behavior of the component into account, the present invention provides that the cooling system 100 has a detection device 3a for the current degree of opening y of the component 3 and a characteristic data detection device 6 for determining at least individual points of the actual operating characteristic curve for the component 3 .

Wie zuvor unter Bezugnahme auf die Figur 3 erläutert, handelt es sich bei der Betriebskennlinie um ein Diagramm, in dem beispielsweise der Ist-Durchfluss Q bzw. Ist-Volumenstrom V über dem Öffnungsgrad y der Komponente 3 aufgetragen wird. Alternativ kann beispielsweise auch der Ist-Druck des Kühlmittels über dem Öffnungsgrad der Komponente aufgetragen sein. Die Kenndaten- Erfassungseinrichtung 6 ist ausgebildet, zumindest einzelne Punkte dieser Ist- Betriebskennlinie für die Komponente als Ist-Kenndaten nach Maßgabe des von der Messeinrichtung 5 erfassten Ist-Druckes oder Ist-Volumenstromes und des jeweils zugehörigen erfassten Öffnungsgrades der Komponente zu generieren. As previously explained with reference to FIG. 3, the operating characteristic is a diagram in which, for example, the actual flow Q or actual volume flow V is plotted against the degree of opening y of the component 3. Alternatively, for example, the actual pressure of the coolant can also be plotted against the degree of opening of the component. The characteristic data acquisition device 6 is designed to generate at least individual points of this actual operating characteristic curve for the component as actual characteristic data in accordance with the actual pressure or actual volume flow recorded by the measuring device 5 and the associated detected degree of opening of the component.

Weiterhin sieht die vorliegende Erfindung vor, dass das Kühlsystem 100 über eine Vergleichs- und Auswerteeinrichtung 7 verfügt zum Vergleichen der Ist-Kenndaten aus der Kenndaten-Erfassungseinrichtung 6 mit Soll-Kenndaten, die zumindest einzelne Punkte einer kalibrierten Kennlinie für die Komponente repräsentieren. Das Q(y)-Diagramm in den Figuren 2, 4 und 5 zeigt jeweils die Soll-Kenndaten bzw. die kalibrierte Kennlinie. Dieser Vergleich ermöglicht eine Ermittlung der in Figur 3 illustrierten Kenndaten-Abweichung A und erlaubt eine Auswertung dieser Kenndaten- Abweichung dahingehend, ob sie einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet oder nicht. Schließlich sieht das erfindungsgemäße Kühlsystem eine Ausgabeeinrichtung 8 vor zum Ausgeben eines Hinweises oder einer Warnung an eine Bedienperson des Kühlsystems 100 oder an ein Meldesystem, wenn die Kenndaten-Abweichung A den Schwellenwert überschreitet. Alternativ oder zusätzlich zu dieser Information kann auch ein daraus abgeleiteter Fehler ausgegeben werden. Furthermore, the present invention provides that the cooling system 100 has a comparison and evaluation device 7 for comparing the actual characteristic data from the characteristic data acquisition device 6 with target characteristic data, which represent at least individual points of a calibrated characteristic curve for the component. The Q(y) diagram in Figures 2, 4 and 5 shows the target characteristics or the calibrated characteristic curve. This comparison makes it possible to determine the characteristic data deviation A illustrated in FIG. 3 and allows this characteristic data deviation to be evaluated as to whether it exceeds a predetermined threshold value or not. Finally, the cooling system according to the invention sees one Output device 8 for issuing a notice or a warning to an operator of the cooling system 100 or to a reporting system when the characteristic data deviation A exceeds the threshold value. Alternatively or in addition to this information, an error derived from it can also be output.

Vorteilhafterweise wird die Kenndaten-Abweichung A jedoch nicht nur ermittelt, sondern auch für die Regelung oder Steuerung der Komponente 3 sinnvoll verwendet. Dies gelingt beispielsweise dadurch, dass die Kenndaten-Abweichung, die, wie gesagt, das abweichende Verhalten der gebrauchten Komponente 3 gegenüber der neuwertigen fehlerfreien Komponente repräsentiert, oder ein daraus berechneter Korrekturwert als Störgröße auf die Steuereinrichtung oder den Regler 2 aufgeschaltet wird. Diese Störgrößenaufschaltung 9 ermöglicht es der Steuereinrichtung oder dem Regler 2, eine korrigierte Stellgröße zu ermitteln und an die Komponente 3 auszugeben. Anders als die ursprüngliche nicht-korrigierte Stellgröße berücksichtigt die korrigierte Stellgröße den gebrauchten Zustand der Komponente und deren dadurch bedingtes geändertes Einstellverhalten. Auf diese Weise ist eine präzisiere Einstellung oder Regelung des Ist-Druckes oder des Ist-Volumenstromes des Kühlmittels auf die entsprechenden gegebenen Soll-Werte möglich. Advantageously, however, the characteristic data deviation A is not only determined, but also used sensibly for the regulation or control of the component 3. This is achieved, for example, by applying the characteristic data deviation, which, as mentioned, represents the different behavior of the used component 3 compared to the new, error-free component, or a correction value calculated therefrom as a disturbance variable to the control device or the controller 2. This disturbance variable connection 9 enables the control device or the controller 2 to determine a corrected manipulated variable and to output it to the component 3. Unlike the original, uncorrected manipulated variable, the corrected manipulated variable takes into account the used state of the component and its resulting changed setting behavior. In this way, a precise setting or regulation of the actual pressure or the actual volume flow of the coolant to the corresponding given target values is possible.

Alternativ oder zusätzlich kann die Kenndaten-Abweichung A oder der daraus berechnete Korrekturwert als Störgröße auch auf die Sollwert-Vorgabeeinrichtung 1 ausgegeben werden. In diesem Fall berücksichtig die Sollwert-Vorgabeeinrichtung 1 das durch Gebrauch geänderte Einstellverhalten der Komponente 3 auch bereits bei der Berechnung des Soll-Druckes oder des Soll-Volumenstromes, der an die Steuereinrichtung oder der Regler 2 ausgegeben wird. Diese beiden Varianten sind in den Figuren 4 und 5 veranschaulicht. Figur 4 zeigt die Aufschaltung der Störgröße sowohl auf die Steuereinrichtung oder den Regler 2 und auf die Sollwert- Vorgabeeinrichtung 1 . Figur 5 zeigt die Störgrößenaufschaltung allein auf die Sollwert- Vorgabeeinrichtung 1. Alternatively or additionally, the characteristic data deviation A or the correction value calculated from it can also be output as a disturbance variable to the setpoint specification device 1. In this case, the setpoint setting device 1 takes into account the setting behavior of the component 3 that has changed through use when calculating the setpoint pressure or the setpoint volume flow, which is output to the control device or the regulator 2. These two variants are illustrated in Figures 4 and 5. Figure 4 shows the connection of the disturbance variable to both the control device or the regulator 2 and to the setpoint specification device 1. Figure 5 shows the disturbance variable connection only to the setpoint specification device 1.

Die besagte Kenndaten-Erfassungseinrichtung 6 ist nicht nur geeignet zum Ermitteln von zumindest einzelnen Punkten der Ist-Betriebskennlinie für die Komponente 3 in deren gebrauchtem Zustand. Vielmehr ist die Kenndaten-Erfassungseinrichtung 6 gleichermaßen geeignet zum Ermitteln von zumindest einzelnen Punkten der kalibrierten Kennlinie für die Komponente, nämlich dann, wenn die Komponente 3 in ihrem neuwertigen bzw. fehlerfreien Zustand in einem vorzugsweise ebenfalls neuwertigen bzw. fehlerfreien Anlagenumfeld betrieben wird. Diese zumindest einzelnen Punkte der kalibrierten Kennlinie, auch Soll-Kenndaten genannt, werden typischerweise bei der Inbetriebnahme des Kühlsystems und insbesondere der Komponente messtechnisch erfasst. The said characteristic data acquisition device 6 is not only suitable for determining at least individual points of the actual operating characteristic curve for the component 3 in their used condition. Rather, the characteristic data acquisition device 6 is equally suitable for determining at least individual points of the calibrated characteristic curve for the component, namely when the component 3 is operated in its new or error-free state in a preferably also new or error-free system environment. These at least individual points of the calibrated characteristic curve, also called target characteristic data, are typically measured by measurement when the cooling system and in particular the component are put into operation.

Bezugszeichenliste Reference symbol list

1 Sollwert-Vorgabeeinrichtung 1 setpoint specification device

2 Regler, Steuereinrichtung 2 regulators, control device

3 Komponente (= Stellglied), insbesondere Ventil, Pumpe oder Spritzdüse3 Component (= actuator), especially valve, pump or spray nozzle

3a Erfassungseinrichtung für Öffnungsgrad, Volumenstrom, Druck der Komponente 3a Detection device for degree of opening, volume flow, pressure of the component

4 Aufbringungseinrichtung, insbesondere Sprühdüse 4 application device, in particular spray nozzle

5 Messgerät (Druck und/oder Volumenstrom) 5 measuring device (pressure and/or volume flow)

6 Erfassungseinrichtung für Kenndaten- bzw. Betriebskennlinie der Komponente; 6 recording device for characteristic data or operating characteristic curve of the component;

7 Vergleichs- und Auswerteeinrichtung 7 comparison and evaluation device

8 Ausgabeeinrichtung 8 output device

9 Störgrößenaufschalteinrichtung 9 Disturbance variable switching device

A Kenndaten-Abweichung A Characteristic data deviation

10 Bereitstellungseinrichtung für Kühlmittel 10 provision device for coolant

12 Leitung 12 line

20 Walzgut 20 rolling stock

100 Kühlsystem 100 cooling system

A Kenndaten-Abweichung y Ventilöffnungsgrad A Characteristic data deviation y Valve opening degree

Q Durchfluss Q flow

Claims

Patentansprüche: Patent claims: 1. Verfahren zum Überwachen einer Komponente (3) eines Kühlsystems (100) in einem Walzwerk, wobei das Kühlsystem (100) mit der Komponente (3) zum Aufbringen von einem Kühlmittel auf ein zu kühlendes Walzgut (20) dient, und wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: a) Vorgeben von Soll-Kenndaten für die Komponente (3), wobei die Soll- Kenndaten das kalibrierte Verhalten der Komponente (3) in einem fehlerfreien Zustand während des Betriebs des Kühlsystems (100) beschreiben; b) Erfassen von Ist-Kenndaten für die Komponente (3) während und/oder nach einer Einsatzzeit der Komponente (3); c) Vergleichen der Ist-Kenndaten mit den Soll-Kenndaten für die Komponente (3) und Ermitteln einer eventuellen Kenndaten-Abweichung (A), die ein Fehlverhalten der Komponente (3) repräsentiert; und d) Ergreifen einer Maßnahme zur Minimierung der Kenndaten-Abweichung (A), wenn diese einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. 1. A method for monitoring a component (3) of a cooling system (100) in a rolling mill, wherein the cooling system (100) with the component (3) is used to apply a coolant to a rolling stock (20) to be cooled, and wherein the method has the following steps: a) specifying target characteristics for the component (3), the target characteristics describing the calibrated behavior of the component (3) in an error-free state during operation of the cooling system (100); b) recording actual characteristics for the component (3) during and/or after a period of use of the component (3); c) comparing the actual characteristics with the target characteristics for the component (3) and determining any characteristic data deviation (A) that represents a malfunction of the component (3); and d) taking a measure to minimize the characteristic data deviation (A) if it exceeds a predetermined threshold value. 2. Verfahren nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch folgende Maßnahme gemäß Verfahrensschritt d): d1) Ausgeben einer Warnung an eine Bedienperson des Kühlsystems (100) oder an ein Meldesystem zur Überprüfung der Komponente (3). 2. The method according to claim 1, characterized by the following measure according to method step d): d1) issuing a warning to an operator of the cooling system (100) or to a reporting system for checking the component (3). 3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Kühlsystem (100) eine Steuereinrichtung oder einen Regler (2) aufweist jeweils zum Ausgeben einer Stellgröße an die Komponente (3) als der Steuereinrichtung oder dem Regler nachgeschaltetem Stellglied zum Einstellen oder Regeln des Ist-Druckes oder des Ist-Volumenstroms mit dem das Kühlmittel auf das zu kühlende Walzgut (20) appliziert wird, auf einen vorgegebenen Soll-Druck oder Soll-Volumenstrom, zumindest im Falle der Regelung nach Maßgabe der Kenndaten-Abweichung (A), welche die Differenz zwischen den Soll-Kenndaten und den Ist-Kenndaten repräsentiert; gekennzeichnet durch folgende Maßnahme gemäß Verfahrensschritt d): d2) Aufschalten der Kenndaten-Abweichung (A) oder eines daraus berechneten Korrekturwertes als Störgröße im Sinne einer Störgrößenaufschaltung (9) auf die Steuereinrichtung oder den Regler (2) zum Ermitteln einer korrigierten Stellgröße und zum Ausgeben der korrigierten Stellgröße am Ausgang der Steuereinrichtung oder des Reglers (2) an die Komponente (3). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Kühlsystem (100) eine Steuereinrichtung oder einen Regler (2) mit jeweils einer vorgeschalteten Sollwert-Vorgabeeinrichtung (1) und mit der Komponente (3) als nachgeschaltetem Stellglied aufweist zum Einstellen oder Regeln des Druckes oder des Volumenstroms mit dem das Kühlmittel auf das zu kühlende Walzgut (20) appliziert wird, gekennzeichnet durch folgende Maßnahme gemäß Verfahrensschritt d): d3) Aufschalten der Kenndaten-Abweichung (A) oder eines daraus berechneten Korrekturwertes als Störgröße im Sinne einer Störgrößenaufschaltung (9) auf die Sollwert-Vorgabeeinrichtung (1) zum Anpassen des Sollwertes für die Steuereinrichtung oder den Regler (2). Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einzelne der Schritte b) bis d3) während des Betriebs des Kühlsystems (100) oder während Betriebspausen mehrfach, vorzugsweise kontinuierlich wiederholt werden. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Komponente (3) um eine Pumpe oder ein Ventil oder eine Spritzdüse handelt. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Ist-Kenndaten um zumindest einzelne Punkte einer Ist- Betriebskennlinie der Komponente (3) handelt, die das Verhalten der gebrauchten Komponente (3) im Betrieb des Kühlsystems (100) während des Zeitintervalls ihrer Erfassung beschreibt. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Soll-Kenndaten um zumindest einzelne Punkte einer kalibrierten Kennlinie (10) der Komponente (3) handelt, die das Verhalten der neuwertigen fehlerfreien Komponente (3) im Betrieb des vorzugsweise ebenfalls neuwertigen und fehlerfreien Kühlsystems (100) während des Zeitintervalls ihrer Erfassung beschreibt. Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Speicher eines digitalen Computers geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Schritte gemäß dem Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgeführt werden, wenn das Produkt auf dem Computer abläuft. Kühlsystem (100) zum Kühlen eines Walzgutes (20) in einem Walzwerk, aufweisend: eine Bereitstellungseinrichtung (10) zum Bereitstellen eines Kühlmittels für das Kühlsystem (100) mit einem vorbestimmten Druck; eine Kühlstrecke mit mindestens einer Aufbringungseinrichtung (4), insbesondere einer Sprühdüse, zum Aufbringen des Kühlmittels auf das Walzgut (20); mindestens eine Leitung (12) zum Zuführen des Kühlmittels von der Bereitstellungseinrichtung zu der Aufbringungseinrichtung (4); mindestens einen Druck- oder Volumenstrommesser (5) zum Ermitteln des Ist- Druckes oder des Ist-Volumenstromes in der Leitung; eine Sollwert-Vorgabeeinrichtung (1), beispielsweise in Form eines Kühlmodells, zum Vorgeben eines Soll-Druckes oder eines Soll- Volumenstromes mit dem das Kühlmittel auf das Walzgut (20) appliziert werden soll; mindestens eine Komponente (3), wie z.B. eine Pumpe, ein Ventil und/oder die Sprühdüse (5) in der Leitung; eine Steuereinrichtung oder einen Regler (2), jeweils zum Ausgeben einer Stellgröße an ein der Steuereinrichtung oder dem Regler nachgeschaltetes Stellglied in Form der Komponente (3) zum Einstellen oder Regeln des Ist- Druckes oder des Ist-Volumenstroms mit dem das Kühlmittel auf das zu kühlende Walzgut (20) appliziert wird, auf den vorgegebenen Soll-Druck oder Soll-Volumenstrom, zumindest im Falle der Regelung nach Maßgabe einer Kenndaten-Abweichung (A), welche die Differenz zwischen den Soll- Kenndaten und den Ist-Kenndaten repräsentiert; gekennzeichnet durch eine Erfassungseinrichtung (3a) für den Öffnungsgrad der Komponente (3); eine Kenndaten-Erfassungseinrichtung (6) zum Ermitteln von zumindest einzelnen Punkten der Ist-Betriebskennlinie für die Komponente (3) als Ist- Kenndaten nach Maßgabe des von der Messeinrichtung (5) erfassten Ist- Druckes oder des Ist-Volumenstromes und des erfassten Öffnungsgrades der Komponente (3); und eine Vergleichs- und Auswerteeinrichtung (7) zum Vergleichen der Ist- Kenndaten mit Soll-Kenndaten, die zumindest einzelne Punkte einer kalibrierten Kennlinie für die Komponente (3) repräsentieren, zum Ermitteln einer Kenndaten-Abweichung (A) und zum Auswerten der Kenndaten- Abweichung (A) dahingehend, ob sie einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Kühlsystem (100) nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Ausgabeeinrichtung (8) zum Ausgeben eines Hinweises oder einer Warnung an eine Bedienperson des Kühlsystems (100) oder an ein Meldesystem, dass die Kenndaten-Abweichung (A) den Schwellenwert überschreitet und/oder dass die Komponenten (3) überprüft werden müssen. Kühlsystem (100) nach Anspruch 10 oder 11 , gekennzeichnet durch eine Störgrößenaufschalteinrichtung (9) zum Aufschalten der Kenndaten- Abweichung (A) oder eines daraus berechneten Korrekturwertes als Störgröße auf die Steuereinrichtung oder den Regler (2) zum Ermitteln einer korrigierten Stellgröße und zum Ausgeben der korrigierten Stellgröße am Ausgang der Steuereinrichtung oder des Reglers an die Komponente (3). Kühlsystem (100) nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Störgrößenaufschalteinrichtung (9) weiterhin ausgebildet ist zum Aufschalten der Kenndaten-Abweichung (A) oder des daraus berechneten Korrekturwertes als Störgröße auf die Sollwert-Vorgabeeinrichtung (1) zum Anpassen des Soll-Druckes oder des Soll-Volumenstromes für die Steuereinrichtung oder den Regler (2). Kühlsystem (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenndaten-Erfassungseinrichtung (6) weiterhin ausgebildet ist, die kalibrierte Kennlinie der Komponente (3) zu erfassen, wenn das Kühlsystem (100) und die Komponente (3) jeweils neuwertig oder fehlerfrei sind. Kühlsystem (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem eingerichtet und ausgebildet ist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8. 3. The method according to any one of the preceding claims, wherein the cooling system (100) has a control device or a controller (2) each for outputting a manipulated variable to the component (3) as an actuator connected downstream of the control device or the controller for setting or regulating the actual Pressure or the actual volume flow with which the coolant is applied to the rolling stock (20) to be cooled to a predetermined target pressure or target volume flow, at least in the case of control in accordance with the characteristic data deviation (A), which is the difference represented between the target characteristics and the actual characteristics; characterized by the following measure according to method step d): d2) switching on the characteristic data deviation (A) or a correction value calculated therefrom as a disturbance variable in the sense of a disturbance variable connection (9) to the control device or the controller (2) for determining a corrected manipulated variable and for outputting it the corrected manipulated variable at the output of the control device or regulator (2) to the component (3). Method according to one of the preceding claims, wherein the cooling system (100) has a control device or a regulator (2), each with an upstream setpoint setting device (1) and with the component (3) as a downstream actuator for setting or regulating the pressure or the Volume flow with which the coolant is applied to the rolling stock (20) to be cooled, characterized by the following measure according to method step d): d3) switching on the characteristic data deviation (A) or a correction value calculated therefrom as a disturbance variable in the sense of a disturbance variable connection (9). the setpoint setting device (1) for adjusting the setpoint for the control device or the regulator (2). Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least some of steps b) to d3) are repeated several times, preferably continuously, during operation of the cooling system (100) or during breaks in operation. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the component (3) is a pump or a valve or a spray nozzle. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the actual characteristics are at least individual points of an actual operating characteristic curve of the component (3), which determine the behavior of the used component (3) during operation of the cooling system (100). the time interval of their acquisition. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the target characteristics are at least individual points of a calibrated characteristic curve (10) of the component (3), which preferably also determines the behavior of the new, error-free component (3) during operation new and fault-free cooling system (100) during the time interval in which it was recorded. Computer program product which can be loaded directly into the internal memory of a digital computer and comprises sections of software code with which the steps according to the method according to any one of the preceding claims are carried out when the product is running on the computer. Cooling system (100) for cooling a rolled stock (20) in a rolling mill, comprising: a provision device (10) for providing a coolant for the cooling system (100) at a predetermined pressure; a cooling section with at least one application device (4), in particular a spray nozzle, for applying the coolant to the rolling stock (20); at least one line (12) for supplying the coolant from the supply device to the application device (4); at least one pressure or volume flow meter (5) for determining the actual pressure or the actual volume flow in the line; a setpoint setting device (1), for example in the form of a Cooling model, for specifying a target pressure or a target volume flow with which the coolant is to be applied to the rolling stock (20); at least one component (3), such as a pump, a valve and/or the spray nozzle (5) in the line; a control device or a controller (2), each for outputting a manipulated variable to an actuator connected downstream of the control device or the controller in the form of the component (3) for setting or regulating the actual pressure or the actual volume flow with which the coolant is supplied cooling rolling stock (20) is applied to the predetermined target pressure or target volume flow, at least in the case of control in accordance with a characteristic data deviation (A), which represents the difference between the target characteristic data and the actual characteristic data; characterized by a detection device (3a) for the degree of opening of the component (3); a characteristic data acquisition device (6) for determining at least individual points of the actual operating characteristic curve for the component (3) as actual characteristic data in accordance with the actual pressure or the actual volume flow recorded by the measuring device (5) and the detected degree of opening of the Component (3); and a comparison and evaluation device (7) for comparing the actual characteristic data with target characteristic data, which represent at least individual points of a calibrated characteristic curve for the component (3), for determining a characteristic data deviation (A) and for evaluating the characteristic data Deviation (A) as to whether it exceeds a predetermined threshold value. Cooling system (100) according to claim 10, characterized by an output device (8) for issuing a notice or a warning to an operator of the cooling system (100) or to a reporting system that the characteristic data deviation (A) exceeds the threshold value exceeds and/or that the components (3) must be checked. Cooling system (100) according to claim 10 or 11, characterized by a disturbance variable switching device (9) for switching on the characteristic data deviation (A) or a correction value calculated therefrom as a disturbance variable to the control device or the controller (2) for determining a corrected manipulated variable and for outputting it the corrected manipulated variable at the output of the control device or regulator to the component (3). Cooling system (100) according to claim 10, 11 or 12, characterized in that the disturbance variable switching device (9) is further designed to switch on the characteristic data deviation (A) or the correction value calculated therefrom as a disturbance variable to the setpoint setting device (1) for adjustment the target pressure or the target volume flow for the control device or the regulator (2). Cooling system (100) according to one of claims 10 to 13, characterized in that the characteristic data acquisition device (6) is further designed to capture the calibrated characteristic curve of the component (3) when the cooling system (100) and the component (3) each is as good as new or free of defects. Cooling system (100) according to one of claims 10 to 14, characterized in that the cooling system is set up and designed to carry out the method according to one of claims 1 to 8.
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