CN101316658B - 控制破碎机的方法和破碎机 - Google Patents

Abstract

一种破碎机和用于控制破碎机(11)的方法，所述破碎机包括限定破碎腔(7)的破碎机设置值(S)的第一破碎件(5)和第二破碎件(6)，待破碎材料被送入到所述破碎腔(7)中。所述方法包括下述步骤：连续测量所述破碎机的瞬间负载；记录超过代表负载最大值的预定目标水平的瞬间负载最大值；在预定时段期间保持跟踪超过预定目标水平的负载最大值的次数；和基于在预定时段期间破碎机显示出的负载最大值的次数控制所述破碎机的负载。

Description

控制破碎机的方法和破碎机

技术领域

本发明涉及控制破碎机的方法和破碎机。在这种破碎机中，待破碎材料被送入第一破碎件和第二破碎件之间的间隙中。

背景技术

应用上述类型的破碎机来破碎诸如岩石材料块儿之类的硬的材料。

我们期望在破碎机中能够破碎大量的材料而破碎机不会遭受过载的风险，这种过载会导致破碎机被损坏。高生产率导致高破碎力或高破碎功率。特别是当考虑到破碎力和破碎功率时，由于破碎机频繁经历峰值水平的力和功率，造成破碎机损坏。

文献WO-2005/007293-A1公开了一种控制破碎机的方法。在该方法中，在一个时间段内测量破碎机的瞬间负载，计算在该时间段内代表最高测得瞬间负载值的参考数值，并且将该代表值与预定值相比较。在比较结果的基础上，控制破碎机的负载。但是，确定参考值是难点，并且因此可能发生不必要的延迟。同样，该参考值并不必然显示影响控制系统和破碎机结构的破碎机负载峰值的真实数值。

文献WO 87/05828公开了一种降低增加机械载荷和受损害的风险的方法。监控液压系统中的压力波动，并且当超过预定值时，改变破碎机外壳的相对位置并增加破碎机间隙的宽度。所公开的该方法减小了损坏破碎机的风险，但不能用于改善破碎机的性能。此外，在文献WO 87/05828中所公开的该方法不能说明在间隙宽度增加后怎样控制破碎机恢复到正常操作。

此外，过多的计算和取得功率和力的测得值的平均值以减小随机变化，可能导致对过载条件的延迟响应。例如，由于通过将当前读数与过去平均值或与过去读数的固定设定值相结合来计算平均值的方式，会导致延迟的发生。求取平均值也可能被删除(wash out)在值的范围，并因此忽略了峰值水平，而这会导致问题的出现。

发明内容

本发明的目的是提供控制破碎机的方法，该方法改善了破碎机与现有技术相关的、在执行破碎工作方面的性能。本发明的目的尤其是使破碎机的破碎力或破碎功率最大化。该方法用于例如锥形破碎机或回转破碎机中。

此外，当考虑到破碎机可能受破坏或受损坏时，在高功率和力的情况下，破碎机受到由于峰值水平造成的破坏，因此最好直接测量实时峰值而没有延迟，以避免破碎机被损坏。本发明的目的是通过在破碎机的控制中提供更快的响应来使机械损坏的风险最小化。

通过提供一种控制破碎机的方法来实现本发明的目的，在该方法中测量涉及功率和/或力和/或压力的特性的最大峰值，并且连续调节破碎机的运转，所以破碎机的工作很有效。作为示例，在运转期间被调节的破碎机的参数可以是破碎机设置值、待破碎材料的送料速率、破碎件的速度和破碎件的偏心度，即，破碎件的相互运动。

当考虑到功率和力和应力时，特性的测量值随着时间的过去具有较宽的随机分布并快速起作用从而改变诸如破碎机设置值、速度和偏心度之类的操作参数。也可以选择代表瞬间负载的其它特性，例如轴承中温度的增加、液压流体中温度的增加、破碎机各种部件中的振动或声反射。此外，随着时间的过去送入材料的特征能够变化，所以在这一分钟内适当的操作参数设定值在下一分钟内可能是不适当的，这也可能导致破碎机的过载。本发明的目的是使力或功率或应力最大化，而不频繁地超过与例如力相关的所选择的特性的目标水平。根据本申请，本发明的目的是控制例如力而不会频繁超过已经设定的目标水平，该水平对当前的应用来说是最佳的。

本发明基于以下所述：首先，破碎机的瞬间负载，或代表例如作用于破碎机上的力的任何其它特性被连续测量；其次，记录超过预定目标水平的负载峰值；第三，设定时段，该时段代表这样的时间窗：在该时间窗期间记录负载峰值超过预定值的次数；第四，设定临界值，该临界值代表在已经设定的时段期间负载峰值允许出现次数的最大值；第五，根据所述临界值是否被超过来以适当的方式控制至少一个破碎机参数，在被超过的情况下可控制地减小破碎机的负载，而在未超过的情况下则可控制的保持或增大破碎机的负载；第六，连续反复地执行该过程以便连续有效地控制破碎机。改变上述过程也是允许的。

该方法的优点是预定的特性将得到最大化，该特性可以是例如控制液压回路中的压力、力、功率、应力或前面提到过的任何特性，特别是用于锥形破碎机或回转式破碎机中，但不排除任何其它类型的破碎机。本发明更进一步的优点是破碎机的控制系统调节操作，从而达到所选择特性的预定目标水平。这样，破碎机的性能得到了改善。

本发明更进一步的优点是迅速随动跟踪操作变动，这意味着甚至在不同待粉碎材料被送入的条件下(该条件可能由不同的送入材料等级、不同的岩石硬度或不同的岩石水分含量产生)，目标特性将得到最大化。控制系统总是以在其最好的性能水平操作破碎机作为目标，所述最好的性能水平由所期望得到的性能限定。此外，破碎机的控制方法对所有的破碎腔形状而言都是通用的，并且能保持最佳性能，甚至在使用用旧的磨损部件即破碎件的情况下也是如此。

基于所测得的代表破碎机瞬时负载最高值的负载峰值对破碎机进行控制。这些负载峰值具有使破碎机产生机械损坏的最大风险。由于本发明操作者能够确保破碎机的功能没有风险，与怎样使用破碎机无关，即，与向破碎机供给怎样的待破碎材料无关。与材料的数量、材料的含水量、和材料的尺寸分布以及硬度无关，操作者能够降低最高瞬间负载值。因此，破碎机能够以例如高的平均力运转，而不会增加损坏的风险。

在被操作着所以被供给的材料不会导致高负载峰值的破碎机中，根据本发明的方法使下述方面成为可能：以较高的平均负载操作破碎机、带来提高的性能并且例如使破碎机的力最大化。在具有不均匀的材料供给导致负载峰值的破碎机中，根据本发明的方法将给出信号从而调节破碎机系统的操作，该系统包括破碎机本身或送料机或送料设备，通过它们将材料送入破碎机以便提供更有效的破碎。

目标水平，即所选择特性的目标值，是可以选择的，所以它表现出在不增加机械损坏的风险的情况下破碎机能够操作的最高负载。因而，在不均匀供给材料或材料非常硬的情况下，破碎机能得到最佳利用而未增加损坏的风险。可以由破碎机的制造者和操作者预先选择或设置的目标水平，或许调节材料的供给以改善破碎机的性能。但是，机械损坏的风险降低了。在多数情况下，让操作者设置目标水平是更恰当的。这一选择给了涉及与增加损坏风险相关的增加力的即时位置(pros)和操作台(cons)的现场决定和计算更大的空间，反之亦然。同样，为了改善性能，目标水平可以取决于应用并因此可以被设定为低于代表最高负载水平的水平，破碎机能够以该最高负载水平运转。应用条件涉及用于破碎材料以达到破碎产品的预期质量的各种过程。

根据优选的实施例，形成一系列数据，这些数据包括在每个给定时间段内破碎机负载的测量，优选连续进行。这一系列数据包括表示在每个时段期间超过所设定的临界值的负载峰值出现次数的数据。分开的时间段和设定的临界值保证了超过目标水平的偶然的高负载峰值对控制产生有限的影响。

为了形成一系列的数据，在破碎机运转期间适当地连续使用特性测量。因此可以基于连续提供的实时数据进行控制。因此控制可以对破碎机运转中的改变快速起作用。

可以通过例如过滤或排除来去除包含在测量中的数据最高值或最低值的影响。这样，就避免了偶然的非常高或非常低的负载值，它们可能是通过错误测量或由传感器或系统造成的噪声产生的，对破碎机的控制具有不期望的大的影响。

根据优选的实施例，破碎间隙的宽度(即破碎机的闭合侧设置值)是可利用液压调节装置调节的，在这种情况下，被测量的和代表负载的特性是调节装置中的液压流体的压力。根据另一个优选实施例，测量破碎机负载作为破碎机的驱动装置的功率。如果驱动装置是电动马达，作为电功率，驱动装置的功率例如可以被直接测量；而如果驱动装置是液压马达，那么它可以基于液压压力来决定；或者如果驱动装置是发动机，那么它可以测量自显示出的发动机功率。因此，根据又一个优选的实施例，测量负载作为破碎机的机械压力。为了机械压力的确定，例如通过应用应变仪来确定，可以选择用于破碎机的机械强度的最重要的破碎机元件。在任一时间段期间，依靠测得的特性可以控制破碎机参数的至少一个，即液压压力、功率、应力或任何前面提到过的其它特性，或它们的任意组合。这样，在特别的元件上，例如液压系统、驱动装置或易受负载的各种破碎件上，破碎机操作没有被损坏的风险。

根据优选的实施例，控制破碎机上的负载以使得破碎腔中破碎间隙的宽度改变，即，破碎机设置值改变，朝向破碎件的材料的供给改变，破碎机驱动装置的旋转速度得到调节，破碎件的相互运动，即偏心度得到调节，或者利用任何其它已知的控制方法。破碎机负载的控制可以以各种方式发生，并且根据本发明的方法可以适用于当前的操作位置和应用。破碎机设置值的改变给出非常快速的反应。在另一种情况下可能更期望保持破碎机设置值恒定不变，因此调节材料的供给。同样，也可能调节驱动装置的旋转速度和改变破碎件的相互运动是更恰当的。

附图说明

我们通过结合附图描述具体实施例来阐述本发明：

图1示意性地示出了一回转破碎机；

图2示意性地示出了破碎机的控制系统；和

图3示意性地示出了在破碎机的控制期间在该破碎机负载的情况下的顺序测量值。

具体实施方式

在图1中，示意性地示出了一破碎机，具体地说是一圆锥破碎机。该破碎机11具有由下框架1和上框架2组成的框架。上框架2具有外破碎件5。紧固在主轴3上的支撑锥体4(即破碎头)具有内破碎件6。外破碎件5环绕着内破碎件6并形成破碎腔7，从上部将待破碎的材料送入到该破碎腔7中。下框架1具有驱动偏心轴9的副轴8。主轴3与偏心轴9偏心连接，以使得当偏心轴9被副轴8驱动时主轴3振动。副轴8由驱动装置驱动，通常由电动马达驱动。

在内破碎件6和外破碎件5之间形成有破碎腔7，其向下在宽度方向上减小。因此支撑锥体4和内破碎件6通过液压调节装置10垂直可动，其位置由传感器14读取。液压调节装置10通常是由压力控制的致动器。传感器14的读数与破碎腔7的宽度成比例，并且破碎件的磨损由包括汽缸/活塞对的液压调节装置10补偿。破碎件5和6的磨损分别由传感器12和13测量。

位置传感布置或磨损传感布置是公知的，例如在公开文本WO2004/004907A1和WO2004/004908A1中公开的实施例。

在运转中，破碎机由控制装置21控制，在图2中示出的该控制装置21由控制算法控制并且包括中心处理单元15、存储单元16、输入单元17(例如键盘)和显示装置18。此外，破碎机11具有用于控制破碎机设置值S(crusher setting)(参见图1)的致动器19和驱动装置20。致动器19和驱动装置20可以是液压的、电动的或机械的。中心处理单元15用信号通知用于控制破碎机设置值S的致动器19。此外，可以将中心处理单元15连接到用于控制驱动装置20启动、停止和速度的该驱动装置20。

当破碎机处于运转状态时，设定适当的破碎机设置值S并且开始向破碎腔7供给材料。所供给的材料在破碎腔7中被破碎并且然后在沿该腔纵向的下方被收集。

根据本发明，破碎机上的最高瞬间负载被测量。

在本申请中，特定的期间的负载与在某些特定时刻暴露的破碎机载荷相关。例如该负载可能以液压压力峰值的形式表现出来，其由致动器19经历并且由压力计测量。该负载也可能以电动机功率峰值的形式表现出来，其由驱动装置20经历并由变频器测量。此外，该负载还可能以应力峰值的形式表现出来，其通过在破碎机中使用例如张力计来测量机械压力来预估。

图3示出了根据液压流体的峰压来控制破碎机运转的方法。在下述说明的基础上，用相同的原理可以实现基于另一种特征例如应力或动力的控制。破碎过程在液压流体中产生变化的压力。在使用某一硬度和粒度分布的材料的情况下，较小的破碎机设置值S将意味着高的液压流体压力和有效地使用了破碎机来破碎所供给的材料，而宽的破碎机设置值S将意味着低的液压流体压力。破碎机设置值S取决于实际应用。我们的目标是将平均压力保持在最理想的水平，或尽最大可能使破碎机不受到机械损坏的风险。

在液压流体路径中的压力测量，优选在调节装置中的压力调节，通过压力转换器进行。通常只要破碎机正在运转并且材料被供给到破碎机中就要持续进行调节压力的测量。来自压力转换器的信号由控制装置接收。

根据具体的实施例，如下所述地实施测量。在每大约10ms的每个程序周期中，测量调节压力Pact大约8次。要清楚上述参数可以具有不同的设置值。接下来，显示和/或告知这些测量值的平均值Pavg。在破碎开始或在给定的时刻之后，在固定的延时之后可以开始控制程序及相关测量。

可基于过滤后的信号来控制破碎机。通常使用1Hz的低通滤波器来过滤所测量的数据。如果在预定期间的时间段内，通常是2秒，低通的测量信号太高或太低，就进行调节并因此改变破碎机的设置值S。

下面将描述基于计算负载峰值进行的控制。用于负载峰值的标准是这样的：测量得到的调节压力Pact必须高于设定的预定值，该预定值在该情况下与目标水平Popt是一样的。因此如果目标水平远远超出预定值，通常但不必须限定为30ms，测量值就适合作为负载峰值。也可以使用任何其它适合的时间范围。

控制装置可在不同的模式下运行。“给定模式”的目标是使破碎机设置值保持恒定不变。“负载模式”的目标是始终使动力或调节压力保持在设定的水平。“手动模式”意味着由操作者手动调节破碎机。在下面的描述中，会结合实施例解释“手动模式”、“负载模式”和“给定模式”。

首先，破碎机设置值S具有通过控制尽力保持的预设值。用于改变破碎机设置值S的标准被这样限定：在第一时段T1期间，在出现负载峰值N1(即调节压力Pact的高压峰值)的预定次数之后，增加破碎机设置值S，即，破碎机设置值打开得更宽。第一时段T1等于图3中的Δt。第一时段T1和负载峰值N1的次数都可以是待设置的值。破碎机设置值S的变量11也可以是待设置的值。作为示例，如果在3秒期间显示出3次负载峰值，那么破碎机设置值S就增加1mm。此外，仅在“给定模式”中，如果在第二时段T2期间(例如3秒)未出现新的负载峰值，或出现负载峰值的次数未达到另一个预定值，那么破碎机设置值S再减小，即，破碎机设置值缩小通常是但不是必须为1mm的一个预定值。也可以采用任何其它适当的减小值。具有负载峰值导致破碎机设置值S变化的第一时段T1和第二时段T2都是连续的时间段。

因而，如果在第一时段T1或第二时段T2期间出现负载峰值的最大值，那么破碎机设置值S再次增大通常但不必须是1mm的量。也可以采用任何其它适当的增加值。

此外，只有在“给定模式”中，如果在第一时段T1或第二时段T2期间未出现负载峰值，那么在第二时段T2期间破碎机设置值S再减小通常是但不是必须为1mm的一个预定值，直到破碎机设置值S达到其预设值。也可以采用任何其它适当的减小值。此外，仅在“给定模式”中，如果在第三时段T3期间破碎机设置值S的增加量超过预定值，那么破碎机设置值S增加通常但不必须是5％的量。也可以采用任何其它适当的百分比数值。

在“负载模式”中，如果在第一时段T1期间负载峰值(即调节压力峰值)的次数超过预定值，那么破碎机设置值S立即增大。此后，在紧接于第一时段T1之后的第二时段T2期间，保持破碎机设置值S。如果在第一或第二时段期间负载峰值的次数再次超出，那么再次增大破碎机设置值S。但是，如果在第二时段T2期间未出现负载峰值，则再应用作为优选的最大操作值被设置到系统中的额定功率和压力极限控制破碎机。

在“负载模式”中，如果在第三时段“T3”期间破碎机设置值S的变化次数超过预定值，则将控制装置切换到“给定模式”。破碎机设置值S的变化次数可变为待设置的值，通常是但不必须是3这个值。第三时段T3通常是但不必须是被设定为3分钟。也可以采用任何其它适当的值和时限。

图3示出了测量液压流体压力Pact的曲线图。图3是根据本发明调节引导(adjustment conducted)的示例。预定特性(例如系统的压力)的平均值Pavg和峰值Pact被测量。包括调节装置的调节系统的目标是：通过改变破碎机的操作参数的值，例如破碎机设置值、进料速率、速度和偏心度(即偏心运动)的值，来调节破碎机的操作，只要最高负载水平达到但不频繁超过预定水平，即目标水平Popt。作为示例，在第一阶段ST1破碎机明显处于负载状态，因而在这种情况下，调节系统开始调节并开始减小破碎机设置值，而当时间传到第二阶段ST2时，预定特性的负载峰值等级将增加。在当在给定的时限或时间段Δt中有足够多的负载峰值超过目标水平时——在阶段ST2和ST3期间——以如前所述的相反的方式调节破碎机设置值，从而增大破碎机设置值以达到在阶段ST4的Pact可接受的水平。这导致负载峰值最大化从而降低到目标水平Popt之下，并且在阶段ST5调节系统将再次开始调节破碎机设置值到一较小的值，以便找到这样的水平：实现目标水平负载且不会频繁地超出。

作为选择的结果，预定的破碎机特性将被最大化，这是因为系统总是调节破碎机以达到特性的目标水平。

在其最简单的形式中，根据本发明的控制装置例如在显示装置上提供给操作者破碎机状态的信息，并且为操作者留下怎样调节破碎机的结果。例如，控制装置可以显示平均压力Pact和目标压力Popt。同时控制装置可以给用户这样的信息：该装置是否检测到压力峰值的有害数值。此外还可以给出有害的峰值的实际数值。提供给操作者的信息可以是能听见的或能看见的信息。可以通过连接到控制装置的显示器向操作者给出能听见的或能看见的信号。

本发明不限于任何特定类型的破碎机。可以替代的是，它可以适用于例如颚式破碎机、冲击式破碎机、锤式破碎机、粉碎机或任何其它形式的破碎机，这些破碎机的特性能够被监控并且它们的参数能够被控制。本发明不受破碎机动力传输的任何特定种类的限制；破碎机可以液压传动、电力传动或机械传动。

此外，本发明不受任何特定的测量或传感技术的限制。可选择的是，可以使用任何类型的传感器，只要它们能够传送关于破碎机控制系统的特性和破碎机参数的足够信息。

对本领域技术人员来说显而易见的是：本发明不受任何特定的供给原材料的限制。除石材外，供给材料可以是具有接近于石材物理特性的任何硬的材料，例如砂砾、矿石、煤、砖、沥青、混凝土、陶瓷、玻璃等等。

本发明不限于上述示例或具体实施例，但可以根据所附的权利要求作出改变。

Claims (17)

1.用于控制破碎机(11)的方法，所述破碎机包括限定破碎腔(7)的破碎机设置值(S)的第一破碎件(5)和第二破碎件(6)，待破碎材料被送入到所述破碎腔(7)中，所述方法包括下述步骤：

-连续测量所述破碎机的瞬间负载，

-记录超过代表负载峰值的预定目标水平的瞬间负载峰值；

-在预定时段期间保持跟踪超过预定目标水平的负载峰值的次数；所述方法进一步的特征在于：

-基于在预定时段期间破碎机显示出的负载峰值的次数控制所述破碎机的负载，其中如果在预定时段期间所述负载峰值出现的次数超过预定值，则减小破碎机的负载；而如果在预定时段期间所述负载峰值出现的次数未达到另一预定值，则再增加破碎机的负载。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

-基于负载峰值出现的次数进一步控制破碎机的负载，其中如果在预定时段期间所述负载峰值出现的次数未达到所述另一预定值，则再增加破碎机的负载；而如果在预定时段期间所述负载峰值出现的次数超过所述预定值，则再减小破碎机的负载。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

-增加或减小破碎机设置值(S)直到达到预设值。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

-保持跟踪瞬间负载的平均水平；

-为了与预定的目标水平相比较，向操作者显示或以信号通知操作者瞬间负载的平均水平。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

-手动调节破碎机。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

-以下面的方式增加破碎机的负载：如果在预定时段期间负载峰值出现的次数未超过该预定值，则在破碎机负载减小之前恢复破碎机支配的负载。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

-通过调节破碎机设置值(S)、所供给材料的送料速率、破碎机的速度、或破碎机的偏心度、或任何其它影响破碎机上的瞬间负载的破碎机参数来控制破碎机的负载。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

-选择预定的目标水平，以使得平均水平持续最大化，但破碎机的持续过载最小化。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于破碎机的瞬间负载由经过测量的破碎机的特性来表示。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于所述被测量的特性是应力、作用于破碎机的力、破碎机控制系统中的压力或破碎机驱动装置中的动力，或这些特性的任意组合。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于所述被测量的特性是振动、温度或声发射，或这些特性的任意组合。

12.一种破碎机，包括：

-限定破碎腔(7)的破碎机设置值(S)的第一破碎件(5)和第二破碎件(6)，待破碎材料被送入到所述破碎腔(7)中；

-用于控制破碎机的控制装置(21)；

-用于连续测量破碎机瞬间负载的传感装置，其中所述控制装置被构造为：

-记录超过代表负载峰值的预定目标水平的瞬间负载峰值；

-在预定时段期间保持跟踪超过预定目标水平的负载峰值的次数；和其特征在于所述控制装置还被构造为：

-基于在预定时段期间破碎机显示出的负载峰值的次数控制所述破碎机的负载，其中如果在预定时段期间所述负载峰值出现的次数超过预定值，则减小破碎机的负载；而如果在预定时段期间所述负载峰值出现的次数未达到另一预定值，则再增加破碎机的负载。

13.如权利要求12所述的破碎机，其特征在于所述控制装置还进一步被构造成：

-保持跟踪瞬间负载的平均水平；

-为了与预定的目标水平相比较，向操作者显示或以信号通知操作者瞬间负载的平均水平。

14.如权利要求12或13所述的破碎机，其特征在于所述控制装置还进一步被布置成通过调节破碎机设置值(S)、所供给材料的送料速率、破碎机的速度、或破碎机的偏心度、或任何其它影响破碎机上的瞬间负载的破碎机参数来控制破碎机的负载。

15.如权利要求12所述的破碎机，其特征在于破碎机的瞬间负载由经过测量的破碎机的特性来表示。

16.如权利要求15所述的破碎机，其特征在于所述被测量的特性是应力、作用于破碎机的力、破碎机控制系统中的压力或破碎机驱动装置中的动力，或这些特性的任意组合。

17.如权利要求15所述的破碎机，其特征在于所述被测量的特性是振动、温度或声发射，或这些特性的任意组合。

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