CN102112232A - 研细磨料的辊磨机及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种辊磨机，其具有：磨台；至少一磨辊；以及至少两传动装置，所述传动装置具有用于驱动所述辊磨机的转子绕组；以及用于调节至少一传动装置的电动机转矩的至少一调节装置，所述调节装置与至少一传动装置的转子绕组连接，以便影响转子电流。

Description

研细磨料的辊磨机及方法
技术领域
本发明涉及一种研细磨料的辊磨机及方法，所述辊磨机具有磨台、至少一磨辊以及至少两个用于驱动所述辊磨机的传动装置。
背景技术
在实践中，通常在辊磨机中驱动磨台，而磨台通过磨床驱动磨辊。然而，这会导致性能水平大幅度地波动，继而在传动系统上产生高负载，结果，能可靠地传递的驱动力极为有限。
DE 38 01 728叙述了一种辊磨机，其中的驱动电动机与每一磨辊相关联。此外，磨台具有辅助传动装置。
DE 197 02 854A1也提出了可驱动磨辊。其中还提出，单个的磨辊一方面通过磨台及磨料或处于该磨台及磨料上面的磨料床而相互结合，而另一方面，这些磨辊可具有非常不同的功耗，这可归因于，例如，磨台上的不同的滚动直径(施力点/半径的位置)、各个体磨辊的不同有效直径(例如归因于磨损)以及在磨台与磨辊相互作用期间所引入的磨料的不同特性。
单个磨辊之间的速度差异即使很小也会给传动装置带来较高的功率波动。这可导致磨辊不断地加速或减速，也就是说，单个的从动磨辊互相磨损，这会使研磨期间的功率或能量需求大幅度增加。
因此，在DE-A1-197 02 854中提出了通过共负载补偿调节系统来补偿所有从动磨辊的单独旋转传动装置之间的工作波动。不过，在磨台和磨辊之间出现动力传递变化的情况下，传动装置的功率消耗会非常不同。
DE-A1-10 2006 050 205进一步公开了一种辊磨机，其磨台由一种用两个以上的传动装置构成的结构来驱动。至于传动装置，其中设置了电动机，其通过变频器来供给以及通过其来进行速度和转矩调节。所述变频器根据主从原则来构成，以便确保所有传动装置以同步的方式工作。不过，该些变频器导致传动系统的成本高昂。
DE 201 06 177U1涉及一种具有附助传动装置的轮碾机，其具有直接转矩调节系统。
发明内容
因此，本发明的目的是为了降低调节装置的成本。
根据本发明，所述目的可通过权利要求1和14的特征部件来达到。
根据本发明的辊磨机具有：磨台；至少一磨辊；以及至少两电动机(传动装置)，其具有用于驱动所述辊磨机的定子绕组和转子绕组；以及用于调节至少一传动装置的电动机转矩的至少一调节装置。所述调节装置与至少一传动装置的转子绕组连接，以便影响转子电流。
在根据本发明的用辊磨机将磨料研细的方法中，所述辊磨机具有：磨台；至少一磨辊；至少两传动装置，所述传动装置具有用于驱动所述辊磨机的定子绕组和转子绕组；以及用于调节电动机转矩的至少一调节装置，所述调节装置与至少一传动装置的转子绕组连接，以便通过调节电动机转矩来进行补偿调整操作。其中通过影响至少一传动装置的所述转子绕组的电流来进行所述调整，以便可相对于彼此以预定关系来调节所述传动装置的功率。
在本发明的情况下，所述转子绕组也可被理解成为一种由异步电动机和鼠笼式转子构成的鼠笼式绕组。
通过直接影响转子电流可产生对电动机转矩的影响，定子电流从而可间接地受影响。
转子电流的影响可以例如通过变换器来造成，在这种影响下，所述变换器的功率取决于工作点和额定点之间的速度差异，所述功率通常≤30％的额定电动机功率。因此，就可使用具有相当低功率的变换器。由于变换器的成本差不多与其功率成比例，在该种情况下，可实现高达70％及以上的成本节约。该辊磨机将驱动分散到多个传动装置还具有以下优点，即可使用相应较小的电动机和更简单的齿轮机构。此外，该系统可以这样一种方式配置，以致于在一个传动装置(冗余)发生故障时不需要中断研磨操作。
从属权利要求所涉及的为本发明的其它优点和结构。
所述传动装置最好由异步电动机以及将受到影响的至少一电动机尤其可由滑环式电动机构成。所述调节装置的功率可小于相关联的传动装置的50％的额定功率，且最好最大为30％。至于调节装置，有可能使用例如变频器、级联结构的功率变换器、或矩阵变换器。可以想到，所述调节装置可设置成固定到位，或者与所述传动装置的转子一起转动。
由于调节装置的功率相应较低，所以有可能设置一种低压系统，其电压，例如，最大为690V。
所述至少两传动装置可以选择性地驱动磨辊和/或磨台。
附图说明
本发明的其它优点和结构将在下文中参照说明书和附图来说明，其中：
图1所示为具有补偿调节装置的辊磨机的示意图；
图2所示为构成为具有中间电压电路的变频器的调节装置的示意图；
图3所示为构成为级联结构的功率变换器的调节装置的示意图；
图4所示为用矩阵变换器形式的调节装置的示意图；以及
图5所示为与转子一起转动的调节装置的示意图。
具体实施方式
图1所示的辊磨机1具有磨台10、至少两磨辊11，12以及用于驱动所述两磨辊11，12的至少两传动装置13，14。每一传动装置包括电动机和可选择的齿轮机构。按照本发明，当然也可以设置多个磨辊，尤其是三个、四个或更多的磨辊。
磨台10可以绕转轴10a自由地转动，所以造成其只通过从动磨辊11，12和所述磨辊和磨台之间的磨料3来转动。不过，还可以想到分离的传动装置，其包括至少一与所述磨台相关联的电动机。
磨辊11，12到磨台10的旋转运动的传递是通过磨料3来进行。在实践中，由于磨料床不会以相同的方式构建，所以从磨辊到磨台的传动比会不断地变化。所述传动比最终由磨辊轴和磨台轴之间的施力点的间距来决定。在附图中，磨辊11的施力点相对于转轴10a的间距r1小于磨辊12的施力点相对于转轴10a的间距r2。
然而，在磨辊11，12的速度几乎相同时，仅稍微不同的传动比可导致不同的转矩传递到磨台。所以一个传动装置会相对于其它传动装置减速或加速。
负载补偿调整系统以及相对地与其相关联的类似转矩也会因为不同的传动比而导致不同的功率级。由此产生的所述传动装置的大幅度功率波动会导致能量需求的增加。此外，在所述传动装置之间的理想功率分配从而会被破坏。
为了防止该些影响，可设置补偿调节装置2，通过调节至少一传动装置的电动机转矩(继而也可选择转子速度)，相对于彼此以预定比例来调节所述传动装置13，14的功率。在所示的实施例中，为该两个相同地构建的磨辊11，12设置相同的传动装置13，14，以使补偿调节装置2将两传动装置的功率保持在同一水平上。
另一方面，还可以设像的是，除了一或多个磨辊之外，单独的传动装置也可用于磨台或用于不同尺寸的磨辊。在该种情况下，所述传动装置可以不同的功率级来操作。
在所示的实施例中，补偿调节装置2主要包括与传动装置13，14相关联的调节装置20，21，其可分别构成为变换器、功率补偿调节器22和可选择的磨台速度调节器23。
传动装置13，14最好由异步电动机构成，尤其是滑环式电动机，其定子绕组13a，14a连接供电网14(三相供电网，低或中压)，而其转子绕组13b，14b则分别连接调节装置20或21。所述调节装置20，21最好为低压系统，其最高电压为690V。因此，它们可选择性地通过变压器16连接供电网15。
调节装置20，21测量当前的来自传动装置13，14的电动机电流和电动机电压。藉此确定每一传动装置的功耗，并产生变化的总平均值，其用一因子来加权(在所示的2个传动装置的功率级相同的情况下，该因子＝0.5)并构成传动装置的预期值。在几乎恒定的阻力矩的情况下，该值大体上仅取决于各个传动装置的速度。
在传动装置的实际功率级和传动装置的预期功率级之间的差异传送到功率补偿调节器22，其通过已相应调节的各个传动装置的转子电流来达成两传动装置13，14的功率调节，以使两传动装置的功率以预定比例来调节，在此实施例中，会调节到同一水平。
为了磨台的速度，可有利设置补助调节系统，在此实施例中，其通过磨台速度调节器23来实现。磨台速度调节器23连接磨台速度传感器(不会更详细地说明)，并以足够小的时间间隔来接收磨台10速度的实际值，其与预期值nSoll相比较，藉此导出调节偏差。通过不变的假定的传动比，该调节器可藉此产生功率补偿装置22的预期速度，所述功率补偿装置可以更改该数值。
调节装置20，21也可具有内部调速器以及与其一起运作的电动机模型，从而可导出传动装置的传动速度和电动机转矩。有利的是，该调节装置必须能够每隔5-10毫秒读取或输出控制和状态数据，以便确保所述补偿调节装置的运作。
就技术控制而言，该系统为级联调节系统，单独级可动态地相互分离，所以可以个别地考虑。上述的调节系统的优点在于：通过功率补偿调节系统，传动装置13，14的功耗的彼此差异只是很轻微，而且即使系统的变化相当大(传输跳跃起伏)，也会很快地得到纠正。
此外，有利的是，由于使用的变换器提供除磨台速度以外的所有相关数据，所以有可能几乎完全免除昂贵和维修保养费高的测量技术。通过调节装置20，21，可进一步以几乎零功率的方式进行调整干预，以使整体效率水平处于无调传动装置的水平。
调节装置20，21可有利地用变换器构成，可由调节装置20，21调节的传动装置13，14的整体功率并不重要，正如先前的现有技术的情况一样。如果调节装置连接到传动装置的转子绕组，就可影响转子电流来进行调节。这种影响传动装置的方式提供了以下可能性，即调节装置的功率可选择成大大地低于相关联的传动装置的额定功率水平。优选地，所述调节装置的功率可低于相关联传动装置的50％的额定功率，最好最大为30％。由于构成为变换器的调节装置的成本是按比例地取决于所述调节装置的功率，以这种方式就可为调节装置节省50％或70％及以上的成本。
以下将参照图2至5叙述调节装置20或21的各种实施例。
在根据图2的实施例中，调节装置20或21构成为具有中间电压电路的变频器20.1。其主要包括输入级20a、输出级20b和中间电路20c。输入级20a为了中间电路将定频三相电流转换成直流电，反之亦然(回行进给路径)，而输出级则将直流电转换成变频交流电，反之亦然。中间电路20c具有电容器并用来分离输入和输出步骤(能量存储)。
通过该调节装置，不止减速(将能量反馈入供电网络)而且增速(额外的供电)也是可能的。可以用特定的方式影响电动机的磁化(其也可叙述为相对于供电网的电容性负载)。
此外，还可以设置启动组件20d，但是，其只有在传动装置13，14必须于额定负载(或高于此额定负载)下开始运作的时候才需要。因此，在启动操作期间，启动组件20d代替调节装置与转子绕组连接。但是，如果辊磨机以无负载的方式(可选择地在部分负荷＜50％的额定负载的情况下)启动，就无需该启动组件。
在图3中，调节装置20，21配置成级联结构的功率变换器20.2。这是一种次同步的变换器级联。通过特定的电流影响，可以特定的方式影响传动装置的电动机转差率，继而影响速度或电动机转矩。为此，转子电流通过整流器20e进行整流以及通过电感器20f暂时地储存。通过可控硅级20g，该功率变换器级联可将能量馈回供电网。
该功率变换器级联的优点在于接近同步速度的操作对部件而言是不成问题的。此外，其包含的部件少于变频器20.1，尤其是其可以不用中间电路电容，从而延长了使用寿命。
图4所示的实施例的调节装置20，21是由矩阵变换器20.3构成。归因于相应的开关元件，定频输入相以没有任何定时误差这样一种方式彼此连接，以致可产生变频输出电压。其中能量流可以是双向的。矩阵变换器的优点在于无需存储组件(电容器或电感器)。同样地，在此实施例中，归因于其工作方法，接近同步速度的操作对部件而言不是问题。此外，在无需额外部件的情况下，能量流可以是双向的。因此，该调节装置可以比其它实施例具有较高程度的效率。
最后，图5所示为与转子绕组13a，14a共转的调节装置20，21的另一示意图。这提供了例如通过电感耦合而不是通过滑环来传输能量流的可能性。因此可以不用滑环。
由于通过调节装置20，21对转子电流的影响，调节装置所需的功率可根据工作点和额定点之间的速度差异来配置。调节装置所需的功率因此通常最大为传动装置的额定电动机功率的30％。
虽然以前辊磨机通常只由磨台来驱动，而且需要相应较大型的传动装置，在使用多个传动装置时，也可以使用布线和连接成本相当低的中或低压电动机。归因于调节装置的相应较低的功率，即使打算调节的电动机功率级较高，也有可能使用低压调节装置。
因此，有可能以比传统单电动机式传动装置更可靠和更经济的方式来实现多电动机式传动装置。还可以设想到，在没有较大支出的情况下而具有较大的研磨电动机功率级。

Claims (17)

1.一种辊磨机，其具有：磨台(10)；至少一磨辊(11，12)；以及至少两传动装置(13，14)，所述传动装置具有用于驱动所述辊磨机的转子绕组和定子绕组(13a，14a；13b，14b)；以及用于调节至少一传动装置的电动机转矩的至少一调节装置(20，21)，其特征在于：所述调节装置(20，21)与至少一传动装置(13，14)的转子绕组(13b，14b)连接，以便影响转子电流。
2.根据权利要求1所述的辊磨机，其特征在于：所述传动装置(13，14)由异步电动机构成。
3.根据权利要求1所述的辊磨机，其特征在于：至少n-1个(n＝传动装置的数目)传动装置(13，14)由滑环式电动机构成。
4.根据权利要求1所述的辊磨机，其特征在于：所述调节装置(2)的功率小于相关联的传动装置(13，14)的50％的额定功率。
5.根据权利要求1所述的辊磨机，其特征在于：所述调节装置(2)的功率优选最大为相关联的传动装置(13，14)额定功率的30％。
6.根据权利要求1所述的辊磨机，其特征在于：通过共转电动机模型(model)来导出所述传动装置(13，14)的实际值。
7.根据权利要求1所述的辊磨机，其特征在于：所述调节装置(20，21)为变频器(20.1)。
8.根据权利要求1所述的辊磨机，其特征在于：所述调节装置(20，21)为级联结构的功率变换器(20.2)。
9.根据权利要求1所述的辊磨机，其特征在于：所述调节装置(20，21)为矩阵变换器(20.3)。
10.根据权利要求1所述的辊磨机，其特征在于：所述调节装置(20，21)与所述传动装置的转子一起转动。
11.根据权利要求1所述的辊磨机，其特征在于：所述调节装置(20，21)为低压系统。
12.根据权利要求1所述的辊磨机，其特征在于：所述低压系统的电压最大为690V。
13.根据权利要求1所述的辊磨机，其特征在于：所述至少一磨辊(11，12)和/或磨台(10)皆具有至少一相关联的传动装置(13，14)。
14.一种用辊磨机将磨料研细的方法，所述辊磨机具有：磨台(10)；至少一磨辊(11，12)；至少两传动装置(13，14)，所述传动装置具有用于驱动所述辊磨机的定子绕组和转子绕组(13a，14a)；以及用于调节电动机转矩的至少一调节装置(20，21)，其中通过调节至少一传动装置的电动机转矩来进行补偿调整操作，其特征在于：所述调节装置与至少一传动装置(13，14)的转子绕组连接，以及通过影响所述转子绕组(13a，14a)中的电流来进行调整，以便相对于彼此以预定关系来调节所述传动装置的功率。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：所述补偿调整为负载补偿调整。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于：所述补偿调整为功率补偿调整。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其特征在于：所述传动装置(13，14)的速度以这样的方式调节，以致于可进一步保持所述磨台(10)的预定速度。
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