DE102007006092A1

DE102007006092A1 - Verfahren zur Zerkleinerung von Mahlgut mit einer Rollenmühle

Info

Publication number: DE102007006092A1
Application number: DE102007006092A
Authority: DE
Inventors: Markus Berger; Ludwig KÖNNING; Marco VÖLLINK; Franz-Josef Zurhove
Original assignee: Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 2007-02-07
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2008-08-14
Also published as: CN101594939B; US20100059611A1; WO2008095902A1; DE502008000208D1; JP5208970B2; EP1973665B1; CN101594939A; EP1973665A1; US8128011B2; DK1973665T3; JP2010517753A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zerkleinerung von Mahlgut mit einer Rollenmühle, die einen Mahlteller, wenigstens eine Mahlrolle sowie wenigstens zwei Antriebe zum Antreiben der Rollenmühle aufweist, wobei eine Leistungsausgleichsregelung für die Antriebe vorgesehen ist, die durch Regelung der Drehzahl wenigstens eines Antriebs die Leistung der Antriebe in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander regelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zerkleinerung von Mahlgut mit einer Rollenmühle, die einen Mahlteller, wenigstens eine Mahlrolle sowie wenigstens zwei Antriebe zum Antreiben der Rollenmühle aufweist, wobei eine Ausgleichsregelung für die Antriebe durchgeführt wird.
In der Praxis wird bei Rollenmühlen üblicherweise der Mahlteller angetrieben, welcher über das Mahlbett die Mahlrollen antreibt. Dies führt jedoch zur starken Leistungsschwankungen und somit zu hohen Belastungen des Antriebsstranges, sodass man in der sicher zu übertragenden Antriebsleistung sehr begrenzt ist.
Man hat daher in der DE 197 02 854 A1 bereits vorgeschlagen, die Rollen anzutreiben. Dort wurde auch darauf hingewiesen, dass die einzelnen Mahlrollen einerseits über den Mahlteller und das darauf befindliche Mahlgut bzw. Mahlgutbett drehantriebsmäßig miteinander gekoppelt sind und andererseits aber stark unterschiedliche Leistungsaufnahmen haben können, die beispielsweise auf unterschiedliche Abrolldurchmesser auf dem Mahlteller (Friktionspunkt/Durchmesser), unterschiedliche Wirkdurchmesser der einzelnen Mahlrollen (z. B. durch Verschleiß) und auf ein unterschiedliches Einzugsverhalten des Mahlgutes im Zusammenwirken auf Mahlteller und Mahlrolle zurückzuführen sind.
Bereits geringe Drehzahländerungen zwischen einzelnen Mahlrollen bewirken bei den einzelnen Antrieben relativ hohe Leistungsschwankungen. Dies kann dazu führen, dass die Mahlrollen dauernd beschleunigt oder verzögert werden, d. h. die einzeln angetriebenen Mahlrollen arbeiten gegeneinander, was während des Zerkleinerungsbetriebes zu einem deutlich erhöhten Kraft- bzw. Energiebedarf führt.
In der DE-A1-197 02 854 wird daher vorgeschlagen, dass die Betriebsschwankungen zwischen den einzelnen Drehantrieben aller angetriebenen Mahlrollen durch eine gemeinsame Lastausgleichsregelung ausgeglichen werden. Dennoch sind bei dynamischen Übersetzungsänderungen zwischen Mahlteller und Mahlrolle die Leistungsaufnahmen der Antriebe sehr unterschiedlich.
Die Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Ausgleichsregelung für die Antriebe zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Zerkleinerung von Mahlgut wir eine Rollenmühle verwendet, die einen Mahlteller, wenigstens eine Mahlrolle sowie wenigstens zwei Antriebe zum Antreiben der Rollenmühle aufweist. Außerdem wird eine Leistungsausgleichsregelung durchgeführt, wobei durch Regelung der Drehzahl wenigstens eines Antriebs die Leistung der Antriebe in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander geregelt werden.
Auf diese Weise können dynamische Übersetzungsänderungen zwischen Mahlteller und Mahlrolle zuverlässig ausgeglichen werden, wobei ganz bewusst unterschiedliche Drehzahlen für die Antriebe zugelassen werden.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden wenigstens zwei Mahlrollen über jeweils einen zugeordneten Antrieb angetrieben. Der Mahlteller wird dabei lediglich über die wenigstens zwei Mahlrollen und das Mahlgut angetrieben. Es ist aber auch denkbar, dass dem Mahlteller ein eigener Antrieb zugeordnet ist.
Die Regelung der Drehzahl der Antriebe erfolgt über Frequenzumrichter, die vorzugsweise mit feldorientierter Regelung arbeiten.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst die Leistungsausgleichsregelung zusätzlich eine Regelung der Drehzahl des Mahltellers, wobei vorzugsweise eine vorgegebene Drehzahl des Mahltellers aufrechterhalten wird.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Beschreibung und der Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer Rollenmühle mit einer Leistungsausgleichsregelung.
In der Zeichnung ist eine Rollenmühle 1 schematisch dargestellt, die einen Mahlteller 10, wenigstens zwei Mahlrollen 11, 12 sowie wenigstens zwei Antriebe 13, 14 zum Antreiben der beiden Mahlrollen 11, 12 aufweist. Jeder Antrieb umfasst einen Motor 13a, 14a sowie ein Getriebe 13b, 14b. Im Rahmen der Erfindung können selbstverständlich auch mehrere Mahlrollen, insbesondere drei, vier oder mehr Mahlrollen vorgesehen werden.
Der Mahlteller 10 ist um eine Drehachse 10a frei drehbar, sodass er lediglich über die angetriebenen Mahlrollen 11, 12 und das zwischen Mahlrolle und Mahlteller befindliche Mahlgut 3 in Rotation versetzt wird. Es wäre aber auch denkbar, dass dem Mahlteller ein eigener Antrieb zugeordnet wird.
Die Übertragung der Drehbewegung der Mahlrollen 11, 12 auf den Mahlteller 10 erfolgt über das Mahlgut 3. Durch das in der Praxis relativ ungleichmäßig ausgebildete Mahlgutbett ändert sich das Übersetzungsverhältnis von Mahlrolle zu Mahlteller laufend. Das Übersetzungsverhältnis wird letztendlich durch den Abstand des Kraftangriffspunktes zwischen Mahlrollenachse und Mahltellerachse bestimmt. In der Zeichnung ist der Abstand r₁ des Kraftangriffspunktes der Mahlrolle 11 zur Drehachse 10a kleiner als der Abstand r₂ des Friktionspunktes der Mahlrolle 12 zur Drehachse 10a.
Ein unterschiedliches Übersetzungsverhältnis führt jedoch dazu, dass bei gleicher Drehzahl der Mahlrollen 11, 12 unterschiedliche Drehmomente auf den Mahlteller übertragen werden. Dadurch wird der eine Antrieb gegenüber dem anderen Antrieb abgebremst bzw. beschleunigt. Dies daraus resultierenden starken Leistungsschwankungen der Antriebe haben einen erhöhten Energiebedarf zur Folge. Außerdem wird die gewünschte Leistungsverteilung zwischen den Antrieben damit zerstört.
Um diese Auswirkungen zu vermeiden ist eine Leistungsausgleichsregelung 2 vorgesehen, wobei durch Regelung der Drehzahl wenigstens eines Antriebs die Leistung der Antriebe 13, 14 in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander geregelt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind für die beiden identisch ausgebildeten Mahlrollen 11, 12 gleiche Antriebe 13, 14 vorgesehen, sodass die Leistungsausgleichsregelung die Leistung der beiden Antriebe auf gleichem Niveau hält.
Es wäre aber auch denkbar, dass neben ein oder mehreren Mahlrollen auch der Mahlteller über einen eigenen Antrieb verfügt. In diesem Fall könnte der Mahlteller mit einer niedrigeren oder höheren Leistung als die Mahlrollen angetrieben werden.
Die Leistungsausgleichsregelung 2 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen aus je einem der Antriebe 13, 14 zugeordneten Frequenzumrichter 20, 21, einem Leistungsausgleichsregler 22, einem Mahltellerdrehzahlsensor 23 und einem Mahltellerdrehzahlregler 24.
Die Frequenzumrichter 20, 21 sind in an sich bekannter Art und Weise mit einer feldorientierten Regelung versehen. Sie erhalten von den Antrieben 13, 14 den momentanen Motorstrom bzw. die Motorspannung. Daraus wird die Leistungsaufnahme jedes Antriebs ermittelt und ein gleitender Summenmittelwert gebildet, der mit einem Faktor (bei gleichen Leistungen der Antriebe gleich 0,5) gewichtet wird und den Sollwert des Antriebs darstellt. Bei nahezu konstantem Widerstandmoment hängt dieser Wert im Wesentlichen nur von der Drehzahl des jeweiligen Antriebs ab.
Eine Abweichung zwischen Antriebsist- und Antriebssollleistung wird auf den Leistungsausgleichregler 22 gegeben, welcher eine Leistungsanpassung der beiden Antriebe 13, 14 bewirkt, indem die Drehzahl eines oder beider Antriebe derart angepasst wird, dass die Leistung der beiden Antriebe in dem vorgegebenen Verhältnis, im vorliegenden Fall auf gleichen Niveau, geregelt wird. Dabei wird außerdem berücksichtigt, dass der Mahlteller 10 mit einer vorgegebenen Solldrehzahl n_soll dreht.
Zweckmäßigerweise ist jedoch eine zusätzliche Regelung für die Mahltellerdrehzahl vorgesehen, der hier durch den Mahltellerdrehzahlregler 24 verwirklicht ist. Der Mahltellerdrehzahlregler 24 steht mit dem Mahltellerdrehzahlsensor 23 in Verbindung und erhält laufend den Istwert der Drehzahl des Mahlteller, die mit dem Sollwert n_soll verglichen wird, woraus sich die Regelabweichung ergibt. Daraus erzeugt der Regler bei einem fest angenommenen Übersetzungsverhältnis die Solldrehzahl der Antriebe 13, 14.
Die Frequenzumrichter 20, 21 verfügen über einen internen Drehzahlregler und ein mitlaufendes Motormodell, wodurch die Antriebsdrehzahl der Antriebe und das Motormoment abgegriffen werden können. Zweckmäßigerweise müssen die Frequenzumrichter in der Lage sein, Steuer- und Zustandsdaten spätestens aller 5 ms einzulesen bzw. auszugeben, damit die Funktion des Leistungsausgleichsreglers gewährleistet ist.
Regelungstechnisch stellt sich das System als Kaskadenregelung dar, wobei die einzelnen Ebenen dynamisch voneinander entkoppelt sind und somit einzeln betrachtet werden können. Der Vorteil der obenbeschriebenen Regelung besteht darin, dass mit einer Leistungsausgleichsregelung die Leistungsaufnahmen der Antriebe 13, 14 nur geringfügig voneinander abweichen und selbst starke Änderungen im System (Übersetzungssprung) sehr schnell werden.
Weiterhin ist von Vorteil, dass nahezu vollständig auf aufwendige und wartungsintensive Messtechnik verzichtet werden kann, da die eingesetzten Frequenzumrichter alle relevanten Daten bis auf die Mahltellerdrehzahl bereitstellen. Mit den Frequenzumrichtern können darüber hinaus die Regeleingriffe nahezu leistungslos erfolgen, sodass der Gesamtwirkungsgrad auf dem Niveau eines umgeregelten Antriebs liegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19702854 A1 [0003, 0005]

Claims

Verfahren zur Zerkleinerung von Mahlgut mit einer Rollenmühle (1), die einen Mahlteller (10), wenigstens eine Mahlrolle (11, 12) sowie wenigstens zwei Antriebe (13, 14) zum Antreiben der Rollenmühle (1) aufweist, wobei eine Ausgleichsregelung für die Antriebe durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsregelung durch eine Leistungsausgleichsregelung (2) gebildet wird, wobei durch Regelung der Drehzahl wenigstens eines Antriebs (12, 14) die Leistung der Antriebe in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander geregelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei angetriebene Mahlrollen (11, 12) vorgesehen sind und jeder Mahlrolle einem Antrieb (13, 14) zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mahlteller (10) lediglich über die wenigstens zwei Mahlrollen (11, 12) und das Mahlgut (3) angetrieben wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsausgleichsregelung (2) zusätzlich eine Regelung der Drehzahl des Mahltellers (10) umfasst.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Antriebe (13, 14) derart geregelt wird, dass zusätzlich eine vorgegebene Drehzahl des Mahltellers (10) aufrechterhalten wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsausgleichsregelung (2) ein Motormodell umfasst.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Drehzahl der Antriebe (13, 14) über Frequenzumrichter (10, 21) erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsaufnahme der Antriebe (13, 14) erfasst wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mahlteller (10) ein eigener Antrieb zugeordnet ist.