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Die Erfindung richtet sich auf eine Wälzmühle, insbesondere eine Kohlemühle, umfassend einen rotierenden Mahlteller mit darauf aufliegenden Mahlwerkzeugen, insbesondere Mahlwalzen oder Mahlkugeln, wobei der Mahlteller auf einem Mahltellerträger angeordnet ist. Ferner richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Bestimmung des Verschleißes einer Wälzmühle, insbesondere einer Kohlemühle, umfassend einen rotierenden Mahlteller mit darauf aufliegenden Mahlwerkzeugen, insbesondere Mahlwalzen, wobei der Mahlteller auf einem Mahltellerträger angeordnet ist.
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Wälzmühlen, insbesondere Kohlemühlen, werden unter anderem im Bereich von Kohlekraftwerksanlagen für die Mahleng der in der Brennkammer eines Dampferzeugers zu verbrennenden Kohle verwendet. Der prinzipielle Aufbau von Wälzmühlen oder auch Vertikalmühlen besteht aus einem Mühlengehäuse mit darin angeordnetem rotierenden Mahlteller, auf den aufliegende Mahlwerkzeuge aufgrund ihres Eigengewichtes, aber auch durch Aufbringung zusätzlicher Federkraft oder hydraulischer Kraft mittels Kolben-Zylinder-Einheiten in Form von Hydraulikzylindern aufweisenden Verspanneinheiten auf die Mahlbahn des Mahltellers gedrückt werden.
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Aufgrund der bei der Mahlung erzeugten großen Reibkräfte zwischen dem Mahlgut, vorzugsweise Kohle, und den Mahlwerkzeugen und/oder dem Mahlteller kommt es zu einem Verschleiß der Mahlwerkzeuge und/oder dem Mahlteller, wobei bei einem erhöhten Verschleiß die Funktionsfähigkeit der Wälzmühle stark eingeschränkt wird, wodurch die Mahlqualität des Mahlgutes stark abnimmt. Um eine gleichbleibende Qualität der Mahleng des Mahlgutes gewährleisten zu können, ist es daher notwendig, den Grad des Verschleißes der Mahlwerkzeuge und/oder den Grad des Verschleißes des Mahltellers zu kontrollieren. Dies geschieht üblicherweise während des Stillstandes der Wälzmühle, während keine Mahlung stattfindet, wobei es dabei bekannt ist, die Bestimmung des Verschleißes durch Messungen mittels einer Schablone durchzuführen. Bei diesem Messverfahren werden jeweils von den unverschlissenen Mahlwalzen und/oder dem unverschlissenen Mahlteller Schablonen angefertigt. Diese werden bei stillstehender, ausgekühlter und ausgeräumter Wälzmühle angelegt, um so den Materialabtrag an bestimmten Messpunkten zu bestimmen. Die Messungen werden üblicherweise nach einem Betriebshandbuch etwa nach jeweils 1.000 Betriebsstunden der Wälzmühle durchgeführt und per Hand in ein Messprotokoll eingetragen.
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Weiter ist es bei den neueren Wälzmühlen bekannt, in jedem der Hydraulikzylinder der Spanneinheit einen Positionssensor zu installieren, der den Höhenstand des Spannrahmens, an welchem die Mahlwerkzeuge und die Spanneinheiten befestigt sind, und somit den Höhenstand der Mahlwerkzeuge zu ermitteln. Das Messergebnis gibt Auskunft über die Höhe des Mahlgutbettes, insbesondere des Kohlebettes, wonach die Mahlkraft der Mahlwerkzeuge geregelt werden kann. Da der Verschleiß an den Mahlwerkzeugen und/oder dem Mahlteller den genauen Messwert der Mahlgutbetthöhe nach einigen Betriebsstunden verfälschen kann, ist ein regelmäßiger Nullabgleich des Messsystems an dem Hydraulikzylinder notwendig. Dieser wird bei Stillständen bzw. kurzzeitigen Revisionsarbeiten der Wälzmühle durchgeführt, wobei der Nullabgleich durch Absetzen der Malwerkzeuge unmittelbar auf die geräumte, von dem Mahlgut befreite, Mahlbahn des Mahltellers, während die Wälzmühle nicht in Betrieb ist, erfolgt. Durch ein Vergleich des aktuellen Nullabgleichs mit den zuvor bestimmten Nullabgleichen kann der kumulierte Verschleiß der Mahlwerkzeuge und/oder des Mahltellers bestimmt werden, wobei sich der kumulierte Verschleiß aus dem Höhenstandwert der unverschlissenen Mahlwerkzeuge bzw. des unverschlissenen Mahltellers minus dem Höhenstandswert der verschlissenen Mahlwerkzeuge bzw. des verschlissenen Mahltellers ergibt. Um den Verschleiß der Mahlwerkzeuge und/oder des Mahltellers bestimmen zu können, ist jedoch auch hierbei zumindest zeitweise, in regelmäßigen Abständen ein Stillstand der Wälzmühle notwendig, bei welchem die Wälzmühle nicht in Betrieb ist.
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Bei beiden Verfahren zur Bestimmung des Verschleißes der Mahlwerkzeuge und/oder des Mahltellers ist somit die Wälzmühle zumindest zeitweise nicht für den Mahlbetrieb verfügbar, wodurch die Produktivität der Wälzmühle verringert wird und damit die Kosten für die Wälzmühle, insbesondere für die Instandhaltung der Wälzmühle, relativ hoch sind.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, mittels welcher die Produktivität einer Wälzmühle verbessert und die Instandhaltungskosten einer Wälzmühle reduziert werden.
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Bei einer Wälzmühle der eingangs näher bezeichneten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Online-Verschleißmesssystem zur Bestimmung des Verschleißes der Mahlwerkzeuge und/oder des Mahltellers während des Betriebes der Wälzmühle vorgesehen ist.
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Bei einem Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass mittels eines Online-Verschleißmesssystems der Verschleiß der Mahlwerkzeuge und/oder des Mahltellers während des Betriebes der Wälzmühle bestimmt wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Durch das Vorsehen eines Online-Verschleißmesssystems ist es möglich, vorzugsweise kontinuierlich während des Mahlbetriebes der Wälzmühle den Grad des Verschleißes der Mahlwerkzeuge und/oder des Mahltellers bzw. der Mahltellersegmente zu bestimmen, um jederzeit den aktuellen Zustand der Mahlwerkzeuge und/oder des Mahltellers ermitteln zu können. Ein Stillstand bzw. ein „kalt fahren” der Wälzmühle ist dabei vorzugsweise zu keinem Zeitpunkt der Messung bzw. der Bestimmung des Verschleißes notwendig. Die Bestimmung des Verschleißes erfolgt online, d. h. während des Mahlen des Mahlgutes in der Wälzmühle, wobei die Messung des Verschleißes vorzugsweise zeitversetzt, d. h. getaktet erfolgen kann, so dass auch eine Messung innerhalb von Zeitintervallen, insbesondere von größeren Zeitintervallen, möglich ist. Die mittels des Online-Verschleißmesssystems mögliche regelmäßige Messung während des Mahlbetriebes der Wälzmühle ermöglicht den Zustand der Mahlbahn in Abhängigkeit der Betriebsweise der Wälzmühle zu jedem gewünschten Zeitpunkt zu bestimmen.
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Das Online-Verschleißmesssystem wird vorzugsweise in Kombination mit der Verschleißmessung mittels der Schablone eingesetzt. Mittels der Verschleißmessung mit der Schablone und dem beschriebenen Nullabgleich in Kombination mit dem Online-Verschleißmesssystem kann die Mahlgutbetthöhe während des Betriebes der Mühle noch genauer bestimmt werden. Um den Höhenstandsmesswert, d. h. den Ist-Abstand der Oberfläche des Mahltellers zu der Oberfläche der Mahlwerkzeuge, bestimmen zu können, ist es neben der Mahlgutbetthöhe notwendig, den aktuellen Verschleiß bzw. den Grad des Verschleißes der Mahlwerkzeuge und/oder des Mahltellers zu kennen. Die Verschleißgrößen des Mahltellers und/oder der Mahlwerkzeuge können mittels des Online-Verschleißmesssystems einfach und schnell zu jedem Zeitpunkt während des Mahlbetriebes bestimmt und die Verschleißgrößen der Mahlwerkzeuge über den Höhenstandswert, vorzugsweise aus dem letzten Nullabgleich, kumuliert werden. Somit können mittels des Online-Verschleißmesssystems die Ergebnisse aus den bereits bekannten Messmethoden ergänzt werden, indem mittels des Online-Verschleißmesssystems die unbekannten Größen, der Verschleiß bzw. der Grad des Verschleißes der Mahlwerkzeuge und/oder des Mahltellers, bestimmt werden können.
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Mittels des Online-Verschleißmesssystems kann automatisch der Materialabtrag, insbesondere der Materialabtrag an dem Mahlteller bestimmt werden, wodurch es möglich wird, die Instandhaltung der Mahlwerkzeuge und des Mahltellers systematisch und zustandsorientiert zu gestalten. Die zustandsorientierte Instandhaltung, bei der Wartungsarbeiten in Abhängigkeit von dem Zustand der Mahlwerkzeuge geplant werden können, bietet unter anderem den Vorteil, dass die Verfügbarkeit der Wälzmühle erhöht werden kann und die Instandhaltungskosten verringert werden können. Dadurch ist es möglich, die Planung von Serviceaktivitäten zu optimieren, indem beispielsweise Reparaturen zu einem wirtschaftlich günstigen Zeitpunkt durchgeführt werden.
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Bei dem Verfahren zur Bestimmung des Verschleißes mittels des Online-Verschleißmesssystems erfolgt zunächst eine vorgegebene, systematische Ermittlung der Materialabträge an den Mahlwerkzeugen und/oder dem Mahlteller. Die dabei ermittelten Daten des tatsächlichen Materialabtrages werden archiviert, wobei aus allen ermittelten Daten eine Datensammlung erzeugt wird, mit deren Hilfe Bauteilzustände bezogen auf die Mahlwerkzeuge und/oder den Mahlteller mit den jeweiligen Betriebszuständen korreliert werden können. Mittels der Datensammlung ist eine Verifizierung eines Berechnungsmodells, welches insbesondere den abrasiven Verschleiß der Mahlwerkzeuge und/oder des Mahltellers berechnet, möglich.
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Das Online-Verschleißmesssystem ist dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass es auch nachträglich in eine bereits bestehende Wälzmühle eingebaut werden kann und auch wieder von dieser entfernt werden kann, um beispielsweise in einer anderen Wälzmühle wiederverwendet zu werden, so dass das Online-Verschleißmesssystem eine hohe Flexibilität aufweist.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Online-Verschleißmesssystem unterhalb des Mahltellers und/oder in dem Mahltellerträger angeordnet. Durch die Anordnung des Online-Verschleißmesssystem unterhalb des Mahltellers oder in dem Mahltellerträger wird der Mahlbetrieb der Wälzmühle durch das Verschleißmesssystem nicht gestört. Das Messsystem ist so ausgewählt, dass dieses durch äußere Einflüsse nicht beeinflusst wird und somit besonders genaue Messungen möglich sind. Das Online-Verschleißmesssystem ist dabei vorzugsweise in den Segmenten des Mahltellers oder des Mahltellerträgers angeordnet, wobei die Segmente an ihrer Seitenfläche nutförmige Ausnehmungen aufweisen können, in welche das Online-Verschleißmesssystem eingesetzt werden kann.
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Weiter ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Online-Verschleißmesssystem mindestens eine Messsystemanordnung aufweist, wobei sich die Messsystemanordnung radial im Wesentlichen von der Innenumfangsfläche bis zur Außenumfangsfläche einer Mahlbahn des Mahltellers erstreckt. Die Mahlbahn ist der Bereich des Mahltellers, auf welchem die Mahlwerkzeuge das Mahlgut zerkleinern. Dadurch, dass sich die Messsystemanordnung radial im Wesentlichen von der Innenumfangsfläche bis zur Außenumfangsfläche der Mahlbahn des Mahltellers erstreckt, ist es möglich, eine möglichst großflächige Ermittlung des Verschleißes über die gesamte Breite der Mahlbahn des Mahltellers zu erreichen. Vorzugsweise sind dabei zwei oder mehr Messsystemanordnungen vorgesehen, welche sich jeweils verteilt über die Fläche der Mahlbahn des Mahltellers in radialer Richtung im Wesentlichen von der Innenumfangsfläche bis zur Außenumfangsfläche der Mahlbahn des Mahltellers oder des Mahltellerträgers erstrecken. Durch die Verwendung von mehreren Messsystemanordnungen kann die Anzahl der Messpunkte erhöht werden, wodurch Messfehler, welche beispielsweise durch Ausfall eines der Messsystemanordnungen oder einer unregelmäßigen Abnutzung des Mahltellers und/oder der Mahlwerkzeuge entlang der Mahlbahn hervorgerufen werden können, reduziert werden können. Zudem können dadurch genauere Messergebnisse und eine hohe Reproduzierbarkeit durch die Möglichkeit der Bildung eines arithmetischen Mittels der Messergebnisse der jeweiligen Messsystemanordnungen erzielt werden.
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Vorzugsweise sind dabei drei Messsystemanordnungen vorgesehen, welche im Wesentlichen mit einem Winkel von 120° versetzt zueinander angeordnet sind. Durch eine derartige Anordnung ist eine besonders genaue Ermittlung des Verschleißes über die Fläche der Mahlwerkzeuge und/oder des Mahltellers möglich.
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Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Messsystemanordnung ein Ultraschallmesssystem aufweist. Weist die Messsystemanordnung ein Ultraschallmesssystem auf, erfolgt die Online-Verschleißmessung nach dem Prinzip der Wanddickenmessung, indem während des Mahlbetriebes der Wälzmühle, vorzugsweise kontinuierlich, die Wanddicke des Mahltellers und/oder der Mahlwerkzeuge mittels Ultraschall bestimmt wird. Dafür wird die Anfangswanddicke der unverschlissenen Mahlwerkzeuge und/oder des unverschlissenen Mahltellers und die aktuelle Wanddicke der Mahlwerkzeuge und/oder die aktuelle Wanddicke des Mahltellers bestimmt, wobei die Daten dieser Messungen ins Verhältnis zueinander gesetzt werden, wobei durch Subtraktion der aktuellen Wanddicke von der Anfangswanddicke der Mahlwerkzeuge und/oder des Mahltellers der Verschleiß bzw. der Materialabtrag der Mahlwerkzeuge und/oder des Mahltellers zu jedem Zeitpunkt bestimmt und kontrolliert werden kann. Mittels des Ultraschallmesssystems ist eine berührungslose Ermittlung des Verschleißes während des Mahlbetriebes der Wälzmühle möglich.
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Das Ultraschallmesssystem weist vorzugsweise mehrere Prüfköpfe auf, wobei die Prüfköpfe in einer Reihe, in einem definierten Abstand zueinander angeordnet sind. Jeder Prüfkopf weist dabei vorzugweise einen Ultraschallsensor auf. Durch das Vorsehen mehrerer Prüfköpfe in einem Ultraschallmesssystem ist eine Messung des Verschleißes an mehreren Punkten entlang der Mahlwerkzeuge und/oder des Mahltellers, insbesondere der Mahlbahn des Mahltellers, möglich. Die Prüfköpfe sind dabei vorzugsweise hintereinander, in einer Reihe, mit einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet, wobei die Prüfköpfe vorzugsweise in einem gleich großen Abstand zueinander angeordnet sind. Die Anzahl der Prüfköpfe in einem Ultraschallmesssystem und der Abstand der Prüfköpfe zueinander ergeben sich vorzugsweise in Abhängigkeit von der Größe der Wälzmühle, insbesondere der Größe des Mahltellers der Wälzmühle. Dadurch ist es möglich, dass die Messsystemanordnung und damit das Online-Verschleißmesssystem auf verschiedene Wälzmühlenbaugrößen anpassbar ist, so dass das erfindungsgemäße Online-Verschleißmesssystem auch in bereits bestehende Wälzmühlen einfach integriert und damit die Wälzmühlen unabhängig ihrer Baugröße mit einem derartigen Online-Verschleißmesssystem nachgerüstet werden können. Vorzugsweise weist ein Ultraschallmesssystem 3 bis 8 Prüfköpfe auf. Jede Messsystemanordnung des Online-Verschleißmesssystems weist vorzugsweise ein derartiges Ultraschallmessystem mit vorzugsweise der gleichen Anzahl an Prüfköpfen auf.
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Die Prüfköpfe sind bevorzugt in einem Gehäuse angeordnet, wobei das Gehäuse eine die Prüfköpfe aufnehmende Trägerplatte umfasst. Vorzugsweise sind dabei alle Prüfköpfe eines Ultraschallmesssystems in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse und insbesondere die Anordnung der Prüfköpfe in einer die Prüfköpfe aufnehmenden Trägerplatte ermöglichen einen Schutz der Prüfköpfe vor wirkenden Kräften und dient gleichzeitig als Positionierung der Prüfköpfe. Dadurch ist eine besonders exakte Bestimmung des Grades des Verschleißes an den Mahlwerkzeugen und/oder dem Mahlteller möglich. Die Prüfköpfe sind vorzugsweise zumindest jeweils teilweise in jeweils eine Bohrung in der Trägerplatte aufgenommen und darin verrutschsicher fixiert, so dass die Prüfköpfe unabhängig von den Vibrationen der Wälzmühle im Mahlbetrieb an ihrem vorgesehenen Messpunkt verbleiben. Ferner umfasst das Gehäuse vorzugsweise eine Abdeckplatte, welche sich vorzugsweise ebenfalls über alle in einem Ultraschallmesssystem befindlichen Prüfköpfe erstreckt, wobei die Abdeckplatte vorzugsweise parallel zur Trägerplatte angeordnet ist und die Seite der Prüfköpfe, welche keine Ultraschallsignale sendet und/oder empfängt, abdeckt. Die Abdeckplatte dient dabei als Schutz der Prüfköpfe, beispielsweise vor Schmutz, und kann gleichzeitig als Kabelführung dienen.
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Weiter ist es vorteilhaftweise vorgesehen, dass pro Prüfkopf eine Druckfeder zur Aufbringung einer definierten Prüfkraft auf den jeweiligen Prüfkopf vorgesehen ist. Damit eine permanente Messung stattfinden kann, werden die Prüfköpfe vorzugsweise mit einer definierten Prüfkraft vorzugsweise von unten gegen den Mahlteller oder in dem Mahltellerträger in Richtung des Mahltellers bzw. der Mahlbahn des Mahltellers gedrückt. Jeder Prüfkopf wird dabei vorzugsweise mittels einer Druckfeder, welche über eine Vorspannschraube auf die erforderliche Prüfkraft vorgespannt sein kann, an den Mahlteller oder den Mahltellerträger gedrückt. Die Höhe der Prüfkraft kann dabei durch die Steifigkeit der Druckfeder oder den Grad der Vorspannung der Vorspannschraube entsprechend eingestellt werden, um eine entsprechend auf das Ultraschallmessystem und die verwendete Wälzmühle abgestimmte, definierte Prüfkraft einstellen zu können. Mittels der Druckfeder kann ein konstanter Druck auf jeden einzelnen Prüfkopf aufgebracht werden und zudem kann eine plane Auflage der Prüfköpfe an dem Mahlteller oder in dem Mahltellerträger gewährleistet werden.
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Die Prüfköpfe weisen dabei bevorzugt an ihrer Außenumfangsfläche eine ringförmige Auswölbung als Auflagefläche für die Druckfeder auf. Die Druckfeder wird dabei vorzugsweise mittels der Vorspannschraube gegen die ringförmige Auswölbung gedrückt, um über die Druckfeder eine definierte Prüfkraft auf die Prüfköpfe übertragen zu können. Die ringförmige Auswölbung kann dabei entlang der Außenumfangsfläche der Prüfköpfe durchgehend oder unterbrochen ausgebildet sein. Ferner kann die ringförmige Auswölbung unmittelbar an den Prüfkopf angeformt sein oder als ein separates Bauteil ausgebildet sein, welches beispielsweise mittels Schrauben an dem Prüfkopf befestigt ist.
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Weiter ist es vorzugsweise vorgesehen, dass ein Kontaktelement zwischen den Prüfköpfen und dem Mahlteller vorgesehen ist. Als Kontaktelement wird vorzugsweise ein dünnes, wenige Millimeter dickes, Kontaktblech, insbesondere ein Kupferblech, und/oder ein temperaturbeständiges Kontaktmittel verwendet, wobei das Kontaktelement vorzugsweise derart ausgebildet ist, dass es alle Prüfköpfe eines Ultraschallmesssystems überdecken kann, wobei das Kontaktelement vorzugsweise an seinen Randbereichen mittels Schrauben an dem Gehäuse des bzw. der Trägerplatte des Gehäuses befestigt ist. Das Kontaktelement dient als Kontaktmittel, welches es ermöglicht, Ultraschallsignale der Prüfköpfe in den Mahlteller und/oder den Mahltellerträger einzukoppeln und wieder zu empfangen. Die Prüfköpfe werden vorzugsweise mittels der Druckfeilern gegen das Kontaktelement gedrückt bzw. gepresst. Mittels des Kontaktelements kann eine plane Auflage der Prüfköpfe auf der Unterseite des Mahltellers oder in dem Mahltellerträger sichergestellt werden.
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Die Messsystemanordnung weist ferner vorzugsweise ein Temperaturmesssystem auf. Das Temperaturmesssystem umfasst vorzugsweise einen Temperaturfühler, mittels welchem die Temperatur im Bereich der Prüfköpfe bzw. der Messsystemanordnung bestimmt werden kann. Mit der gemessenen Temperatur können die mit dem Ultraschallmesssystem ermittelten Daten korrigiert werden, um durch Temperaturschwankungen hervorgerufene Verfälschungen der Messergebnisse bzw. der Messdaten verhindern zu können. Zudem kann mittels des Temperaturmesssystems eine Anpassung der Schallgeschwindigkeit der Ultraschallsensoren bzw. der Prüfköpfe an die aktuellen Temperaturen in der Wälzmühle ermöglicht werden.
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Das Temperaturmesssystem ist dabei bevorzugt in der Trägerplatte, vorzugsweise im Wesentlichen mittig in der Trägerplatte, angeordnet. Rechts und links des Temperaturmesssystems sind bei der mittigen Anordnung des Temperaturmesssystems in der Trägerplatte vorzugsweise jeweils die gleiche Anzahl an Prüfköpfen vorgesehen, wodurch eine möglichst exakte Bestimmung der Temperatur im Bereich einer Messsystemanordnung möglich ist, um eine möglichst genaue Abstimmung der Messergebnisse bzw. der Messdaten des Ultraschallmesssystems mit der in der Umgebung der Messsystemanordnung bzw. der Prüfköpfe des Ultraschallmesssystems herrschenden Temperatur ermöglichen zu können.
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Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Messsystemanordnung ein Widerstandsmesssystem auf. Weist die Messsystemanordnung ein Widerstandsmesssystem auf, erfolgt die Online-Verschleißmessung nach dem Prinzip der Widerstandsmessung, indem während des Mahlbetriebes der Wälzmühle, vorzugsweise kontinuierlich, der Widerstand gemessen wird, wobei dies über die Aussendung und Messung von Widerstandsignalen erfolgt. Anhand der Position des in den Mahlteller oder den Mahltellerträger eingebrachten Widerstandsmesssystems kann die Restwanddicke in diesem Bereich des Mahltellers bestimmt werden.
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Das Widerstandsmesssystems weist vorzugsweise mindestens ein bei Erreichen eines bestimmten Widerstands ein seine Funktionsfähigkeit verlierendes Widerstandselement auf. Seine Funktionsfähigkeit verlieren, bedeutet, dass mittels des Widerstandselement kein Widerstandssignal mehr ausgesendet bzw. gemessen werden kann, indem das Widerstandselement beispielsweise gerissen ist oder sich aufgelöst hat. Das Widerstandselement kann dabei beispielsweise als Leiter oder als Draht ausgebildet sein, welcher bei Erreichen eines zu hohen Widerstands reißt oder sich auflöst.
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Das Widerstandselement ist bevorzugt in ein elektrisch nicht leitendes Material eingebettet. Durch die Einbettung des Widerstandselements in ein elektrisch nicht leitendes Material, wie beispielsweise Epoxydharz, und der Anordnung des Widerstandselements am oder im Mahlteller oder im Mahltellerträger wird ein Schutz des Widerstandselements vor insbesondere seitlich wirkenden Kräften durch z. B. scharfkantige Kohlepartikel erreicht. Gleichzeitig dient die Einbettung in ein elektrisch nicht leitendes Material zur möglichst genauen und verrutschsicheren Positionierung des Widerstandselements am oder im Mahlteller oder Mahltellerträger. Dadurch ist eine besonders genaue Bestimmung des Grades des Verschleißes an den Mahlwerkzeugen und/oder dem Mahlteller möglich. Das Widerstandselements ist vorzugsweise durch eine seitliche Nut am Mahlteller oder am Mahltellerträger aufgenommen und ist durch das nicht elektrisch leitende Material darin verrutschsicher fixiert, so dass das Widerstandselement unabhängig von den Vibrationen der Wälzmühle im Mahlbetrieb an seinem vorher festgelegten Messpunkt verbleibt.
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Ein Widerstandsmesssystem weist vorzugsweise mehr als ein Widerstandselement auf wobei die Widerstandselemente in Bezug auf die Querschnittsfläche des Mahltellers und/oder des Mahltellerträgers bevorzugt übereinander angeordnet sind. Die übereinander angeordneten Widerstandselemente sind bevorzugt in einem definierten Abstand zueinander, in einer Reihe angeordnet. Durch das Vorsehen mehrerer Widerstandselemente in einem Widerstandsmesssystem ist eine Messung des Verschleißes an mehreren Punkten entlang des Querschnittes des Mahltellers, insbesondere der Mahlbahn des Mahltellers, möglich, so dass verschiedene Verschleißgrade ermittelt werden können. Verliert beispielsweise ein erster von beispielsweise fünf übereinander angeordneten Widerstandselementen seine Funktionsfähigkeit, so wird angezeigt bzw. weiß der Benutzer, dass die Wälzmühle beispielsweise noch 2000 Stunden gefahren werden kann Verliert das zweite Widerstandselement seine Funktionsfähigkeit verbleiben beispielsweise noch 1500 Stunden, wobei sobald das letzte Widerstandselement seine Funktionsfähigkeit verloren hat, angezeigt wird, dass der Mahlteller und/oder die Mahlwerkzeuge ausgewechselt werden müssen. Die Anzahl der Widerstandselemente in einem Widerstandsmesssystem und der Abstand der Widerstandselemente zueinander ergeben sich vorzugsweise in Abhängigkeit von der Größe der Wälzmühle, insbesondere der Größe des Mahltellers der Wälzmühle. Dadurch ist es möglich, dass das Widerstandsmesssystem auf verschiedene Wälzmühlenbaugrößen anpassbar ist, so dass das Widerstandsmesssystem auch in bestehende Wälzmühlen einfach integriert und damit die Wälzmühlen unabhängig ihrer Baugröße mit einem derartigen Widerstandsmesssystem nachgerüstet werden können. Vorzugsweise weist ein Widerstandsmesssystem 3 bis 8 Widerstandselemente auf Sind mehrere jeweils ein Widerstandsmesssystem aufweisende Messsystemanordnungen in einer Wälzmühle vorgesehen, so weist vorzugsweise jedes Widerstandsmesssystem die gleiche Anzahl an Widerstandselementen auf.
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Weiter ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Widerstandsmesssystem ein Schaltmodul aufweist. Das Schaltmodul umfasst vorzugsweise eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit, über welche Widerstandssignale gesendet und empfangen werden können. Weist ein Widerstandsmesssystem mehrere Widerstandselemente auf, so ist vorzugsweise ein Schaltmodul für alle Widerstandselemente vorgesehen, wobei alle Widerstandselemente eines Widerstandsmesssystems über einen Steckkontakt miteinander verbunden sein können, wobei der Steckkontakt wiederum mit dem Schaltmodul verbunden sein kann.
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Nach einer weiter bevorzugten Ausgestaltung weist vorzugsweise das Online-Verschleißmesssystem eine drahtlose Messdatenübertragung auf. Die drahtlose Messdatenübertragung umfasst vorzugsweise einen in der Wälzmühle vorgesehenen Sender und einen außerhalb der Wälzmühle vorgesehenen Datenlogger, wobei über den Sender die in der Messsystemanordnung ermittelten Messdaten bzw. Messergebnisse an den Datenlogger übertragbar sind. Die Messdaten bzw. die Messergebnisse werden dafür vorzugsweise mittels temperaturbeständiger Kabel aus den Messsystemanordnungen an den Sender, welcher vorzugsweise am Außenbereich der Wälzmühle auf einem Getriebedeckel der Wälzmühle angeordnet ist, übertragen. Die Kabel werden dafür vorzugsweise aus dem Gehäuse, in welchem die Prüfköpfe angeordnet sind, über eine Nut zwischen dem Mahltellerträger und dem Getriebedeckel zum Sender geführt. Die an den Sender übertragenen Messdaten bzw. Messergebnisse werden von dem Sender an den Datenlogger gesendet, von diesem empfangen, gespeichert und können von dem Datenlogger an ein Arbeitssystem, wie eine Leitwarte des Kraftwerks oder einer externe Auswerteeinheit, beispielsweise einem Rechner, geleitet bzw. übertragen werden. Die Messungen des Online-Verschleißmesssystems erfolgen dabei vorzugsweise getaktet. Der Sender weist vorzugsweise eine externe Energieversorgung auf, welche bei Kurzstillständen bzw. Revisionsarbeiten der Wälzmühle, beispielsweise durch einen Steckkontakt, aufgeladen werden kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich bevorzugt dadurch aus, dass bei dem Online-Verschleißmesssystem Ultraschallsignale verwendet werden, mittels welcher die Wanddicke der Mahlwerkzeuge und/oder des Mahltellers bestimmt wird. Dafür wird die Anfangswanddicke der unverschlissenen Mahlwerkzeuge und/oder des unverschlissenen Mahltellers und vorzugsweise kontinuierlich die aktuelle Wanddicke der Mahlwerkzeuge und/oder die aktuelle Wanddicke des Mahltellers bestimmt, wobei die Daten dieser Messungen ins Verhältnis zueinander gesetzt werden, wobei durch Subtraktion der aktuellen Wanddicke von der Anfangswanddicke der Mahlwerkzeuge und/oder des Mahltellers der Verschleiß bzw. der Materialabtrag der Mahlwerkzeuge und/oder des Mahltellers zu jedem Zeitpunkt bestimmt und kontrolliert werden kann. Mittels der Ultraschallsignale kann eine berührungslose Ermittlung des Verschleißes während des Mahlbetriebes der Wälzmühle erfolgen.
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Alternativ kann sich das erfindungsgemäße Verfahren auch dadurch auszeichnen, dass bei dem Online-Verschleißmesssystem Widerstandssignale verwendet werden, mittels welcher die Wanddicke der Mahlwerkzeuge und/oder des Mahltellers bestimmt wird. Hierbei werden vorzugsweise ein oder mehrere Widerstandselemente, wie beispielsweise Widerstandsdrähte, verwendet, die durch Zertrennung durch den verursachten Verschleiß an dem Mahlteller und/oder den Mahlwerkzeugen kein Signal, insbesondere kein Widerstandssignal, mehr liefern und somit die Wanddicke der Mahlwerkzeuge und/oder des Mahltellers bestimmt wird. Mittels der Signale, insbesondere der Widerstandssignale, kann eine Ermittlung des Verschleißes der Mahlwerkzeuge und/oder des Mahltellers während des Mahlbetriebes der Wälzmühle erfolgen.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Wälzmühle;
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2 eine schematische Darstellung einer bekannten Schablone zur Bestimmung des Verschleißes;
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3 eine schematische Darstellung der zu ermittelnden Messwerte;
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4 eine schematische Darstellung der Positionierung einer Messsystemanordnung eines erfindungsgemäßen Online-Verschleißmesssystems in einer Wälzmühle;
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5 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf die Unterseite der Mahlbahn eines Mahltellers mit mehreren dort vorgesehenen Messsystemanordnungen des erfindungsgemäßen Online-Verschleißmesssystems;
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6 eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Ultraschallmesssystems;
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7 eine schematische Schnittdarstellung entlang der Querschnittsfläche eines erfindungsgemäßen Ultraschallmesssystems;
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8 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ultraschallmesssystems positioniert unter bzw. an dem Mahlteller der Wälzmühle;
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9 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Widerstandsmesssystems;
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10 eine weitere schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Widerstandsmesssystems angeordnet in einem Mahltellersegment; und
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11 eine schematische Darstellung einer Datenübermittlungsanordnung der in der erfindungsgemäßen Messsystemanordnung ermittelten Messdaten.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Wälzmühle 10, bei welcher an einem Rollenträger 12, auch Spannrahmen oder Druckrahmen genannt, Mahlwerkzeuge 14 in Form von Mahlwalzen befestigt sind, welche auf einem rotierenden Mahlteller 16 angeordnetes Mahlgut, insbesondere Kohle, durch Rotation der Mahlwerkzeuge 14 auf einer hier nicht gezeigten Mahlbahn des Mahltellers 16 zerkleinern bzw. zermahlen können. Die Mahlwerkzeuge 14 werden mittels des Rollenträgers 12 und der an dem Rollenträger 12 angeordneten Spanneinheiten 18 auf den rotierenden Mahlteller 16 gedrückt. Der Mahlteller 16 ist auf einem Mahltellerträger 20, auch Mahlschüsselträger genannt, angeordnet, welcher auf einem hier nicht dargestelltem Getriebe angeordnet ist, welches auf einem Mühlensockel 22 angeordnet ist
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2 zeigt eine bekannte Schablone 24 mittels welcher, bei Stillstand der Wälzmühle 10 und nachdem die Wälzmühle 10 auf eine bestimmte Temperatur abgekühlt ist, der Verschleiß bzw. der Materialabtrag des Mahltellers 16, insbesondere im Bereich der Mahlbahn 26 des Mahltellers 16, an bestimmten Messpunkten manuell bestimmt werden kann.
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3 zeigt eine schematische Darstellung der zu ermittelten Messwerte zur Bestimmung des Verschleißes an den Mahlwerkzeugen 14 und/oder dem Mahlteller 16, wobei sich der Höhenstandmesswert a, d. h. der Ist-Abstand zwischen der aktuellen Oberfläche 28 des Mahltellers 16 im Bereich der Mahlbahn 26 des Mahltellers 16 und der aktuellen Oberfläche 30 des Mahlwerkzeuges 14, aus dem Verschleiß b des Mahlwerkzeuges 14, der Mahlgutbetthöhe c des Mahlgutes 82 auf der Mahlbahn 26 des Mahltellers 16 und dem Verschleiß d des Mahltellers 16 ergibt. Die Bestimmung des Verschleißes b des Mahlwerkzeuges 14 und des Verschleißes d des Mahltellers 16 kann mittels des erfindungsgemäßen Online-Verschleißmesssystems kontinuierlich während des Mahlbetriebes der Wälzmühle 10 erfolgen.
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Hierfür ist, wie in 4 zu erkennen ist, unterhalb des Mahltellers 16, in dem Mahltellerträger 20 eine Messsystemanordnung 32, 86 des Online-Verschleißmesssystems angeordnet, wobei sich die Messsystemanordnung 32, 86 radial im Wesentlichen von der Innenumfangsfläche 34 bis zur Außenumfangsfläche 36 der Mahlbahn 26 des Mahltellers 16 erstreckt, wie dies auch in 5, 9 oder 10 zu erkennen ist. Dadurch kann eine Bestimmung des Verschleißes über die gesamte Breite der Mahlbahn 26 erfolgen. Die Messsystemanordnung 32, 86 ist dabei leistenförmig ausgebildet.
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Wie in 5 gezeigt ist, können beispielsweise drei Messsystemanordnungen 32, 86 unterhalb der Mahlbahn 26 des Mahltellers 16 vorgesehen sein, wobei die Messsystemanordnungen 32, 86 in einem Winkel α von 120° versetzt zueinander entlang der Länge bzw. der der Fläche der Mahlbahn 26 angeordnet sind, welche sich jeweils radial von der Innenumfangsfläche 34 bis zur Außenumfangsfläche 36 der Mahlbahn 26 des Mahltellers 16 erstrecken.
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6 zeigt eine erfindungsgemäße Messsystemanordnung 32 in Form eines Ultraschallmesssystems in einer Explosionsdarstellung. Die Messsystemanordnung 32 weist ein Gehäuse auf, innerhalb welchem ein Ultraschallmesssystem, umfassend acht, jeweils einen Ultraschallsensor umfassende Prüfköpfe 38, und ein Temperaturmesssystem 40 angeordnet sind. Die Prüfköpfe 38 sind in einer Reihe hintereinander, im gleichen Abstand zueinander in einer Trägerplatte 42 des Gehäuses angeordnet, wobei die Trägerplatte 42 hierfür mehrere Bohrungen 44 aufweist, in welchen die Prüfköpfe 38 verrutschsicher angeordnet werden können. Für jeden Prüfkopf 38 ist eine Druckfeder 46 vorgesehen, mittels welcher eine definierte Prüfkraft auf den jeweiligen Prüfkopf 38 aufgebracht werden kann. Zur Aufbringung der definierten Prüfkraft kann die Druckfeder 36 mittels einer Vorspannschraube 48 auf die definierte Prüfkraft vorgespannt werden. Die Druckfeder 36 kann dabei zwischen der Vorspannschraube 48 und einer an der Außenumfangsfläche der Prüfköpfe 38 vorgesehenen ringförmigen Auswölbung 50 positioniert werden. Das Gehäuse umfasst ferner eine Abdeckplatte 52, mittels welcher die Prüfköpfe 38 im Bereich der Vorspannschraube 48 abgedeckt werden können Die Abdeckplatte 52 erstreckt sich dabei über die gesamte Länge und Breite der Messsystemanordnung 32, so dass alle Prüfköpfe 38 gemeinsam von einer Abdeckplatte 52 abgedeckt werden können. Die Abdeckplatte 52 weist eine Kabelführung 54 in Form einer nutförmigen Ausnehmung auf über welche Bier nicht gezeigte Kabel von den Prüfköpfen 38 aus der Messsystemanordnung 32 zu einem Sender geführt werden können. Die Abdeckplatte 52 ist dabei parallel zur Trägerplatte 42 angeordnet. Auf der der Abdeckplatte 52 gegenüberliegenden Seite der Trägerplatte 42 ist ein Kontaktelement 56, beispielsweise in Form eines Kupferbleches, vorgesehen, welches die in der Trägerplatte 42 angeordneten Prüfköpfe 38 überspannt und eine Kontaktierung zur Einkopplung und Empfang von Ultraschallsignalen zwischen den Prüfköpfen 38 und dem Mahlteller 16 und/oder dem Mahltellerträger 20 ermöglicht. Das Kontaktelement 46 ist in einer nutförmigen Ausnehmung 58 an der Trägerplatte 42 positionierbar. Die Prüfköpfe 38 werden dabei mittels der Druckfeder 46 auf die Oberfläche des Kontaktelements 56 gedrückt, wobei die Prüfköpfe 38 möglichst plan auf der Oberfläche des Kontaktelements 56 aufliegen. Entlang der Trägerplatte 42 ist ferner das Temperaturmesssystem 40 angeordnet, wobei das Temperaturmesssystem 40, beispielsweise in Form eines Temperaturfühlers, mittig an der Trägerplatte 42 vorgesehen ist, wobei die Prüfköpfe 38 rechts und links von dem Temperaturmesssystem 40 in der Trägerplatte 42 angeordnet sind.
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7 zeigt die in 6 gezeigte Messsystemanordnung 32 in einem zusammengebauten Zustand, wobei die Messsystemanordnung 32 entlang ihrer Querschnittsfläche geschnitten dargestellt ist. Wie in 7 zu erkennen ist, sind die Prüfköpfe 38 derart in der Bohrung 44 der Trägerplatte 42 angeordnet, dass die Prüfkopfe 38 an einem Ende 60, an welchem das Kontaktelement bzw. Kontaktmittel 56 vorgesehen ist, aus der Bohrung 44 und der Trägerplatte 42 herausragen. Die Prüfköpfe 38 weisen an diesem Ende 60 eine plan ausgebildete Fläche auf, welche auf dem Kontaktelement 56 aufliegt. Um eine bestimmte Durchstecktiefe der Prüfköpfe 38 in den Bohrungen 44 zu erreichen, ist im Bereich der Bohrung 44 eine Stufe 62 ausgebildet, an welcher die Prüfköpfe 38 mit ihrem ringförmigen Auswölbung 50 anliegen können. Wie in 7 ferner zu erkennen ist, ist die Abdeckplatte 52 mittels Schrauben 64 an der Trägerplatte 42 befestigt.
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8 zeigt die Anordnung einer, wie in 6 und 7 gezeigten, Messsystemanordnung 32 unterhalb eines Mahltellers 16, wobei gestrichelt die Aussendung und der Empfang von Ultraschallsignalen 66 von den Prüfköpfen 38 der Messsystemanordnung 32 hin zu der Mahlbahn 26 des Mahltellers 16 dargestellt ist. Die Ultraschallsignale 66 werden von den Prüfköpfen ausgesendet, in den Mahlteller 16 über das Kontaktelement bzw. Kontaktmittel 56 der Messsystemanordnung 32 eingekoppelt, durchdringen die Wanddicke des Mahltellers 16 bis zu der Mahlbahn 26, wobei an der Mahlbahn 26, der Oberfläche 28 des Mahltellers 16, die Ultraschallsignale 66 reflektiert und zurück zu dem Prüfkopf gesendet werden. Mittels der dabei ermittelten Laufzeit der Ultraschallsignale 66 kann die aktuelle Wanddicke des Mahltellers 16 und/oder der Mahlwerkzeuge 14 bestimmt werden, aus welchem der Materialabtrag und damit der Verschleiß bzw. der Grad des Verschleißes des Mahltellers 16 und/oder der Mahlwerkzeuge 14 ermittelt werden kann.
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9 zeigt eine weitere mögliche erfindungsgemäße Messsystemanordnung 86 in Form eines Widerstandsmesssystems, welches bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel drei übereinander angeordnete Widerstandselemente 84 aufweist, die in dem Mahlteller 16 bzw. in einem Mahltellersegment angeordnet sind. Die Widerstandselemente 84 sind beispielsweise in Form von Widerstandsdrähten ausgebildet, wobei sich die Widerstandselemente 84 in radialer Richtung unterhalb der Mahlbahn 26 des Mahltellers 16, im Wesentlichen von der Innenumfangsfläche 34 bis zur Außenumfangsfläche 36 der Mahlbahn 26 des Mahltellers 16, erstrecken, wie dies auch in 10 anhand eines Segments eines Mahltellers 16 in perspektivischer Darstellung gezeigt ist Dadurch kann eine Bestimmung des Verschleißes über die gesamte Breite der Mahlbahn 26 erfolgen Die Widerstandselemente 84 sind vorzugsweise jeweils in einem, hier nicht gezeigten, nicht Leitenden Material eingebettet und innerhalb einer an dem Mahlteller 16 bzw. an einem Segment des Mahltellers 16 ausgebildete Nut eingesetzt, welche vorzugsweise in eine Seitenfläche 90 eines Segments des Mahltellers 16, wie in 10 zu erkennen ist, eingebracht ist, so dass das Widerstandsmesssystem auch nachträglich in eine bestehende Wälzmühle 10 eingesetzt werden kann. In 9 ist durch die gestrichelte Linie 88 der Messbereich gezeigt, wo die Aussendung und der Empfang der Spannungssignale bzw. der Widerstandssignale von den Widerstandselementen 84 hin zu der Mahlbahn 26 des Mahltellers 16 dargestellt ist Der Messbereich ist dabei der Bereich zwischen den beiden gestrichelten Linien 88. Die Spannungssignale bzw. die Widerstandssignale werden von einem, hier nicht gezeigten, Schaltmodul ausgesendet und vorzugsweise auch empfangen und über ein für alle Widerstandselemente 84 gemeinsames Kabel 74 an einen, wie in 11 gezeigten, Sender 70 übertragen Mittels der Widerstandsmessung kann geprüft werden, ob ein kleiner Widerstand vorhanden ist, oder dieser zu hoch ist, und somit das Widerstandselement 84 durchtrennt wird und dadurch kein Spannungssignal bzw. Widerstandssignal mehr gesendet werden kann.
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11 zeigt eine schematische Darstellung einer Datenübermittlungsanordnung der in der erfindungsgemäßen Messsystemanordnung 32, 86 ermittelten Messdaten, wobei das Online-Verschleißmesssystem eine drahtlose Messdatenübertragung aufweist. Die drahtlose Messdatenübertragung umfasst einen außerhalb der Wälzmühle 10, auf einem Getriebedeckel 68 der Wälzmühle 10 angeordneten Sender 70, über welchen die in der Messsystemanordnung 32, 86 oder den Messsystemanordnungen 32, 86 ermittelten Messdaten bzw. Messergebnisse an einen außerhalb der Wälzmühle 10 vorgesehenen Datenlogger 72 drahtlos übertragen werden können. Die Messdaten bzw. die Messergebnisse werden dafür vorzugsweise mittels temperaturbeständiger Kabel 74 aus der oder den Messsystemanordnung(en) 32, 86 an den Sender 70 übertragen. Die Kabel 74 werden dafür über eine Nut 76 zwischen dem Mahltellerträger 20 und dem Getriebedeckel 68 zum Sender 70 geführt. Die an den Sender 70 übertragenen Messdaten bzw. Messergebnisse werden von dem Sender 70 an den Datenlogger 72 gesendet, von diesem empfangen, gespeichert und an ein Arbeitssystem, beispielsweise eine Leitwarte 78 eines Kraftwerks oder eine externe Auswerteeinheit 80, beispielsweise einem Rechner, geleitet. Mittels des Datenloggers 72 kann auch eine weltweite Datenübertragung an eine Leitwarte 78 oder eine Auswerteeinheit 80 erfolgen, so dass der aktuelle Verschleiß unabhängig vom Standort der Wälzmühle 10 von überall geprüft werden kann. Der Sender 70 weist vorzugsweise eine hier nicht dargestellte externe Energieversorgung auf, welche bei Kurzstillständen bzw. Revisionsarbeiten der Wälzmühle 10 beispielsweise durch einen Steckkontakt aufgeladen werden kann.
