DE102014011846A1

DE102014011846A1 - Antriebsanordnung einer Vertikal-Rollenmühle und Verfahren zum Betreiben derselben

Info

Publication number: DE102014011846A1
Application number: DE102014011846.0A
Authority: DE
Inventors: Peter Boiger; Ingo Sommer
Original assignee: Renk GmbH
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 2014-08-08
Filing date: 2014-08-08
Publication date: 2016-02-11
Also published as: CH709984A2; JP6625367B2; CN106179614A; JP2016036810A; CN106179614B; CH709984B1

Abstract

Antriebsanordnung einer Vertikal-Rollenmühle, mit einem Gehäuse (10); mit einer Druckplatte (11), die um eine vertikale Druckplattendrehachse (12) drehbar an dem Gehäuse (10) abgestützt ist und die einen Abtrieb der Antriebsanordnung bildet; mit einer Getriebeeinrichtung (13), die unterhalb der Druckplatte (11) in dem Gehäuse (10) angeordnet ist und die mit der Druckplatte (11) in Drehantriebsverbindung steht; und mit mehreren Elektromotoren (14), die mit der Getriebeeinrichtung (13) in Drehantriebsverbindung stehen; wobei jeder Elektromotor (14) als asynchron arbeitender, schlupfbehafteter Kurzschlussläufermotor ohne Drehzahlreglung ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung einer Vertikal-Rollenmühle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und Verfahren zum Betreiben einer solchen Antriebsanordnung.
Aus der DE 10 2011 079 555 A1 ist eine Antriebsanordnung für eine Vertikal-Rollenmühle bekannt. So umfasst die aus diesem Stand der Technik bekannte Antriebsanordnung für eine Vertikal-Rollenmühle ein Gehäuse, eine drehbar an dem Gehäuse abgestützte Druckplatte, die um eine vertikale Druckplattenachse drehbar ist und die einen Abtrieb der Antriebsanordnung bildet, eine Getriebeeinrichtung, die unterhalb der Druckplatte in dem Gehäuse angeordnet ist und die mit der Druckplatte in Drehantriebsverbindung steht, sowie mehrere Elektromotoren, die unterhalb der Getriebeeinrichtung an dem Gehäuse angeordnet sind.
Eine solche Antriebsanordnung einer Vertikal-Rollenmühle, die über eine Anzahl N Elektromotoren verfügt, ist nach der Praxis antriebsseitig als sogenanntes Master-Slave-Antriebsregelungssystem ausgeführt. Hierzu ist jedem Elektromotor ein Frequenzumrichter zugeordnet, über welchen der jeweilige Elektromotor mit elektrischem Strom bzw. elektrischer Spannung versorgt werden kann, wobei ein Elektromotor, der als sogenannter Master dient, mit Hilfe einer Drehzahlregelung drehzahlgeregelt betrieben wird, und wobei alle anderen Elektromotoren, die als Slave bezeichnet werden, so geregelt betrieben werden, dass sie ein gleiches Drehmoment wie der drehzahlgeregelte Master-Elektromotor abgeben. Eine solche Master-Slave-Antriebskonfiguration erfordert einen hohen vorrichtungstechnischen und regelungstechnischen Aufwand. Dies ist von Nachteil.
Es besteht Bedarf an einer Antriebsanordnung einer Vertikal-Rollenmühle mit einfacherem Aufbau.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Antriebsanordnung für eine Vertikal-Rollenmühle und Verfahren zum Betreiben derselben zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist jeder Elektromotor als asynchron arbeitender, schlupfbehafteter Kurzschlussläufermotor ohne Drehzahlreglung ausgebildet.
Mit der hier vorliegenden Erfindung wird für den Antrieb von Vertikalrollenmühlen erstmals vorgeschlagen, eine Antriebsanordnung einer Vertikal-Rollenmühle über drehzahlungeregelte, asynchron arbeitende, schlupfbehaftete Kurzschlussläufermotoren aufzubauen. Der Schlupf der abtriebsseitig gekoppelten Kurzschlussläufermotoren wird genutzt, um dieselben ohne Drehzahlregelung zu betreiben. Der vorrichtungstechnische sowie regelungstechnische Aufwand kann mit der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung deutlich reduziert werden.
Nach einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist jeder Elektromotor über jeweils eine individuell betätigbare Schalteinrichtung an ein Versorgungsnetz koppelbar, wobei die Antriebsanordnung eine Anzahl N, N > 2 Elektromotoren und eine Steuerungseinrichtung aufweist, wobei zum Anfahren der Antriebsanordnung die Steuerungseinrichtung zunächst einen einzigen Elektromotor oder zwei Elektromotoren gleichzeitig durch Schließen der jeweiligen Schalteinrichtung an das Versorgungsnetz koppelt, und wobei die Steuerungseinrichtung nachfolgend nacheinander jeweils einen weiteren Elektromotor individuell an das Versorgungsnetz durch Schließen der jeweiligen Schalteinrichtung koppelt, bis alle N Elektromotoren an das Versorgungsnetz gekoppelt sind.
Diese Antriebsanordnung, die einfache Schalteinrichtungen zum Ankopplung der Elektromotoren an das Versorgungsnetz nutzt, ist vorrichtungstechnisch besonders einfach und ist insbesondere dann bevorzugt, wenn im Betrieb der Antriebsanordnung keine Drehzahländerung erfolgen muss. In einer Variante dieser Ausbildung wird eine Motor mit dem Stromnetz verbunden und mit Hilfe eines Frequenzumrichters bis zu seiner vollen Drehzahl beschleunigt. Nacherreichen der Drehzahl wird der Frequenzumrichter überbrückt.
Nach einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist jeder Elektromotor über jeweils einen Frequenzumrichter an ein Versorgungsnetz koppelbar, wobei die Antriebsanordnung eine Anzahl N, N > 2 Elektromotoren und eine Steuerungseinrichtung aufweist, wobei zum Anfahren der Antriebsanordnung die Steuerungseinrichtung alle Frequenzumrichter gleichzeitig ansteuert, um die Elektromotoren an das Versorgungsnetz zu koppeln, nämlich derart, dass alle Frequenzumrichter ein Ausgangssignal gleicher Frequenz jedoch beliebiger Phasenlage ausgeben.
Diese Antriebsanordnung, die Frequenzumrichter zur Ankopplung der Elektromotoren an das Versorgungsnetz nutzt, ist insbesondere dann bevorzugt, wenn während des Betriebs der Antriebsanordnung eine Drehzahländerung gewünscht ist. Auch in diesem Fall sind die Elektromotoren jedoch nicht drehzahlgeregelt, so dass auch mit dieser erfindungsgemäßen Antriebsanordnung der regelungstechnische Aufwand deutlich reduziert werden kann, das heißt es wird keine Rückführung eines Drehzahlsignals zum Soll-/Ist-Vergleich verwendet.
Verfahren zum Betreiben der Antriebsanordnung sind in Ansprüchen 6 und 7 definiert.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine Antriebsanordnung einer Vertikal-Rollenmühle.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung einer Vertikal-Rollenmühle. Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung einer Vertikal-Rollenmühle umfasst ein Gehäuse 10. An dem Gehäuse 10 ist eine Druckplatte 11 abgestützt, die um eine vertikale Druckplattendrehachse 12 drehbar ist und die einen Abtrieb der Antriebsanordnung bildet. Unterhalb der Druckplatte 11 ist in dem Gehäuse 10 eine Getriebeeinrichtung 13 positioniert, die mit der Druckplatte 11 in Drehantriebsverbindung steht. Ferner sind in dem Gehäuse 10 unterhalb der Getriebeeinrichtung 13 mehrere Elektromotoren 14 angeordnet, die über die Getriebeeinrichtung 13 mit der Druckplatte 11 in Drehantriebsverbindung stehen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Antriebsanordnung eine Anzahl N = 8 Elektromotoren 14. Diese Anzahl ist jedoch rein exemplarischer Natur. Es können auch weniger als N = 8 oder mehr als N = 8 Elektromotoren 14 vorhanden sein. Die Anzahl Elektromotoren 14 ist jedoch größer als zwei, also gilt N > 2. Bevorzugt ist N > 4, besonders bevorzugt ist N ≥ 6.
Bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung sind die Elektromotoren 14 allesamt als asynchron arbeitende, schlupfbehaftete Kurzschlussläufermotoren ohne Drehzahlregelung ausgebildet. Erfindungsgemäß wird demnach keine Master-Slave-Antriebsanordnung, wie dies im Stand der Technik bzw. in der Praxis üblich ist, verwendet, vielmehr kommen nicht-drehzahlgeregelte Kurzschlussläufermotoren 14 zum Einsatz. Hierdurch kann der regelungstechnische Aufwand reduziert werden.
Im in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist jeder der Elektromotoren 14, also jeder der nicht-drehzahlgeregelten, asynchron arbeitenden, schlupfbehafteten Kurzschlussläufermotoren, über jeweils eine individuell betätigbare Schalteinrichtung 15 an ein Versorgungsnetz 16 koppelbar, wobei die Schalteinrichtungen 15 des Ausführungsbeispiels der 2 als einfache Schalter, die geöffnet und geschlossen werden können, ausgeführt sind.
Diese Schalteinrichtungen 15 sind ausgehend von einer Steuerungseinrichtung 17 ansteuerbar, nämlich derart, dass zum Anfahren der Antriebsanordnung die Steuerungseinrichtung 17 zunächst einen einzigen Elektromotor 14 oder alternativ zwei Elektromotoren 14 gleichzeitig durch Schließen der jeweiligen Schalteinrichtung 15 an das Versorgungsnetz 16 koppelt, wobei die Steuerungseinrichtung 17 nachfolgend nacheinander jeweils einen weiteren Elektromotor 14 individuell an das Versorgungsnetz 16 durch Schließen der jeweiligen Schalteinrichtung 15 koppelt, und zwar bis alle N Elektromotoren 14 an das Versorgungsnetz 16 gekoppelt sind.
Die Anordnung der 2, in welcher die einzelnen Kurzschlussläufermotoren 14 gesteuert durch die Steuerungseinrichtung 17 durch Schließen der Schalteinrichtungen 15 nacheinander an das Versorgungsnetz 16 ankoppelbar sind, eignet sich insbesondere dann, wenn während des Betriebs der Antriebsanordnung zum Beispiel unter Last keine Drehzahländerung erforderlich ist.
Zum Anfahren der Antriebsanordnung werden zumindest N – 2 Elektromotoren 14 nacheinander und damit individuell durch entsprechende Ansteuerung der jeweiligen Schalteinrichtung 15 über die Steuerungseinrichtung 17 an das Versorgungsnetz 16 gekoppelt, so dass der Anfahrstrom an Antriebsanordnung begrenzt ist. Da die Antriebsanordnung beim Anlaufen nahezu kein Arbeitsmoment aufnimmt, läuft die Antriebsanordnung auf eine sich schlupfbedingt einstellende Drehzahl hoch. Da alle Elektromotoren 14, nämlich eine alle Kurzschlussläufermotoren 14, in ständiger mechanischer Antriebsverbindung stehen, verfügen alle Antriebsmotoren schlupfabhängig über eine in etwa gleiche Drehzahl. Dann, wenn nach Anfahren der Antriebsanordnung alle Kurzschlussläufermotoren 14 an das Versorgungsnetz 16 gekoppelt sind, kann die Antriebsanordnung belastet werden. Die Last verteilt sich dabei im Rahmen der magnetischen Fertigungsabweichungen der Kurschlussläufermotoren 14 bezogen auf den Schlupf derselben im Betriebspunkt der Vertikal-Rollenmühle auf die einzelnen Kurzschlussläufermotoren 14.
Eine Drehzahlregelung im Sinne einer Master-Slave-Antriebsanordnung ist mit der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung nicht erforderlich. Das Arbeitsmoment kann von allen Kurzschlussläufermotoren 14, die in ständiger mechanischer Antriebsverbindung stehen, jederzeit anteilig aufgenommen werden. Eine Erhöhung des asynchronen Schlupfes durch ein höheres Arbeitsdrehmoment führt an allen Kurzschlussläufermotoren 14 gleichermaßen zu einer Erhöhung der von denselben bereitgestellten Leistungen.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 2 ist es auch möglich, anstelle einer einfachen Schalteinrichtung 15 jedem Kurzschlussläufermotor 14 einen individuellen, nicht gezeigten Frequenzumrichter zuzuordnen. In diesem Fall steuert die Steuerungseinrichtung 17 alle Frequenzumrichter gleichzeitig an, um die als Kurschlussläufermotoren ausgebildeten Elektromotoren 14 an das Versorgungsnetz 16 gemeinsam zu koppeln, nämlich derart, dass dann alle Frequenzumrichter ein Ausgangssignal gleicher Frequenz, jedoch beliebiger Phasenlage zur Ansteuerung des jeweiligen Elektromotors 14 ausgeben. In diesem Fall werden demnach zum Anfahren der Antriebsanordnung alle Elektromotoren 14 gemeinsam durch gleichzeitiges Ansteuern der denselben zugeordneten Frequenzumrichtern an das Versorgungsnetz 16 gekoppelt, wobei die Frequenzumrichter Ausgangssignale gleicher Frequenz jedoch abweichender Phasenlage ausgeben.
Die Antriebsanordnung mit derartigen Frequenzumrichtern, die ebenfalls ohne Drehzahlregelung arbeiten, ist dann von Vorteil, wenn die Antriebsanordnung im Betrieb ihre Drehzahl ändern soll. In diesem Fall können dann die Frequenzumrichter von der Steuerungseinrichtung 17 derart angesteuert werden, dass dieselben ein Ansteuersignal mit geänderter Frequenz und wiederum beliebiger Phasenlage zueinander ausgeben, um so die Drehzahländerung an der Antriebsanordnung zu bewirken. Zur ungeregelten Drehzahländerung gibt demnach die Steuerungseinrichtung 17 für alle Frequenzumrichter 15 einen Frequenz-Sollwert aus, eine Rückführung im Sinne einer Regelung erfolgt jedoch erfindungsgemäß nicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011079555 A1 [0002]

Claims

Antriebsanordnung einer Vertikal-Rollenmühle, mit einem Gehäuse (10); einer Druckplatte (11), die um eine vertikale Druckplattendrehachse (12) drehbar an dem Gehäuse (10) abgestützt ist und die einen Abtrieb der Antriebsanordnung bildet; einer Getriebeeinrichtung (13), die unterhalb der Druckplatte (11) in dem Gehäuse (10) angeordnet ist und die mit der Druckplatte (11) in Drehantriebsverbindung steht; mehreren Elektromotoren (14), die mit der Getriebeeinrichtung (13) in Drehantriebsverbindung stehen; dadurch gekennzeichnet, dass jeder Elektromotor (14) als asynchron arbeitender, schlupfbehafteter Kurzschlussläufermotor ohne Drehzahlreglung ausgebildet ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Elektromotor (14) über jeweils eine individuell betätigbare Schalteinrichtung (15) an ein Versorgungsnetz (16) koppelbar ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Anzahl N, N > 2 Elektromotoren (14) und eine Steuerungseinrichtung (17), wobei zum Anfahren der Antriebsanordnung die Steuerungseinrichtung (17) zunächst einen einzigen Elektromotor (14) oder zwei Elektromotoren (14) gleichzeitig durch Schließen der jeweiligen Schalteinrichtung (15) an das Versorgungsnetz (16) koppelt, und wobei die Steuerungseinrichtung (17) nachfolgend nacheinander jeweils einen weiteren Elektromotor (14) individuell an das Versorgungsnetz (16) durch Schließen der jeweiligen Schalteinrichtung (15) koppelt, bis alle N Elektromotoren (14) an das Versorgungsnetz (16) gekoppelt sind.
Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der Schalteinrichtung (15) jeweils ein Frequenzumrichter angeordnet ist, der nach Hochlauf eine Überbrückung aufweist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Elektromotor (14) über jeweils einen betätigbaren Frequenzumrichter an ein Versorgungsnetz (16) koppelbar ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Anzahl N, N > 2 Elektromotoren (14) und eine Steuerungseinrichtung (17), wobei zum Anfahren der Antriebsanordnung die Steuerungseinrichtung (17) alle Frequenzumrichter gleichzeitig ansteuert, um die Elektromotoren (14) an das Versorgungsnetz (16) zu koppeln, nämlich derart, dass alle Frequenzumrichter ein Ausgangssignal gleicher Frequenz jedoch beliebiger Phasenlage ausgeben.
Verfahren zum Betreiben einer Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anfahren der Antriebsanordnung zunächst ein einziger Elektromotor oder zwei Elektromotoren gleichzeitig durch Schließen einer dem jeweiligen Elektromotor zugeordneten Schalteinrichtung an ein Versorgungsnetz koppelt wird oder werden, und dass nachfolgend nacheinander jeweils ein weiterer Elektromotor durch Schließen einer dem jeweiligen Elektromotor zugeordneten Schalteinrichtung individuell an das Versorgungsnetz koppelt wird, bis alle Elektromotoren an das Versorgungsnetz gekoppelt sind.
Verfahren zum Betreiben einer Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1, 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anfahren der Antriebsanordnung alle Elektromotoren gemeinsam durch gleichzeitiges Ansteuern von denselben zugeordneten Frequenzumrichtern an das Versorgungsnetz koppelt werden, nämlich derart, dass alle Frequenzumrichter eine Ausgangssignal gleicher Frequenz jedoch beliebiger Phasenlage ausgeben.