DE102020110468A1 - Method for regulating the damping of the movement of a press roll of a high pressure roller press and corresponding high pressure roller press - Google Patents
Method for regulating the damping of the movement of a press roll of a high pressure roller press and corresponding high pressure roller press Download PDFInfo
- Publication number
- DE102020110468A1 DE102020110468A1 DE102020110468.5A DE102020110468A DE102020110468A1 DE 102020110468 A1 DE102020110468 A1 DE 102020110468A1 DE 102020110468 A DE102020110468 A DE 102020110468A DE 102020110468 A1 DE102020110468 A1 DE 102020110468A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- roller
- damping
- loose
- pressure
- pressure roller
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
- B02C4/28—Details
- B02C4/32—Adjusting, applying pressure to, or controlling the distance between, milling members
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C4/00—Crushing or disintegrating by roller mills
- B02C4/02—Crushing or disintegrating by roller mills with two or more rollers
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Dämpfung der Bewegung einer Loswalze (3) einer Hochdruckwalzenpresse (1), wobei die Hochdruckwalzenpresse (1) ein Hydrauliksystem (8) aufweist, welches die Loswalze (3) gegen eine Festwalze (2) drückt und so einen vorbestimmten Walzenspaltdruck im Walzenspalt (7) zwischen der Loswalze (3) und der Festwalze (2) aufrecht erhält, wenn Mahlgut den Walzenspalt (7) zwischen der Loswalze (3) und der Festwalze (2) passiert,Erfindungsgemäß ist gekennzeichnet durch den Einsatz einer adaptiven Dämpfungsregelung, welche die Dämpfung einer mechanischen Schwingungsbewegung der Loswalze kontrolliert.Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Hochdruckwalzenpresse aufweisend eine solche adaptiven Dämpfungsregelung.The invention relates to a method for regulating the damping of the movement of a loose roller (3) of a high-pressure roller press (1), the high-pressure roller press (1) having a hydraulic system (8) which presses the loose roller (3) against a fixed roller (2) and so on maintains a predetermined nip pressure in the nip (7) between the loose roll (3) and the fixed roll (2) when grinding material passes the nip (7) between the loose roll (3) and the fixed roll (2), according to the invention is characterized by the use an adaptive damping control which controls the damping of a mechanical oscillatory movement of the loose roll. The invention further relates to a high-pressure roller press having such an adaptive damping control.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Dämpfung der Bewegung einer Loswalze einer Hochdruckwalzenpresse, wobei die Hochdruckwalzenpresse ein Hydrauliksystem aufweist, welches die Loswalze gegen eine Festwalze drückt und so einen vorbestimmten Walzenspaltdruck im Walzenspalt zwischen der Loswalze und der Festwalze aufrechterhält, wenn Mahlgut den Walzenspalt zwischen der Loswalze und der Festwalze passiert. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Hochdruckwalzenpresse aufweisend eine solche Regelung.The invention relates to a method for regulating the damping of the movement of a loose roll of a high-pressure roller press, the high-pressure roller press having a hydraulic system which presses the loose roller against a fixed roller and thus maintains a predetermined nip pressure in the nip between the loose roller and the fixed roller when the material to be ground is between the nip the loose roller and the fixed roller happened. The invention also relates to a high pressure roller press having such a control.
Zur Zerkleinerung oder Kompaktierung von körnigem Gut werden häufig Hochdruckwalzenpressen verwendet, welche aus zwei gegenläufigen, in der Regel gleich großen, drehbar gelagerten Presswalzen bestehen, die mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit umlaufen und zwischen sich einen schmalen Walzenspalt bilden. Durch diesen Walzenspalt wird das zu zerkleinernde oder zu kompaktierende Mahlgut gezogen, wobei das Mahlgut unter dem hohen Druck, der im Walzenspalt herrscht, zerkleinert oder verdichtet wird. Das Ergebnis dieser Behandlung, nämlich Zerkleinerung oder Verdichtung, ist zum großen Teil abhängig von den Materialeigenschaften des zu zerkleinernden Mahlguts. Die hier beschriebene Zerkleinerung im Walzenspalt wurde erstmals von Schönert et al. in der deutschen Offenlegungsschrift
Hochdruckwalzenpressen unterscheiden sich grundsätzlich von anderen Pressen, die zur Zerkleinerung eingesetzt werden. Insbesondere sind Hochdruckwalzenpressen, die zur Zerkleinerung von Gestein gedacht sind, nicht vergleichbar mit Walzenpressen, etwa zur Zerkleinerung von Getreide. In Getreidewalzen wird Getreide zerrieben. Getreidewalzen haben Gewichte im Bereich von maximal 100 kg. Der gesamte apparative Aufbau einer Getreidewalze unterscheidet sich sehr stark von Hochdruckwalzenpressen. Getreidewalzen arbeiten darüber hinaus scherend. Hochdruckwalzenpressen arbeiten dagegen ohne Scherung.High-pressure roller presses differ fundamentally from other presses that are used for size reduction. In particular, high-pressure roller presses, which are intended for crushing rock, cannot be compared with roller presses, for example for crushing grain. Grain is ground in grain rollers. Grain rollers have weights in the range of a maximum of 100 kg. The entire apparatus structure of a grain roller is very different from high pressure roller presses. Grain rollers also work with shear. In contrast, high pressure roller presses work without shear.
Hochdruckwalzenpressen unterscheiden sich auch erheblich von Bandwalzen zum Walzen von Stahl. Stahlbandwalzen zeichnen sich durch ihren ruhigen Lauf aus. Der Stahl zwischen den Bandwalzen ist entweder sehr duktil, weil der zu walzende Stahl heißverformt wird, oder aber der Stahl ist kaltverformbar. In der Folge ist die Laufruhe einer Stahlwalze aufgrund der Natur des Walzverfahrens recht groß. Es ist somit möglich, eine Bandwalze mit zwei horizontal übereinander angeordneten Walzen zu betreiben, wobei der Walzenspaltdruck durch das Eigengewicht der Walzen und auch durch hydraulische Hilfsmittel erzeugt werden kann. Probleme mit Vibration sind durch die Duktilität des zu walzenden Stahls nicht zu erwarten. Bandwalzen erreichen je nach zu walzendem Stahl eine Walzenspaltgeschwindigkeit von bis zu 200 km/h. Stahlbandwalzen ist durchaus vergleichbar mit einer Kuchenteigwalze, die über einen rohen Pizzateig rollt und dabei den Pizzateig ausbreitet, wenngleich die wirkenden Kräfte in einer Stahlbandwalze um viele Größenordnungen größer sind. Hochdruckwalzenpressen zur Zerkleinerung von Erzen und Gestein erreichen Walzenspaltgeschwindigkeiten allenfalls im unteren zweistelligen km/h Bereich. Durch die hohe Umlaufgeschwindigkeit arbeiten Bandwalzen mit einer Rotationsfrequenz in wünschenswerter Weise weit abseits von Eigenfrequenzen ihres eigenen Aufbaus. Bei Hochdruckwalzenpressen, die mit weit geringerer Geschwindigkeit arbeiten, ist der wünschenswerte Zustand einer Eigenfrequenz weit abseits der Walzenumdrehungszahl nicht möglich.High pressure roller presses also differ significantly from belt rollers for rolling steel. Steel belt rollers are characterized by their smooth running. The steel between the belt rolls is either very ductile, because the steel to be rolled is hot-deformed, or the steel is cold-deformable. As a result, the smoothness of running a steel roll is quite good due to the nature of the rolling process. It is thus possible to operate a belt roller with two rollers arranged horizontally one above the other, the nip pressure being generated by the rollers' own weight and also by hydraulic aids. Problems with vibration are not to be expected due to the ductility of the steel to be rolled. Belt rolls reach a nip speed of up to 200 km / h, depending on the steel to be rolled. Steel belt rollers can be compared to a cake dough roller that rolls over a raw pizza dough and spreads the pizza dough in the process, although the forces acting in a steel belt roller are many orders of magnitude greater. High-pressure roller presses for crushing ores and rock reach roller gap speeds at best in the lower double-digit km / h range. Due to the high speed of rotation, belt rollers work with a rotational frequency in a desirable manner far away from the natural frequencies of their own structure. In the case of high pressure roller presses that work at a much lower speed, the desirable state of a natural frequency far beyond the number of roller revolutions is not possible.
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit Hochdruckwalzenpressen zur Zerkleinerung von sprödem Mahlgut, wie Gestein und Erze, wobei die Sprödigkeit des Mahlguts zwingende Voraussetzung für die Eignung dieses Mahlverfahrens für das jeweilige Mahlgut ist. Bandwalzen für Stahl arbeiten im anderen Betriebsextrem als Hochdruckwalzenpressen, nämlich mit duktilem Stahl, der sich unter der Walze verformt und nicht durch Sprödigkeit spontan zerkleinert und dem Druck im Walzenspalt somit ausweicht. In Hochdruckwalzenpressen liegen die Walzen horizontal nebeneinander und bilden einen Walzenspalt aus, in dem das Mahlgut vertikal hindurchläuft. Hochdruckwalzenpressen weisen einen Walzenspaltdruck von 50 MPa und mehr auf. Durch die horizontale Lagerung der Walzen und durch den Betrieb mit sprödem Material ist das gesamte mechanische Verhalten der Hochdruckwalzenpresse nicht mit dem mechanischen Verhalten vertikal übereinanderliegender Bandwalzen vergleichbar, die darüber hinaus durch die Duktilität des zu walzenden Stahls einen gedämpften und gleichmäßigen Lauf zeigen. In Hochdruckwalzenpressen passiert das nicht stets gleichförmige Mahlgut den Walzenspalt und durch den hohen Druck, der mit Hydraulikpressen erzeugt wird, welche die Walzen in horizontaler Richtung bewegen, kann eine Hochdruckwalzenpresse zu Vibrationen neigen. Die Vibration kann sich bereits durch geringfügige Änderung der Mahlgutbeschaffenheit ausbilden. So kann es passieren, dass trockenes, sprödes Mahlgut beim Zerkleinern im Walzenspalt Luft mitzieht. Ist ein nicht mehr vernachlässigbarer Anteil stark zerkleinerten Materials im Walzenspalt vorhanden, so kann die im Mahlgut eingeschlossene Luft bei der Verdichtung des Mahlguts, bevor es sich durch Sprödrisse spontan zerkleinert, ebenso spontan entweichen und damit dem Walzenspaltdruck nachgeben. Das Schwingungsverhalten der Hochdruckwalzenpresse kann dadurch durch nichtlineare Kräfte beeinflusst werden, deren Beschreibung sich der Betrachtung der klassischen Analyse einer gedämpften Schwingung entzieht. In unerwünschter Weise liegen Eigenfrequenzen von Hochdruckwalzenpressen im Bereich externer Anregungsfrequenzen, wie das plötzliche Nachgeben beim Sprödbruch, das spontane Entweichen von Luft aus dem hochverdichteten Mahlgut, die Eigenumdrehung der Mahlwalzen und die Beschickung mit einem Becherwerk.The present invention is concerned with high-pressure roller presses for comminuting brittle ground material such as rock and ores, the brittleness of the ground material being an essential prerequisite for the suitability of this grinding process for the respective ground material. Belt rollers for steel work in a different operational extreme than high-pressure roller presses, namely with ductile steel, which deforms under the roller and does not break up spontaneously due to brittleness and thus evades the pressure in the roller gap. In high-pressure roller presses, the rollers lie horizontally next to each other and form a roller gap through which the ground material runs vertically. High pressure roller presses have a nip pressure of 50 MPa and more. Due to the horizontal mounting of the rollers and the operation with brittle material, the overall mechanical behavior of the high pressure roller press cannot be compared with the mechanical behavior of vertically stacked belt rollers, which also run smoothly and smoothly due to the ductility of the steel to be rolled. In high-pressure roller presses, the grinding material, which is not always uniform, passes through the roller gap and due to the high pressure generated by hydraulic presses that move the rollers in a horizontal direction, a high-pressure roller press can tend to vibrate. The vibration can develop as a result of a slight change in the properties of the material to be ground. It can happen that dry, brittle regrind draws air with it when it is crushed in the roller gap. If there is a no longer negligible proportion of heavily comminuted material in the nip, the air trapped in the millbase can also escape spontaneously when the millbase is compressed before it is broken up spontaneously by brittle cracks, thus giving way to the nip pressure. The vibration behavior of the The high pressure roller press can therefore be influenced by non-linear forces, the description of which cannot be considered in the classical analysis of a damped vibration. The natural frequencies of high-pressure roller presses are undesirably in the range of external excitation frequencies, such as the sudden yield in the event of a brittle fracture, the spontaneous escape of air from the highly compressed grist, the rotation of the grinding rollers and the loading with a bucket elevator.
Neben dem Druck im Walzenspalt kommt es bei der Hochdruckzerkleinerung für eine optimale, energie- und abnutzungsarme Zerkleinerung auf eine Mehrzahl von einzuhaltenden Parametern in der eingesetzten Hochdruckwalzenpresse an. Beispielsweise ist es wichtig, dass die Walzen der eingesetzten Hochdruckwalzenpresse ohne relativen Schlupf rotieren, damit die Walzen nicht durch scherende Bewegung des Mahlguts mahlen, sondern ausschließlich pressen. Des Weiteren hat sich herausgestellt, dass auch die richtige Zufuhrmenge von Frischgut pro Zeiteinheit auf den Walzenspalt der eingesetzten Hochdruckwalzenpresse eine erhebliche Rolle für die optimale Funktion der eingesetzten Hochdruckwalzenpresse spielt. Wird der Walzenspalt mit zu geringer Menge Frischgut pro Zeiteinheit beschickt, so arbeitet die Hochdruckwalzenpresse als Brecher, insbesondere bei Verwendung von mit harten Bewehrungskörpern ausgestatteten Walzen, wobei das zu zerkleinernde körnige Gut als Frischgut durch Punktbelastungen gebrochen wird. Diese Art der Zerkleinerung ist weniger energieeffektiv als die Hochdruckzerkleinerung und sie führt nicht zum erwünschten Feinprodukt. Wird hingegen der Walzenspalt mit zu viel körnigem Gut als Frischgut pro Zeiteinheit beschickt, so verdichtet sich das Mahlgut aus Frischgut und umlaufendem Gut im Walzenspalt zu stark, eingeschlossene Luft kann nicht mehr entweichen und der Walzenspalt der eingesetzten Hochdruckwalzenpresse neigt dazu, regelrecht zu verstopfen. Die nachgiebig gelagerten Walzen weichen in diesem Fall aus, das übermäßig vorhandene Frischgut fällt unzerkleinert durch den Walzenspalt und die Hochdruckwalzenpresse arbeitet danach wieder im vorherigen Zustand bis sie wiederholt ausweichen muss, um das zu viel vorhandene Frischgut den Walzenspalt passieren zu lassen. Die Walzenpresse gerät so in eine erste Art der Schwingungsbewegung neben anderen Schwingungsbewegungen und sie fängt an, mechanisch zu vibrieren.In addition to the pressure in the roller gap, high-pressure crushing depends on a number of parameters to be observed in the high-pressure roller press used for optimum, low-energy and low-wear crushing. For example, it is important that the rollers of the high-pressure roller press used rotate without relative slippage, so that the rollers do not grind by shearing movement of the material to be ground, but instead exclusively press. Furthermore, it has been found that the correct amount of fresh material fed into the nip of the high-pressure roller press used per unit of time also plays a significant role for the optimal functioning of the high-pressure roller press used. If the roller gap is filled with too little fresh material per unit of time, the high-pressure roller press works as a crusher, especially when using rollers equipped with hard reinforcement bodies, the granular material to be crushed being broken as fresh material by point loads. This type of comminution is less energy-efficient than high-pressure comminution and it does not lead to the desired fine product. If, on the other hand, the roller gap is filled with too much granular material as fresh material per unit of time, the regrind of fresh material and circulating material in the roller gap is compressed too much, trapped air can no longer escape and the roller gap of the high-pressure roller press used tends to become clogged. In this case, the resiliently mounted rollers give way, the excess fresh material falls through the roller gap without being crushed and the high-pressure roller press then works again in the previous state until it has to repeatedly give way in order to let the excess fresh material pass through the roller gap. The roller press thus gets into a first type of oscillatory movement alongside other oscillatory movements and it begins to vibrate mechanically.
Neben dieser Art der mechanischen Schwingung, die dadurch entsteht, dass die Walzen in ihrer nachgiebigen Lagerung mit einer im Vergleich zu den bewegten Massen hohen Frequenz vor und zurück wandern, existiert eine weitere Schwingungsbewegung innerhalb der Hochdruckwalzenpresse in Form einer Schwingungsbewegung der Walzen, die durch die wiederholende, bremsende Wirkung des überfüllten Walzenspaltes auf die rotierenden Walzen entsteht. Infolge dieser rhythmischen Abbremsung durch einen überfüllten Walzenspalt und erneute Beschleunigung durch den Antrieb geraten die Walzen in eine Rotationsschwingung bei welcher das Moment und die Winkelgeschwindigkeit der Walzen gleichmäßig schwankt. Insbesondere ist dies der Fall bei den angetriebenen Walzen, wenn eine Hochdruckwalzenpresse nur eine angetriebene Walze mit einer mitlaufenden Walze aufweist.In addition to this type of mechanical vibration, which arises from the fact that the rollers move back and forth in their flexible bearing at a high frequency compared to the moving masses, there is another vibration movement within the high-pressure roller press in the form of a vibration movement of the rollers, which is caused by the repetitive, braking effect of the overfilled roller gap on the rotating rollers occurs. As a result of this rhythmic deceleration due to an overfilled roller gap and renewed acceleration by the drive, the rollers start to vibrate in rotation in which the moment and the angular speed of the rollers fluctuate evenly. This is particularly the case with the driven rolls when a high pressure roll press has only one driven roll with one roll running along with it.
Besondere Arten der Schwingungsbewegungen können entstehen, wenn die Überlast mit zu viel Frischgut nur in einem Teil des Walzenspaltes auftritt. Die Walzen können dann eine kombinierte Schwingung zeigen, die aus einer Vor- und Zurückbewegung der Walzen in horizontaler Richtung senkrecht zur Erstreckung des Walzenspaltes und aus einer Rotationsschwingung besteht. Dabei können die Walzen auch eine geringfügige, schwingende Positionsänderung durchlaufen, bei welcher die jeweilige Walze eine Drehung um sehr geringe Winkelbeträge um eine vertikale Achse durchführt. Bei dieser Bewegung wird die Walze nicht gleichmäßig mit beiden sie tragenden Lagerblöcken verschoben, sondern die beiden Lagerblöcke zu je einem Ende einer Walze verändern ihre Position abwechselnd.Special types of vibratory movements can arise if the overload with too much fresh material occurs only in part of the roller gap. The rollers can then show a combined oscillation, which consists of a back and forth movement of the rollers in the horizontal direction perpendicular to the extension of the nip and a rotational oscillation. The rollers can also undergo a slight, oscillating change in position during which the respective roller rotates by very small angular amounts about a vertical axis. During this movement, the roller is not shifted evenly with the two bearing blocks carrying it, but the two bearing blocks at each end of a roller change their position alternately.
Mechanische Schwingungsbewegungen sehr kurzer Dauer und hoher Frequenz und Amplitude in Form eines Schlags entstehen auch bei der Passage von zu großen Stücken des Frischguts oder bei Passage von nicht durch Hochdruckbehandlung im Walzenspalt zerkleinerbaren Bestanteilen, wie beispielsweise Metallstücken, also ungewollt im Frischgut befindliche Hammerköpfe, große Stahlniete oder -bolzen, Baggerzähne oder sonstige unerwünschte Metallstücke, die beim Abbau des Rohmaterials unerwünscht in das Frischgut gelangen können.Mechanical vibratory movements of very short duration and high frequency and amplitude in the form of a blow also occur when large pieces of the fresh material are passed or when components that cannot be crushed by high pressure treatment in the roller gap, such as pieces of metal, i.e. hammer heads unwanted in the fresh material, large steel rivets or bolts, excavator teeth or other undesirable pieces of metal that can get into the fresh material when the raw material is broken down.
Des Weiteren können mechanische Schwingungsbewegungen innerhalb einer Hochdruckwalzenpresse auch beim Startvorgang der Hochdruckwalzenpresse entstehen, wenn das Mahlgut sich noch nicht im Gleichgewicht im Umlauf befindet oder das Umlaufgut eine noch nicht im Gleichgewicht befindliche Zusammensetzung aufweist. Mechanische Schwingungsbewegungen entstehen schließlich auch beim Einsatz von Frischgut, das nass und feinkörnig ist.Furthermore, mechanical oscillatory movements can arise within a high-pressure roller press when the high-pressure roller press is started if the material to be ground is not yet in equilibrium in circulation or if the material in circulation has a composition that is not yet in equilibrium. Mechanical vibratory movements also arise when using fresh food that is wet and fine-grained.
Erreicht die Frequenz einer vorstehend genannten mechanischen Schwingungsbewegung zufällig die Frequenz einer Eigenschwingung der Hochdruckwalzenpresse, so wird mit jeder einzelnen Schwingungsbewegungen mehr Energie auf das ganze System der Hochdruckwalzenpresse übertragen, wodurch schwere Schäden an den Lagern, den Walzenoberflächen und anderen Bauteilen der Hochdruckwalzenpresse als Ganzes entstehen können, nicht zuletzt daher, weil die Walzen ein Eigengewicht von über 50 t, größere Walzen können gar ein Gewicht von 100 t aufweisen, erreichen können und eine schwingende Masse dieser Größenordnung auch sehr stabile Maschinenrahmen vor sehr große Herausforderungen stellt.If the frequency of a mechanical vibratory movement mentioned above happens to reach the frequency of a natural vibration of the high pressure roller press, more energy is transferred to the entire system of the high pressure roller press with each individual vibration movement, causing severe damage to the bearings, the roller surfaces and other components of the The high-pressure roller press can be created as a whole, not least because the rollers can weigh more than 50 t, larger rollers can even weigh 100 t, and a vibrating mass of this magnitude also poses very great challenges to very stable machine frames.
Natürlich ist das gesamte System der Hochdruckwalzenpresse bedingt durch ihren Aufbau mechanisch gedämpft. Die Dämpfung ist einerseits gegeben durch das Hydrauliksystem, in dem die Hydraulikflüssigkeit durch die im Vergleich mit den Durchmessern der Hydraulikstempel oder -zylinder feinen Leitungen mit hoher Geschwindigkeit hin- und her fließt. Die Viskosität der Hydraulikflüssigkeit bedingt beim Fluss durch die Leitungen mit hoher Geschwindigkeit eine starke und eher lineare Dämpfung. Eine lineare Dämpfung lässt sich durch die klassische Beschreibung einer gedämpften Schwingung beschreiben. Des Weiteren nimmt auch die Bewegung der Lagerblöcke auf den Gleitschienen der Loswalzen eine hohe mechanische Energie in Form von Reibung auf, wodurch eine Schwingungsbewegung gedämpft wird. Die Bewegung der Lagerböcke aber folgt schon weniger einer linearen Dämpfung, da der Übergang von der Haftreibung (keine Bewegung unter geringfügiger Oberflächenverformung im elastischen Bereich) zur Gleitreibung sprunghaft geschieht. Auch verhält sich die Gleitreibung nicht linear. Der Widerstand bei der Gleitreibung nimmt mit der Geschwindigkeit ab. Durch die Vielzahl der möglichen Schwingungen, also Biegeschwingungen, Torsionsschwingungen, Schwingungen, deren Dämpfung der Haft/Gleitreibung gehorchen, Schwingungen, die durch Viskosität des Hydraulikfluids gedämpft sind, und die Vielzahl der externen Schwingungserregungen, wie z.B. periodische Beschickung mit Mahlgut durch ein Becherwerk sind in einer Hochdruckwalzenpresse eine große Vielzahl unterschiedlicher Eigenschwingungen, also unterschiedliche Resonanzfrequenzen zu beobachten. Auch kann die Betriebsdrehzahl bei einem schlagenden Lager oder bei einem Höhenschlag der Walzen zu einer Schwingungsbewegung führen.Of course, the entire system of the high pressure roller press is mechanically damped due to its structure. On the one hand, the damping is provided by the hydraulic system, in which the hydraulic fluid flows back and forth at high speed through the lines, which are fine in comparison with the diameters of the hydraulic rams or cylinders. The viscosity of the hydraulic fluid causes strong and rather linear damping when flowing through the lines at high speed. A linear damping can be described by the classic description of a damped oscillation. In addition, the movement of the bearing blocks on the slide rails of the loose rollers also absorbs a high level of mechanical energy in the form of friction, as a result of which an oscillating movement is damped. The movement of the bearing blocks follows less of a linear damping, since the transition from static friction (no movement with slight surface deformation in the elastic range) to sliding friction occurs suddenly. The sliding friction is also not linear. The resistance to sliding friction decreases with speed. Due to the large number of possible vibrations, i.e. bending vibrations, torsional vibrations, vibrations whose damping obeys static / sliding friction, vibrations that are damped by the viscosity of the hydraulic fluid, and the large number of external vibration excitations, such as periodic loading of ground material through a bucket elevator, are in a high pressure roller press to observe a large number of different natural vibrations, i.e. different resonance frequencies. The operating speed can also lead to a vibratory movement in the event of a beating bearing or in the event of a vertical runout of the rollers.
Sofern die Hochdruckwalzenpresse in einen ungewollten Schwingungsmodus gerät, zeigt sich, dass die Hochdruckwalzenpresse nicht mehr energieeffizient arbeitet und darüber hinaus auch noch mechanisch stark belastet wird.If the high pressure roller press gets into an unwanted oscillation mode, it turns out that the high pressure roller press is no longer working in an energy-efficient manner and, moreover, is also subject to high mechanical loads.
Um die Ausbildung von mechanischen Schwingungsbewegungen in der Hochdruckwalzenpresse zu vermeiden oder gar zu verhindern, die durch eine Überladung des Walzenspaltes mit Frischgut entsteht, kann eine Regelung der Frischgut-Aufgabemenge pro Zeiteinheit erfolgen, indem z.B. bei Detektion einer unerwünschten Schwingungsbewegung in der Hochdruckwalzenpresse weniger Frischgut pro Zeiteinheit auf den Walzenspalt durch die Aufgabevorrichtung gegeben wird. Dies hat allerdings den Nachteil, dass eine vergleichsweise lange Nachlaufzeit der Regelstrecke von der gesteuerten Aufgabevorrichtung bis zur detektierten Schwingungsbewegungen hinzunehmen ist. Bis die veränderte Beschickung des Walzenspalts mit Frischgut wirkt und schließlich die Schwingungsbewegung dadurch verringert wird, vergeht eine gewisse Zeit. Bis dahin können bereits erhebliche Schäden an der Hochdruckwalzenpresse entstanden sein oder sich kumulieren, wenn diese Art des Regeleingriffs häufiger erforderlich ist.In order to avoid or even prevent the formation of mechanical vibratory movements in the high-pressure roller press, which occurs when the roller gap is overloaded with fresh material, the amount of fresh material fed in per unit of time can be regulated by, for example, when an undesired vibration movement is detected in the high-pressure roller press, less fresh material per Unit of time is given to the nip by the feed device. However, this has the disadvantage that a comparatively long follow-up time of the controlled system from the controlled feeding device to the detected oscillatory movements has to be accepted. It takes a certain amount of time until the changed loading of the roller gap with fresh material takes effect and the vibratory movement is ultimately reduced as a result. By then, considerable damage to the high-pressure roller press can already have occurred or accumulate if this type of control intervention is required more frequently.
Zur Überwachung der Funktion von Zerkleinerungsvorrichtungen sind folgende Maßnahmen aus dem Stand der Technik bekannt:
- In der Druckschrift
US2010/0102152A1
- In the pamphlet
US2010 / 0102152A1
In
In der
Auch in der deutschen Offenlegungsschrift
In dem deutschen Patent
In der deutschen Offenlegungsschrift
In keiner der Druckschriften ist offenbart, wie diese unerwünschten Betriebszustände, die mit einer Presswalzenvibration einhergehen, bereits im Vorfeld also bereits im Status der Entstehung vermieden oder eliminiert werden können Es wäre daher wünschenswert, wenn eine Hochdruckwalzenpresse so kontrolliert betrieben werden könnte, dass die mechanischen Schwingungsbewegungen nicht stattfinden. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Hochdruckwalzenpresse so zu betreiben, dass eine mechanische Schwingungsbewegung nicht auftritt.None of the publications discloses how these undesirable operating conditions, which are associated with press roll vibration, can be avoided or eliminated in advance, i.e. already in the development stage.It would therefore be desirable if a high pressure roll press could be operated in a controlled manner so that the mechanical vibratory movements do not take place. The object of the invention is therefore to operate a generic high-pressure roller press in such a way that a mechanical oscillatory movement does not occur.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Hochdruckwalzenpresse eine adaptive Dämpfung im Hydrauliksystem aufweist. Ein konkretes Verfahren zur adaptiven Dämpfung ist in den Ansprüchen
Das Besondere dieser Regelung ist, dass die Hochdruckwalzenpresse trotz Vibrationsregelung mit konstantem Hydraulikdruckbetreiben betrieben werden kann. Das schont die Hydraulikpumpe, die nicht ständigen Lastwechseln unterworfen wird und es ermöglicht, dass die Hochdruckwalzenpresse mehr Zeit im Idealzustand arbeitet und damit effizienter wird.The special feature of this control is that the high pressure roller press can be operated with constant hydraulic pressure despite the vibration control. This protects the hydraulic pump, which is not subjected to constant load changes and enables the high-pressure roller press to work more time in the ideal state and thus become more efficient.
Die Bewegungsgleichung eines schwingende Systems kann unter Annahme eines harmonischen Schwingverhaltens beschrieben werden durch
Sämtliche bisher beschriebenen Hochdruckwalzenpressen greifen bei der Steuerung oder Regelung des Schwingungsverhaltens am linearen Glied an. Das lineare Glied ist die Rückstellkraft k in der zuvor genannten Gleichung. Um die Schwingungsneigung bei Auftreten einer Schwingung adaptiv zu vermeiden, wird die Rückstellkraft verändert. In der Bewegungsgleichung wird also k verändert.All of the high-pressure roller presses described so far act in the control or regulation of the vibration behavior on the linear link. The linear term is the restoring force k in the aforementioned equation. In order to adaptively avoid the tendency to oscillate when an oscillation occurs, the restoring force is changed. So k is changed in the equation of motion.
Davon ausgehend, dass die bewegte Masse einer Presswalze unveränderlich ist und auch bleibt, bietet sich als alternative zum Eingriff in das System, das der zuvor genannten Bewegungsgleichung gehorcht, zumindest aber in guter Näherung dadurch beschrieben werden kann, ein Eingriff in die Dämpfungskonstante c an.Assuming that the moving mass of a press roll is and will remain unchanged, an alternative to intervening in the system that obeys the aforementioned equation of motion, but at least can be described by it to a good approximation, is to intervene in the damping constant c.
Um Vibrationen beim Betrieb einer Hochdruckwalzenpresse zu vermeiden, ist nach dem Gedanken der Erfindung vorgesehen, durch eine Regelschleife die Dämpfung so anzupassen, dass bei einer detektierten Vibration, das Einpendelverhalten der Loswalze einer Hochdruckwalzenpresse so ist, dass das Einpendelverhalten dem aperiodischen Grenzfall eines gedämpften Schwingers möglichst entspricht. Als Führungsglied wird eine Einpendelzeit oder Relaxationszeit vorgegeben, innerhalb derer das System nach Auftreten einer erzwungenen Schwingung, beispielsweise bei Passage eines nicht durch Sprödbruch zerkleinerbaren Mahlgutbestanteils oder bei Veränderung der Mahlgutzusammensetzung und/ oder Veränderung der Mahlgutfeuchte, wieder in einen nicht schwingenden Zustand zurückgekehrt ist. Als Störgröße geht in das System die erzwungene Vibration ein, die über eine Schwingungsanalyse berechnet wird und als Stellgröße geht ein Dämpfungsglied in die Regelschleife ein. Der Kopplungsweg der Regelschleife ist der Weg der erzwungenen Schwingung der Loswalze, die vermieden werden soll, und die Dämpfung der Bewegung der Loswalze, die beide miteinander in Wechselwirkung stehen. Da die Loswalze auch überdämpft werden kann und bei zu starker Dämpfung in den sogenannten und unerwünschten „Kriechfall“ übergehen kann, ist die Regelung notwendig, die einerseits den durch Schwingungsanalyse detektierbaren Kriechfall vermeidet, aber auch bei zu geringer Dämpfung die auftretende Vibration vermeidet. Da in einer Hochdruckwalzenpresse die beobachtbare und unerwünschte Eigenfrequenz der Loswalze nahe bei deren Betriebsrotationsfrequenz oder in der Nähe von deren Harmonischen liegt, kann sich eine Hochdruckwalzenpresse im Betrieb leicht selbst zu schwingenden Zuständen erregen. Die adaptive Dämpfung über die Regelung ermöglicht einen ruhigen Lauf der Hochdruckwalzenpresse, die mit der geringst möglichen Zeit außerhalb des idealen Betriebsparameterbereichs des Walzenspaltes arbeitet. Die idealen Betriebsparameter sind die Umlaufgeschwindigkeit der Presswalzen, die Walzenspaltbreite, der Walzenspaltdruck und der Mahlgutstrom als Quotient aus Mahlgutaufgabemenge pro Zeit.In order to avoid vibrations during operation of a high pressure roller press, the idea of the invention provides for the damping to be adjusted by means of a control loop so that when a vibration is detected, the oscillation behavior of the loose roller of a high pressure roller press is such that the oscillation behavior corresponds to the aperiodic limit case of a damped oscillator as much as possible is equivalent to. A settling time or relaxation time is specified as a guide element, within which the system has returned to a non-oscillating state after the occurrence of a forced oscillation, for example when a regrind component that cannot be crushed by brittle fracture is passed or when the regrind composition changes and / or the regrind moisture content changes. The forced vibration, which is calculated by means of a vibration analysis, enters the system as a disturbance variable, and an attenuator enters the control loop as a manipulated variable. The coupling path of the control loop is the path of the forced oscillation of the loose roller, which is to be avoided, and the damping of the movement of the loose roller, both of which interact with one another. Since the loose roller can also be overdamped and, if the damping is too strong, can change into the so-called and undesired "creep case", the regulation is necessary on the one hand avoids the creep case detectable by vibration analysis, but also avoids the vibrations occurring if the damping is too low. Since the observable and undesirable natural frequency of the loose roll in a high pressure roller press is close to its operating frequency of rotation or in the vicinity of its harmonics, a high pressure roller press can easily excite itself to oscillating states during operation. The adaptive damping via the control enables the high pressure roller press to run smoothly, which works outside of the ideal operating parameter range of the roller gap in the shortest possible time. The ideal operating parameters are the rotational speed of the press rollers, the roller gap width, the roller gap pressure and the grinding stock flow as the quotient of the grinding stock feed quantity per time.
Im bisher bekannten Regelsystem zur Vermeidung von Schwingungszuständen einer Hochdruckwalzenpresse wird gerade in die idealen Betriebsparameter eingegriffen, nämlich in den Walzenspaltdruck, der über den Hydraulikdruck einstellbar ist und mit diesem proportional zusammenhängt, und über die Walzenspaltbreite, die sich bei abfallendem Druck zwangsläufig vergrößert. Die mittlere Rotationsfrequenz der Presswalze kann aufgrund der großen Masse und dem damit einhergehenden Trägheitsmoment als nahezu konstant angenommen werden. Der Mahlgutstrom kann bei entsprechender Regelung durch eine Aufgabevorrichtung auch als angemessen konstant angenommen werden. Nicht ausreichend konstant ist jedoch das Mahlgutverhalten, insbesondere was die Neigung des Mahlguts zum Lufteinschluss betrifft, und die Homogenität des Mahlguts. Als größte mittlere Störgrößen sind somit die Variation der Mahlgutbeschaffenheit aufzufassen, gefolgt von der Gleichmäßigkeit des Mahlgutstroms. Diese beiden Störgrößen veranlassen die Loswalze einer Hochdruckwalzenpresse, sich durch die Rotation selbst in Schwingung zu versetzen. Um den Walzenspaltdruck und die Walzenspaltgeometrie mit möglichst geringer Zeit außerhalb des Idealzustandes zu betreiben, eignet sich die adaptive Dämpfungsregelung besser als bisher bekannte Verfahren.In the previously known control system for avoiding vibrations in a high-pressure roller press, intervention is made in the ideal operating parameters, namely in the roller nip pressure, which can be set via the hydraulic pressure and is proportionally related to it, and via the roller nip width, which inevitably increases when the pressure drops. The mean rotational frequency of the press roll can be assumed to be almost constant due to the large mass and the associated moment of inertia. The flow of regrind can also be assumed to be reasonably constant with appropriate control by a feed device. However, the grinding stock behavior is not sufficiently constant, in particular with regard to the tendency of the grinding stock to trap air, and the homogeneity of the grinding stock. The largest mean disturbance variables are therefore the variation in the properties of the regrind, followed by the uniformity of the regrind flow. These two disturbance variables cause the loose roll of a high-pressure roll press to set itself vibrating as a result of the rotation. In order to operate the nip pressure and the nip geometry outside of the ideal state in the shortest possible time, the adaptive damping control is more suitable than previously known methods.
Das hier beschriebene Verfahren zur Regelung der Dämpfung der Bewegung einer Loswalze einer Hochdruckwalzenpresse wobei die Hochdruckwalzenpresse ein Hydrauliksystem aufweist, welches die Loswalze gegen eine Festwalze drückt und so einen vorbestimmten Walzenspaltdruck im Walzenspalt zwischen der Loswalze und der Festwalze aufrechterhält, wenn Mahlgut den Walzenspalt zwischen der Loswalze und der Festwalze passiert, kann in einer konkreten Ausgestaltung des Verfahrens folgende Schritte aufweisen: Messen von mechanischen Schwingungen am Maschinenrahmen an mindestens einer Stelle und/oder Messen von Druckschwankungen im Hydrauliksystem an mindestens einer Stelle, und/oder Messen von elektrischen Stromschwankungen der elektrischen Stromaufnahme mindestens eines Antriebsmotors als ersten Schritt, wobei die mindestens eine mechanische Schwingung und/oder die Druckschwankung und/oder die Stromschwankung als mindestens eine Störgröße in eine Regelschleife der Regelung eingehen. Nach dem Messen erfolgt das Durchführen einer Schwingungsanalyse als mathematische Operation in einem Prozessrechner. Solche Schwingungsanalysen können umfassen: Tiefpassfilterung, Hochpassfilterung oder Bandpassfilterung. Es kann eine Fouriertransformation vorgenommen werden, insbesondere eine Fast-Fourier-Transformation. Es können statistische Glättungsmethoden der Daten vorgenommen werden, wie beispielsweise eine Singulärwertzerlegung. Auch mathematische Gaussfaltungen und Rauschunterdrückungssysteme können zum Einsatz kommen. Schließlich können auch mathematische Lock-In-Verstärkersimulationen zum Einsatz kommen, in welchen zum Filtern von Signalen die zu filternden Signale mit einem periodischen Signal moduliert werden. Der Fachmann ist hier frei, eine ideale Schwingungsanalyse zu wählen. Nachdem die Schwingung durch Schwingungsanalyse ermittelt worden ist, schließt sich der nächste Schritt an, nämlich das Ermitteln mindestens einer Dämpfungskonstante aus dem Ergebnis der Schwingungsanalyse. Die Dämpfungskonstante ist die konstante vor dem Differentialglied erster Ordnung in einer Bewegungsgleichung für einen harmonischen, gedämpften Schwinger. Diese Dämpfungskonstante lässt bei einem bekannten Schwingungsverhalten auf das zu erwartende Einpendelverhalten des gesamten Systems schließen. Ist die Dämpfungskonstante zu groß, so würde die Loswalze der zu regelnden Hochdruckwalzenpresse zum unerwünschten Kriechfall neigen, in der die Hochdruckwalzenpresse außerhalb des Idealzustandes arbeitet und damit ineffizient arbeitet, aber dennoch Energie verzehrt. Ist die Dämpfung zu gering, so würde die Loswalze der Hochdruckwalzenpresse zu mechanischen Schwingungen neigen, die starke Schäden an der Hochdruckwalzenpresse, dem Fundament und in schlimmsten Fall an der Umgebung erzeugen, wie Risse in Bauten durch über den Boden übertragende Vibrationen auf das Fundament eines Betriebsgebäudes. Als nächster Regelungsschritt schließt sich ein Vergleichen der mindestens einen Dämpfungskonstante mit je einer vorbestimmten Dämpfungskonstante an, wobei die je eine vorbestimmte Dämpfungskonstante als Führungsgröße in die Regelschleife eingeht. Die Dämpfungskonstante beschreibt mittelbar die Einpendelzeit oder die Relaxationszeit der Loswalze. Mit dem Ergebnis des Vergleiches schließt sich der nächste Schritt der Regelung an, nämlich Stellen mindestens einer einstellbaren Drossel im Hydrauliksystem, wobei die Drosselstellung der jeweiligen einstellbaren Drossel als Stellgröße in die Regelschleife eingeht, und wobei die jeweilige einstellbare Drossel im Hydrauliksystem eine Dämpfungswirkung auf die Bewegung der Loswalze ausübt und damit die Regelschleife geschlossen ist. Der Schritt des Vergleichens der ermittelten Dämpfungskonstante mit der Solldämpfungskonstante kann auch über eine bekannte PID-Regelung geschehen, über eine PI-Regelung, eine PD-Regelung oder auch eine ID-Regelung wobei P für „proportional“ steht, I für „integral“ und d für „differential“. Diese Regelstrategie ist dem Mess- und Regeltechniker wohlbekannt und es wird dazu auf die entsprechende Fachliteratur verwiesen.The method described here for regulating the damping of the movement of a loose roller of a high-pressure roller press, the high-pressure roller press having a hydraulic system which presses the loose roller against a fixed roller and thus maintains a predetermined nip pressure in the roller gap between the loose roller and the fixed roller when grinding material passes the roller gap between the loose roller and the fixed roller passes, can have the following steps in a specific embodiment of the method: measuring mechanical vibrations on the machine frame at at least one point and / or measuring pressure fluctuations in the hydraulic system at at least one point, and / or measuring electrical current fluctuations in the electrical power consumption at least a drive motor as the first step, the at least one mechanical oscillation and / or the pressure fluctuation and / or the current fluctuation entering a control loop of the control as at least one disturbance variable. After the measurement, a vibration analysis is carried out as a mathematical operation in a process computer. Such vibration analyzes can include: low-pass filtering, high-pass filtering or band-pass filtering. A Fourier transformation can be carried out, in particular a fast Fourier transformation. Statistical smoothing methods for the data can be carried out, such as, for example, a singular value decomposition. Mathematical Gaussian convolution and noise suppression systems can also be used. Finally, mathematical lock-in amplifier simulations can also be used, in which the signals to be filtered are modulated with a periodic signal in order to filter signals. The person skilled in the art is free here to choose an ideal vibration analysis. After the vibration has been determined by vibration analysis, the next step follows, namely determining at least one damping constant from the result of the vibration analysis. The damping constant is the constant in front of the first order differential element in an equation of motion for a harmonic, damped oscillator. Given a known vibration behavior, this damping constant allows conclusions to be drawn about the expected leveling behavior of the entire system. If the damping constant is too large, the loose roll of the high pressure roller press to be controlled would tend to creep, in which the high pressure roller press works outside of the ideal state and thus works inefficiently, but still consumes energy. If the damping is too low, the loose roll of the high-pressure roller press would tend to mechanical vibrations, which cause severe damage to the high-pressure roller press, the foundation and, in the worst case, to the environment, such as cracks in buildings due to vibrations transmitted via the ground to the foundation of a company building . The next control step is followed by a comparison of the at least one damping constant with a predetermined damping constant in each case, with each predetermined damping constant entering the control loop as a reference variable. The damping constant indirectly describes the settling time or the relaxation time of the loose roller. The result of the comparison is followed by the next step of the regulation, namely setting at least one adjustable throttle in the hydraulic system, the throttle position of the respective adjustable throttle being included in the control loop as a manipulated variable, and the respective adjustable throttle in the hydraulic system has a damping effect on the movement of the loose roller and thus the control loop is closed. The step of comparing the determined damping constant with the target damping constant can also be done via a known PID control, a PI control, a PD control or an ID control where P stands for “proportional”, I for “integral” and d for "differential". This control strategy is well known to the measurement and control technician and reference is made to the relevant specialist literature.
Die zuvor beschriebene Konkretisierung eignet sich besonders für die Regelung eines Systems einer Hochdruckwalzenpresse, in dem sehr viele erzwungene Schwingungszustände messbar sind. Anders als bei Bandwalzen, die durch die Natur des Walzvorgangs mit duktilem Stahl einen eher ruhigen, also vibrationsarmen Betriebszustand, zeigen Hochdruckwalzenpressen Vibrationen auf, die beispielsweise aus folgenden Quellen stammen: höherfrequente Vibrationen durch den Einsatz eines sog. „Stud-Linings“, also der Ausstattung der Oberfläche einer Presswalze mit einer Vielzahl von Hartkörpern, inhomogene Mahlgutbeschaffenheit, plötzliches Sprödbrechen des zu zerkleinernden Mahlguts, Frequenzrichter mit industrietypischem 400 Hz-Wechselstrom mit sehr hoher Stromaufnahme im Umkreis der Anlage (sog. Netzbrummen), das gleiche mit 50 Hz oder 60 Hz, je nach vorliegender Netzfrequenz. Weitere Schwingungen erzeugen ggf. schlagende Lager, die Rotation der Presswalze selbst, wenn diese ausgewaschen ist und ggf. nicht mehr idealzylindrisch ist oder erste Oberflächenschäden als Verschleißerscheinung aufweist. Schließlich zeigt der Maschinenrahmen Eigenfrequenzen vielerlei Art, sei es Biegeschwingungen von Stahlgurten, Torsionsschwingungen oder Längsschwingungen. Diese Schwingungen können bei den sehr hohen Lasten auch als Torsionsschwingungen der Welle zum Antrieb der Loswalze auftreten. Schließlich können sich auch unerwünschte Lagervibrationen, die durch das Kämmen von Zahnrädern entstehen, in einem Gesamtvibrationsmuster einer Hochdruckwalzenpresse wiederfinden.The specification described above is particularly suitable for regulating a system of a high-pressure roller press in which a large number of forced oscillation states can be measured. In contrast to belt rolls, which, due to the nature of the rolling process with ductile steel, have a rather calm, i.e. low-vibration operating state, high-pressure roll presses show vibrations that come from the following sources, for example: higher-frequency vibrations through the use of so-called "stud lining", i.e. the Equipment of the surface of a press roll with a large number of hard bodies, inhomogeneous grist quality, sudden brittle breakage of the grist to be shredded, frequency converter with industry-typical 400 Hz alternating current with very high current consumption in the vicinity of the system (so-called mains hum), the same with 50 Hz or 60 Hz , depending on the existing mains frequency. Further vibrations may generate beating bearings, the rotation of the press roll itself, if it is washed out and possibly no longer ideally cylindrical or shows first surface damage as a sign of wear. After all, the machine frame shows all kinds of natural frequencies, be it bending vibrations from steel belts, torsional vibrations or longitudinal vibrations. With the very high loads, these vibrations can also occur as torsional vibrations of the shaft for driving the loose roller. Finally, undesirable bearing vibrations caused by the meshing of gears can also be found in an overall vibration pattern of a high pressure roller press.
Um aus dem komplexen Vibrationsspektrum genau die Vibration herauszufiltern, die zur Regelung notwendig ist, und um die Vibrationen zu ignorieren, die unvermeidlich sind, beispielsweise Netzbrummen mit hoher Frequenz, Lagerschäden, rhythmisches Beaufschlagen der Hochdruckwalzenpresse mit Mahlgut durch ein Becherwerk oder durch ein unerwünscht rhythmisches Fördern eines überladenen Förderbandes eignet es sich zur Schwingungsanalyse eine Fouriertransormation (Frequenztransformation) durchzuführen und die Regelung nur anhand von ausgesuchten Spitzen (engl. Peaks) im frequenztransformierten Spektrum durchzuführen. Als Ausgestaltung der Schwingungsanalyse eignet sich eine Abfolge von folgenden Schritten: Fouriertransformieren der der gemessenen Schwingungen und/oder Druckschwankungen und/oder der elektrischen Stromschwankungen, Auswählen von vorbestimmten Linearkombinationen einzelner Frequenzkomponenten aus den fouriertransformierten Schwingungen, Ermitteln einer Dämpfungskonstante für die einzelnen fouriertransformierten Schwingungen aus einer Zeitreihe der Frequenzkomponenten, Rückführen der Dämpfungskonstanten in einen Regler. Die Dämpfungskontante kann durch Regression bestimmt werden, wobei die Regressionsrechnung auf einer linearisierten Exponentialfunktion basiert. Es wird also ein Exponentialkoeffizient einer Abklingkurve rechnerisch durch statistische Methoden ermittelt. Auch hier wird an die entsprechende Literatur zur statistischen Datenauswertung verwiesen.In order to filter out precisely the vibration that is necessary for control from the complex vibration spectrum and to ignore the vibrations that are unavoidable, for example high-frequency mains humming, bearing damage, rhythmic loading of the high-pressure roller press with grist by a bucket elevator or by an undesirably rhythmic conveying of an overloaded conveyor belt, it is suitable to carry out a Fourier transformation (frequency transformation) for the vibration analysis and to only carry out the control based on selected peaks in the frequency-transformed spectrum. A sequence of the following steps is suitable as a configuration of the vibration analysis: Fourier transformation of the measured vibrations and / or pressure fluctuations and / or electrical current fluctuations, selection of predetermined linear combinations of individual frequency components from the Fourier-transformed vibrations, determination of a damping constant for the individual Fourier-transformed vibrations from a time series of the frequency components, feeding back the damping constants to a controller. The damping constant can be determined by regression, the regression calculation being based on a linearized exponential function. So an exponential coefficient of a decay curve is calculated by statistical methods. Here, too, reference is made to the relevant literature on statistical data evaluation.
Zur Datenaufbereitung eignet es sich, die Daten aus einem gemessenen Schwingungsdiagramm vor der Fouriertransformation mit einem mathematischen Tiefpassfilter aufzubereiten.For data processing, it is suitable to process the data from a measured vibration diagram with a mathematical low-pass filter before the Fourier transformation.
Zwar sind heutige Mikrocontroller, die in Mess-. und Regeleinheiten eingesetzt werden, dazu in der Lage, sehr komplexe und große Datenmengen zu verarbeiten. Um die Datenanalyse zu vereinfachen, kann es von Vorteil sein, wenn bei der Regelung nach einer Linearkombination von bestimmten Schwingungszuständen („Schwingung 1 mit Frequenz
Eine sehr besondere Art der Dämpfung wird über den Einsatz eines einstellbaren Drosselrückschlagventils im Hydrauliksystem erreicht. Ein Drosselrückschlagventil zeichnet sich aus durch eine in beiden Richtungen gleichmäßig gedrosselte Fluidströmung, wobei die Stärke der Drosselwirkung mit einem Stellglied eingestellt werden kann. Parallel zur Drossel befindet sich jedoch ein Rückschlagventil. Das Rückschlagventil öffnet sich der Strömung in eine erste Richtung und verschließt sich einer Strömung in eine entgegengesetzte, zweite Richtung. Der Einsatz eines Drosselrückschlagventils, das so in das Hydrauliksystem eingebaut wird, dass sich die Loswalze nahezu ohne zusätzliche Drosseldämpfung frei und nur gegen die Rückstellkraft eines Blasenspeichers im Hydrauliksystem frei von der Festwalze fort bewegen kann (ungedämpft) sich jedoch nur gedämpft wieder auf die Festwalze zu bewegen kann, ermöglicht, dass sich die Einpendelzeit (Relaxationszeit) der Loswalze deutlich verkürzt, womit die Dämpfungswirkung noch weiter verbessert wird. Zwar wird durch das Drosselrückschlagventil ein starkes nichtlineares Glied in die Bewegungsgleichung eingeführt, welches die Bewegung der Loswalze beschreibt. Durch das nichtlineare Glied wird die analytische Beschreibung und Berechnung der Einpendelzeit nahezu unmöglich. Für ein Regelsystem ist jedoch das zu Grunde liegende mathematische Model irrelevant, wenn nur die Relaxationszeit, die man an der Zahl der Nulldurchgänge der Bewegung und die dafür benötigte Zeit als Maß für die Dämpfungskonstante zu Grunde legt.A very special type of damping is achieved through the use of an adjustable one-way flow control valve in the hydraulic system. A throttle check valve is characterized by a fluid flow that is throttled evenly in both directions, whereby the strength of the throttling effect can be adjusted with an actuator. However, there is a check valve parallel to the throttle. The check valve opens to the flow in a first direction and closes to the flow in an opposite, second direction. The use of a one-way flow control valve, which is built into the hydraulic system in such a way that the loose roller can move freely away from the fixed roller with almost no additional throttle damping and only against the restoring force of a bladder accumulator in the hydraulic system (undamped), however, it can only move back towards the fixed roller in a damped manner can move, enables the settling time (relaxation time) of the loose roller to be significantly shortened, which means the damping effect is further improved. The throttle check valve introduces a strong non-linear element into the equation of motion, which describes the motion of the idler roller. The non-linear element makes the analytical description and calculation of the settling time almost impossible. For a control system, however, the underlying mathematical model is irrelevant if only the relaxation time, which is based on the number of zero crossings of the movement and the time required for this, as a measure of the damping constant.
Durch die Regelung der Hochdruckwalzenpresse mit konstantem Druck ist es notwendig, dass das Hydrauliksystem einen Ausschalter und/oder die Loswalze einen Anschlag hat, um zu vermeiden, dass die Loswalze bei Leerlauf unmittelbar an die Festwalze reicht. Berühren sich die Walzen unter Druck, so kann es leichter passieren, dass dabei die Bewehrung der Oberfläche mit Hartkörpern Schaden nimmt. Um die Hochdruckwalze also unempfindlich gegenüber unerwünschtem Leerlauf zu machen, kann es vorgesehen sein, dass das Hydrauliksystem eine automatische Druckabschaltung aufweist, welche dann auslöst, wenn die Loswalze näher als ein vorbestimmter Wert an die Festwalze heranreicht, wobei ein mechanischer Schalter am Maschinenrahmen die Näherung des Loswalze an die Festwalze detektiert. Ein ähnliches Ergebnis kann auch ein mechanischer Anschlag erreichen.By regulating the high pressure roller press with constant pressure, it is necessary that the hydraulic system has a switch and / or the loose roller has a stop in order to prevent the loose roller from reaching directly to the fixed roller when idling. If the rollers touch each other under pressure, it is easier for the reinforcement of the surface with hard bodies to be damaged. In order to make the high-pressure roller insensitive to undesired idling, it can be provided that the hydraulic system has an automatic pressure switch-off, which is triggered when the loose roller comes closer than a predetermined value to the fixed roller, with a mechanical switch on the machine frame indicating the approximation of the Detected loose roller on the fixed roller. A mechanical stop can also achieve a similar result.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine Hochdruckwalzenpresse mit Orten von beispielhaft angeordneten Dehnungsmesstreifen, -
2 ein beispielhaftes, unbearbeitetes Schwingungsdiagramm eines Schwingungsdetektors, -
3 dass Schwingungsdiagramm aus 2 nach Verarbeitung durch einen Tiefpassfilter, -
4 dasbearbeitete Schwingungsdiagramm aus 3 nach Fouriertransformation, -
5 Auswahleines Fourierkoeffizienten aus 4 als Darstellung über die Zeit, -
6 Darstellungeiner Fourierreihe aus 4 , die über einen Schwellwert ausgewählt wird, -
7 eine Rücktransformation der ausgewählten Fourierreihen aus6 , -
8 Darstellung der Wirkung einer unzureichenden (zu geringen) Dämpfung auf das Schwingungsverhalten der Loswalze, -
9 Darstellung der Wirkung einer idealen (optimalen) Dämpfung auf das Schwingungsverhalten der Loswalze, -
10 Darstellung der Wirkung einer zu starken Dämpfung auf das Schwingungsverhalten der Loswalze, -
11 eine Hochdruckwalzenpresse mit Hydrauliksystem aus dem STAND DER TECHNIK -
12 eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Hochdruckrollenpresse mit maximaler Anzahl von Schwingungssensoren und einem optionalen Drosselrückschlagventil, -
13 Wiederholung der Figuren 8 ,9 und 10 , die bei Einsatz einer einstellbaren Drossel entstehen, zum Vergleich mit vergleichbaren Diagrammen, bei Einsatz eines Drosselrückschlagventils in14 , -
14 Diagramme aus Figuren 8 ,9 und 10 , jedoch bei Einsatz eines Drosselrückschlagventils.
-
1 a high-pressure roller press with locations of strain gauges arranged by way of example, -
2 an exemplary, unprocessed vibration diagram of a vibration detector, -
3 that vibration diagram from2 after processing through a low-pass filter, -
4th the edited vibration diagram3 after Fourier transformation, -
5 Selection of a Fourier coefficient4th as a representation over time, -
6th Representation of a Fourier series4th , which is selected via a threshold value, -
7th an inverse transformation of the selected Fourier series6th , -
8th Representation of the effect of insufficient (insufficient) damping on the vibration behavior of the loose roller, -
9 Representation of the effect of ideal (optimal) damping on the vibration behavior of the loose roller, -
10 Representation of the effect of excessive damping on the vibration behavior of the loose roller, -
11 a PRIOR ART high pressure roller press with hydraulic system -
12th an embodiment of the high-pressure roller press according to the invention with a maximum number of vibration sensors and an optional one-way flow control valve, -
13th Repetition of the figures8th ,9 and10 that arise when using an adjustable throttle, for comparison with comparable diagrams, when using a one-way flow control valve in14th , -
14th Diagrams from figures8th ,9 and10 , but when using a one-way flow control valve.
In
In
Zur ersten Aufbereitung des Signals kann diese einer Tiefpassfilterung unterzogen werden, wodurch das graue Rauschen und die Netzfrequenz unterdrückt werden. Das Ergebnis der Tiefpassfilterung ist in
In
Die dominante Schwingung in Kanal
Je nach beobachtetem Schwingungsmuster ist es möglich, unterschiedliche Koeffizienten nach der Fouriertransformation auszuwählen. Im einfachsten Fall ist es auch möglich, einen Schwellwert zu definieren und alle Koeffizienten, die den Schwellwert überschreiten, als dominanten Schwingungsanteil zu identifizieren. Diese Vorgehensweise ist in
In
Die Regelstrategie ermittelt nun aus dem Abklingen der Schwingung in, beispielsweise in
In
In
In den Figuren
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- HochdruckwalzenpresseHigh pressure roller press
- 22
- FestwalzeFixed roller
- 33
- LoswalzeLoose roll
- 44th
- MaschinenrahmenMachine frame
- 77th
- WalzenspaltNip
- 88th
- HydrauliksystemHydraulic system
- 1010
- ReglerRegulator
- 1111
- FührungsgrößeReference variable
- 1212th
- StellgrößeManipulated variable
- 1313th
- StörgrößeDisturbance
- 1414th
- BlasenspeicherBladder accumulators
- 1515th
- Drossel, einstellbarThrottle, adjustable
- 1616
- Drosselrückschlagventil, einstellbarOne-way flow control valve, adjustable
- 16.116.1
- Drossel, einstellbarThrottle, adjustable
- 16.216.2
- Bypass, RückschlagventilBypass, check valve
- 1717th
- HydraulikstempelHydraulic ram
- 1818th
- HydraulikstempelHydraulic ram
- 1919th
- Hydraulikpumpehydraulic pump
- 2020th
- DehnungsmesstreifenStrain gauges
- 2121
- digitales Manometerdigital manometer
- 2222nd
- digitales Amperemeterdigital ammeter
- 2323
- SpeicherStorage
- 2424
- StellungsschalterPosition switch
- 3030th
- SchwingungsdiagrammVibration diagram
- 3131
- Fouriertransformation Fourier transform
- a)a)
- ZeitreiheTime series
- b)b)
- ZeitreiheTime series
- DD.
- AuslenkungDeflection
- CC.
- Koeffizientcoefficient
- ee
- Basis des natürlichen LogarithmusBase of the natural logarithm
- pp
- Druckpressure
- tt
- ZeitTime
- tmaxtmax
- Einpendelzeit (Relaxationszeit)Leveling off time (relaxation time)
- tmax, neutmax, new
- verkürzte Einpendelzeit, verkürzte Relaxationszeitshortened settling time, shortened relaxation time
- ff
- Frequenzfrequency
- FF.
- Funktion vonFunction of
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 2708053 A1 [0002]DE 2708053 A1 [0002]
- US 2010/0102152 A1 [0015]US 2010/0102152 A1 [0015]
- US 2004/0255679 A1 [0016]US 2004/0255679 A1 [0016]
- DE 10132067 A1 [0017]DE 10132067 A1 [0017]
- DE 102011018705 A1 [0018]DE 102011018705 A1 [0018]
- DE 4414366 A1 [0019]DE 4414366 A1 [0019]
- DE 19647483 B4 [0020]DE 19647483 B4 [0020]
- DE 102007059072 A1 [0021]DE 102007059072 A1 [0021]
Claims (13)
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020110468.5A DE102020110468A1 (en) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | Method for regulating the damping of the movement of a press roll of a high pressure roller press and corresponding high pressure roller press |
CN202180042823.9A CN115734822A (en) | 2020-04-17 | 2021-03-25 | Method for adjusting the damping of the movement of a press roller of a high-pressure roller press and corresponding high-pressure roller press |
EP21716098.5A EP4135900A1 (en) | 2020-04-17 | 2021-03-25 | Method for controlling the damping of the movement of a press roller of a high-pressure roller press, and corresponding high-pressure roller press |
PCT/EP2021/057691 WO2021209236A1 (en) | 2020-04-17 | 2021-03-25 | Method for controlling the damping of the movement of a press roller of a high-pressure roller press, and corresponding high-pressure roller press |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020110468.5A DE102020110468A1 (en) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | Method for regulating the damping of the movement of a press roll of a high pressure roller press and corresponding high pressure roller press |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020110468A1 true DE102020110468A1 (en) | 2021-10-21 |
Family
ID=75362577
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020110468.5A Pending DE102020110468A1 (en) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | Method for regulating the damping of the movement of a press roll of a high pressure roller press and corresponding high pressure roller press |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP4135900A1 (en) |
CN (1) | CN115734822A (en) |
DE (1) | DE102020110468A1 (en) |
WO (1) | WO2021209236A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116969449B (en) * | 2023-09-22 | 2023-12-08 | 云南欣城防水科技有限公司 | Graphene calendaring equipment |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2708053A1 (en) | 1977-02-24 | 1978-09-07 | Klaus Prof Dr Ing Schoenert | PROCESS FOR FINE AND FINE CRUSHING OF MATERIALS OF SPROEDEN SUBSTANCE BEHAVIOR |
DE4414366A1 (en) | 1994-04-25 | 1995-10-26 | Krupp Polysius Ag | Method of regulating hydraulic pressure in material bed roller mill |
DE10132067A1 (en) | 2001-07-05 | 2003-01-16 | Buehler Ag | Method for monitoring the condition of contiuously operating mill drums has a sound pick up system and filter bank to compare the emitted sound with reference values |
US20040255679A1 (en) | 2003-01-31 | 2004-12-23 | Valderrama Reyes Waldo Marcelo | System and method of measuring and classifying the impacts inside a revolving mill used in mineral grinding |
DE19647483B4 (en) | 1996-11-16 | 2007-05-24 | Khd Humboldt Wedag Gmbh | Two-roll machine and method for its operation |
DE102007059072A1 (en) | 2007-12-07 | 2009-06-10 | Khd Humboldt Wedag Gmbh | Roller press with two idlers |
US20100102152A1 (en) | 2007-01-31 | 2010-04-29 | Sandvik Intellectual Property Ab | Method for controlling process parameters of a cone crusher |
DE102011018705A1 (en) | 2011-04-26 | 2012-10-31 | Khd Humboldt Wedag Gmbh | Method for regulating the nip pressure of a roller press |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3743141A1 (en) * | 1987-12-18 | 1989-06-29 | Krupp Polysius Ag | GOOD BED ROLL MILL |
FR2692171B1 (en) * | 1992-06-16 | 1996-05-15 | Broyeurs Poittemill Sa | IMPROVEMENTS IN PROCESSES AND DEVICES FOR GRINDING SOLID MATERIALS, SUCH AS ORES. |
DE10106856A1 (en) * | 2001-02-14 | 2002-09-05 | Koeppern & Co Kg Maschf | Operating material bed crushing high pressure roller press involves measuring drive and moving parameters of roller, forming ratio of these values and keeping ratio constant |
-
2020
- 2020-04-17 DE DE102020110468.5A patent/DE102020110468A1/en active Pending
-
2021
- 2021-03-25 WO PCT/EP2021/057691 patent/WO2021209236A1/en unknown
- 2021-03-25 EP EP21716098.5A patent/EP4135900A1/en active Pending
- 2021-03-25 CN CN202180042823.9A patent/CN115734822A/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2708053A1 (en) | 1977-02-24 | 1978-09-07 | Klaus Prof Dr Ing Schoenert | PROCESS FOR FINE AND FINE CRUSHING OF MATERIALS OF SPROEDEN SUBSTANCE BEHAVIOR |
DE4414366A1 (en) | 1994-04-25 | 1995-10-26 | Krupp Polysius Ag | Method of regulating hydraulic pressure in material bed roller mill |
DE19647483B4 (en) | 1996-11-16 | 2007-05-24 | Khd Humboldt Wedag Gmbh | Two-roll machine and method for its operation |
DE10132067A1 (en) | 2001-07-05 | 2003-01-16 | Buehler Ag | Method for monitoring the condition of contiuously operating mill drums has a sound pick up system and filter bank to compare the emitted sound with reference values |
US20040255679A1 (en) | 2003-01-31 | 2004-12-23 | Valderrama Reyes Waldo Marcelo | System and method of measuring and classifying the impacts inside a revolving mill used in mineral grinding |
US20100102152A1 (en) | 2007-01-31 | 2010-04-29 | Sandvik Intellectual Property Ab | Method for controlling process parameters of a cone crusher |
DE102007059072A1 (en) | 2007-12-07 | 2009-06-10 | Khd Humboldt Wedag Gmbh | Roller press with two idlers |
DE102011018705A1 (en) | 2011-04-26 | 2012-10-31 | Khd Humboldt Wedag Gmbh | Method for regulating the nip pressure of a roller press |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021209236A1 (en) | 2021-10-21 |
CN115734822A (en) | 2023-03-03 |
EP4135900A1 (en) | 2023-02-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102011018705C5 (en) | Process for regulating the nip pressure of a roller press and roller press | |
DE102019214864B3 (en) | Method and device for controlling and regulating a screening device and use | |
EP2217752B1 (en) | Method and device for determining the optimal rotational speed of a drum of a laundry treatment device | |
EP2945750B1 (en) | Drive control method and drive system operating according to said method | |
EP2627826B1 (en) | Method for determinig the rigidity and/or the damping of the region of a solidity | |
EP1516961A1 (en) | Method for determining soil rigidity and soil compaction device | |
DE102008021670A1 (en) | Surface soil compactor and method of operating a surface soil compactor | |
DE102020110468A1 (en) | Method for regulating the damping of the movement of a press roll of a high pressure roller press and corresponding high pressure roller press | |
WO2019081186A1 (en) | Method for the load-dependent operation of a material comminution system | |
EP2888051B1 (en) | Grinding device | |
WO2009030609A1 (en) | Method and roller mill for the crushing of ground stock | |
DE102021103889B4 (en) | High pressure roller press with vibrating side walls | |
EP4073318B1 (en) | Machine and method for stabilising a ballast track | |
EP2488304A1 (en) | Roller press comprising a device for precompressing material to be ground | |
DE102021128776A1 (en) | Vibrating device and method for soil compaction | |
DE202010005881U1 (en) | Feeding device for a high-pressure roller press | |
EP2383038A2 (en) | Method for operating a jigging machine | |
AT506025A2 (en) | METHOD AND DEVICE FOR VIBRATING ROLLING VIBRATIONS | |
EP2502861B1 (en) | Device and method for winding a sheet of material | |
WO2008068120A1 (en) | Mill with pressing system | |
DD264950A1 (en) | METHOD FOR THE EQUAL COMPOSITION OF NATURAL MATERIALS |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: KHD HUMBOLDT WEDAG GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: KHD HUMBOLDT WEDAG GMBH, 51067 KOELN, DE |